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亚麻生氰糖苷合成关键酶CYP79基因家族的鉴定及表达分析

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作物学报 2023年第3期49卷 687-702页

作者：齐燕妮李闻娟赵丽蓉李雯王利民谢亚萍赵玮党照张建平甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070 甘肃农业大学农学院/甘肃省干旱生境作物重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质资源创新重点实验室甘肃兰州730070

CYP79蛋白是生氰糖苷合成关键酶,但关于亚麻CYP79基因的研究鲜有报道。本研究对包括亚麻在内的9种作物的CYP79基因家族进行了鉴定,并分析了亚麻CYP79基因的序列特征、复制事件、共线性关系、系统进化、顺式作用元件及表达模式。结果表明... 详细信息

CYP79蛋白是生氰糖苷合成关键酶,但关于亚麻CYP79基因的研究鲜有报道。本研究对包括亚麻在内的9种作物的CYP79基因家族进行了鉴定,并分析了亚麻CYP79基因的序列特征、复制事件、共线性关系、系统进化、顺式作用元件及表达模式。结果表明,在亚麻、白亚麻、毛果杨、木薯、芝麻、高粱、大豆、葡萄及水稻中分别鉴定到9、9、3、2、5、7、6、16和4个CYP79家族成员;系统进化分析显示,CYP79基因的进化具有物种特异性;LuCYP79不均匀分布在4条染色体上,具有1~3个外显子,其启动子区含大量激素与逆境响应相关元件;共克隆到8个亚麻CYP79基因的全长DNA序列及5个成员的全长cDNA序列;LuCYP79蛋白序列长度为282~565aa,等电点为5.84~9.14,分子量为31.56~62.86kD,均为亲水性蛋白,定位于内质网;共有5对基因发生复制事件,占全部基因的77.8%,全部经历了强烈的纯化选择,其中LuCYP79-1和LuCYP79-9在拟南芥和木薯中均具有同源基因。表达分析表明,LuCYP79家族成员具有组织特异性,且各成员在不同遗传背景下表达模式不同,其中LuCYP79-1、LuCYP79-7、LuCYP79-8和LuCYP79-9在4个品种中的表达差异显著。相关分析表明,50d时的LuCYP79-1/LuCYP79-7与成熟亚麻籽中生氰糖苷含量呈极显著正相关,20d时的LuCYP79-7/LuCYP79-8及(LuCYP79-7+LuCYP79-9)/LuCYP79-8分别与成熟亚麻籽中生氰糖苷含量呈极显著正相关,初步推测其可能是亚麻籽生氰糖苷合成的关键基因。研究结果对进一步阐明亚麻CYP79蛋白的功能具有积极意义,并为培育低生氰糖苷亚麻品种提供了理论参考。

关键词：亚麻 CYP79基因家族生氰糖苷生物信息学表达分析

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亚麻DMP基因家族的全基因组鉴定与分析

草业学报 2023年第3期32卷 91-106页

作者：李雯赵丽蓉张建平刘自刚齐燕妮李闻娟谢亚萍甘肃农业大学农学院甘肃省干旱生境作物重点实验室甘肃省作物遗传改良与种质资源创新重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070

DMP家族成员是植物特有的膜蛋白,在植物生殖发育及衰老过程中发挥重要作用。亚麻是我国重要的油料及经济作物,目前关于DMP基因家族在亚麻中的分布及功能研究尚未有报道。本研究利用生物信息学方法对亚麻DMP基因家族进行鉴定,对其序列特... 详细信息

