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利用猕猴桃雌雄同株材料发掘性别决定相关基因

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植物遗传资源学报 2024年第7期25卷 1153-1162页

作者：吴淋慧董家琦郑浩邱栋梁张琼钟彩虹福建农林大学园艺学院福州350002 中国科学院武汉植物园/中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室/中国科学院猕猴桃产业技术工程实验室武汉430074 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049

为探究猕猴桃雌雄异株变异为雌雄同株的分子机制,本研究对满天红猕猴桃雌雄同株变异株的雌花与雄花进行了转录组测序、生物信息学分析及q RT-PCR验证。转录组差异表达基因鉴定结果表明,雌花和雄花间共有337个差异表达基因,雄花中有241... 详细信息

为探究猕猴桃雌雄异株变异为雌雄同株的分子机制,本研究对满天红猕猴桃雌雄同株变异株的雌花与雄花进行了转录组测序、生物信息学分析及q RT-PCR验证。转录组差异表达基因鉴定结果表明,雌花和雄花间共有337个差异表达基因,雄花中有241个基因表达量上调,有96个基因表达量下调。差异表达基因的GO与KEGG富集结果表明,与雌花相比,雄花中上调的基因主要参与氨基糖和核苷酸糖的代谢以及次生代谢物合成等路径;下调的基因则主要富集在次生代谢物合成、类胡萝卜素合成等途径。通过功能注释分析出30个潜在的性别相关调控基因,其中5个在次生代谢产物合成路径中表达。选取7个差异表达基因进行q RT-PCR验证,其在雌花、雄花中的表达水平与转录组数据一致。本研究结果为猕猴桃雌雄同株材料的创制提供了一定的理论依据。

关键词：满天红猕猴桃性别基因雌雄同株转录组分析基因表达

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不同倍性甘薯及近缘材料的SNP鉴定流程

分子植物育种 2024年第20期22卷 6747-6756页

作者：王心怡李明颜梦晓王红霞杨俊上海辰山植物园上海市资源植物功能基因组学重点实验室上海201602 四川省农业科学院生物技术核技术研究所成都610061 中国科学院分子植物科学卓越创新中心植物分子遗传国家重点实验室上海200032

基因组上的SNP变异具有丰富的数量和多态性的特点,SNP鉴定在作物遗传多样性、群体结构关系、育种等方面有重要作用。然而多倍体作物由于倍性高、杂合性高等问题,使得SNP的开发、验证和检测较为困难。甘薯及不同倍性近缘野生种均属于番薯... 详细信息

基因组上的SNP变异具有丰富的数量和多态性的特点,SNP鉴定在作物遗传多样性、群体结构关系、育种等方面有重要作用。然而多倍体作物由于倍性高、杂合性高等问题,使得SNP的开发、验证和检测较为困难。甘薯及不同倍性近缘野生种均属于番薯属,由于甘薯近缘物种倍性变化较大,本研究选取二倍体、四倍体、六倍体的Ipomoea trifida以及五倍体和六倍体的甘薯为材料,采用简化基因组测序技术——RAD-seq进行测序,以栽培甘薯‘泰中6号’基因组序列为参考,通过与参考基因组的比对、排序、PCR标记去重复以及变异检测,建立了一套基于甘薯参考基因组进行不同倍性材料SNP鉴定的分析流程。通过IQ-TREE对SNP标记进行系统发育树构建,结果验证了本流程具有较高的可靠性。本研究开发的数据处理流程,不仅可用于不同倍性野生材料遗传关系的鉴定,还可为甘薯品种的遗传多样性分析和育种的亲本选择以及其他多倍体植物SNP标记开发鉴定提供借鉴和参考。

关键词：甘薯 Ipomoea trifida 多倍体 SNP 简化基因组测序

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蛾类性信息素生物合成研究进展

中国农业科学 2024年第18期57卷 3612-3625页

作者：付楠霞刘栩菲罗宗秀蔡晓明李兆群边磊修春丽周利陈宗懋中国农业科学院茶叶研究所农业农村部特种经济动植物生物学与遗传育种重点实验室沈阳农业大学植物保护学院

昆虫性信息素特异性强、使用方便且绿色安全，利用性信息素防治农林害虫符合我国农林绿色发展的需求，应用前景广阔。解析蛾类性信息素的生物合成路径，明确其关键催化酶，可为利用合成生物学手段生产蛾类性信息素提供重要的理论依据。... 详细信息

