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基于专利数据的植物抗逆境胁迫基因研究态势分析

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中国农业科技导报 2014年第5期16卷 167-174页

作者：卢垚宋敏中国农业科学院农业知识产权研究中心北京100081

植物抗逆境胁迫基因研究对转基因新品种培育有着重要的意义。利用"智农361"农业知识产权专题数据库,系统采集整理了1989-2013年间的抗逆境胁迫基因研究相关的专利文献,应用专利计量统计、词共现、社会网络等分析方法,采用Bibexcel、Cite... 详细信息

植物抗逆境胁迫基因研究对转基因新品种培育有着重要的意义。利用"智农361"农业知识产权专题数据库,系统采集整理了1989-2013年间的抗逆境胁迫基因研究相关的专利文献,应用专利计量统计、词共现、社会网络等分析方法,采用Bibexcel、Citespace和Vosviewer等工具,分别从专利申请量及年度变化、专利权人、关键词和德温特手工代码等角度深入分析了抗逆境胁迫基因专利的动态发展趋势、优势单位及其竞争态势、研究热点和重点技术领域。研究结果显示,该领域相关专利申请从1989年以来呈现快速上升的趋势,尤其从2000年开始进入加速增长期;优势单位主要集中在中国高校、科研机构和美国、德国的跨国企业,并呈现出强弱联合、强强对抗的竞争态势;专利的研究热点主要集中在水稻、抗旱、抗盐、转录因子等领域;专利技术的发展以核酸序列、蛋白质序列的研究为基础,同时在植物对象、胁迫类型和胁迫忍耐机理研究上呈现出分支细化的趋势。

关键词：抗逆境胁迫基因专利计量可视化

m^(6)A修饰在植物生长发育和抗逆境胁迫中的功能

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生物信息学 2023年第1期21卷 29-36页

作者：李鑫杨佳欣张慧何崇圣赵小英湖南大学生物学院、植物功能基因组学与发育调控湖南省重点实验室、湖南省杂交油菜工程技术研究中心长沙410082

真核生物mRNA存在多种甲基化修饰,其中N 6-腺苷酸甲基化(N 6-methyladenosine,m^(6)A)修饰是最为常见的一种动态内部修饰。m^(6)A是指RNA腺嘌呤的第6位氮原子上发生甲基化修饰,它能够动态的被甲基转移酶添加,被去甲基化酶去除,以及被甲... 详细信息

真核生物mRNA存在多种甲基化修饰,其中N 6-腺苷酸甲基化(N 6-methyladenosine,m^(6)A)修饰是最为常见的一种动态内部修饰。m^(6)A是指RNA腺嘌呤的第6位氮原子上发生甲基化修饰,它能够动态的被甲基转移酶添加,被去甲基化酶去除,以及被甲基化阅读蛋白识别。近年来,植物m^(6)A修饰相关的酶被陆续鉴定,研究发现m^(6)A修饰调控植物胚胎发育、茎尖分生组织分化、开花等生长发育过程,在植物抗逆境胁迫响应中也具有重要调控作用。本文就m^(6)A修饰相关酶的组成及其在植物生长发育和植物抗逆境胁迫过程中的功能相关研究进展进行综述,并对甘蓝型油菜中m^(6)A修饰相关的酶进行了生物信息学分析。

关键词： m^(6)A甲基化甲基转移酶去甲基化酶甲基化阅读蛋白植物生长发育抗逆境胁迫

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ABA对逆境胁迫下小桐子脯氨酸和甜菜碱代谢的影响及抗逆相关基因的克隆与功能分析

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ABA对逆境胁迫下小桐子脯氨酸和甜菜碱代谢的影响及抗逆相关基因...

作者：邓凤飞云南师范大学

学位级别：硕士

小桐子作为一种新兴的能源植物,因其种子含油量高,油质近似柴油,受到了广泛的关注。作为热带起源的树种,低温和干旱成为限制其地域分布和产量的主要因素。脯氨酸和甜菜碱是两种有特殊功效的代谢相容性物质,也是植物中最重要的渗透调节... 详细信息