DMP家族成员是植物特有的膜蛋白,在植物生殖发育及衰老过程中发挥重要作用。亚麻是我国重要的油料及经济作物,目前关于DMP基因家族在亚麻中的分布及功能研究尚未有报道。本研究利用生物信息学方法对亚麻DMP基因家族进行鉴定,对其序列特征、系统进化、复制事件进行了分析,并利用转录组数据和qRT-PCR分析其在不同组织器官及胁迫处理下的表达模式。本研究以陇亚10号基因组为参照,利用同源性分析共鉴定到17个LuDMP成员,命名为LuDMP-1~LuDMP-17,不均匀分布在9条染色体上。序列特征分析结果表明,除LuDMP-9、LuDMP-16和LuDMP-17外,其余成员均不含内含子;基因启动子区含有大量激素与逆境胁迫相关响应元件;编码的蛋白氨基酸长度为195~240 aa,分子量为20946~25830 Da,等电点为4.76~9.71;所有蛋白均为疏水性蛋白,含有2~5个跨膜结构域及4~8个motif,其中有4个motif存在于所有LuDMP蛋白;绝大多数蛋白定位于细胞膜。LuDMP家族共有3对串联复制事件和8对片段复制事件,进化过程中经历了强烈的纯化选择。转录组分析结果表明,大多数LuDMP成员在果实和茎中呈现特异性表达模式。系统进化分析将DMP蛋白分为5个亚族,第Ⅲ亚族DMP数量最多,含有11个LuDMP成员,各亚族中DMP蛋白具有单子叶或双子叶特异性聚类模式。第Ⅳ亚族中的LuDMP-1和LuDMP-7与拟南芥及玉米单倍体诱导基因具有很近的亲缘关系,位于同一进化分支,序列同源性达到67%以上,而且该基因在成熟花药中的表达量明显高于其他组织,推测其为亚麻单倍体诱导的候选基因。本研究在陇亚10号中克隆到了LuDMP-1,全长为699 bp。LuDMP-1/7启动子区域含有激素响应及逆境胁迫相关作用元件,吲哚乙酸、赤霉素、萘乙酸、聚乙二醇、高温及低温处理下,LuDMP-1/7基因表达量均有不同程度的提高,其中对低温和高温的响应最明显,分别较对照提高了约260和600倍。本研究为阐明亚麻DMP蛋白的功能奠定了基础,并为亚麻单倍体育种提供了基因资源。

关键词：亚麻 DMP基因家族单倍体诱导表达分析

亚麻LuWRI1a在旱盐胁迫响应中的功能分析

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作物学报 2024年第7期50卷 1750-1761页

作者：李闻娟王利民齐燕妮赵玮谢亚萍党照赵丽蓉李雯徐晨梦王琰张建平甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070

AP2/ERF转录因子家族参与植物对生物和非生物胁迫响应的调控。前期我们从亚麻中克隆了一个WRINKLED1的同源基因LuWRI1a,蛋白序列分析发现,LuWRI1a包含2个AP2的DNA结合域,属于AP2/ERF转录因子家族。对LuWRI1a的顺式作用元件进行分析发现,... 详细信息

AP2/ERF转录因子家族参与植物对生物和非生物胁迫响应的调控。前期我们从亚麻中克隆了一个WRINKLED1的同源基因LuWRI1a,蛋白序列分析发现,LuWRI1a包含2个AP2的DNA结合域,属于AP2/ERF转录因子家族。对LuWRI1a的顺式作用元件进行分析发现,pLuWRI1a包含响应光、干旱、低温和激素等多个非生物胁迫应激元件。本研究以亚麻栽培品种陇亚10号和LuWRI1a过表达转基因纯合株系为试验材料,用200 mmol L^(-1)NaCl营养液和25%PEG营养液模拟盐胁迫和干旱胁迫处理。结果表明,在盐胁迫和干旱胁迫处理后,转基因植株的相对株高、主根长度、侧根数目及叶片数均升高;3种抗氧化酶的活性均显著高于对照,而MDA含量低于对照;非生物胁迫响应基因LuAREB、LuDREB、LuLEA和LuNCED的表达水平均上调。通过探究LuWRI1a在逆境胁迫下的生物学功能发现,LuWRI1a通过抵抗盐胁迫和干旱胁迫对亚麻生长的抑制,增强活性氧清除能力、减轻膜脂的氧化损伤,激活逆境胁迫响应基因的表达等途径,增强了亚麻的耐逆性。综上所述,LuWRI1a可能是一个多功能基因,它不仅参与脂肪酸合成代谢途径,还有可能参与植物非生物胁迫信号途径。本研究为亚麻耐逆品种改良提供了新的基因资源。

