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蜡样芽孢杆菌NJSZ-13中蛋白酶ATP-α与ClpX的杀线虫活性研究

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北京林业大学学报 2024年第4期46卷 84-90页

作者：孙玉凤谈家金袁裕超赵晓佳叶建仁南京林业大学林草学院南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

【目的】阐明蜡样芽孢杆菌NJSZ-13中杀线蛋白酶ATP-α与ClpX的杀线分子机制,构建杀线蛋白酶ATP-α与ClpX的原核表达载体。【方法】克隆杀线蛋白酶编码基因atpA与clpX,利用基因工程手段对杀线蛋白酶编码基因进行PCR扩增,并与载体pET-21b... 详细信息

【目的】阐明蜡样芽孢杆菌NJSZ-13中杀线蛋白酶ATP-α与ClpX的杀线分子机制,构建杀线蛋白酶ATP-α与ClpX的原核表达载体。【方法】克隆杀线蛋白酶编码基因atpA与clpX,利用基因工程手段对杀线蛋白酶编码基因进行PCR扩增,并与载体pET-21b连接构建重组载体,提取重组质粒转入蛋白表达载体大肠杆菌BL21(DE3)。利用菌落PCR和测序验证转化效果。加入IPTG诱导蛋白表达,使用Ni-NTA柱进行重组蛋白的纯化,利用SDS-PAGE与Western blot验证ATP-α与ClpX纯化效果并进行杀线活性测定。【结果】菌落PCR验证和测序表明,重组载体中含有蛋白酶编码基因atpA与clpX,且基因序列与参考序列一致,证明目的基因已经成功插入BL21(DE3)表达载体中。SDSPAGE与Western blot验证表明,重组蛋白得到正确诱导与纯化,成功构建杀线蛋白酶ATP-α与ClpX的原核表达载体。杀线活性测定结果表明ATP-α与ClpX均具有较强的杀线效果。ATP-α在72 h达到66.75%的杀线率,ClpX在72 h达到75.46%的杀线率。同时,两个蛋白酶共同作用杀线能力显著增强,24 h便达到66.32%的杀线率,72 h杀线率达到91.01%。【结论】ATP-α与ClpX经原核表达及纯化后具有较高的杀线活性,且两者共同处理松材线虫,杀线效果更强,证明蛋白酶ATP-α与ClpX是重要的杀线因子,为设计和筛选杀线药物提供了新的线索和依据。

关键词：蜡样芽孢杆菌NJSZ-13 松材线虫 ATP-α ClpX 原核表达

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注干施用3种药剂防治松材线虫病研究

南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：向帆叶建仁张婉君南京林业大学林草学院南方现代林业协同创新中心

【目的】确定不同药剂注干后在松树体内的输导残留情况及防病效果，筛选出持效性强，防治效果好的树干注射剂，为树干注射预防松材线虫病提供基础数据。【方法】采用浸虫法测定5%(体积分数，下同)甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%... 详细信息

【目的】确定不同药剂注干后在松树体内的输导残留情况及防病效果，筛选出持效性强，防治效果好的树干注射剂，为树干注射预防松材线虫病提供基础数据。【方法】采用浸虫法测定5%(体积分数，下同)甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂3种药剂对松材线虫的室内毒杀效果；将3种药剂的LC20亚致死浓度喷洒至灰葡萄孢上，接种松材线虫来检测其对线虫取食繁殖的影响；在林间用3种药剂进行树干注射，分析注干1年和660天后药剂在马尾松体内输导残留情况。于注干后次年六月对注干马尾松进行人工接种松材线虫，观察统计注干1年后对松材线虫病的防病效果。【结果】5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂3种药剂处理线虫24 h后的LC50分别为10.879 8、57.008 7 、93.693 9 mg/L。在喷洒了LC20亚致死浓度药剂的灰葡萄孢上接种线虫，3种药剂均能显著抑制线虫的取食速率，还能显著降低线虫的种群数量(分别333、466和500，与对照47 766条/皿)，其差异显著。3种药剂注干1年后，均由注药点位置往上输导，除5%阿维菌素乳油外，其他两种均能在顶梢检测到药剂的存在，其中5%甲维盐可溶性液剂残留量为0.006 3 mg/kg，复配药剂中吡虫啉含量最高，为0.213 0 mg/kg，甲维盐含量为0.082 3 mg/kg。甲维盐与复配药剂中的吡虫啉分别在注干点2.0 m与0.5 m处存在药量的蓄积，含量远远高出其他部位，其残留含量分别为12.863 6，128.395 2 mg/kg。注干660天后，树体内各药剂残留含量较上年有所减少，但各药剂均在顶枝能检测到残留，其中复配药剂残留总量最高为0.125 1 mg/kg，甲维盐可溶性液剂残留含量为0.074 1 mg/kg，阿维菌素乳油残留含量为0.012 4 mg/kg。与注干1年时的结果相比，随着高度的增加，甲维盐可溶性液剂与复配药剂不再出现某个部位药量最高的情况，而是残留含量逐渐减少。对注干450天后的松树人工接种松材线虫，枝条接种75天后调查，在5%甲维盐可溶性液剂，5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂注干的松树上，防病效果均为100%。继续观察发现，5%阿维菌素乳油的预防效果明显更好。【结论】5%甲维盐可溶性液剂、5%阿维菌素乳油和1%甲维盐-9%吡虫啉可溶性液剂3种药剂对松材线虫不仅具有较强的毒杀能力，而且注干后在松树体内具有良好的输导性和持久性。同时，在预防松材线虫感染方面，注干第2年都仍然具有较好的预防性效果。在本试验的3种药剂中，又以5%阿维菌素乳油有更好的林间防效，可在大面积林区内进行推广和应用。