小桐子作为一种新兴的能源植物,因其种子含油量高,油质近似柴油,受到了广泛的关注。作为热带起源的树种,低温和干旱成为限制其地域分布和产量的主要因素。脯氨酸和甜菜碱是两种有特殊功效的代谢相容性物质,也是植物中最重要的渗透调节剂。研究表明,渗透和低温胁迫可诱导植物体内积累大量的脯氨酸,但对其具体的调控机理还报导较少。脱落酸(abscisic acid,ABA)是植物感应逆境胁迫的信号分子,作为重要的胁迫激素在植物感受逆境胁迫信号、提高其抗逆性起着重要作用。另有研究表明,ABA参与了逆境胁迫下脯氨酸和甜菜碱积累的调控过程,但是ABA促进低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸和甜菜碱积累及增强其耐冷性的机制还不清楚。本研究以小桐子幼苗为实验材料,研究了ABA对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸和甜菜碱积累的影响,以及渗透胁迫对小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响,并克隆了相关基因的编码区(Coding sequences,CDS),对其进行了生物信息学分析及功能的初步鉴定。主要结果如下:***对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响低温胁迫(5℃)可促进小桐子幼苗体内脯氨酸的积累,上调P5CS和OAT的活性,上调P5CS基因(JcP5CS)的表达,同时抑制脯氨酸降解酶ProDH的活性。用外源ABA处理低温胁迫下的小桐子幼苗,发现150μmol/L的ABA可显著提高其低温胁迫下的脯氨酸含量,上调P5CS的活性和JcP5CS的表达水平,及抑制ProDH的活性。表明外源ABA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和抑制脯氨酸的降解途径来促进低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累。***对低温胁迫下小桐子幼苗耐冷性及甜菜碱积累的影响选取浓度为150μmol/L ABA处理低温胁迫下的小桐子幼苗,研究其对小桐子幼苗存活率、根系活力、电解质渗漏率、MDA含量,甜菜碱含量及其代谢关键酶BADH活性和JcBADH基因表达水平的影响。结果发现,外源150μmol/L ABA处理可显著提高低温胁迫下小桐子幼苗的耐冷性,表现为存活率和根系活力升高,电解质渗漏率和MDA含量下降,ABA也提高了低温胁迫下小桐子幼苗的甜菜碱含量,上调了BADH的活性和JcBADH的表达水平。因此,甜菜碱可能在小桐子幼苗的耐冷性形成中扮演着重要作用。3.渗透胁迫对小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响以不同浓度的聚乙二醇(PEG 6000)模拟渗透胁迫,研究其对小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响。结果表明,经过10%PEG 6000处理4 d可显著提高小桐子幼苗的脯氨酸含量,与对照相比,脯氨酸含量升高了212.1%。另外,脯氨酸合成代谢关键酶Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAT)的活性分别升高了114.3%和77.0%,同时,降解代谢关键酶脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性下降了60.6%。半定量RT-PCR分析显示,P5CS和OAT基因的表达水平上调而ProDH基因的表达水平下调。4.小桐子转录因子JcICE1和小桐子鸟氨酸转氨酶JcOAT的基因克隆及其重组酵母的抗逆境功能分析借助前期本实验室对小桐子转录组的测序结果,以高保真酶Primestar扩增获得CDS。克隆到转录因子JcICE1的CDS全长1626 bp,编码542个氨基酸,分子量为59.0 kDa,理论等电点5.68,存在bHLH和ACTUR-ACR-like(ACT)保守结构域。克隆到鸟氨酸转氨酶JcOAT的CDS全长1425 bp,编码474个氨基酸,分子量51.8 kDa,理论等电点6.4,存在OATike和AAT保守结构域。将目的基因片段克隆到酵母表达载体pYES2中,构建酵母表达载体pYES2-JcOAT和pYES2-JcICE1,并将其转化酿酒酵母野生型菌株INVSc1,得到JcOAT和JcICE1重组酵母菌。通过菌落稀释点板实验和生长曲线测定分析,发现过表达JcOAT酵母菌在渗透胁迫(30%,40%,50%PEG 6000)处理1 d后的生长情况明显好于pYES2质粒的酵母对照菌,生长速度也显著提高,表明JcOAT基因提高了酿酒酵母菌的抗渗透胁迫能力。此外,在低温(-20℃)胁迫1 d后,转JcICE1基因酵母菌在长势与生长速度方面都明显优于对照菌,说明JcICE1基因提高了酵母菌的抗冷能力。5.小桐子热稳定蛋白基因JcSP1的克隆及其转基因烟草种子的抗逆功能分析以构建的pET-JcSP1质粒为模板,再扩增得到JcSP1目的基因片段。该基因的CDS全长330 bp,编码109个氨基酸,分子量为12.266 KDa,等电点为5.43,具有Dabb超级家族及逆境响应的a/b桶结构域。然后通过酶切亚克隆到植物表达载体pCAMBIA330中,构建植物表达载体pCAMBIA3301-JcSP1,并将其

