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甜瓜HDM基因家族鉴定及特性分析

遗传 2024年第2期46卷 168-180页

作者：张治张婧张瑾哈斯阿古拉郝金凤内蒙古大学生命科学学院内蒙古自治区牧草与特色作物生物技术重点实验室呼和浩特010070

组蛋白去甲基化酶(histone demethylase,HDM)是生物生长过程中的重要调节因子之一,在植物的生长发育和环境适应过程中发挥着重要的调控作用。本研究通过生物信息学方法对甜瓜(Cucumis melo L.) HDM基因家族进行了鉴定,并通过转录组数据... 详细信息

组蛋白去甲基化酶(histone demethylase,HDM)是生物生长过程中的重要调节因子之一,在植物的生长发育和环境适应过程中发挥着重要的调控作用。本研究通过生物信息学方法对甜瓜(Cucumis melo L.) HDM基因家族进行了鉴定,并通过转录组数据检测了其成员在甜瓜组织的表达特性。结果显示,在甜瓜基因组中鉴定得到了20个CmHDM基因,在各条染色体上非均匀分布;其成员可以分成LSD1和JmjC两大类,而JmjC类群又可划分为5个亚群,各类群成员数量不等;种内和种间的共线性关系显示,甜瓜HDM基因仅存在一对片段重复,与番茄(Solanum lycopersicum) HDM基因共线性区域较多,亲缘关系较近;各成员所含保守结构域数量不等,且外显子和内含子在数量上有所差异;在启动子区域存在多种与激素和环境信号响应的顺式作用元件,表达特性分析显示各基因成员在甜瓜雄花、雌花、根、茎、叶、子房和成熟果实中均存在不同程度的表达。这些结果将有助于更好地理解HDM基因的潜在功能以及它们在参与调节甜瓜生长发育和环境自适中可能发挥的作用。

关键词：甜瓜 HDM家族基因鉴定表达分析

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大豆磷脂酶D家族基因全基因组鉴定及耐盐性分析

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大豆科学 2024年

作者：何芳蕾李兰馨卢秋连曹婕秦君孔凡江苏彤林春云南农业大学农学与生物技术学院/云南农业大学特色小宗作物研究中心广州大学生命科学学院/分子遗传与进化创新中心/广东省植物适应与分子设计重点实验室河北省农林科学院粮油作物研究所

磷脂酶D(Phospholipase D,PLD)及其产物磷脂酸(Phosphatidic Acid,PA)在植物生长发育和胁迫响应的调控中起着重要作用。目前,对大豆PLD基因家族的研究仍不够全面。为进一步寻找与大豆抗逆性相关的潜在候选基因,本研究利用全基因组分析... 详细信息

磷脂酶D(Phospholipase D,PLD)及其产物磷脂酸(Phosphatidic Acid,PA)在植物生长发育和胁迫响应的调控中起着重要作用。目前,对大豆PLD基因家族的研究仍不够全面。为进一步寻找与大豆抗逆性相关的潜在候选基因,本研究利用全基因组分析方法对28个GmPLDs的基因结构、蛋白保守结构域、共线性和系统发育关系等进行研究,并采用qRT-PCR方法分析基因在盐胁迫下的表达量。结果表明:大豆PLD家族基因分布在16条染色体上,片段复制在大豆PLD基因家族的扩展中发挥了重要作用。基因表达模式分析显示GmPLDs在不同组织中的表达存在差异,启动子顺式作用元件分析显示GmPLDs具有参与非生物胁迫和激素途径的潜在功能。qRT-PCR分析显示,18个大豆PLDs基因表达受盐胁迫诱导显著上调,可能参与大豆耐盐胁迫。研究结果为解析及克隆大豆耐盐基因提供理论依据,并为挖掘响应非生物逆境胁迫GmPLDs基因提供了基础信息。

关键词：大豆磷脂酶 PLD 基因家族盐胁迫

辣椒类胡萝卜素生物合成的分子遗传学研究进展

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广东农业科学 2024年第2期51卷 71-80页

作者：邓明华莫云容吕俊恒赵凯黄尧瑶王岩岩张宏云南农业大学园林园艺学院/云南省蔬菜生物学重点实验室云南昆明650201

辣椒(Capsicumspp.)属于茄科辣椒属,作为一种蔬菜和香料作物在世界各地得到广泛栽培。除作为烹饪食材和香料应用外,辣椒在制药和化妆品领域也有广泛的用途。类胡萝卜素是一类天然色素的总称,参与植物许多重要的代谢过程,如光合作用、光... 详细信息