关键词：亚麻 LuWRI1a 盐胁迫干旱胁迫功能分析

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亚麻籽饲喂对苏尼特羊肉风味品质的影响

农业工程学报 2019年第21期35卷 304-311页

作者：刘畅罗玉龙窦露杨致昊李文博赵丽华苏琳孙雪峰靳烨内蒙古农业大学食品科学与工程学院呼和浩特010018 乌拉特中旗家畜改良站巴彦淖尔015300

为了研究亚麻籽对苏尼特羊肉风味品质的影响,将24只4月龄健康无病的苏尼特羊随机分为2组,分别饲喂含有0(对照组)和8%(亚麻籽组)的亚麻籽日粮。饲喂3个月后屠宰,取背最长肌用于后续试验的测定。该试验利用气相色谱质谱技术测定挥发性风... 详细信息

为了研究亚麻籽对苏尼特羊肉风味品质的影响,将24只4月龄健康无病的苏尼特羊随机分为2组,分别饲喂含有0(对照组)和8%(亚麻籽组)的亚麻籽日粮。饲喂3个月后屠宰,取背最长肌用于后续试验的测定。该试验利用气相色谱质谱技术测定挥发性风味物质,采用电子鼻测定羊肉气味强度,此外测定羊肉的抗氧化能力,以探究抗氧化能力与挥发性风味物质的关系。结果表明:对照组与亚麻籽组苏尼特羊的生长性能和屠宰率无显著差异(P>0.05)。亚麻籽提高了羊肉中挥发性风味物质的丰富度,并改变了物质组成及含量。苏尼特羊肉的关键风味物质包括1-辛烯-3-醇、庚醛、反-2-辛烯醛、辛醛、反2-壬烯醛、壬醛、反-2-癸烯醛和癸醛。对照组中己醛(13.78%)和壬醛(11.12%)相对含量显著高于亚麻籽组(P亚麻籽显著提高了戊醛(4.37%)、反-2-辛烯醛(1.41%)和癸醛(1.35%)的含量(P亚麻籽对羊肉关键风味物质影响较大。电子鼻结果显示亚麻籽影响了羊肉风味轮廓,降低了气味强度。亚麻籽组羊肉中的自由基清除率(radical scavenging ability,RSA)为58.09%,总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)为0.53 U/mg,显著高于对照组(P亚麻籽可改变羊肉的挥发性风味物质的组成及含量,并提高羊肉的抗氧化能力,亚麻籽可通过调节抗氧化系统来影响羊肉的风味。

关键词：饲喂肉亚麻苏尼特羊亚麻籽挥发性风味物质抗氧化

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亚麻主要产量相关性状的SSR关联分析

华北农学报 2022年第5期37卷 52-61页

作者：伊六喜邬阳曹彦贾海滨斯钦巴特尔高凤云周宇贾霄云内蒙古农业大学农学院内蒙古呼和浩特010018 乌兰察布市农林科学研究院内蒙古集宁012000 内蒙古自治区农牧业科学院内蒙古呼和浩特010031

为了深入了解亚麻种质产量相关性状的遗传变异,以229份亚麻种质为材料,利用广义线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)的关联分析,以挖掘亚麻产量相关性状显著关联的SSR标记。结果表明,呼和浩特地区种植亚麻种质株高((58.40±5.67)cm)、单... 详细信息

