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番茄叶绿体外膜转运蛋白(TOC复合体)组分鉴定、基因克隆与弱光胁迫下表达分析

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植物生理学报 2022年第2期58卷 294-308页

作者：王琪闫见敏岳江李云洲须文贵州大学农学院贵阳550025 贵州大学蔬菜研究院贵阳550025

叶绿体外膜转运蛋白(translocon of the outer membrane of chloroplasts,TOC)介导了数千种位于细胞质中由细胞核编码的前体蛋白的识别与初始转运,对叶绿体生物合成及正常行使生物学功能具有重要作用。为明确番茄TOC复合体组分及其表达... 详细信息

叶绿体外膜转运蛋白(translocon of the outer membrane of chloroplasts,TOC)介导了数千种位于细胞质中由细胞核编码的前体蛋白的识别与初始转运,对叶绿体生物合成及正常行使生物学功能具有重要作用。为明确番茄TOC复合体组分及其表达特性,本研究基于番茄(Solanum lycopersicum)全基因组数据对番茄TOC复合体进行组分鉴定,并对其染色体定位、基因结构、保守基序、系统进化及弱光胁迫下表达模式等进行了分析。结果表明,番茄基因组中鉴定到10个TOC组分,分布于8条染色体上,分为4个基因家族,同一家族中的成员具有相似的基因结构和基序。e Plant提供的组织表达数据显示,TOC复合体不同组分在番茄中的表达具有组织特异性。qRT-PCR分析发现,番茄果实成熟过程中TOC复合体组分基因表达水平高于叶片组织,在这一过程中SlToc34-1、SlToc159-1和SlToc75表达上调,SlToc34-2、SlToc159-2和SlToc120表达下调;弱光胁迫处理下SlToc159-2、SlToc34-1和SlToc120表达水平均受到抑制,SlToc159-1和SlToc34-2没有明显的变化。研究成功克隆了SlToc159-2、SlToc34-1和SlToc34-2基因的cDNA序列,它们的氨基酸推导序列与拟南芥TOC组分蛋白具有很高的同源性,表明番茄是一种新的研究TOC复合体的有效模式植物。本研究为进一步探究番茄TOC复合体组分的功能提供参考。

关键词：番茄叶绿体外膜转运蛋白 TOC复合体全基因组鉴定基因表达基因克隆

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黑曲霉产糠醛的培养条件优化

生物学杂志 2022年第2期39卷 74-79页

作者：彭秋菊赵姗孙冉张素李祝贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室山地生态与农业生物工程协同创新中心贵阳550025

利用响应面分析法对黑曲霉产糠醛的培养条件进行优化。采用单因素试验筛选最佳的碳源、氮源、pH值、温度、摇瓶转速,然后通过Plackett-Burman(PB)试验筛选出影响培养条件的关键因素,进行最陡爬坡实验确定关键因素的响应中心点,采用Box-B... 详细信息

利用响应面分析法对黑曲霉产糠醛的培养条件进行优化。采用单因素试验筛选最佳的碳源、氮源、pH值、温度、摇瓶转速,然后通过Plackett-Burman(PB)试验筛选出影响培养条件的关键因素,进行最陡爬坡实验确定关键因素的响应中心点,采用Box-Behnken法与响应面分析相结合的方式获得最优的培养条件。结果表明:单因素试验中葡萄糖为碳源、尿素为氮源、pH值7.0、温度26℃、转速150 r/min时效果最佳;PB试验得出葡萄糖、尿素、pH值是影响黑曲霉产糠醛的关键因素;最陡爬坡试验和Box-Behnken法结合响应面优化得到的最优培养条件为葡萄糖80 g/L、尿素3.03 g/L、pH值8.2、温度26℃、转速150 r/min。以最优的培养条件进行验证试验,培养3 d后利用高效液相色谱法测定黑曲霉发酵液中糠醛的含量达到4.094μg/mL,较优化前(3.407μg/mL)提高了20.2%。研究结果可为优化黑曲霉产糠醛的培养条件提供理论参考。

关键词：黑曲霉糠醛单因素高效液相色谱法响应面分析

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药食同源植物薤白的谱系地理学研究

植物研究 2022年第4期42卷 574-583页

作者：石甜莫忠妹吴敏赵财贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室山地生态与农业生物工程协同创新中心贵阳550025

对我国14个地区的药食同源植物薤白(Allium macrost emon)的叶绿体基因片段(psbA-trnH、rps16和trnL-F)与核基因片段(ITS)进行测序分析,揭示薤白的遗传变异分布式样、单倍型地理分布格局,并推断其在第四纪冰期的避难所。结果表明:薤白... 详细信息