关键词：小桐子脱落酸脯氨酸甜菜碱基因克隆抗逆境胁迫

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紫菜抗逆境生理与调控机制研究进展

植物生理学报 2018年第6期54卷 960-972页

作者：张忠山王晓梅刘峰杨志红吴湘湖州师范学院生命科学学院浙江湖州313000 中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室山东青岛266237

逆境胁迫生理是当前植物生理学研究的热点领域。作为世界上重要的经济海藻之一,紫菜养殖量逐年增加。但是由于紫菜主要生长于潮间带或者低潮带区域,海水环境中各种非生物胁迫是影响紫菜产量的重要威胁。近年来,随着m RNA差异显示、抑制... 详细信息

逆境胁迫生理是当前植物生理学研究的热点领域。作为世界上重要的经济海藻之一,紫菜养殖量逐年增加。但是由于紫菜主要生长于潮间带或者低潮带区域,海水环境中各种非生物胁迫是影响紫菜产量的重要威胁。近年来,随着m RNA差异显示、抑制消减杂交、c DNA代表性差异分析等技术的发展,国内外学者围绕紫菜抗逆生理的基因调控机制展开了一系列的研究,取得一定的科学认知。本文综述了紫菜在高低温、干出、光照、营养盐与重金属等胁迫因子影响下的生理生化特征及其抗逆调控机制等方面的主要研究进展,提出了研究展望。本研究拟为今后改良紫菜抗逆性的遗传育种工作提供参考。

关键词：紫菜抗逆境胁迫调控机制

氢气调节植物生长发育和提高植物抗逆性的研究进展

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西北植物学报 2017年第2期37卷 402-407页

作者：张海那范海延于洋贾淑敏于广超陈秋敏赵珺玥沈阳农业大学生物科学技术学院沈阳110866 沈阳农业大学设施园艺省部共建教育部重点实验室沈阳110866 沈阳农业大学园艺学院沈阳110866

氢气作为新发现的活性气体被广泛研究。在植物生长发育方面,氢气具有促进种子发芽、幼苗发育、不定根生长等作用;在植物遭受逆境胁迫过程中,氢气通过调控抗氧化酶活性、抗氧化物质的生成及其相应的转录本来应对胁迫带来的氧化损伤,提高... 详细信息

氢气作为新发现的活性气体被广泛研究。在植物生长发育方面,氢气具有促进种子发芽、幼苗发育、不定根生长等作用;在植物遭受逆境胁迫过程中,氢气通过调控抗氧化酶活性、抗氧化物质的生成及其相应的转录本来应对胁迫带来的氧化损伤,提高植物对干旱、盐胁迫、重金属胁迫、除草剂、紫外照射等胁迫的抗性,同时氢气还可以调控与抗病虫害等胁迫相关基因的表达。该文对国内外有关氢气在促进植物生长发育和提高植物抗性方面的作用,以及逆境胁迫下氢气作为信号分子通过调控抗氧化防御系统提高植物抗逆性的机制进行综述,以期更好地了解和促进氢气在农业科学上的研究与应用。

关键词：氢气生长发育抗逆境胁迫信号分子

OsBTF3过量表达和RNAi转基因水稻抗盐和抗低温胁迫鉴定

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中国水稻科学 2012年第1期26卷 5-8页

作者：李广旭陈华民吴茂森何晨阳中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193 辽宁省农业科学院果树研究所辽宁熊岳115009

为评估水稻OsBTF3基因在水稻对非生物逆境胁迫应答中的功能,利用RT-Q-PCR技术,对经高盐(200mmol/L NaCl溶液)和低温(4℃)胁迫处理后水稻的OsBTF3基因表达动态进行了测定,并对前期获得的OsBTF3过量表达和RNAi转基因水稻株系进行了抗高盐... 详细信息

为评估水稻OsBTF3基因在水稻对非生物逆境胁迫应答中的功能,利用RT-Q-PCR技术,对经高盐(200mmol/L NaCl溶液)和低温(4℃)胁迫处理后水稻的OsBTF3基因表达动态进行了测定,并对前期获得的OsBTF3过量表达和RNAi转基因水稻株系进行了抗高盐和抗低温胁迫的鉴定。结果表明,高盐胁迫处理显著抑制了OsBTF3基因的表达,低温胁迫对其表达影响有一定的变化;转基因T2代过量表达株系对高盐和低温胁迫抗性显著增强,而RNAi转基因株系抗性减弱,说明OsBTF3可能在水稻对高盐和低温胁迫反应中起着重要的调控作用。

关键词： OsBTF3 基因表达抗逆境胁迫