为了深入了解亚麻种质产量相关性状的遗传变异,以229份亚麻种质为材料,利用广义线性模型(GLM)和混合线性模型(MLM)的关联分析,以挖掘亚麻产量相关性状显著关联的SSR标记。结果表明,呼和浩特地区种植亚麻种质株高((58.40±5.67)cm)、单株果数((17.50±3.50)个)和单株粒质量((0.55±0.15)g)的平均值最大;在集宁地区分枝数((5.00±1.25)个)、果粒数((6.52±2.67)粒)和千粒质量((5.58±1.48)g)平均值最大。7个产量相关性状的表型变异系数为11.18%~18.29%。广义遗传力从大到小依次为千粒质量>果粒数>单株粒质量>株高>单株果数>分枝数>工艺长度。群体结构K=4时,229份亚麻种质分为4个群体。30对SSR引物共扩增出365条带,与亚麻7个产量相关性状进行GLM关联分析共检测到36个SSR标记,表型变异的解释率为1.15%(Lu146)~7.75%(Lu747);MLM关联分析共检测到23个SSR标记,表型变异的解释率为2.26%(Lu203a)~7.16%(Lu291)。在GLM和MLM下,单株粒质量、单株果数和分枝数同时检测到了Lu203a和Lua125a标记,分别分布在第12,2号染色体上。亚麻SSR标记能够很好地关联到产量相关性状,具有一定的解释率。

关键词：亚麻产量关联分析 SSR

亚麻LuFAD8在种子油脂积累中的功能分析

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亚麻LuFAD8在种子油脂积累中的功能分析

作者：廖梅芳西北农林科技大学

学位级别：硕士

亚麻是常见的油料作物之一,因籽油中富含具有降血脂、改善心血管疾病、预防癌变等功效的α-亚麻酸而受到广泛关注。在植物细胞中,ω-3脂肪酸去饱和酶FAD8能够催化亚油酸转化为亚麻酸。目前,人们已从水稻等多种植物中克隆到FAD8基因,但... 详细信息

