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玉米二酰甘油酰基转移酶基因的鉴定及表达研究

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玉米二酰甘油酰基转移酶基因的鉴定及表达研究

作者：闫博巍黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

二酰甘油酰基转移酶(Acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase,DGAT)作为植物油脂三酰甘油(TAG)合成途径中唯一的限速酶,参与植物油脂合成及生长发育等重要过程。本研究利用生物信息学等手段对玉米(Zea mays L.)DGAT基因家族进行鉴定... 详细信息

二酰甘油酰基转移酶(Acyl-CoA:diacylglycerol acyltransferase,DGAT)作为植物油脂三酰甘油(TAG)合成途径中唯一的限速酶,参与植物油脂合成及生长发育等重要过程。本研究利用生物信息学等手段对玉米(Zea mays L.)DGAT基因家族进行鉴定和功能研究。主要的研究内容包括:(1)在全基因组水平上对玉米DGAT基因家族进行筛选和鉴定,并对家族成员进行全面的生物信息学分析;(2)玉米DGAT基因家族响应非生物胁迫的表达分析;(3)玉米两个II型DGAT基因的全长克隆及其酶学功能验证。主要结果如下:1.本研究共鉴定分离5个玉米DGAT基因家族成员,其中包括两个I型DGAT:ZmDGAT1.1和ZmDGAT1.2;两个II型DGAT:ZmDGAT2.1和ZmDGAT2.2;以及一个III型DGAT:ZmDGAT3。玉米的DGAT1和DGAT2基因家族均含有多个跨膜结构域,而玉米DGAT3基因不包含跨膜结构域。2.系统进化分析结果显示:各个物种的DGAT1、DGAT2和DGAT3的蛋白序列分别与其他物种的I,II或III型DGAT聚类在同一个簇内;其中在不同的基因家族分枝之内,同家族的不同物种的DGAT蛋白根据高低等植物进行了进一步的划分,其中玉米被划分到单子叶植物分组内,玉米DGAT蛋白均与高粱表现出较近的亲缘关系。进化过程中,DGAT基因家族从藻类到单、双子叶植物的直系同源基因的内含子、外显子和功能区片段的长度和数目发生了不同程度的增减。3.蛋白保守功能区的研究表明:两个玉米DGAT1编码的蛋白均包含膜结合酰基转移酶类蛋白MBOAT功能域(PF03062,Membrane bound O-acyl transferase)以及与油脂积累相关的ARE1调控元件(alkane-responsive element one)。两个玉米DGAT2编码的蛋白均包含溶血磷脂酰基转移酶类基因家族所包含的LPAT(Lysophospholipid acyltransferase)保守结构域(又称MBOAT2),也是膜结合类蛋白功能域。DGAT1和DGAT2的功能域都集中在蛋白的N端,而玉米DGAT3编码的蛋白包含DGAT3中的细胞分裂类蛋白Zap A以及与铁氧还蛋白/硫氧还蛋白相同的铁氧还蛋白结构域。4.不同非生物胁迫条件下的表达分析结果表明,玉米根和叶片组织中的DGAT1和DGAT2基因在多种非生物胁迫条件下上调表达,表明玉米DGAT基因作为脂类代谢过程中的关键基因,参与了植物响应非生物逆境胁迫过程,而且玉米DGAT基因在不同时间点和不同组织位的表达有明显差异,表现出不同的趋势,说明玉米DGAT基因家族成员对多种非生物胁迫有响应,并且在响应非生物胁迫过程中可能发挥着不同的作用。5.本文对两个II型玉米DGAT2基因的编码区进行了全长克隆,分别连接到酵母表达载体pYES2.1中,经过验证的表达载体转化到酵母脂类合成突变体H1246菌株进行异源表达。结果表明两个玉米DGAT2基因的表达能够恢复酵母突变体形成脂类的表型,说明两个玉米DGAT2基因编码的蛋白具有合成脂类的酶学功能。

