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灯盏花内生真菌多样性、群落结构及生态功能预测

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微生物学通报 2023年第11期50卷 4812-4824页

作者：赵祎石瑶汤雯婷李海燕云南民族大学民族药资源化学教育部重点实验室云南昆明650504 云南省农业科学院药用植物研究所云南昆明650200 昆明理工大学医学院云南昆明650500

【背景】灯盏花(Erigeron breviscapus)是国内知名的传统中药材,但关于灯盏花内生真菌多样性、群落结构和生态功能研究报道比较缺乏。【目的】探究灯盏花不同药用部位内生真菌多样性、群落结构组成及生态功能。【方法】采用ITS序列的高... 详细信息

【背景】灯盏花(Erigeron breviscapus)是国内知名的传统中药材,但关于灯盏花内生真菌多样性、群落结构和生态功能研究报道比较缺乏。【目的】探究灯盏花不同药用部位内生真菌多样性、群落结构组成及生态功能。【方法】采用ITS序列的高通量测序技术对比研究云南道地药材灯盏花根、茎、叶和花的内生菌群落结构及生物多样性差异,并利用FUNGuild数据库预测真菌群落生态功能。【结果】12个样品共获得540个操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),分属于5个门22个纲55个目114个科188个属。4个不同药用部位共有的OTU数目仅占14.45%,以根部独有OTU最多。各组织均以子囊菌门和担子菌门为优势菌门;其中,根部以子囊菌门为主,花部位以担子菌门为主。亚隔孢壳属(Didymella)为灯盏花植物的核心属,在各组织中均有分布;其余优势属尚有线黑粉菌属(Filobasidium)、Cystofilobasidium、织球壳属(Plectosphaerella),灯盏花4个组织中优势属和特有属分布各不相同。α多样性分析表明,根部内生真菌丰度显著高于其他组织,但多样性方面组织差异不明显。PCoA结果表明,根部菌落结构相对独立,而叶与茎中菌落结构较为相似。利用FUNGuild数据库分析发现,腐生真菌在各组织中占比较高,并含有大量未知功能菌群。【结论】灯盏花不同药用部位内生真菌群落组成存在明显差异,具有组织偏好。以上研究完善了灯盏花内生真菌资源的生物信息,为灯盏花内生真菌资源的开发利用提供了理论依据。

关键词：灯盏花内生真菌多样性生态功能高通量测序

基于弱监督语义分割的灯盏花无人机遥感种植信息提取

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农业机械学报 2022年第4期53卷 157-163,217页

作者：黄亮吴春燕李小祥杨威姚皖路昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心昆明650093

为及时掌握种植空间信息,保护和利用灯盏花,针对灯盏花垄间边界模糊,精细标记训练数据集获取困难问题,提出一种基于结合RGB波段最大差异法和弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取方法。首先,对灯盏花进行边框级标记,制作弱标... 详细信息

为及时掌握种植空间信息,保护和利用灯盏花,针对灯盏花垄间边界模糊,精细标记训练数据集获取困难问题,提出一种基于结合RGB波段最大差异法和弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取方法。首先,对灯盏花进行边框级标记,制作弱标记数据集,减少标记时间成本;然后采用轻量级U-Net网络对弱标记数据集进行弱监督语义分割,实现灯盏花粗提取;最后,采用RGB波段最大差异法去除粗提取结果中的非灯盏花,实现灯盏花种植区精细提取。实验结果表明,提出方法在选取的3个灯盏花场景中交并比(Intersection-over-union,IoU)分别为90.55%、90.74%、86.63%,精度均高于面向对象分类法和最大似然法,并通过消融实验验证了方法的有效性。

关键词：灯盏花无人机遥感种植信息提取弱监督语义分割轻量级UNet网络

灯盏花及多舌飞蓬叶绿体基因组特征与系统发育分析

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分子植物育种 2022年

作者：田星李中霁刘小莉李国栋云南中医药大学云南省傣医药与彝医药重点实验室云南中医药大学云南省中医药分子生物学重点实验室

本研究利用二代测序技术Illumina Hiseq平台对飞蓬属(Erigeron)药用植物灯盏花(Erigeron Breviscapus)及其近缘种多舌飞蓬(Erigeron multiradiatus)进行了叶绿体全基因组测序，通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和基本结构分析... 详细信息