对我国14个地区的药食同源植物薤白(Allium macrost emon)的叶绿体基因片段(psbA-trnH、rps16和trnL-F)与核基因片段(ITS)进行测序分析,揭示薤白的遗传变异分布式样、单倍型地理分布格局,并推断其在第四纪冰期的避难所。结果表明:薤白叶绿体基因(cpDNA)遗传多样性低于核基因(nrDNA)遗传多样性(cpDNA:H_(T)=0.868;nrDNA:H_(T)=0.890)。cpDNA和nrDNA的分子变异分析(AMOVA)结果显示:薤白遗传变异主要发生在居群间(cpDNA:92.84%;nrDNA:98.40%),存在遗传分化(cpDNA:N_(st)=0.918,G_(st)=0.866,F_(st)=0.928;nrDNA:N_(st)=0.984,G_(st)=0.855,F_(st)=0.984),且N_(st)均大于G_(st),表明该物种具有明显的谱系地理结构。在薤白居群中,共检测到11个叶绿体单倍型和14个nrDNA基因型;单倍型网络图及地理分布图表明,叶绿体单倍型H3、核DNA基因型H1频率最高,位于网络结构图的中心位置,可能为古老单倍型。此外,冰期避难所假说认为遗传多样性高、拥有古老单倍型和较多特有单倍型的区域可能是该物种的冰期避难所,因此推测薤白在第四纪冰期时可能在大盘山、天水和通化地区存在多个冰期避难所。这些分析可为类似草本植物的进化提供参考,丰富对东亚草本植物分子系统与生物地理学的认识。

关键词：薤白居群谱系地理学遗传变异避难所

番茄分裂泛素酵母双杂膜系统cDNA文库及SlToc159诱饵载体的构建

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植物生理学报 2022年第5期58卷 825-834页

作者：王琪闫见敏岳江李云洲须文贵州大学农学院贵阳550025 贵州大学蔬菜研究院贵阳550025

叶绿体是植物进行光合作用、脂质代谢以及氨基酸合成的重要场所。叶绿体自身基因组编码的蛋白质仅有100个左右,其余95%(约3000多个)的叶绿体蛋白质即前体蛋白是由细胞核基因组编码的,在细胞质中翻译后通过TOC-TIC转运蛋白复合体导入叶... 详细信息

叶绿体是植物进行光合作用、脂质代谢以及氨基酸合成的重要场所。叶绿体自身基因组编码的蛋白质仅有100个左右,其余95%(约3000多个)的叶绿体蛋白质即前体蛋白是由细胞核基因组编码的,在细胞质中翻译后通过TOC-TIC转运蛋白复合体导入叶绿体的特定位置而发挥生物学功能。Toc159是叶绿体外膜转运蛋白,主要负责转运初始阶段前体蛋白的特异性识别。为研究番茄SlToc159与前体蛋白的互作机制,本试验以‘Alisa Craig’番茄为材料,提取番茄幼苗叶片总RNA,采用Gateway技术构建分裂泛素化膜系统cDNA文库,同时构建诱饵载体pBT3-N-Toc159AGM和pBT3-N-Toc159GM,并用营养缺陷法检测其自激活活性。文库质量检测结果显示,文库总容量为1.6×10^(7)CFU,文库滴度为4.0×10^(6)CFU·mL^(-1),外源基因插入片段为750~2000 bp,重组率为100%,符合后续筛选互作蛋白的cDNA文库要求。酶切及测序结果表明,诱饵载体pBT3-N-Toc159AGM和短截A区的pBT3-N-Toc159GM构建成功,能够在分裂泛素化系统中正确表达且无自激活活性。本研究结果为番茄膜蛋白利用酵母双杂交筛选互作蛋白提供参考与理论基础。

关键词：番茄分裂泛素酵母双杂交系统 cDNA文库 Gateway技术叶绿体外膜转运蛋白 SlToc159 诱饵载体

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观赏辣椒ARP基因克隆及表达分析

华北农学报 2023年第5期38卷 69-76页

作者：黄渺罗悠悠倪芮肇瑾贵州大学农学院贵州贵阳550025

为研究ARP在观赏辣椒低温胁迫下的响应情况,旨在为后续观赏辣椒低温下基因功能研究提供理论基础。通过RT-PCR技术从观赏辣椒中克隆得到与辣椒、番茄、马铃薯的同源ARP基因,命名为CfARP,分析其在观赏辣椒不同组织以及低温处理下的表达情... 详细信息