关键词：松材线虫病树干注射药剂残留防病效果

滑刃属线虫一中国新记录种Aphelenchoides paradanlianensis

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王立超陈凤毛董晓燕盛若成李欢王梦瑶南京林业大学林草学院南方现代林业协同创新中心

【目的】松树寄生线虫是一类在松树体内取食植物细胞，危害松树健康的无脊椎动物，部分线虫可以导致松树死亡。2022年，实验从辽宁省黑松中分离出1种寄生线虫，暂将其命名为“Liaoningnematode”，为研究该线虫分类地位，通过形态学和... 详细信息

【目的】松树寄生线虫是一类在松树体内取食植物细胞，危害松树健康的无脊椎动物，部分线虫可以导致松树死亡。2022年，实验从辽宁省黑松中分离出1种寄生线虫，暂将其命名为“Liaoningnematode”，为研究该线虫分类地位，通过形态学和分子生物学鉴定线虫，确定其种类并为其防控提供参考。【方法】采用贝尔曼漏斗法对枯死样木进行线虫分离，使用无菌水洗涤线虫3次，将线虫转接到灰葡萄孢（Botrytiscinerea）上培养7d。使用光学显微镜观察和测计线虫雌成虫和雄成虫形态特征进行形态学鉴定，使用18SrDNA、28SrDNA和COI引物对线虫DNA进行扩增和测序，构建进化树进一步确定线虫的分类地位。【结果】实验分离得到的Liaoningnematode主要形态学鉴定结果如下：雌成虫体长平均为580.6μm，热杀死后虫体向腹部弯曲，唇区与体部缢缩明显，口针细，具有基部球，中食道球卵圆形，中食道球高和宽分别为11.8μm和8.4μm，阴门位于虫体60%～70%，无阴门盖，呈45°倾斜，后阴子宫囊长度25.6μm，阴肛距平均为131.9 μm，尾长为33.1μm，尾端具有蜗牛触角状分叉的尾尖突。雄成虫体前部与雌成虫相似，线虫热杀死后呈“J”形，体长比雌成虫短，平均体长为479.2μm，体宽为19.0μm，比雌成虫体宽大，口针长度平均为10.1μm，交合刺长为14.8μm，基顶和喙突发达，喙突位于交合刺杆状体的中上部，尾长平均值为28.0μm，尾部具有短小的尾突。上述雌成虫与雄成虫的形态特征与***相似。实验使用18SrDNA、28SrDNA和COI引物对线虫DNA进行克隆并测序，分别获得3个基因的目标片段为914、769和687bp，将3个基因序列放在NCBI上进行BLAST比对，结果表明3个基因序列与韩国的***基因序列相似度最高。基于18SrDNA、28SrDNA和COI基因的系统发育树结果表明Liaoningnematode与 A. paradanlianensis 均聚在一个分支上，进一步确定Liaoning nematode的分类地位。【结论】结合形态学与分子生物学特征，确定从黑松分离的线虫为A. paradanlianensis，为我国松树上首次发现的新记录种。形态学测计中，中国种群体长数值略大于韩国线虫种群体长，但形态特征基本一致，这可能是不同地理种群间的差异或种内变异造成。