关键词：玉米二酰甘油酰基转移酶(DGAT) 三酰甘油(TAG) 非生物胁迫

工业大麻(Cannabis sativa L.)种子的营养品质及潜在功能

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中国麻业科学 2022年第5期44卷 304-312页

作者：闫博巍黑龙江省农业科学院经济作物研究所/黑龙江省农业科学院博士后科研工作站黑龙江哈尔滨150000

工业大麻种子是大麻植株的可食用果实,是工业大麻食用和药用的重要原料来源,在四氢大麻酚含量<0.3%的工业大麻逐步在世界范围内恢复种植的趋势下,工业大麻籽的营养价值和功能特性受到广泛关注。文章对与工业大麻种子的营养和功能特性相... 详细信息

工业大麻种子是大麻植株的可食用果实,是工业大麻食用和药用的重要原料来源,在四氢大麻酚含量<0.3%的工业大麻逐步在世界范围内恢复种植的趋势下,工业大麻籽的营养价值和功能特性受到广泛关注。文章对与工业大麻种子的营养和功能特性相关的科学文献进行综述,体现其丰富的营养特性及作为人类营养补充剂的可能性。旨在鼓励从业者开发以工业大麻种子为主要原料的高脂肪酸保健食品,发掘工业大麻在特种植物油和品质育种研究等方面的应用价值。

关键词：火麻仁大麻籽油大麻籽蛋白大麻籽矿物质大麻籽膳食补充剂

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基因家族鉴定技术在大麻中研究现状

分子植物育种 2023年

作者：隋月张利国房郁妍郑楠张明闫博巍张元野黑龙江省农业科学院经济作物研究所

大麻(Cannabis sativa L.)作为一种拥有悠久历史和独特药用价值的栽培作物，长期以来受到1961年麻醉品单一公约的限制。然而，最近的法律法规调整使得大麻在研究和药用等领域的种植和应用逐渐放宽，为深入探究其科学特性和潜在应用开辟... 详细信息

大麻(Cannabis sativa L.)作为一种拥有悠久历史和独特药用价值的栽培作物，长期以来受到1961年麻醉品单一公约的限制。然而，最近的法律法规调整使得大麻在研究和药用等领域的种植和应用逐渐放宽，为深入探究其科学特性和潜在应用开辟了新的可能性。本综述致力于全面介绍大麻基因家族的鉴定与生物信息学分析领域的最新进展，包括但不限于编码氨基酸数目、等电点、染色体定位、蛋白结构、基因结构、保守结构域、启动子区顺式作用元件以及在不同组织部位的表达情况等多个方面。通过对大麻基因的这些精细分析，为探究基因功能，加速大麻分子育种、遗传改良方面研究提供了依据。此外，这些研究还有助于加速大麻分子育种和遗传改良的进程，有望推动大麻在医学、工业和农业等领域的应用。本综述还探讨了未来大麻研究的潜在方向和重要性，为这一领域的进一步发展提供了有益的参考，展望了大麻在科学与应用之间的巨大潜力。

关键词：大麻基因家族生物信息学分析基因功能

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有机水稻覆膜栽培技术与机具研究进展

江苏农业科学 2022年第22期50卷 46-55页

作者：常传义吴家安高明宇刘恩宏闫博巍哈尔滨市农业科学院农业机械研究分院黑龙江哈尔滨150029 黑龙江省农业科学院经济作物研究所黑龙江哈尔滨150086

水稻覆膜栽培技术可有效解决有机水稻生产过程中,不允许使用化学药剂进行除草、预防病虫害的问题。本文在分析国内外有机水稻栽培技术应用情况,对比覆膜除草、机械除草、微生物除草等技术模式优势的基础上,重点阐述水稻覆膜栽培技术灭... 详细信息

水稻覆膜栽培技术可有效解决有机水稻生产过程中,不允许使用化学药剂进行除草、预防病虫害的问题。本文在分析国内外有机水稻栽培技术应用情况,对比覆膜除草、机械除草、微生物除草等技术模式优势的基础上,重点阐述水稻覆膜栽培技术灭草、降低病虫害、提高地温及产量的原理和特点,总结有机水稻覆膜栽培技术的发展趋势。结合国内水稻覆膜栽培技术研究进展与应用需求,在归纳当前水稻覆膜栽培技术难点的基础上,从改进水稻栽培地膜制备工艺及材料、加强水稻覆膜机具的通用性及关键部件理论研究、提升机具自动化水平与信息化管理、实现农机与农艺结合和形成因地适宜的有机水稻覆膜栽培技术体系等方面展望了未来研究方向。