辣椒(Capsicumspp.)属于茄科辣椒属,作为一种蔬菜和香料作物在世界各地得到广泛栽培。除作为烹饪食材和香料应用外,辣椒在制药和化妆品领域也有广泛的用途。类胡萝卜素是一类天然色素的总称,参与植物许多重要的代谢过程,如光合作用、光保护、光形态建成和生长发育等。类胡萝卜素具有多种生物活性,是辣椒果实主要的营养物质之一,培育类胡萝卜素含量更高的辣椒品种需要全面深入了解其生物合成及其调控的分子机制。分子生物学和生物技术的发展促进了类胡萝卜素生物合成基因的鉴定,为培育类胡萝卜素含量更高的辣椒新品种提供了机会。该文描述了类胡萝卜素的生理作用、类胡萝卜素与辣椒果实颜色、类胡萝卜素生物合成途径、辣椒类胡萝卜素生物合成途径的结构基因及调控因子、辣椒果实颜色的分子遗传学及与辣椒果实颜色有关的QTL位点等方面的研究进展。牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPS)、八氢番茄红素合成酶(PSY)、八氢番茄红素脱氢酶(PDS)、ζ-胡萝卜素去饱和酶(ZDS)、番茄红素环化酶(LCY)、辣椒红素-辣椒玉红素合成酶(CCS)等是辣椒类胡萝卜素生物合成通路的端口酶和限速酶,其表达丰度和活性高低直接调控辣椒体内类胡萝卜素的含量。MYB306、DIVARICATA1、BBX20等转录因子参与辣椒类胡萝卜素生物合成的调控。类胡萝卜素生物合成和调控基因的多样性决定类胡萝卜素单体的数量和含量,影响辣椒果实呈现的颜色。基于目前研究进展,该文对未来辣椒类胡萝卜素代谢研究进行了展望,以期为今后培育富含类胡萝卜素的生物强化型辣椒新品种提供新思路。

关键词：辣椒类胡萝卜素生物合成分子遗传学辣椒果实颜色

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橡胶树蛋白激酶基因SnRK2.7的克隆及表达

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热带生物学报 2024年第1期15卷 1-9页

作者：刘云飞李言田维敏海南大学热带作物学院海口570228 中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/海南省热带作物栽培生理学重点实验室海口571101

为了探索蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(Sucrose non-fermentating1-related protein kinase 2,SnRK2)在巴西橡胶树响应低温胁迫应答中的作用,采用RT-PCR技术,从橡胶树抗寒无性系93-114的叶片中克隆了SnRK2亚家族的一个成员,命名为HbSnRK2.7... 详细信息

为了探索蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(Sucrose non-fermentating1-related protein kinase 2,SnRK2)在巴西橡胶树响应低温胁迫应答中的作用,采用RT-PCR技术,从橡胶树抗寒无性系93-114的叶片中克隆了SnRK2亚家族的一个成员,命名为HbSnRK2.7。该基因包含一个1095 bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。HbSnRK2.7的分子量为41.39 kD,等电点为4.70,具有保守丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域,预测其能催化磷酸基从ATP转移到蛋白质底物上的丝氨酸/苏氨酸残基上,也是磷酸化位点的集中区域,还具有非生物胁迫所需的结构域和ABA(脱落酸)依赖的HbSnRK2.7激活所需结构域。q-PCR结果显示,HbSnRK2.7基因响应ABA诱导,呈下调表达模式。在ABA处理8 h时,表达量下调到最低点。在低温胁迫下,HbSnRK2.7的表达量极显著降低。低温胁迫4 h和8 h时,HbSnRK2.7持续下调表达,低温胁迫24 h时,HbSnRK2.7表达量下调到最低,大约为非胁迫表达量的1/2。而且,HbSnRK2.7在不抗寒种质中的表达量显著高于抗寒种质。这些结果表明,HbSnRK2.7可能作为负调控因子介导橡胶树依赖ABA的低温胁迫抗性形成。

关键词：巴西橡胶树蔗糖非发酵相关蛋白激酶荧光定量PCR 低温胁迫抗性脱落酸信号途径

利用基因编辑片段敲除技术创制玉米多样化等位变异

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山东农业科学 2024年

作者：张茂林王娟严佳丽何春梅徐倩刘铁山董瑞刘春晓关海英刘强汪黎明曾廷儒山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室/农业部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制等位变异已经成为众多植物中增加种质资源多样性的重要手段。提高玉米等谷物的类胡萝卜素含量是发展中国家解决维生素A缺乏症的一种经济方法。本研究以玉米中调控类胡萝卜素合成基因crtRB1为研究对象，... 详细信息

