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闽楠NRT/NPF基因家族鉴定与表达分析

农业生物技术学报 2023年第10期31卷 2072-2086页

作者：李翼贝童再康韩双王立韩潇张毓婷杨琪黄华宏张俊红浙江农林大学林业与生物技术学院/省部共建亚热带森林培育国家重点实验室

氮素作为植物不可或缺的大量元素，其含量显著影响植物生长发育，其中硝态氮为闽楠(Phoebe bournei)等诸多陆生植物氮素吸收的主要形式，对硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter/peptide transporter family, NRT/NPF)基因家族鉴定与表... 详细信息

氮素作为植物不可或缺的大量元素，其含量显著影响植物生长发育，其中硝态氮为闽楠(Phoebe bournei)等诸多陆生植物氮素吸收的主要形式，对硝酸盐转运蛋白(nitrate transporter/peptide transporter family, NRT/NPF)基因家族鉴定与表达分析具重要意义。本研究利用拟南芥(Arabidopsis thaliana) NRT蛋白序列和隐马科夫模型(PF00854, PF07690和PF16974)在闽楠全基因组鉴定出63个NRT/NPF家族成员，不均匀分布于11条染色体，其分子量为22.8～135.6 kD，等电点为5.44～9.41，编码205～1 235个氨基酸，其编码蛋白多为碱性蛋白，且含有2～23个跨膜结构域；系统进化分析将63个PbNRT/NPF分为3个亚家族，其中60个属于NRT1/NPF亚家族，2个属于NRT2亚家族，1个属于NRT3亚家族。共线性分析表明，PbNRT/NPF发生了9个串联重复事件和10个片段重复事件。转录组数据和qRT-PCR分析均表明，PbNRT/NPF成员在叶、根皮部、根木质部、茎皮部和茎木质部5种组织中的表达模式存在显著差异，其中硝酸盐转运蛋白基因PbNPF6.3在根皮部表达显著高于其他组织。qPCR结果表明，PbNRT/NPF成员在不同低氮处理阶段呈差异表达，其中PbNRT2.4和PbNRT2.5表达量在低氮处理下显著上升。本研究为进一步探索PbNRT/NPF家族成员在氮素吸收、转运和利用中的生物学功能提供了重要基础，为闽楠氮素高效利用新品种选育提供依据。

关键词：闽楠硝酸盐转运蛋白(NRT/NPF) 基因家族低氮胁迫表达分析

闽楠中WRKY家族成员鉴定及缺磷胁迫下表达分析

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林业科学 2022年第2期58卷 133-147页

作者：张苗周生财吴梦洁童再康韩潇张俊红程龙军浙江农林大学林业与生物技术学院省部共建亚热带森林培育国家重点实验室杭州311300 丽水职业技术学院丽水323000

【目的】在闽楠全基因组范围内鉴定WRKY家族成员,分析基因和蛋白序列结构特点及在闽楠幼苗缺磷胁迫下的表达特征,筛选响应缺磷逆境的WRKY基因,为进一步研究它们在楠木磷饥饿响应分子途径中的功能以及耐低磷胁迫分子辅助育种提供参考。... 详细信息