关键词：有机水稻水稻覆膜栽培技术水稻覆膜机具植物纤维降解地膜

低温胁迫下工业大麻中大麻二酚含量和差异表达基因分析

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江苏农业科学 2024年第15期52卷 72-84页

作者：王文重张利国房郁妍郑楠张明闫博巍张元野隋月黑龙江省农业科学院经济作物研究所黑龙江哈尔滨150086

为研究低温胁迫条件下龙大麻6号大麻二酚(CBD)积累的变化规律和合成途径分子调控机制,以不同低温胁迫和常温条件处理大麻叶片为材料,测定CBD含量,同时对上述材料进行转录组测序。通过对不同低温胁迫和常温条件处理大麻叶片CBD含量变化,... 详细信息

为研究低温胁迫条件下龙大麻6号大麻二酚(CBD)积累的变化规律和合成途径分子调控机制,以不同低温胁迫和常温条件处理大麻叶片为材料,测定CBD含量,同时对上述材料进行转录组测序。通过对不同低温胁迫和常温条件处理大麻叶片CBD含量变化,发现0℃处理组(T1)CBD含量最高,其他低温处理组5℃处理组(T2)、15℃处理组(T3)、20℃处理组(T4)大麻叶中CBD含量比常温组(CK)CBD含量低。转录组数据中CBD合成途径关键基因差异表达分析显示,0℃处理组CBD合成途径中大部分关键基因表达量都显著上调,同时其他温度胁迫条件下CBD合成途径中大部分关键基因表达量也都有变化。0℃能够显著提高龙大麻6号CBD的合成,提高植株体内CBD合成途径中关键基因表达量,从而使其更好地适应低温环境。

关键词：大麻大麻二酚低温胁迫差异表达基因

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类芽孢杆菌NK3-4菌株对玉米大斑病的生防效果及诱抗机理研究

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类芽孢杆菌NK3-4菌株对玉米大斑病的生防效果及诱抗机理研究

金黄色葡萄球菌对奶牛乳腺成纤维细胞TGF-β1/Smad信号通路及其转分化的影响

2019年中国作物学会学术年会

作者：闫博巍常传义赵长江李佐同黑龙江八一农垦大学

【研究背景】玉米由于其产量高,可应用于食品工业等多个领域成为主栽作物,玉米病害是玉米产量提高的主要制约因素,玉米大斑病是玉米主产区的最主要病害,其病原孢子容易在植物残体越冬并随空气传播,近年来伴随秸秆还田政策的推行,增加了... 详细信息