为研究ARP在观赏辣椒低温胁迫下的响应情况,旨在为后续观赏辣椒低温下基因功能研究提供理论基础。通过RT-PCR技术从观赏辣椒中克隆得到与辣椒、番茄、马铃薯的同源ARP基因,命名为CfARP,分析其在观赏辣椒不同组织以及低温处理下的表达情况;通过利用生物信息学分析进行基因蛋白编码情况、理化性质、基因亲缘关系研究,并利用qRT-PCR技术检测CfARP在观赏辣椒不同组织以及低温处理下的表达量。结果表明,CfARP基因CDS序列为342 bp,与辣椒(遵辣1号)同源性为100%,可编码113个氨基酸,含有一个保守的Auxin-repressed结构域;蛋白理化分析发现,CfARP蛋白分子量为12.156 ku,等电点为10.22,亲水性平均系数为-0.913,初步预测CfARP为亲水性蛋白;与其他物种ARP氨基酸序列对比发现,CfARP在茄科植物中高度保守。实时荧光定量PCR结果显示,CfARP基因在观赏辣椒茎中表达量最高,根中次之,叶和花中相对较少;CfARP基因的表达量随着低温处理时长的增加而不断升高。初步推测CfARP在观赏辣椒响应低温胁迫过程中具有一定作用。

关键词：观赏辣椒 CfARP 基因克隆生物信息学分析 qRT-PCR 低温胁迫

贵州小根蒜种质资源的形态性状和风味品质评价

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华中农业大学学报 2023年第1期42卷 19-26页

作者：何姗姗赵财贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院/山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室贵阳550025

为综合评价性状优异、氨基酸含量高和风味品质佳的药食同源植物小根蒜(Allium macrostemon Bunge)种质资源,对贵州不同产地小根蒜的株高、叶长、鳞茎直径等6个形态性状进行比较;同时,采用高效液相色谱法(HPLC)测定小根蒜鳞茎中的17种游... 详细信息

为综合评价性状优异、氨基酸含量高和风味品质佳的药食同源植物小根蒜(Allium macrostemon Bunge)种质资源,对贵州不同产地小根蒜的株高、叶长、鳞茎直径等6个形态性状进行比较;同时,采用高效液相色谱法(HPLC)测定小根蒜鳞茎中的17种游离氨基酸含量,并进行氨基酸呈味性和主成分分析。结果显示:小根蒜的株高、鳞茎直径、叶长、叶宽、株中部宽和根须长6个性状在9个居群之间均存在显著差异(P<0.05),变异系数均大于10%;欧氏距离聚类分析可将9个居群聚为2类,第Ⅱ类形态性状表现较突出;主成分分析显示第1个主成分的累计贡献率达80.967%,黔南居群综合评分最高。各居群总游离氨基酸(TFAA)平均含量为6 078.52 mg/kg,TFAA含量较高的为黔东南(10 365.90 mg/kg)和贵阳市(8 174.55 mg/kg)居群;精氨酸(Arg)(TAV=6.81)是影响小根蒜风味的主要因素;主成分分析显示前4个主成分的累计贡献率达90.144%,综合得分最高为黔东南居群。研究结果表明,小根蒜形态性状和呈味氨基酸含量存在地域性差异,黔南居群形态性状突出,黔东南居群风味品质优,具备较高的开发利用价值。

关键词：小根蒜药食同源植物形态性状游离氨基酸风味品质地域差异

西南地区野生刺梨的遗传多样性和遗传结构研究

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广西植物 2023年第11期43卷 2065-2077页

作者：吴诗琪潘凤赵财贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室贵阳550025

为了探究西南地区野生刺梨(Rosa roxburghii)的遗传多样性和起源演化,该研究基于2段单拷贝核基因(GAPDH和ncpGS)和3段叶绿体基因(atp F-trn H、trn L-trn F和trn G-trn S)的拼接序列,对刺梨27个野生居群共320个个体进行PCR扩增和测序,... 详细信息