【目的】在闽楠全基因组范围内鉴定WRKY家族成员,分析基因和蛋白序列结构特点及在闽楠幼苗缺磷胁迫下的表达特征,筛选响应缺磷逆境的WRKY基因,为进一步研究它们在楠木磷饥饿响应分子途径中的功能以及耐低磷胁迫分子辅助育种提供参考。【方法】利用WRKY蛋白序列的隐马尔科夫模型(pfam03106),经hmmsearch在闽楠蛋白数据库中检索,筛选WRKY基因。对获得的PbWRKYs利用Protaram、GSDS2.0、MEGA、Batch CD-Search、TBtools和ClustalX等软件进行基因结构、定位分析,蛋白理化性质、序列特征分析以及进化树构建。提取3年生闽楠植株的根、韧皮部和形成层、木质部和叶的RNA,进行转录组测序,分析PbWRKYs在不同组织中的表达特点。对半年生闽楠植株进行缺磷水培处理,60天后,分别取缺磷处理和对照的叶和根进行磷含量测定和转录组测序,分析磷缺乏条件下PbWRKYs表达特征,并对差异表达基因进行qPCR验证。【结果】鉴定到68个WRKY基因,命名为PbWRKY1-68,在各染色体上均有分布,第3号染色体上数量最多,内含子数目在1~28个之间,蛋白分子质量在19.09~115.56 kDa之间。所有PbWRKY均含有WRKY结构域及其特有的锌指结构。根据WRKY结构域数量及其所含锌指结构类型,分为3个亚类:亚类Ⅰ含2个WRKY结构域,锌指结构类型为C2H2型,共14个成员;亚类Ⅱ含1个WRKY结构域和1个C2H2型锌指结构,共47个成员,进化分析表明该亚类又分为5个经典子组Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd、Ⅱe,但其中PbWRKY37与上述子组进化上距离较远,独立成组;亚类Ⅲ含1个WRKY结构域和1个C2HC型锌指结构,共7个成员。PbWRKYs蛋白所含WRKY结构域氨基酸序列特征大部分为“WRKYGQK”型,但PbWRKY62的WRKY结构域变异为“WRKYGKK”。与其他植物相比,PbWRKYs蛋白中WRKY结构域的变异率较低。PbWRKYs的组织特异性表达模式可分为5类:韧皮部和形成层中相对表达量较低;木质部中表达量高而叶片中表达量较低;韧皮部和形成层表达量较高同时叶片中表达量较低;根中表达量相对较高;叶片中表达量高而根中表达量低。闽楠幼苗缺磷处理60天后,叶和根中表达差异达到2倍以上的PbWRKY基因共21个。它们在叶片中被强烈诱导,可能参与低磷条件下叶片中磷元素的运输及再分配过程;其中,PbWRKY52、PbWRKY55、PbWRKY56、PbWRKY65和PbWRKY665个基因的表达还在根中被抑制,表明它们除了参与低磷条件下叶片中磷元素再分配,还可能参与了根部磷的吸收和转运。【结论】闽楠中WRKY基因家族成员共有68个,其蛋白序列中WRKY结构域较保守。缺磷处理60天时,有21个PbWRKY基因参与磷胁迫响应,大部分基因可能主要在叶片中参与低磷条件下磷的运输和分配。PbWRKY52、PbWRKY55、PbWRKY56、PbWRKY65和PbWRKY66除了在叶片中发挥功能外,还可能参与低磷条件下根部对磷的吸收和转运。

关键词：闽楠 WRKY转录因子基因表达缺磷

闽楠PLR基因家族鉴定及响应激素的表达分析

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浙江农林大学学报 2022年第6期39卷 1173-1182页

作者：王倩清张毓婷张俊红刘慧童再康浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300

【目的】解析闽楠Phoebe bournei木脂素合成途径关键酶基因Pinoresinol-lariciresinol reductase (PLR)特征及不同激素处理下的表达模式,探索闽楠PLR基因家族的生物学功能。【方法】利用生物信息学方法鉴定闽楠基因组中的PLR基因家族成... 详细信息

【目的】解析闽楠Phoebe bournei木脂素合成途径关键酶基因Pinoresinol-lariciresinol reductase (PLR)特征及不同激素处理下的表达模式,探索闽楠PLR基因家族的生物学功能。【方法】利用生物信息学方法鉴定闽楠基因组中的PLR基因家族成员,分析基因结构、保守基序、染色体定位、系统进化、启动子顺式作用元件和激素响应。【结果】从闽楠全基因组内共鉴定出8个闽楠PLR (PbPLR)成员,不均匀地分布于第1、2、5和10号染色体。系统进化分析表明:PbPLR功能可能与底物立体选择性有关。启动子元件分析发现:PbPLRs启动子区域存在脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯等激素响应元件;基因表达分析表明:PbPLRs基因的表达具有组织特异性和激素响应特征,其中PbPLRs基因在根中表达量最高,其次茎,叶中表达量较低;3种激素处理时,PbPLR2表达诱导最强。【结论】从闽楠基因组中鉴定出的8个PbPLRs基因,其基因特征和不同成员可能具有不同催化酶立体选择性,成员表达模式多样化,可能受多种激素诱导,具有组织特异性。图6表2参25。