昆虫性信息素特异性强、使用方便且绿色安全，利用性信息素防治农林害虫符合我国农林绿色发展的需求，应用前景广阔。解析蛾类性信息素的生物合成路径，明确其关键催化酶，可为利用合成生物学手段生产蛾类性信息素提供重要的理论依据。按照化学结构和生物合成途径的不同，蛾类性信息素可分为Type-Ⅰ、Type-Ⅱ、Type-Ⅲ和Type-0四大类，且以前两类为主，分别占已鉴定种类的75%和15%左右，而Type-Ⅱ类环氧化烯烃性信息素中，约54%为单环氧化烯烃。上述两类性信息素合成部位不尽相同，其中Type-Ⅰ类性信息素在雌蛾的性腺中合成，Type-Ⅱ类性信息素中的多不饱和烯烃是在绛色细胞中合成的，而环氧化反应是在性腺中进行的。在合成路径和关键催化酶方面，Type-Ⅰ类性信息素是由脂肪酸代谢途径从头合成的，目前报道较多的合成相关的催化酶为去饱和酶、脂肪酰基辅酶A还原酶、醇氧化酶和乙酰基转移酶；Type-Ⅱ类性信息素以食物源的亚油酸或亚麻酸为起点合成，已鉴定的关键催化酶有末端脱氢酶、载脂转运蛋白和P450环氧化酶。此外，文中还阐述了利用植物和酵母细胞生成Type-Ⅰ类蛾类性信息素研究现状，探讨了目前利用合成生物学技术合成蛾类性信息素方面尚待解决的问题，提出了未来研究仍需关注的重点，为深入开发蛾类性信息素生物合成工厂提供参考。

关键词：蛾类性信息素生物合成路径合成位点催化酶合成生物学

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白肉灵芝单核菌株交配型位点解析

菌物研究 2024年第2期22卷 173-182页

作者：汪小芳杨莹孟国良董彩虹中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室北京100101 吉林农业大学植物保护学院长春130118

白肉灵芝是具有地域特色的灵芝属物种,因其药用价值显著而备受关注。在白肉灵芝基因组解析的基础上,对同一亲本来源的2个可亲和单核菌株GL72和GL81的交配型位点进行分析。结果显示:白肉灵芝2株单核菌株的A交配型位点与大多数担子菌相似... 详细信息

白肉灵芝是具有地域特色的灵芝属物种,因其药用价值显著而备受关注。在白肉灵芝基因组解析的基础上,对同一亲本来源的2个可亲和单核菌株GL72和GL81的交配型位点进行分析。结果显示:白肉灵芝2株单核菌株的A交配型位点与大多数担子菌相似,含有1对HD基因,“头对头”排列。二者的HD基因存在差异,其中GL72菌株HD1基因含有2个双分型核定位信号和HD1特有序列,而GL81菌株HD1基因只含有1个双分型核定位信号;HD2基因编码蛋白中二者同源结构域的α螺旋Ⅰ存在较大差异。A交配型位点侧翼基因在2个单核菌株中也存在较大变异。GL72和GL81菌株的B交配型位点均有8个假定的信息素受体基因,但菌株GL72有9个假定的信息素前体基因,菌株GL81仅发现5个假定的信息素前体基因。解析了白肉灵芝可亲和的单核菌株交配型位点,为其遗传育种奠定了基础。

关键词：白肉灵芝可亲和菌株交配型基因

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香蕉根际微生态及其与枯萎病防治之间的关系

生物技术通报 2024年第6期40卷 57-67页

作者：漆艳香谢艺贤彭军曾凡云张欣中国热带农业科学院环境与植物保护研究所农业农村部热带农林有害生物入侵监测与控制重点开放实验室海口571101

枯萎病严重危害香蕉生产,可致香蕉大幅减产甚至绝收。该病害通过土传、种苗调运等途径进行传播扩散,其病原菌产生的厚垣孢子在土壤中存活的时间长达30年,防治非常困难,是政府、学术界和产业界高度关注的对象之一。为了攻克这一难题,国... 详细信息

枯萎病严重危害香蕉生产,可致香蕉大幅减产甚至绝收。该病害通过土传、种苗调运等途径进行传播扩散,其病原菌产生的厚垣孢子在土壤中存活的时间长达30年,防治非常困难,是政府、学术界和产业界高度关注的对象之一。为了攻克这一难题,国内外科研工作者及相关从业者进行了广泛而深入的研究。本文从香蕉枯萎病的发生与危害、植物根际微生态及其与土传病害的关系、香蕉根际微生态及其在枯萎病防治中的作用和贡献等方面进行综述,并对其研究趋势进行了展望,以期为后续香蕉根际微生态的深入研究、优良生防资源的挖掘与创新利用及香蕉枯萎病的有效防治提供参考。