亚麻是常见的油料作物之一,因籽油中富含具有降血脂、改善心血管疾病、预防癌变等功效的α-亚麻酸而受到广泛关注。在植物细胞中,ω-3脂肪酸去饱和酶FAD8能够催化亚油酸转化为亚麻酸。目前,人们已从水稻等多种植物中克隆到FAD8基因,但是亚麻LuFAD8基因的生物学功能尚不明确,且该基因各拷贝间的功能有待进一步研究。因此,本试验利用亚麻品种“陇亚10号”克隆获得了LuFAD8基因3个拷贝的全长编码序列,分析了LuFAD8基因3个拷贝所编码蛋白的理化性质、蛋白序列结构以及与其它作物的亲缘关系,并通过GUS组织染色试验,研究了LuFAD8基因3个拷贝的表达模式。在此基础上,本试验构建了LuFAD8基因3个拷贝的过表达载体35S:LuFAD8-X–6HA转化拟南芥野生型,探究了LuFAD8基因的3个拷贝在拟南芥种子油脂积累和响应低温胁迫中的功能异同。本试验得到的主要结果如下:(1)利用拟南芥AtFAD8蛋白,在Phytozome网站获得亚麻的3个同源蛋白,分别为LuFAD8-1、LuFAD8-2和LuFAD8-3。多序列比对结果表明LuFAD8-1、LuFAD8-2、LuFAD8-3与AtFAD8的氨基酸序列相似性分别为75.3%、72.9%、74.5%,且均具有去饱和结构域,由此推测LuFAD8与AtFAD8的生物学功能可能是相对保守的。理化性质分析表明LuFAD8-1、LuFAD8-2、LuFAD8-3均为稳定的弱碱性蛋白;蛋白磷酸化位点均主要集中在丝氨酸残基,均无信号肽。(2)烟草叶片亚细胞定位结果表明,3个LuFAD8蛋白均特异性地定位在烟草叶片内质网上,推测其可能在内质网上发挥作用。本试验构建了p LuFAD8-X:GUS载体转化拟南芥野生型(Col-0),对所获得的转基因植株进行GUS染色,发现LuFAD8-1在种子中的表达量低于LuFAD8-2和LuFAD8-3,而LuFAD8-1在叶片中的表达量高于LuFAD8-2和LuFAD8-3。(3)在拟南芥野生型Col-0背景下分别过表达LuFAD8基因的3个拷贝(Col-035S:LuFAD8-1–6HA、Col-0 35S:LuFAD8-2–6HA、Col-0 35S:LuFAD8-3–6HA),发现转基因植株成熟种子的千粒重、颜色、长度、宽度等农艺性状均未发生显著改变,但转基因植株种子总脂肪酸含量显著增加;Col-0 35S:LuFAD8-1–6HA种子中的亚油酸和亚麻酸含量均显著升高,而Col-0 35S:LuFAD8-2–6HA、Col-0 35S:LuFAD8-3–6HA种子中的亚油酸含量显著减少,亚麻酸含量显著升高。根据以上结果,推测LuFAD8基因正调控种子总脂肪酸的积累,同时LuFAD8-2、LuFAD8-3在成熟种子中能够催化亚油酸转化为亚麻酸,但LuFAD8-1在成熟种子中并未发现该催化作用。(4)经低温处理(4℃)后,转基因植株Col-0 35S:LuFAD8-2–6HA、Col-035S:LuFAD8-3–6HA叶片总脂肪酸和各组分含量均无显著变化,而转基因植株Col-035S:LuFAD8-1–6HA叶片中总脂肪酸和亚麻酸含量显著增加,亚油酸含量则显著减少。以上结果说明LuFAD8-1低温处理后促进叶片中亚麻酸的生物合成。为进一步探讨LuFAD8-1基因对低温胁迫的响应机制,测定了转基因植株Col-0 35S:LuFAD8-1–6HA低温处理前后的生理生化指标,发现低温处理后,Col-0 35S:LuFAD8-1–6HA叶片积累的O、HO、丙二醛(MDA)含量均显著低于Col-0,而过氧化氢酶(CAT)活性显著高于Col-0,表明LuFAD8-1在低温条件下可以减少O、HO的积累,提高CAT活性,减轻细胞膜受损程度。综上所述,本试验分析了亚麻LuFAD8基因所编码的3个蛋白的蛋白序列结构及时空表达模式,并初步探究了亚麻LuFAD8基因不同拷贝在成熟种子油脂积累和低温胁迫响应方面的功能异同。该研究结果不仅有利于揭示油料作物油脂积累的分子调控机制,也为通过分子育种手段创新油料作物种质资源和培育新品种提供了新的基因资源和思路。

关键词：亚麻 LuFAD8 亚油酸亚麻酸低温胁迫

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亚麻花和叶片相关性状的全基因组关联分析

西南农业学报 2022年第5期35卷 1023-1038页

作者：伊六喜贾霄云高凤云周宇斯钦巴特尔内蒙古农业大学农学院呼和浩特010019 内蒙古农牧业科学院呼和浩特010031

【目的】研究亚麻花和叶片相关性状的遗传变异,为亚麻种质创新提供基础。【方法】采用全基因组关联分析技术挖掘亚麻花和叶片相关性状显著关联的SNP位点和候选基因。【结果】269份供试亚麻材料中花瓣颜色为蓝的最多(占56.50%);花冠形状... 详细信息