【研究背景】玉米由于其产量高,可应用于食品工业等多个领域成为主栽作物,玉米病害是玉米产量提高的主要制约因素,玉米大斑病是玉米主产区的最主要病害,其病原孢子容易在植物残体越冬并随空气传播,近年来伴随秸秆还田政策的推行,增加了大斑病发生的几率,而传统的防止方法是育种和化学防治,育种周期长,病原菌容易衍生新的生理小种,化学防治又不利于农业的可持续发展,因此生物防治方法对玉米大斑病的可持续防治具有重要意义。【材料与方法】利用类芽孢杆菌菌株NK3-4及在田间采集的玉米大斑病菌株,采用平板对峙法测定NK3-4菌株对玉米大斑病的防效;采用盆栽试验,利用生理生化测定方法及实时定量方法,研究生防菌株对玉米生理生化指标、病程相关蛋白编码基因表达的影响;采用生物信息学方法筛选出NK3-4菌株当中候选蛋白激发子序列,采用基因克隆及蛋白质表达纯化技术获取纯化蛋白,利用生理指标测定、实时定量方法对蛋白激发子诱导烟草抗病性情况进行测定;【结果与分析】菌株的抑菌效果良好,抑菌带宽度为1.97 cm,防治效果达68%;NK3-4菌株可以通过诱导活性氧爆发、增强保护酶活性、降低有害物质积累、提高抗病相关典型酶PAL活性以及诱导病程相关蛋白编码基因的表达诱导玉米的系统抗病性;NK3-4菌株鉴定分离出一种新型蛋白激发子,具有生物活性,可以诱导烟草生成HR反应当中典型的水渍型斑点;DAB染色法进行活性氧爆发的定性检测,检测结果表明重组蛋白处理可以诱导烟草叶片的活性氧爆发。生理指标测定结果表明,重组蛋白处理可以诱导烟草叶片的木质素积累、胞外介质碱化,并增强防御酶的活性;通过对系统叶片进行抗病性检测发现,重组蛋白可以诱导烟草叶片对赤星病、TMV病毒及大丽轮枝菌的抗病性,说明该蛋白的抗病性具有广谱性;实时定量检测表明,重组蛋白可以诱导SA信号途径关键基因:PR1a&PR1b&PR5;JA/ET信号途径关键基因:PDF1.2&COL1;系统抗性标记基因:NPR1;防御反应关键酶基因:PAL的表达,表明重组蛋白诱导烟草产生系统抗病性是通过水杨酸途径和茉莉酸/乙烯途径共同参与完成的,并且激活了苯丙烷代谢途径关键基因PAL的表达,共同参与防御反应;可以诱导烟草对TMV病毒、赤星病、大丽轮枝菌的抗病性;【结论】类芽孢杆菌NK3-4菌株可以抑制大斑病生长,有效防治玉米大斑病,诱导增强玉米本身的病害的抵抗能力,具有良好的生物活性。

关键词：玉米生物防治抗病性

来源： cnki会议评论

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畜牧兽医学报 2016年第7期47卷 1495-1501页

作者：杨彬徐丹丹孙志鹏赵佳琦闫博巍李晓婷武瑞黑龙江八一农垦大学动物科技学院大庆163319

为探索金黄色葡萄球菌(***)对奶牛乳腺成纤维细胞(BMFB)TGF-β1/Smad信号通路及其转分化的影响,用热灭活金黄色葡萄球菌(0、10~4、10~5、10~6、10~7和10~8 CFU·mL^(-1))刺激BMFB,24h后采用Real-time PCR方法检测TGF-β1、α-SMA和collagen-ⅠmRNA的转录量,Western blot方法检测α-SMA、collagen-Ⅰ及p-Smad2/3蛋白的表达量。使用TGF-β1受体特异性抑制剂SB-431542预处理细胞,再用10~5 CFU·mL^(-1)热灭活金黄色葡萄球菌刺激细胞,24h后采用Real-time PCR方法检测α-SMA和collagen-ⅠmRNA的转录量,Western blot方法检测α-SMA、collagen-Ⅰ及p-Smad2/3蛋白的表达量,免疫荧光法检测collagen-Ⅰ蛋白的表达量。结果显示,不同浓度热灭活金黄色葡萄球菌处理细胞的TGF-β1mRNA的转录量显著升高(P<0.05或P<0.01),其中以10~5CFU·mL^(-1)刺激组的TGF-β1mRNA的转录量最高。不同浓度灭活的金黄色葡萄球菌处理细胞的α-SMA、collagen-Ⅰ及p-Smad2/3的表达量均能显著升高(P<0.05或P<0.01),其中以10~5 CFU·mL^(-1)刺激组的α-SMA、collagen-Ⅰ及p-Smad2/3的表达量最高。抑制剂SB-431542能够极显著抑制α-SMA、collagen-Ⅰ及p-Smad2/3的表达量(P<0.01)。结果提示,金黄色葡萄球菌能够通过TGF-β1/Smad信号通路诱导奶牛乳腺成纤维细胞转分化为肌成纤维细胞,本研究为揭示金黄色葡萄球菌性乳腺炎发生硬化的机制奠定基础。