本研究利用二代测序技术Illumina Hiseq平台对飞蓬属(Erigeron)药用植物灯盏花(Erigeron Breviscapus)及其近缘种多舌飞蓬(Erigeron multiradiatus)进行了叶绿体全基因组测序，通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和基本结构分析，并将其与19个已发表的植物叶绿体全基因组进行了系统发育分析。结果显示，叶绿体全基因组长度范围为152 175～152 372 bp，大单拷贝区的范围为84 684～84 881 bp，小单拷贝区的范围为18 102～18 133 bp，两个反向重复区的范围为24 667～24 699 bp。叶绿体全基因组中的GC含量范围为37.1%～37.2%，共注释到129个基因，其中蛋白编码基因(PCGs) 84个，tRNA基因37个，rRNA基因8个。在飞蓬属叶绿体基因组中共检测到简单重复序列88～92个，长重复序列47～49个；此外，在变异热点区域筛选到9个高变片段。系统发育结果显示，多舌飞蓬与灯盏花以100%的支持率聚为一支，互为姊妹群。本研究结果将为灯盏花保护遗传学和资源开发利用等研究提供理论基础。

关键词：灯盏花多舌飞蓬叶绿体基因组 SSR 系统发育

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灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性分析

云南农业大学学报（自然科学版） 2021年第3期36卷 384-392页

作者：李显煌杨生超辛雅萱屈亚亚杨琳懿冯发玉范伟辛培尧云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室云南昆明650201 云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心云南昆明650201 西南林业大学国家林业局西南风景园林工程技术研究中心云南昆明650224

【目的】了解灯盏花[Erigeron breviscapus(Vant.)Hand-Mazz]叶绿体基因组密码子的使用偏好性。【方法】以灯盏花叶绿体基因组全序列为研究对象,利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序等对筛选出的47条CDS(coding DNA sequence)进行分析,并进... 详细信息

【目的】了解灯盏花[Erigeron breviscapus(Vant.)Hand-Mazz]叶绿体基因组密码子的使用偏好性。【方法】以灯盏花叶绿体基因组全序列为研究对象,利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序等对筛选出的47条CDS(coding DNA sequence)进行分析,并进行中性绘图、ENC-plot绘图和PR2-plot绘图分析。【结果】叶绿体基因组密码子中不同位置的GC碱基含量比值为GC_1>GC_2>GC_3,说明密码子末位碱基偏性以A/T(U)结尾;有效密码子数的均值为47.18,密码子使用偏性较弱;3种绘图分析结果发现:影响灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性的主要因素是自然选择,也受到其他因素(如突变)的影响;最优密码子分析中确定了UUU、UUA和UUG等18个最优密码子,且大多数以A和U结尾,有且仅有1个以G结尾。【结论】灯盏花叶绿体基因组密码子第3位偏好性以A或U碱基结尾,密码子使用模式受选择和其他因素共同影响,其中选择的作用较大。该结果可为后续利用基因工程手段对外源基因密码子改造、提高所转基因在灯盏花叶绿体中的表达提供参考。

关键词：灯盏花叶绿体基因组密码子偏好性最优密码子

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灯盏花GLRs基因家族鉴定及表达特性分析

分子植物育种 2022年第9期20卷 2842-2853页

作者：晏密陈莫张薇胡彦如卢迎春和四梅王继勇杨生超云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201 红河学院生命科学与技术学院蒙自661100 中国科学院西双版纳热带植物园中国科学院热带植物资源可持续利用重点实验室昆明650223 巍山县农业农村局马鞍山乡农业综合服务中心大理672402

谷氨酸受体(glutamate receptors,GLRs)是一类重要的Ca;通道蛋白,介导Ca;从胞外内流到细胞质,导致钙离子浓度的变化,这种变化涉及调控植物生长发育、十字花科植物自交不亲和、响应外界环境的胁迫反应,然而在灯盏花中关于GLRs基因的研究... 详细信息

谷氨酸受体(glutamate receptors,GLRs)是一类重要的Ca;通道蛋白,介导Ca;从胞外内流到细胞质,导致钙离子浓度的变化,这种变化涉及调控植物生长发育、十字花科植物自交不亲和、响应外界环境的胁迫反应,然而在灯盏花中关于GLRs基因的研究还少见。本研究利用生物信息学方法鉴定灯盏花基因组中GLRs基因家族,并对其理化性质、系统进化树、保守结构域、基序和表达模式进行分析。结果表明EbGLRs基因家族包括21个成员,亚细胞预测主要定位于质膜。GLRs基因家族的系统进化树聚类为4组,同一组中GLRs基因之间具有相似的保守结构域和Motif基序。实时荧光定量PCR结果显示,EbGLRs基因在根、茎、叶、花中均有表达,但大部分EbGLRs基因在叶中表达较高。授粉不同时间段后,EbGLR3.1、EbGLR3.2、EbGLR3.3表达量表现出杂交授粉后高于自交授粉,然而EbGLR3.4表达量表现出自交授粉后高于杂交授粉。EbGLR3.6表达量在5、10 min杂交授粉高于自交授粉,EbGLR3.7表达量在5、10 min自交授粉高于杂交授粉。自交授粉与杂交授粉EbGLR3基因的表达量与不处理的表达量在不同的时间段表现出不同的规律。推测EbGLR3可能在授粉后的不同阶段起作用,并且其功能具有多样性和复杂性。本研究为进一步研究EbGLRs基因的功能奠定了基础。