为了探究西南地区野生刺梨(Rosa roxburghii)的遗传多样性和起源演化,该研究基于2段单拷贝核基因(GAPDH和ncpGS)和3段叶绿体基因(atp F-trn H、trn L-trn F和trn G-trn S)的拼接序列,对刺梨27个野生居群共320个个体进行PCR扩增和测序,并用相关软件对测序结果进行分析。结果表明:(1)在单拷贝核基因和叶绿体基因水平上刺梨均表现出较低的遗传多样性(scnDNA:H d=0.4692,π=0.00049;cpDNA:H d=0.6534,π=0.00065),并且不同居群间存在较大差异。(2)分子方差分析(AMOVA)结果均显示,遗传变异主要发生在居群内,表明居群内的变异是野生刺梨遗传变异的主要来源,居群间存在明显的遗传分化(cpDNA:F_(ST)=0.33647,G_(ST)=0.273,N_(ST)=0.308;scnDNA:F_(ST)=0.09487,N_(ST)=0.076,G_(ST)=0.056),刺梨的分布不具有明显的谱系地理结构(P>0.05)。(3)中性检验Tajima’s D值均为不显著负值,符合中性进化模型。Fu’s Fs值均为显著负值,结合失配分析曲线,推测刺梨种群在小范围内经历过扩张,但总体上维持稳定状态。(4)根据单倍型多样性得出,毕节地区的居群遗传多样性水平较高并且拥有丰富的单倍型,推测可能为冰期避难所,因此应对其实施就地保护,对于拥有特殊性状和特有单倍型的居群也应采取优先保护措施。该文为野生刺梨资源保护和遗传育种提供了一定的参考价值。

关键词：刺梨单拷贝核基因叶绿体基因遗传多样性遗传结构

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中国野生半夏的遗传多样性和遗传结构研究

广西植物 2023年

作者：吴敏吴诗琪潘凤石甜赵财贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室山地生态与农业生物工程协同创新中心

第四纪气候波动以及地理和环境隔离深刻的影响现代植物的遗传多样性、遗传结构和地理分布格局。该研究采用分子谱系地理学的研究方法对药用植物半夏19个居群共212个个体的3个叶绿体片段psbK-psbI、atpF-atpH和trnL-F进行分析，探究半夏... 详细信息

第四纪气候波动以及地理和环境隔离深刻的影响现代植物的遗传多样性、遗传结构和地理分布格局。该研究采用分子谱系地理学的研究方法对药用植物半夏19个居群共212个个体的3个叶绿体片段psbK-psbI、atpF-atpH和trnL-F进行分析，探究半夏的遗传多样性，遗传结构，地理分布格局模式及成因，并探讨其居群历史动态。结果表明：(1)半夏总单倍型多样性Hd为0.882，总核苷酸多样性π为1.23×10-3，在物种水平上表现出较高的遗传多样性。(2)分子方差分析(AMOVA)结果显示，半夏遗传变异主要发生在居群间，显著的遗传分化(FST=0.909,P GST=0.855(0.01 学的建议和保护策略。

关键词：半夏地理分布格局遗传多样性遗传结构避难所

基于ITS和cpDNA序列探讨云贵高原特有植物矮杨梅亲缘关系及地理分布格局

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分子植物育种 2022年

作者：吴敏成宇莫忠梅石甜赵财贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室山地生态与农业生物工程协同创新中心铜仁学院贵州省梵净山地区生物多样性保护与利用重点实验室

为探究云贵高原上植物的亲缘关系及地理分布格局，通过对其18个居群个体材料的ITS、psbA-trnH和trnD-psbM序列进行了扩增以及测序，并结合杨梅属的杨梅和毛杨梅进行系统发育分析，探究云贵高原矮杨梅的亲缘关系及地理分布格局。结果显... 详细信息

为探究云贵高原上植物的亲缘关系及地理分布格局，通过对其18个居群个体材料的ITS、psbA-trnH和trnD-psbM序列进行了扩增以及测序，并结合杨梅属的杨梅和毛杨梅进行系统发育分析，探究云贵高原矮杨梅的亲缘关系及地理分布格局。结果显示：云贵高原矮杨梅ITS序列平均长度为657 bp，psbA-trnH序列平均长度为460 bp，trnD-psbM序列平均长度为603 bp，ITS+psbA-trnH +trnD-psbM联合序列总长度为1 720 bp，G+C平均含量为40.6%，共有58个变异位点和31个简约信息位点。基于ITS+psbA-trnH +trnD-psbM联合序列构的系统发育树可看出，矮杨梅18个居群的单个序列与毛杨梅和杨梅区分开，单独聚为一支，支持矮杨梅为一单系类群。同时，基于ITS+psbA-trnH +trnD-psbM联合序列构建的系统发育树基本划分I支系和II支系，I支系主要包含乌蒙山脉以东和南面的居群，而II支系主要包含乌蒙山脉以西的居群，包括来自大理地区，云南高原中部和攀枝花地区的矮杨梅。亲缘关系较近的居群，其实际地理分布位置也较近，表明ITS+psbA-trnH +trnD-psbM联合序列可用于矮杨梅的亲缘关系和地理分布格局研究中。本研究为进一步探讨云贵高原植物区系演化及物种多样性提供重要的理论基础；为矮杨梅资源的收集、保存、分类鉴定、合理开发利用提供理论依据。

关键词：云贵高原地理分布格局矮杨梅亲缘关系