关键词：松树寄生线虫新记录种 Aphelenchoides paradanlianensis

松墨天牛GSTs基因克隆及高温胁迫下的表达特性分析

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李子纯郝德君李慧李长燕许丹雯仪杨华磊赵培渊南京林业大学林草学院南方现代林业协同创新中心

【目的】克隆松墨天牛（Monochamus alternatus）谷胱甘肽S转移酶（glutathione-S-transferases， GSTs）基因，明确GSTs基因在松墨天牛响应高温胁迫中的功能，为探究亚热带地区松墨天牛的耐热分子机制提供了理论依据。【方法】利用分... 详细信息

【目的】克隆松墨天牛（Monochamus alternatus）谷胱甘肽S转移酶（glutathione-S-transferases， GSTs）基因，明确GSTs基因在松墨天牛响应高温胁迫中的功能，为探究亚热带地区松墨天牛的耐热分子机制提供了理论依据。【方法】利用分子生物学和生物信息学等方法克隆3条松墨天牛GSTs基因，结合DNAMAN 9.0、I-TASSER等软件分析松墨天牛GSTs基因的结构特征；利用qRT-PCR技术测定分析松墨天牛成虫和4龄幼虫在不同高温、不同处理时长后GSTs基因的相对表达量；通过纸盘扩散法验证3条松墨天牛GSTs基因在保护机体免受氧化应激中的作用。【结果】克隆了3条松墨天牛GSTs基因的cDNA序列，分别命名为MaltGSTe1、MaltGSTe2和MaltGSTt1。MaltGSTe1与MaltGSTe2均属于GSTs的Epsilon家族，MaltGSTt1属于GSTs的Theta家族。3条GSTs基因三维蛋白结构具有指示性结构特征，属于胞质型GSTs。松墨天牛4龄幼虫在高温胁迫下MaltGSTe1、MaltGSTe2和MaltGSTt1的相对表达量均出现显著变化，MaltGSTe2基因相对表达水平上调幅度最大；MaltGSTt1在松墨天牛雄虫体内相对表达量出现明显下调；异源表达3条GSTs基因蛋白的大肠杆菌表现出较强的抗氧化能力，其中，MaltGSTe2具有更强的抗氧化能力。【结论】本研究克隆获得3条松墨天牛GSTs基因，探究了高温胁迫下松墨天牛GSTs基因的表达特性，发现高温胁迫可诱导GSTs基因表达量上调；纸盘扩散分析结果表明异源表达GSTs基因蛋白具有抗氧化能力。推测GSTs基因通过保护机体免受氧化应激来参与松墨天牛幼虫的高温胁迫响应机制。

关键词：松墨天牛高温胁迫氧化应激谷胱甘肽S转移酶分子生物学生物信息学

抗松针褐斑病湿地松胚性愈伤组织诱导及体胚产量影响因素的研究

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：柯欣费琪夏馨蕊叶建仁朱丽华南京现代林业协同创新中心南京林业大学林草学院

【目的】建立和优化抗性湿地松体胚发生体系，为湿地松优良抗性材料的大规模快速繁育奠定基础。【方法】以抗性湿地松4个家系的未成熟合子胚为材料，探究不同家系对胚性愈伤组织诱导的影响；选取增殖效果好、具有胚性胚柄细胞团（ESM）... 详细信息

【目的】建立和优化抗性湿地松体胚发生体系，为湿地松优良抗性材料的大规模快速繁育奠定基础。【方法】以抗性湿地松4个家系的未成熟合子胚为材料，探究不同家系对胚性愈伤组织诱导的影响；选取增殖效果好、具有胚性胚柄细胞团（ESM）的胚性愈伤组织开展体胚成熟试验，从基因型、植物磺肽素（Phytosulfokine，PSK）浓度及继代次数方面对体胚成熟条件进行研究。【结果】抗性湿地松4个家系之间胚性愈伤组织诱导率差异显著（P<0.05），其中30#家系诱导率最高（29.8±5.6）%，32#家系诱导率最低（7.3±3.4）%，最终共获得37个可稳定增殖的胚性细胞系。35个供试细胞系中25.7%的细胞系可产生体胚，其中2007-3和2007-5成熟体胚产量显著高于其他细胞系，成熟子叶型胚数量平均分别为（91.3±7.0）mL和（89.8±8.4）个/mL，其余74.3%的细胞系未产生体胚。添加PSK对抗性湿地松体胚产量具有显著影响，其质量浓度为1 mg/L时，显著提高体胚产量。随着继代次数的增加，成熟体胚数量呈下降趋势。其中，细胞系2007-3成熟体胚数量在继代8次后逐渐下降，但第20代仍保持胚性；2007-5的成熟体胚数量随继代次数增多而下降，直至20代完全丧失胚性。【结论】家系对胚性愈伤组织的诱导影响显著。基因型和PSK含量可显著影响抗性湿地松体胚产量。同时胚性愈伤组织的胚性随继代次数的增加而降低。本研究优化了抗性湿地松体胚发生技术体系，可为湿地松优良基因型体胚繁育提供技术支撑。