关键词：灯盏花 GLRs基因家族生物信息表达分析自交不亲和

灯盏花中灯盏乙素生物合成相关基因转录组分析

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西南农业学报 2022年第6期35卷 1318-1324页

作者：闫亚哲闻豪杜江杨勇刘正杰林春文国松毛自朝云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201 云南生物谷药业股份有限公司昆明650503 云南农业大学小宗作物研究中心昆明650201

【目的】通过转录组测序(RNAseq)筛选灯盏乙素生物合成相关基因,为筛选灯盏花优质种质资源提供理论基础。【方法】通过HPLC测定灯盏花叶片中灯盏乙素含量,筛选其中有显著差异的4份样品,以1份低灯盏乙素含量叶片样品作为对照(CK)与3份高... 详细信息

【目的】通过转录组测序(RNAseq)筛选灯盏乙素生物合成相关基因,为筛选灯盏花优质种质资源提供理论基础。【方法】通过HPLC测定灯盏花叶片中灯盏乙素含量,筛选其中有显著差异的4份样品,以1份低灯盏乙素含量叶片样品作为对照(CK)与3份高灯盏乙素含量样品同时进行RNAseq。测序完成后分析筛选差异表达基因(Differential expressed genes,DEGs),并对DEGs进行Gene Ontology(GO)和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)功能富集分析。再选择表达量较高的参与类黄酮生物合成途径的DEGs进行qRT-PCR验证其表达模式。【结果】样品S3和S5灯盏乙素含量极显著高于样品S4(CK),样品S6灯盏乙素含量显著高于样品S4(CK)。高灯盏乙素样品S3、S5、S6与低灯盏乙素样品S4(CK),两两比较分别鉴定出2143个、1968个和1801个DEGs。3组差异比较组合的交集有490个共同基因,其中277个在高灯盏乙素含量样品中上调表达,另外213个在低灯盏乙素含量样品中上调表达,差异表达基因KEGG富集分析分别有13、14、14条基因在类黄酮生物合成途径。其中类黄酮代谢下游的基因查尔酮异构酶(CHI)、黄烷酮3-羟化酶(F3H)和类黄酮3’-羟化酶(F3’H)在高灯盏乙素样品中上调表达,参与咖啡酸酯途径的莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(HCT)和咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAMT)基因在低灯盏乙素样品S4(CK)中上调表达。qRT-PCR对5个DEGs表达模式的检测结果与RNAseq结果一致,CHI(Eb_V2_03181)、F3H(Eb_V2_40771)、F3’H(Eb_V2_04241)在高灯盏乙素样品中上调表达,HCT(Eb_V2_4655)、CCoAMT(Eb_V2_20841)在低灯盏乙素样品中上调表达。【结论】灯盏乙素生物合成涉及多个基因,与花青素途径及咖啡酸酯途径密切相关。

关键词：灯盏花灯盏乙素转录组表达分析 qRT-PCR

灯盏花R2R3-MYB转录因子基因家族鉴定与表达分析

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中国中药杂志 2021年第23期46卷 6149-6162页

作者：宋婉玲向贵生卢迎春张广辉杨生超赵艳云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心云南昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室云南昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院云南昆明650201

R2R3-MYB转录因子是植物中存在最为广泛的一类,参与植物的生长发育和次生代谢的调控。该文基于灯盏花基因组数据,采用生物信息学手段鉴定灯盏花中的R2R3-MYB转录因子,并对其基因序列、结构、理化性质进行分析,聚类分析预测灯盏花中的R2R... 详细信息