关键词：闽楠 PLR基因家族系统进化激素处理表达分析

闽楠凋落物浸提液对其种子萌发和幼苗生长及生理指标的影响

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植物科学学报 2023年

作者：张艺博李铁华郭淑芸邢露张心艺中亚热带林学国家长期科研基地中南林业科技大学林学院

采用不同浓度凋落枝、凋落叶浸提液处理闽楠(Phoebe bournei (Hemsl.) Yang)种子和幼苗，测定其萌发、生长及生理指标。结果显示：(1)整体上，闽楠凋落枝和凋落叶浸提液对自身种子萌发表现为抑制作用，且抑制作用均随两种浸提液浓度升... 详细信息

采用不同浓度凋落枝、凋落叶浸提液处理闽楠(Phoebe bournei (Hemsl.) Yang)种子和幼苗，测定其萌发、生长及生理指标。结果显示：(1)整体上，闽楠凋落枝和凋落叶浸提液对自身种子萌发表现为抑制作用，且抑制作用均随两种浸提液浓度升高而增强，且凋落枝抑制作用大于凋落叶。在发芽指标上，抑制强度表现为枝>叶；在根芽长度上，抑制强度表现为叶>枝；综合化感效应表现为枝>叶。(2)凋落枝浸提液对一年生闽楠幼苗生长指标表现为抑制作用，凋落叶浸提液表现为“低促高抑”的效应。高浓度浸提液可严重抑制幼苗生长，并造成大量叶片出现斑点，萎缩和枯黄；(3)闽楠凋落物浸提液对闽楠幼苗生理的影响较为复杂，高浓度浸提液可造成幼苗生理紊乱，导致其抗氧化系统异常，引起丙二醛含量显著增加，叶片细胞膜通透性增大，导致植株处于非正常生长状态。而长期浇灌低浓度浸提液也会使植物处于胁迫状态而引起相关生理指标变化。

关键词：自毒作用闽楠种子萌发幼苗生长凋落物化感作用

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闽楠bZIP基因家族的鉴定与表达分析

福建农林大学学报（自然科学版） 2024年第2期53卷 221-228页

作者：万露露王中煊沈军曹泽宇陈世品苏小青福建农林大学林学院福建农林大学兰科植物保护与利用国家林业和草原局重点实验室福建农林大学园艺学院福建福州350002

【目的】基于闽楠全基因组数据对bZIP(碱性亮氨酸拉链)基因家族进行鉴定,并研究其在闽楠根系水分胁迫下的作用,确定关键调控基因。为进一步探究闽楠根系抵御逆境胁迫的分子机制提供了参考。【方法】利用生物信息学方法进行系统进化、保... 详细信息

【目的】基于闽楠全基因组数据对bZIP(碱性亮氨酸拉链)基因家族进行鉴定,并研究其在闽楠根系水分胁迫下的作用,确定关键调控基因。为进一步探究闽楠根系抵御逆境胁迫的分子机制提供了参考。【方法】利用生物信息学方法进行系统进化、保守基序、基因结构、启动子顺式势作用元件以及蛋白互作分析,并通过qRT-PCR验证基因在水分胁迫下的表达模式。【结果】在闽楠基因组中共鉴定出52个bZIP转录因子,划分为10个亚家族;顺式作用元件分析表明,PbbZIP可能响应光照、生物与非生物胁迫以及生长发育等生物学过程;转录组数据分析显示,PbbZIP15在干旱/水涝胁迫下的表达量较高,PbbZIP40在干旱胁迫下的表达量较高;qRT-PCR验证结果与转录组数据基本一致。【结论】PbbZIP15和PbbZIP40是调控闽楠根系水分胁迫的2个关键基因。

关键词：闽楠 bZIP基因家族全基因组鉴定水分胁迫表达分析

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闽楠内生真菌高通量分离及种类多样性分析

森林与环境学报 2022年第5期42卷 544-551页

作者：陈少如许晓晨赵文宝王倩倩龙宇张清华福建农林大学林学院福建福州350002

为高效地分离闽楠内生真菌,以福建成熟闽楠林下自生闽楠苗木为研究对象,利用高通量培养法获得闽楠内生真菌并研究其生物多样性,研究不同稀释比例对内生真菌分离的影响并筛选最佳分离浓度。结果共获得656株内生真菌,经内转录间隔区(ITS)... 详细信息