关键词：湿地松体胚发生基因型植物磺肽素(PSK) 体胚成熟

基于1DCNN融合多源表型数据的杨树干旱胁迫评估方法

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农业机械学报 2024年第9期55卷 286-296页

作者：张慧春周子阳边黎明周磊邹义萍田野南京林业大学机械电子工程学院南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南方现代林业协同创新中心南京林业大学林草学院江苏青好景观园艺有限公司

目前关于不同杨树品种抗旱性的研究主要集中在利用传统测量方法获取形态结构和生理生化表型参数进而分析杨树的抗旱性，依据多源成像传感器提取的表型参数指标确定杨树干旱胁迫等级的方法较为少见。为了阐明杨树耐旱的表型机制、筛选抗... 详细信息

目前关于不同杨树品种抗旱性的研究主要集中在利用传统测量方法获取形态结构和生理生化表型参数进而分析杨树的抗旱性，依据多源成像传感器提取的表型参数指标确定杨树干旱胁迫等级的方法较为少见。为了阐明杨树耐旱的表型机制、筛选抗旱性树种和明确杨树抗旱等级，本文以杨树不同性别的喜水和耐旱品种为研究对象，在杨树苗期进行梯度干旱胁迫处理，通过热红外以及RGB多源成像传感器获取杨树冠层温度参数与颜色植被指数表型数据，并建立基于1DCNN的多任务分类模型划分杨树苗期品种抗旱等级与干旱胁迫等级等2个分类任务，探究杨树性别与生长时间对杨树干旱胁迫响应机制的影响。结果表明，以27组数据变量降维后的4个特征作为模型变量，与传统机器学习算法SVM、RF、XGBoost相比，本文提出的1DCNN多任务分类模型在杨树品种抗旱等级分类与单株干旱胁迫等级分类2个任务中的模型分类精度皆达到最优，分类准确率分别为81.8%和62.3%;引入杨树的性别和生长时间后共6个特征作为模型的输入变量后，杨树苗期品种抗旱等级与干旱胁迫等级的分类精度显著提高，1DCNN多任务分类模型在2个分类任务中的准确率分别达到93.5%与76.6%,模型分类准确率分别提高11.7个百分点与14.3个百分点。研究结果表明，通过热红外与RGB成像传感器获取多源表型数据，并建立1DCNN多任务分类模型对实现杨树干旱胁迫等级评估的可行性，同时表明杨树的性别和生长时间作为模型输入变量能够有效提升模型的分类精度，可为筛选杨树抗旱性品种提供新的思路与方法。

关键词：杨树干旱胁迫卷积神经网络植物表型多源表型数据多任务分类模型

来源：博看期刊

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城市行道树调查中无人机飞行方案的优化

南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：任华章孙圆李纪霖郝雨林子航南京林业大学林草学院水土保持学院南京林业大学南方现代林业协同创新中心

【目的】无人机遥感摄影测量技术广泛应用于林业调查，探索一套适用于城市行道树调查的飞行方案优选流程，解决多种飞行参数和飞行方案使行道树调查数据源参差不齐的问题，进而推广该技术。【方法】设计6种无人机飞行方案，使用层次分... 详细信息