R2R3-MYB转录因子是植物中存在最为广泛的一类,参与植物的生长发育和次生代谢的调控。该文基于灯盏花基因组数据,采用生物信息学手段鉴定灯盏花中的R2R3-MYB转录因子,并对其基因序列、结构、理化性质进行分析,聚类分析预测灯盏花中的R2R3-MYB转录因子的功能;同时基于激素处理的转录组数据,对R2R3-MYB转录因子响应激素的表达模式进行分析。从灯盏花的基因组中共鉴定108个R2R3型MYB转录因子,分别命名为EbMYB1~EbMYB108,位于9条染色体上;基因结构显示,除个别MYB基因外,基本都含有2~4个外显子;构建灯盏花与拟南芥MYB家族成员的系统发育树,将234个MYBs分为的30个亚族,5个拟南芥亚族单独聚类成不同亚家族分支,有4个分支单独由灯盏花MYB基因聚类;转录组数据显示各MYB基因在灯盏花不同组织和ABA、SA、GA外源激素处理不同时间的差异表达,有13个R2R3-MYB基因的转录没有发生明显变化,部分基因的表达模式随着激素处理时间的增加呈现上调或下调的趋势。该研究为参与灯盏花生长发育、逆境(激素)胁迫以及活性成分灯盏乙素积累相关的R2R3-MYB转录因子调控机制的研究提供了理论依据。

关键词：灯盏花基因组 R2R3-MYB 生物信息学激素

灯盏花不同部位水浸提液对小麦和萝卜的化感效应

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江苏农业科学 2022年第12期50卷 252-259,264页

作者：王田涛关德军周文忠钟汝艳李河施娴红河学院生物科学与农学学院/云南省高校滇南特色生物资源研究与利用重点实验室云南蒙自661199 云南泽生生物科技有限公司云南泸西652400

从化感作用角度筛选适宜与灯盏花进行间作、套作、轮作的农作物,从而为解决灯盏花连作障碍、建立合理的灯盏花间作、套作、轮作体系提供参考依据。采用水提法制备灯盏花根、茎、叶浸提液,每种浸提液设4个浓度梯度[0(CK)、0.05、0.10、0.... 详细信息

从化感作用角度筛选适宜与灯盏花进行间作、套作、轮作的农作物,从而为解决灯盏花连作障碍、建立合理的灯盏花间作、套作、轮作体系提供参考依据。采用水提法制备灯盏花根、茎、叶浸提液,每种浸提液设4个浓度梯度[0(CK)、0.05、0.10、0.15 g/mL],研究灯盏花不同部位水浸液对小麦(Triticum aestivum)和萝卜(Raphanus sativus)的化感效应。结果表明,灯盏花根、茎、叶水浸提液对小麦和萝卜种子萌发、幼苗生长、幼苗生理均有较强的化感作用,且化感作用强度随水浸提液浓度的增加而增强;灯盏花根、叶水浸提液对萝卜种子发芽势、发芽指数和苗长的影响均表现出低促高抑的双重效应;灯盏花各部位水浸提液对小麦、萝卜化感作用的排序分别为叶=茎>根、根>茎>叶;灯盏花根、茎、叶水浸提液对小麦、萝卜的综合化感指数均为负值,综合化感效应强度随着浓度的升高而逐渐增强。综合来看,小麦比萝卜更适宜与灯盏花进行间作、套作、轮作。

关键词：灯盏花水浸提液化感效应种子萌发幼苗生长

灯盏花Eb14-3-3基因的克隆及表达分析

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分子植物育种 2021年第20期19卷 6653-6661页

作者：宋婉玲卢迎春李锐范伟龙光强刘冠泽张广辉杨生超赵艳云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201

为探究灯盏花Eb14-3-3基因表达特征,本研究从灯盏花基因组数据库中克隆了拟南芥同源基因灯盏花14-3-3υ序列信息,利用生物信息学方法对该蛋白的功能和活性位点进行预测,通过荧光定量PCR分析在非生物胁迫条件下该基因的表达变化。结果表... 详细信息

为探究灯盏花Eb14-3-3基因表达特征,本研究从灯盏花基因组数据库中克隆了拟南芥同源基因灯盏花14-3-3υ序列信息,利用生物信息学方法对该蛋白的功能和活性位点进行预测,通过荧光定量PCR分析在非生物胁迫条件下该基因的表达变化。结果表明,Eb14-3-3的ORF序列长804 bp,编码267个氨基酸;该蛋白的分子量和理论等电点分别为65296 k D和5.16。Eb14-3-3蛋白序列中富含磷酸化位点,为一个非分泌型蛋白,并且在其结构中无跨膜结构域。二级结构分析显示有156个α-螺旋,47个片层延伸,9个β转角,55个无规则卷曲,属于14-3-3蛋白家族成员。RT-qPCR表达模式分析表明,5%PEG处理后,灯盏花叶、花和茎中Eb14-3-3基因的表达量在24 h明显上升,但在处理48 h后,Eb14-3-3的表达量大幅度下降;Eb14-3-3基因在灯盏花根部的表达量,在5%PEG处理10 h后,其表达量显著上升,并在处理后48 h呈现显著下降趋势。本研究将为培育新的灯盏花抗逆种质资源提供研究理论基础。

关键词：灯盏花 Eb14-3-3 生物信息学非生物胁迫