为高效地分离闽楠内生真菌,以福建成熟闽楠林下自生闽楠苗木为研究对象,利用高通量培养法获得闽楠内生真菌并研究其生物多样性,研究不同稀释比例对内生真菌分离的影响并筛选最佳分离浓度。结果共获得656株内生真菌,经内转录间隔区(ITS)序列分析,鉴定为35种和12个未知种,未知种比例达25.53%。其中,黑腐皮壳科未知种(Valsaceae sp.,代表菌株P28)为分离频率最高的内生真菌,分离频率为12.04%。闽楠根、茎和叶片内生真菌辛普森指数均超过0.80,说明闽楠内生真菌多样性高;根部内生真菌多样性最高(香农指数2.304),其次为茎(香农指数2.234),最低的为叶(香农指数2.128)。有9种内生真菌的ITS序列相似度低于97%,共147株,占全部内生真菌株数的22.41%。从不同稀释比例的组织悬浮液中获得的内生真菌的数量和种类均存在差异,未经稀释的原液中分离出的内生真菌数量和种类均是最多的,共获得265株36种,分离种类占分离数量的13.58%;稀释16倍的组织悬浮液中分离出的内生真菌总数最少,共获得64株15种,但是分离种类占分离数量的23.44%。在一定范围内,随着稀释比例的增大,高通量培养法单位分离数量获得的种类增加。

关键词：闽楠内生真菌高通量培养法多样性

闽楠NF-Y基因家族鉴定及其响应干旱胁迫的表达分析

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农业生物技术学报 2022年第6期30卷 1112-1127页

作者：韩双韩潇李翼贝张毓婷张俊红童再康浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室

核因子Y (nuclear factor Y, NF-Y)是一种广泛存在于真核生物中的转录因子，参与植物的生长发育以及生物和非生物胁迫响应过程。闽楠(Phoebe bournei)是我国南方重要的经济用材树种，水分匮缺严重影响其生长和木材积累，挖掘闽楠抗旱响... 详细信息

核因子Y (nuclear factor Y, NF-Y)是一种广泛存在于真核生物中的转录因子，参与植物的生长发育以及生物和非生物胁迫响应过程。闽楠(Phoebe bournei)是我国南方重要的经济用材树种，水分匮缺严重影响其生长和木材积累，挖掘闽楠抗旱响应因子将为提高其抗旱性提供支持。本研究对闽楠NF-Y(PbNF-Y)基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析，并利用qPCR技术分析PbNF-Ys的组织表达特异性及干旱胁迫下的表达模式。结果显示，在闽楠全基因组范围内共鉴定出40个PbNF-Y，分为3个亚家族，不均匀分布于11条染色体；PbNF-Ys蛋白分子质量在10 774.45 (PbNF-YB11)～39 576.26 D (PbNFYA2)之间，均为亲水性蛋白；启动子顺式作用元件分析发现，PbNF-Ys启动子区域存在生长素、赤霉素及茉莉酸甲酯等激素响应元件、光响应元件、生长发育相关响应元件和干旱胁迫相关元件；采用qPCR方法对根、茎和叶片进行组织表达分析，结果显示，PbNF-Ys的表达具有明显的组织特异性。干旱胁迫后表达模式分析发现，17个PbNF-Y在干旱胁迫后表现不同程度的上调表达，16个PbNF-Y表达下调，7个PbNFY表达没有显著变化。本研究为闽楠NF-Y基因家族生物学功能和进化的深入研究提供参考依据。

关键词：闽楠 NF-Y转录因子基因家族表达分析抗旱

闽楠SPX基因家族的鉴定及其缺磷胁迫下的表达分析

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农业生物技术学报 2023年第9期31卷 1832-1845页

作者：吴梦洁洪家都李芳燕周生财程龙军浙江农林大学林业与生物技术学院/亚热带森林培育国家重点实验室丽水职业技术学院

闽楠(Phoebe bournei)是我国特有的珍贵用材树种，在南方红壤土中造林易产生低磷胁迫，影响栽培效益。挖掘闽楠耐低磷重要基因资源，对利用分子辅助育种技术培育耐低磷闽楠品种具有重要意义。SPX基因家族成员与磷吸收和平衡相关，本研... 详细信息