【目的】无人机遥感摄影测量技术广泛应用于林业调查，探索一套适用于城市行道树调查的飞行方案优选流程，解决多种飞行参数和飞行方案使行道树调查数据源参差不齐的问题，进而推广该技术。【方法】设计6种无人机飞行方案，使用层次分析法（APH）优选出兼顾精度与效率的飞行方案。根据优选方案提取的树高建立胸径反演模型，通过决定系数、平均相对误差和均方根误差等指标选取最佳胸径模型。经过对株数、树高、冠幅和胸径获取精度与提取效率的比较，证明经过优选的飞行方案可以在保持一定精度的前提下提高行道树调查效率。【结果】经过APH分析，“井”字形和70 m飞行高度为兼顾精度与效率的最佳方案；采用该方案提取的株数精度达到Precision值94.44%，Recal值80.95%，F1-score值87.18%；提取树高的平均相对误差为8.66%，均方根误差为1.22 m，决定系数为0.88；提取冠幅的平均相对误差为27.77%，均方根误差为1.30m，决定系数为0.69；所建胸径预测模型决定系数达到0.81。该方案节约时长70%，且获取株数、树高、冠幅和胸径数值的准确性在所有方案中较高。【结论】经过优选的无人机飞行方案在达到行道树调查所需精度的前提下节约了70%时长，并获的较好株数、树高、冠幅和胸径数据。本研究无人机飞行方案优选流程有效，可应用于城市行道树调查的无人机飞行方案优选。

关键词：行道树调查倾斜摄影测量无人机层次分析法回归模型

植物干旱和盐胁迫响应相关miRNA研究进展

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第4期48卷 1-11页

作者：宋子荷甄艳南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学林草学院江苏南京210037

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是一类由生物基因组转录产生但不编码蛋白质的遗传信息分子,作为表观遗传学研究的主要内容,曾一度被视为基因组中的“暗物质”或“转录噪音”。最广为人知的微小RNA(microRNA,miRNA)是在进化上高度保守... 详细信息

非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)是一类由生物基因组转录产生但不编码蛋白质的遗传信息分子,作为表观遗传学研究的主要内容,曾一度被视为基因组中的“暗物质”或“转录噪音”。最广为人知的微小RNA(microRNA,miRNA)是在进化上高度保守的一类长20~24个核苷酸的短链非编码小分子RNA,通过与靶位点碱基互补配对切割降解靶基因转录本或抑制其翻译,从而实现对生物体生长发育等过程的调控。随着小RNA测序和降解组测序等miRNA研究手段的发展,越来越多的miRNA及其生物学功能在动植物中被相继报道,揭示了miRNA在逆境响应过程中的重要调控作用。笔者较为系统地论述了植物miRNA的特征、合成过程、作用方式及其在抗旱耐盐方面的研究进展,以期揭示植物抗旱耐盐的miRNA调控机理,为创制抗旱耐盐新种质提供依据。

关键词：非编码RNA 盐胁迫干旱胁迫小RNA测序降解组

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雌雄银杏对温度变化的形态和生理响应

南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第4期48卷 150-158页

作者：伍长风国靖汪贵斌南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学林草学院江苏南京210037

【目的】研究成年雌雄银杏(Ginkgo biloba)大树形态和生理指标与其温度适应的相关性,探究银杏对温度变化的响应机制及其性别差异【方法】通过对累年年均降水量为990~1200 mm,累年年均气温为9.8、14.4、16.3、18.0和19.8℃的5个不同地区... 详细信息

【目的】研究成年雌雄银杏(Ginkgo biloba)大树形态和生理指标与其温度适应的相关性,探究银杏对温度变化的响应机制及其性别差异【方法】通过对累年年均降水量为990~1200 mm,累年年均气温为9.8、14.4、16.3、18.0和19.8℃的5个不同地区的同龄成年实生银杏大树生长指标、解剖结构和代谢产物含量进行分析,探究雌雄银杏在野外条件下对温度变化的响应。【结果】在适生条件下,随年均气温的升高,银杏叶面积、树高和胸径逐渐增加,净光合速率随之提高,萜内酯和聚戊烯醇含量逐渐增加,但总黄酮、多酚、多糖和可溶性糖含量却有所降低,表明一定程度的升温有利于银杏的生长和光合作用,提高萜内酯和聚戊烯醇等主要代谢产物的含量,但不利于抗氧化代谢产物的积累。同地区雄株银杏树高、叶面积、总黄酮、多酚、多糖和可溶性糖含量均显著高于雌株。【结论】自然条件下,银杏会根据不同的温度条件来调整自身形态特征、光合作用效率和代谢产物的含量来保证个体的正常生长,累年年均气温16.3~18.0℃是最适宜银杏生长的环境温度。银杏对气温的适应存在性别差异,雄株能更好地适应环境变化。

关键词：银杏雌雄株温度叶形态光合特性代谢指标