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制等位变异已经成为众多植物中增加种质资源多样性的重要手段。提高玉米等谷物的类胡萝卜素含量是发展中国家解决维生素A缺乏症的一种经济方法。本研究以玉米中调控类胡萝卜素合成基因crtRB1为研究对象，利用双靶标片段缺失性基因编辑技术，在原生质体中对crtRB1的启动子顺式元件进行片段敲除，获得了具有片段缺失和InDel（插入或缺失）的多样化等位变异。本研究为在玉米中实现稳定的crtRB1启动子元件的缺失突变奠定了基础。对启动子元件的功能研究和玉米的品质改良具有重要意义。

关键词：玉米 crtRB1 基因编辑片段敲除启动子

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木薯MeCML42互作蛋白筛选

热带作物学报 2024年

作者：张慧敏葛玉建侯静怡梁宝娟任治欣郭建春姚远王亚杰耿梦婷中国热带农业科学院三亚研究院海南大学热带农林学院中国热带农业科学院热带生物技术研究所农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室/海南热带农业资源研究院/海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室

木薯(Manihot esclenta Crantz)具有抗旱、耐贫瘠、适应性强等优良的种植特点，是全世界10亿多人口主要的粮食作物。CMLs(Calmodulin-like proteins)是一种植物类钙调蛋白，是存在于细胞内的钙感受器，与其他钙调素结合蛋白相互作用调... 详细信息

木薯(Manihot esclenta Crantz)具有抗旱、耐贫瘠、适应性强等优良的种植特点，是全世界10亿多人口主要的粮食作物。CMLs(Calmodulin-like proteins)是一种植物类钙调蛋白，是存在于细胞内的钙感受器，与其他钙调素结合蛋白相互作用调控细胞生理过程，参与植物逆境胁迫响应。木薯MeCML42基因受干旱胁迫诱导，为了研究该基因参与的干旱胁迫响应通路，本研究利用酵母双杂交筛选MeCML42的互作蛋白。首先利用同源重组技术构建pGBKT7-MeCML42诱饵载体，通过自激活实验证明，MeCML42蛋白没有自激活活性；毒性检测实验证明MeCML42蛋白对酵母菌没有毒性，不影响酵母正常生长。通过酵母双杂交进行cDNA文库筛选，获得7个候选互作蛋白。通过酵母双杂回转实验验证了MeCML42与硫氧还蛋白MeCDSP32存在互作关系。甘露醇模拟干旱胁迫发现，MeCML42与MeCDSP32的表达均受干旱诱导表达，且在胁迫48 h的表达量最高，此结果说明MeCML42蛋白与MeCDSP32蛋白协同参与了木薯对干旱胁迫的响应。本研究结果为MeCML42参与木薯响应干旱胁迫通路提供了新的依据。

关键词：木薯 MeCML42 酵母双杂交 CDSP32

过量表达异三聚体G蛋白γ亚基基因RGG2提高水稻抗旱性

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 246-255页

作者：缪军冉金晖徐梦彬卜柳冰王平梁国华周勇扬州大学农学院江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 江苏省农垦农业发展股份有限公司现代农业研究院南京211800

【目的】探究水稻异三聚体G蛋白γ亚基RGG2在提高水稻抗旱性中的作用。【方法】利用酵母双杂交和荧光素酶互补实验,鉴定RGG2与RGB1的相互作用。施加外源ABA,检测RGG2的表达水平和RGG2过量表达系的种子萌发率,用于阐明RGG2是否参与ABA响... 详细信息

【目的】探究水稻异三聚体G蛋白γ亚基RGG2在提高水稻抗旱性中的作用。【方法】利用酵母双杂交和荧光素酶互补实验,鉴定RGG2与RGB1的相互作用。施加外源ABA,检测RGG2的表达水平和RGG2过量表达系的种子萌发率,用于阐明RGG2是否参与ABA响应。通过比较野生型和RGG2过量表达系的离体叶片失水率和干旱处理后的植株存活率,解析RGG2在干旱胁迫响应中的作用。【结果】RGG2与RGB1之间存在相互作用。RGG2的表达水平可以被ABA、PEG-6000和干旱处理显著诱导。ABA处理条件下,日本晴和武运粳7号背景下RGG2过量表达系种子萌发率和根长均明显下降,且显著低于野生型,表明RGG2正调控ABA响应。过量表达系离体叶片的失水率低于野生型,但干旱条件下的植株存活率高于野生型。干旱处理条件下,多个ABA和干旱胁迫响应相关基因的表达被诱导,并且在过量表达系中的表达水平明显高于野生型。【结论】RGG2正调控ABA和干旱胁迫响应,过量表达RGG2可以提高水稻抗旱性。