关键词：香蕉枯萎病土传病害根际微生态防治措施

植物DNA双链断裂修复机制及其在重离子诱变和基因编辑中的作用

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生物技术通报 2024年第7期40卷 55-67页

作者：隆静陈婧敏刘霄张一凡周利斌杜艳中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049

在自然界中,植物会遭受各种环境或内源因素导致的DNA损伤,其中DNA双链断裂(double strand breaks,DSBs)的影响最为严重,如果修复不当,将导致基因组不稳定、基因突变甚至细胞死亡。一方面,植物进化出了强大且有序的损伤修复机制,以确保... 详细信息

在自然界中,植物会遭受各种环境或内源因素导致的DNA损伤,其中DNA双链断裂(double strand breaks,DSBs)的影响最为严重,如果修复不当,将导致基因组不稳定、基因突变甚至细胞死亡。一方面,植物进化出了强大且有序的损伤修复机制,以确保其存活及正常繁衍;另一方面,基于修复过程的容错性及致突变性,T-DNA插入、基因编辑、物理诱变等技术广泛应用于动植物品种改良。相较于哺乳动物,植物DSBs修复通路及其分子机制报道较为有限。本文综述了植物对DSBs损伤的响应、主要修复途径及关键因子,介绍了通路机制尚未完全解析的替代末端连接(alternative end joining,Alt-EJ)的最新研究进展;此外,探讨了重离子束引起的植物DSBs修复特征和多途径选择,以及基于不同DSBs修复途径的基因编辑技术的研究进展,旨在为深入了解植物DSBs损伤响应及修复的分子机制和研发高效生物育种技术提供参考。

关键词：植物DSBs损伤修复同源重组非同源末端连接重离子束基因编辑

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广西割手密核心种质构建与关联分析

华中农业大学学报 2024年第5期43卷 75-81页

作者：张保青黄玉新周珊段维兴杨翠芳张革民陆衫羽高轶静广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/广西甘蔗遗传改良重点实验室/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室南宁530007

为发掘甘蔗育种优异野生基因资源,以来自广西的333份割手密为材料,应用12对SSR引物的分子标记数据和28个表型性状资料构建广西割手密核心种质,并进行关联分析。关联分析结果显示,广西割手密茎径、节间长度、曝光前颜色、脱叶性和毛群共... 详细信息

为发掘甘蔗育种优异野生基因资源,以来自广西的333份割手密为材料,应用12对SSR引物的分子标记数据和28个表型性状资料构建广西割手密核心种质,并进行关联分析。关联分析结果显示,广西割手密茎径、节间长度、曝光前颜色、脱叶性和毛群共5个表型性状与8个位点显著相关;茎径与叶长、叶宽、节间长度、节数和锤度5个性状均表现出极显著相关;株高、茎径、节间长度、节数4个表型性状之间呈现显著或极显著的正相关;锤度与茎径和节间长度均表现为极显著的负相关。核心种质抽样按照总资源比例的0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9进行梯度筛选,当抽样比例达到30%以上时,即可包含100%等位基因覆盖度。遗传多样性评价和主成分分析结果显示,构建割手密核心种质所筛选材料具有丰富的遗传多样性,且基于核心种质绘制的主成分图与原始种质的分布图趋势相吻合。结果表明,根据30%的抽样比例筛选出99个割手密样本构建核心种质,遗传多样性评价和主成分分析所构建的核心种质具有较好的代表性。

关键词：甘蔗割手密核心种质关联分析 SSR标记

胡麻P5CS基因家族进化模式分析及LusP5CS1基因耐旱能力验证

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作物学报 2024年第10期50卷 2515-2527页

作者：王玲张艳萍齐燕妮汪磊李玉骁谭美莲汪魏中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室湖北武汉430062 甘肃省农业科学院生物技术研究所甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院作物研究所甘肃兰州730070

吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是植物中由P5CS基因编码的一种与干旱胁迫响应紧密联系的关键酶,它主要负责调节脯氨酸的生物合成。研究胡麻P5CS基因家族进化模式对进一步探索其在胡麻耐旱过程中的作用机制具有重要意义。本研究以拟南芥的2个... 详细信息

吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是植物中由P5CS基因编码的一种与干旱胁迫响应紧密联系的关键酶,它主要负责调节脯氨酸的生物合成。研究胡麻P5CS基因家族进化模式对进一步探索其在胡麻耐旱过程中的作用机制具有重要意义。本研究以拟南芥的2个P5CS基因作为查询序列,从胡麻、油菜、大豆、花生、向日葵、水稻、小麦等主要粮油作物的基因组中筛选获得P5CS基因家族成员。并通过分析不同作物P5CS基因受选择压力的大小、位点及功能分化潜力等阐明其进化模式,并在拟南芥中对其进行功能验证。研究结果显示,与其他作物的同源基因相比,胡麻P5CS基因家族成员在基因结构和进化模式上存在显著差异。在拟南芥中过表达受正向选择的胡麻LusP5CS1基因可以显著增加转基因拟南芥脯氨酸的积累并增强其耐旱性;在非干旱胁迫下过表达转基因拟南芥也表现出明显的适合度优势。本研究为胡麻耐旱分子机制和抗旱育种提供了理论基础。

关键词：胡麻 P5CS基因家族系统发育分析基因复制功能分化

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云南短头熊蜂体色模式多态性地理分布格局

昆虫学报 2024年第1期67卷 102-115页

作者：梁铖秦加敏宗德琴李雨时丁桂玲黄家兴云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所蒙自661101 中国农业科学院蜜蜂研究所农业农村部授粉昆虫生物学重点开放实验室北京100093

【目的】熊蜂是自然环境中一类重要的传粉昆虫,其体表通常覆盖着颜色鲜亮的体毛,从而形成明显的体色模式。本研究旨在探明云南短头熊蜂Bombus breviceps体色模式多态性的地理分布格局,为熊蜂遗传进化及环境适应性研究提供基础数据。【... 详细信息

【目的】熊蜂是自然环境中一类重要的传粉昆虫,其体表通常覆盖着颜色鲜亮的体毛,从而形成明显的体色模式。本研究旨在探明云南短头熊蜂Bombus breviceps体色模式多态性的地理分布格局,为熊蜂遗传进化及环境适应性研究提供基础数据。【方法】通过检视2017-2021年在云南和贵州共127个采样点采集的957头短头熊蜂标本[包括雌成蜂898头(蜂王103头、工蜂795头)以及雄成蜂59头],绘制雌、雄成蜂体色模式图,分析体色模式的类型及优势度。基于不同体节的体色组成对体色模式进行系统聚类,基于经纬度0.5°×0.5°单元格内体色类群组成分析云南短头熊蜂体色模式的地理分布格局。【结果】短头熊蜂胸部背板体毛的颜色在黑色、灰黄色和橙黄色间过渡变化,腹部背板体毛颜色有黑色、灰黄色、黄色和深棕色,腹部第1背板体毛均为黄色,黄色体毛由第1背板向后逐节延伸最多至第3背板的整节,第2,3背板的体毛为黄色、黑色或灰黄色,而深棕色体毛由腹部第6背板向前逐节延伸最多至第3背板的下半节;雌成蜂有81种体色模式,其中工蜂有80种,蜂王有13种,其中12种与工蜂相同,雄成蜂有37种体色模式,其中28种与雌成蜂相似。雌成蜂的81种体色模式中,优势体色模式有2种,丰盛体色模式有5种,常见体色模式有10种,稀少体色模式有64种。雌成蜂体色模式可聚为3个体色类群,即:A类群(黑胸棕尾),B-1类群(橙胸黑尾)和B-2类群(橙胸棕尾)。云南短头熊蜂体色模式的地理分布可划分为云南高原西部(Ⅰ)和云南高原东部(Ⅱ)2个大区。Ⅰ区进一步可分为滇中亚热带高原区(Ⅰ1)和滇西南热带低山宽谷区(Ⅰ2);Ⅱ区进一步可分为滇东南亚热带岩溶山地河谷区(Ⅱ1)和滇东北亚热带中山河谷区(Ⅱ2)。A体色类群仅分布于Ⅰ1小区,Ⅰ2小区仅有B-2类群分布,而B-1类群仅分布于Ⅱ区,且同域分布有B-2类群。体色模式多态性高低与分布地经纬度无明显相关性,云南高原中部24.00°-24.50°N,102.50°-103.00°E方格内的体色模式多态性最高,达18种;A体色类群分布地平均海拔[(1951±311)m]极显著高于B-1[(1568±352)m]和B-2[(1556±534)m]类群分布地平均海拔。【结论】云南短头熊蜂体色模式多态性丰富,可划分为3个主要的体色类群,其地理分布与气候区划、地型地貌和土地利用类型相关,地理区划特征明显,同区域内体色模式多态性向优势模式趋同。本研究结果对深入挖掘中国本土熊蜂资源和物种多样性保护具有重要意义,为不同生境利用与发展熊蜂提供技术支撑。

关键词：短头熊蜂体毛体色模式聚类分析地理分布