【目的】研究亚麻花和叶片相关性状的遗传变异,为亚麻种质创新提供基础。【方法】采用全基因组关联分析技术挖掘亚麻花和叶片相关性状显著关联的SNP位点和候选基因。【结果】269份供试亚麻材料中花瓣颜色为蓝的最多(占56.50%);花冠形状为五角形最多(占42.75%);花药颜色为蓝最多(占86.61%);叶片颜色为深绿色最多(占58.73%);叶片形状为披针形最多(占56.87%)。通过全基因组关联分析,检测到与亚麻花色显著关联的SNP位点3个,候选基因8个,其中Lus10033621(果胶酯酶)和Lus10007409(β-半乳糖苷酶)基因参与调控亚麻花色形成;检测到与花冠形状显著关联的SNP位点3个,候选基因6个,其中Lus10000554(富含亮氨酸PPR基序的蛋白)基因与花冠发育形成密切相关;检测到与亚麻花药色显著关联的SNP位点1个,候选基因5个,其中Lus10010403(花青素还原酶)基因直接参与植物花青素的代谢途径;检测到与亚麻叶色显著关联的SNP位点1个,候选基因4个,其中Lus10005600(富含亮氨酸的PPR基序蛋白)基因参与调控叶色形成;检测到与叶形显著关联SNP位点3个,候选基因5个,其中Lus10033007(凯氏带膜蛋白)基因参与调控叶片内部结构形成。【结论】亚麻花和花药主要以蓝色为主,通过全基因组关联分析能检测到花和叶片关联的关键候选基因。

关键词：亚麻花叶片全基因组关联分析 SNP

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亚麻基因组及重要性状基因的研究进展

西北农业学报 2023年第4期32卷 495-502页

作者：陈翠萍刘洋青海大学农林科学院西宁810016 农业农村部植物新品种测试(西宁)分中心西宁810016

亚麻是1年生草本植物,分为纤维用、油用和油纤兼用3种类型,广泛用于纺织、造纸、食品、重金属污染土壤修复等方面.随着分子生物学的快速发展,分子育种成为提高亚麻产量和品质的重要途径之一.然而亚麻重要性状基因研究相对滞后,严重阻碍... 详细信息

亚麻是1年生草本植物,分为纤维用、油用和油纤兼用3种类型,广泛用于纺织、造纸、食品、重金属污染土壤修复等方面.随着分子生物学的快速发展,分子育种成为提高亚麻产量和品质的重要途径之一.然而亚麻重要性状基因研究相对滞后,严重阻碍了亚麻分子育种的发展与创新.加强亚麻基因组研究成为加快亚麻分子育种的关键.本文综述了亚麻的基因组研究进展,并对亚麻农艺、品质、抗(耐)性等重要性状的基因研究成果进行总结,探讨亚麻基因组研究中存在的主要问题,以期为亚麻分子育种提供参考.

关键词：亚麻基因基因组研究进展

亚麻木质素磺酸盐基染料分散剂的制备及其应用研究

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中国造纸学报 2023年第2期38卷 12-18页

作者：汪俊豪李劲松李洪艳侯庆喜刘苇天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室天津300457 牡丹江恒丰纸业有限公司黑龙江牡丹江157013

以亚麻木质素磺酸盐为原料,采用分离提纯-化学改性联合处理的方法制备木质素磺酸盐基染料分散剂。采用傅里叶变换红外光谱、紫外光谱及粒径分析仪等对染料分散剂结构和稳定性进行分析,并将染料分散剂用于分散蓝79和分散红73染料中,探究... 详细信息

以亚麻木质素磺酸盐为原料,采用分离提纯-化学改性联合处理的方法制备木质素磺酸盐基染料分散剂。采用傅里叶变换红外光谱、紫外光谱及粒径分析仪等对染料分散剂结构和稳定性进行分析,并将染料分散剂用于分散蓝79和分散红73染料中,探究不同预处理方法和环氧氯丙烷(ECH)用量对木质素磺酸盐基染料分散剂性能的影响。结果表明,木质素磺酸盐经超滤法预处理后,所制备的染料分散剂的性能显著提高,且具有良好的分散性和热稳定性。木质素磺酸盐经超滤膜截留(截留分子质量为1000)且改性剂ECH用量为3 mmol/g时,所制备的染料分散剂性能最佳,其在分散蓝79和分散红73两种染料中的上染率分别为91%和88%,还原水解率分别为15%和11%。

关键词：亚麻木质素磺酸盐分离提纯染料分散剂染料