关键词：金黄色葡萄球菌奶牛乳腺成纤维细胞 α-SMA collagen-Ⅰ p-Smad2/3

玉米Ⅰ型二酰基转移酶基因(DGAT1)的生物信息学分析及其在非生物胁迫下的表达研究

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玉米科学 2018年第1期26卷 20-28页

作者：闫博巍许晓萱谷英楠王玉凤贺琳李佐同徐晶宇黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省普通高校寒地作物种质改良与栽培重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江省农垦农业科学院农畜产品综合利用研究所哈尔滨150000

对玉米中的两个I型DGAT基因ZmDGAT1.1和ZmDGAT1.2进行生物信息学分析。结果表明,两个玉米DGAT1基因编码的蛋白均属于膜结合的酰基转移酶类MBOAT家族,均含有多个跨膜结构域以及保守的底物结合和催化功能区。两个玉米DGAT1基因的不同组织... 详细信息

对玉米中的两个I型DGAT基因ZmDGAT1.1和ZmDGAT1.2进行生物信息学分析。结果表明,两个玉米DGAT1基因编码的蛋白均属于膜结合的酰基转移酶类MBOAT家族,均含有多个跨膜结构域以及保守的底物结合和催化功能区。两个玉米DGAT1基因的不同组织和发育阶段表达分析显示,两者在胚乳发育期表现出高水平表达;在种子发育期表达模式完全不同,ZmDGAT1.2在种子发育既油脂合成的早期表达水平较高,ZmDGAT1.1在种子发育和油脂合成的后期表达水平更高。多种非生物胁迫处理条件下的qRT-PCR检测结果表明,两个DGAT1基因对多种非生物胁迫的响应模式也有明显差异,说明其在参与逆境胁迫响应方面发挥着不同的作用。

关键词：玉米二酰甘油酰基转移酶(DGAT) 三酰甘油(TAG) 非生物胁迫

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碱蓬转录组分析及油脂合成相关基因表达模式

中国油料作物学报 2018年第6期40卷 801-811页

作者：高羽荞闫博巍赵莹王枫董洁静贺琳赵长江李佐同徐晶宇黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江省秸秆资源化利用工程技术研究中心黑龙江大庆163319

碱蓬(Suaeda salsa)籽粒具有较高的含油量及丰富的不饱和脂肪酸,作为潜在的特种油料作物具有极高的开发和利用价值。为了研究碱蓬中油脂合成相关基因的构成及表达模式,本文利用Illumina Hi Seq 2000高通量测序平台对碱蓬根、叶和发育期... 详细信息

碱蓬(Suaeda salsa)籽粒具有较高的含油量及丰富的不饱和脂肪酸,作为潜在的特种油料作物具有极高的开发和利用价值。为了研究碱蓬中油脂合成相关基因的构成及表达模式,本文利用Illumina Hi Seq 2000高通量测序平台对碱蓬根、叶和发育期种子进行转录组检测和分析,筛选碱蓬发育期种子和叶片转录组中参与油脂合成途径的关键脂类基因,并对其差异表达模式进行比较分析。本研究测序共计产出106 647条Unigenes,通过与各蛋白数据库比对,其中76 755条Unigenes成功获得了功能注释。共有45个Unigenes编码参与脂肪酸(FA)合成的关键酶,其中25个Unigenes在发育期种子中上调表达;多个编码ACCase、KASⅢ和EAR等的Unigenes上调表达;且7个编码酰基载体蛋白去饱和酶(SAD)的Unigenes中有5个在发育期种子中显著上调,可能与碱蓬油脂中不饱和脂肪酸的生成相关。共有30个Unigenes编码参与三酰甘油(TAG)合成的关键酶,其中16个Unigenes在发育期种子中上调表达,包括多个编码GPAT和DGAT的Unigenes。本研究对解析碱蓬脂类代谢途径的调控模式及发掘参与碱蓬油脂合成的关键基因具有重要的意义和参考价值。

关键词：碱蓬(Suaeda salsa L.) 转录组脂肪酸三酰甘油基因表达