闽楠(Phoebe bournei)是我国特有的珍贵用材树种，在南方红壤土中造林易产生低磷胁迫，影响栽培效益。挖掘闽楠耐低磷重要基因资源，对利用分子辅助育种技术培育耐低磷闽楠品种具有重要意义。SPX基因家族成员与磷吸收和平衡相关，本研究在全基因组范围内对闽楠SPX基因家族成员进行筛选、鉴定，同时，利用qPCR技术分析了PbSPX基因在闽楠根、茎和叶中的组织表达情况，以及在缺磷处理10和60 d时，PbSPX基因在植株根和叶片中的表达模式。结果显示，20个PbSPX基因分布在闽楠的1到10号染色体，根据蛋白序列特征和进化关系分属4个亚家族，包括6个SPX亚家族成员，7个SPX-EXS亚家族成员，3个SPX-MFS亚家族成员和4个SPX-RING亚家族成员。启动子顺式作用元件分析表明，PbSPX基因启动子上含有P1BS、W-box和MBS等磷胁迫响应相关元件。组织特异性分析表明，PbSPX2、PbSPXEXS1、PbSPX-RING2主要在根中表达，在叶中相对表达量较高的有12个PbSPX基因。在缺磷处理10和60 d的闽楠根中，除PbSPX6之外的其他5个SPX亚家族成员和PbSPX-MFS1都被缺磷显著诱导，与对照相比表达显著上调，而PbSPX-MFS2被显著抑制，表达显著下调。PbSPX-RING1和PbSPX-EXS1在缺磷10 d表达显著上调，PbSPX-RING3和PbSPX-EXS2在缺磷60 d表达显著上调。PbSPX-EXS6在缺磷10 d的根中表达显著下调，而在缺磷60 d时表达显著上调。叶片中PbSPX1～PbSPX5、PbSPX-EXS1及PbSPXMFS1均在缺磷60 d时被诱导，与对照相比表达显著上调，而PbSPX-MFS2在缺磷60 d表达显著下调，与根中的表达趋势一致。作为磷转运体的亚家族成员PbSPX-EXS1、PbSPX-EXS2和PbSPX-EXS6在不同组织中对磷水平信号的响应不同。结果表明，闽楠SPX亚家族成员参与了磷胁迫响应，而且其表达受相应组织中磷水平的调控。本研究初步揭示了PbSPX基因家族成员与低磷胁迫响应的关系，为进一步研究其在低磷响应中的功能和机制提供了参考。

关键词：闽楠 SPX基因家族基因表达缺磷

闽楠叶形态与叶脉网络性状关系对城市生长环境的响应

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生态学报 2021年第19期41卷 7838-7847页

作者：罗丽莹陈楠王云龙王光军中南林业科技大学生命科学与技术学院长沙410004 南方林业生态应用技术国家工程实验室长沙410004

植物叶形态与叶脉网络功能性状的协同变异与权衡关系,对深入理解植物叶脉网络功能性状对环境变异的生态适应,以及预测植物物种生活习性对城市化过程的响应具有重要意义。闽楠作为珍贵的常绿阔叶树种,正在城市绿化中逐步推广。针对不同... 详细信息

植物叶形态与叶脉网络功能性状的协同变异与权衡关系,对深入理解植物叶脉网络功能性状对环境变异的生态适应,以及预测植物物种生活习性对城市化过程的响应具有重要意义。闽楠作为珍贵的常绿阔叶树种,正在城市绿化中逐步推广。针对不同生长环境中(行道与植物园混交林)的闽楠,开展了叶形态与叶脉网络功能性状关系对城市生长环境的响应研究。研究结果表明:闽楠叶性状值基本满足正态分布,各性状变异系数保持在10%—20%之间,群体内性状变异较为丰富,单因素方差分析表明两种环境对叶形态性状的影响比叶脉网络系统的影响更明显;两种生长环境下闽楠叶形态性状组与叶脉网络功能性状组都具有极显著相关性,行道和植物园混交林典型性相关系数分别为0.804和0.795,叶形态性状与叶脉直径呈显著正相关,形态性状、叶脉直径与初级脉密度呈显著负相关;闽楠在响应城市生长环境的过程中呈现出相应的经济权衡机制,行道环境中闽楠以较大的初级脉密度和较小叶面积来确保水分获取和光合之间的平衡,植物园闽楠则采用较低初级叶脉密度、较高叶面积和叶脉直径的叶形态和叶脉网络构建模式。在选择闽楠作为城市绿化树种时,可将叶片形态性状组与叶脉网络功能性状组的协同变化和权衡关系作为选种依据,以提高闽楠在城市环境中的成活率和适应性。

关键词：叶脉网络功能性状形态性状典型性相关闽楠