关键词：水稻异三聚体G蛋白 RGG2 ABA响应干旱胁迫

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水稻籽粒VB6含量的调控位点挖掘及分析

生物工程学报 2024年第10期 3485-3499页

作者：唐璐瑶连锦瑾赵蓓蓓沈芷琦朱哲楠叶语涵张芷宁路梅王跃星饶玉春浙江师范大学生命科学学院中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室

维生素B6 (vitamin B6,VB6)作为参与动植物多项生命活动的重要组成成分,体现了水稻等粮食经济作物的营养品质。目前对于控制水稻籽粒VB6含量的相关基因的挖掘较少且不深入。本研究以‘华占(HZ)’和‘热研2号(Nekken2)’为亲本所构建的... 详细信息

维生素B6 (vitamin B6,VB6)作为参与动植物多项生命活动的重要组成成分,体现了水稻等粮食经济作物的营养品质。目前对于控制水稻籽粒VB6含量的相关基因的挖掘较少且不深入。本研究以‘华占(HZ)’和‘热研2号(Nekken2)’为亲本所构建的重组自交系为材料,在数量性状基因座(quantitative trait loci,QTL)定位的基础上进行候选基因初步筛选,共获得10个候选基因,其中LOC＿Os01g52450、LOC＿Os01g52500、LOC＿Os05g09500、LOC＿Os05g09440、LOC＿Os05g20570和LOC＿Os05g36270基因的表达量在双亲间差异显著。结合基因表达量和亲本VB6含量数据,推测LOC＿Os05g09500是影响水稻籽粒VB6含量的关键基因,其高表达显著影响水稻籽粒VB6含量。本研究填补了水稻籽粒VB6性状QTL定位研究的空白,为进一步阐明水稻VB6合成的分子遗传机理、克隆相关基因提供了理论支持,在鉴定、筛选和培育高VB6含量的水稻新品种方面具有一定意义。

关键词：水稻维生素B6 数量性状基因座定位营养品质

利用CRISPR/Cas13a编辑技术获得马铃薯抗PVX植株

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植物保护学报 2024年第1期51卷 211-218页

作者：涂振钟子旸陈汝豪杨曼华詹晓慧陈家茹马恢聂碧华华中农业大学园艺林学学院果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室农业农村部马铃薯生物学与生物技术重点实验室武汉430070 恒敬合创生物医药(浙江)有限公司浙江嘉兴314000 湖北大学生命科学学院省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室武汉430062 张家口市农业科学院马铃薯研究所河北张家口075000

为探究利用CRISPR/Cas13a系统获得抗马铃薯X病毒(potato virus X,PVX)马铃薯的可行性,通过设计靶向PVX中TGBp1基因的小向导RNA(small guide RNA,sgRNA),构建CRISPR/Cas13a基因编辑载体,以马铃薯栽培种Désirée为受体材料进行稳定遗传转... 详细信息

为探究利用CRISPR/Cas13a系统获得抗马铃薯X病毒(potato virus X,PVX)马铃薯的可行性,通过设计靶向PVX中TGBp1基因的小向导RNA(small guide RNA,sgRNA),构建CRISPR/Cas13a基因编辑载体,以马铃薯栽培种Désirée为受体材料进行稳定遗传转化,并通过机械摩擦接种法鉴定转基因植株对PVX的抗性。结果显示,成功构建了靶向PVX的PVX-Cas13a载体,并获得了表达Cas13a的转基因马铃薯植株,对其中3个高表达Cas13a的株系进行PVX抗性鉴定,发现在接种PVX 10~20 d后,转基因植株系统叶上无明显发病症状,且PVX积累量均显著低于未接种PVX对照。表明靶向PVX的CRISPR/Cas13a系统能够有效抑制该病毒的积累,这为马铃薯抗PVX育种提供了一条有效策略。

关键词：马铃薯基因编辑 CRISPR/Cas13a 马铃薯X病毒抗性鉴定

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