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不同磷胁迫处理转OsPHR2小麦的转录组学分析

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作物学报 2024年第2期50卷 340-353页

作者：李艳方宇辉王永霞彭超军华夏齐学礼胡琳许为钢河南省作物分子育种研究院/河南省麦类种质资源创新与改良重点实验室/神农种业实验室河南郑州450002

PHR基因是磷信号调控体系的核心转录因子,负责启动下游部分应对磷饥饿的适应性反应。本课题前期获得了磷高效转OsPHR2小麦纯系,但OsPHR2提高小麦磷吸收利用效率的分子机制尚不清楚。为揭示该机制,本研究以前期获得的磷高效转OsPHR2小麦... 详细信息

PHR基因是磷信号调控体系的核心转录因子,负责启动下游部分应对磷饥饿的适应性反应。本课题前期获得了磷高效转OsPHR2小麦纯系,但OsPHR2提高小麦磷吸收利用效率的分子机制尚不清楚。为揭示该机制,本研究以前期获得的磷高效转OsPHR2小麦纯系为研究材料,采用水培试验,小麦长至四叶一心时进行低磷胁迫处理,分别在低磷胁迫0、6、24和72 h,利用RNA-Seq进行转录组测定,分析转基因小麦与对照之间根部和叶片的差异表达基因(differentially expression gene, DEG),并分别对根部和叶片DEG进行GO和KEGG功能富集分析。结果显示:低磷胁迫处理0、6、24和72 h转基因系与对照根部有22个共同的DEG,叶片有9个共同的DEG。转基因小麦与对照根部DEG数量在低磷胁迫处理0 h最多,其次为6 h。GO和KEGG富集分析显示,低磷胁迫0 h和6 h,根部DEG主要富集在糖代谢、苯丙素生物合成等生物学过程,以及养分贮存器活性、ATP酶活性等分子功能。转基因小麦与对照叶片DEG数量在低磷胁迫72 h最多,主要富集在糖代谢、有机酸生物合成等生物学过程,以及与糖基转移酶活性、纤维素合酶活性等有关的分子功能。与对照相比,转基因系OsT5-28根部血红素过氧化物酶、谷胱甘肽S-转移酶等防御系统关键酶基因,以及叶片磷酸丙糖转运体家族基因在低磷胁迫前后均上调表达。转OsPHR2小麦与对照对低磷胁迫的响应程度具有一定的差异性,低磷胁迫下转基因小麦较对照具有较强的磷素吸收利用能力,主要是OsPHR2调控了小麦中相关基因表达。

关键词：低磷胁迫转基因小麦转录组磷素吸收利用效率差异表达基因

小麦TaCLC-e-3AL基因功能分析及互作蛋白鉴定

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植物营养与肥料学报 2024年第5期30卷 835-847页

作者：宋腾钊毛培钧杨瑞鹏李冰冰刘腾飞谢玉民李妍珂袁梦营程西永许海霞神农种业实验室/河南农业大学农学院/省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室河南郑州450002

【目的】分析小麦氯离子通道TaCLC-e-3AL基因功能并鉴定其互作蛋白,以解析TaCLC-e-3AL参与小麦响应低氮胁迫的作用机制。【方法】以拟南芥AtCLC-e氨基酸序列为参考序列,通过BlastP对小麦基因组数据库进行比对,获得TaCLC-e-3AL(TraesCS3A... 详细信息

【目的】分析小麦氯离子通道TaCLC-e-3AL基因功能并鉴定其互作蛋白,以解析TaCLC-e-3AL参与小麦响应低氮胁迫的作用机制。【方法】以拟南芥AtCLC-e氨基酸序列为参考序列,通过BlastP对小麦基因组数据库进行比对,获得TaCLC-e-3AL(TraesCS3A02G253600)、TaCLC-e-3B(TraesCS3B02G285500)和TaCLC-e-3DL(TraesCS3D02G254500)3个基因,分析其基因结构和系统进化关系。将TaCLC-e-3AL-p1300-GFP融合蛋白表达载体转化至小麦原生质体中,分析TaCLC-e-3AL的亚细胞定位特征;采用转基因拟南芥进行异源功能验证,利用酵母双杂交筛选与TaCLC-e-3AL相互作用的蛋白。【结果】生物信息学分析表明,TaCLC-e-3AL编码的蛋白含有11个跨膜结构域,与乌拉尔图小麦TuCLC-e同源性最高。组织表达量预测分析表明,TaCLC-e-3AL基因在小麦的叶片和茎部表达量较高。顺式作用元件分析表明,其可能响应光、激素以及逆境胁迫等信号。亚细胞定位显示,TaCLC-e-3AL蛋白经内质网分选后定位于叶绿体内。过表达TaCLC-e-3AL转基因拟南芥植株在低氮胁迫条件下可以储存更多的NO_(3)^(-),并能够维持植株体内NO_(3)^(-)/Cl^(-)的稳态,不引起植株根长和鲜重的显著变化。酵母双杂交文库筛选显示TaCLC-e-3AL与水通道、叶绿体a/b结合蛋白和电压依赖性阴离子通道3个蛋白互作,表明TaCLC-e-3AL可能与它们协同参与干旱胁迫响应、光合作用、信号传导等生物过程。【结论】小麦氯离子通道蛋白TaCLC-e-3AL位于叶绿体内。TaCLC-e-3AL基因转化至拟南芥中过表达,在低氮胁迫条件下较野生型可以在植株体内储存更多的NO_(3)^(-),并维持NO_(3)^(-)/Cl^(-)的值,表明TaCLC-e-3AL可能调控Cl^(-)和NO_(3)^(-)的协同运输。TaCLC-e-3AL通过与水通道蛋白、叶绿体a/b结合蛋白、电压依赖性阴离子通道蛋白互作,参与小麦的干旱胁迫、光合作用和离子胁迫应答。

关键词：小麦氯离子通道蛋白 TaCLC-e-3AL 功能分析互作蛋白

5个贵妃鸡配套系生长发育规律、屠宰性能和肉品质比较分析

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畜牧兽医学报 2024年第4期55卷 1521-1535页

作者：雷艳茹胡晓玉许春红张晨曦杜文苹王阳光李东华孙桂荣李文婷康相涛河南农业大学动物科技学院郑州450046 神农种业实验室郑州450002

旨在筛选出生长性能好、屠宰性能优良、肉品质鲜美的贵妃鸡杂交组合,为贵妃鸡的品种改良提供科学依据。本研究选择体重接近的20周龄健康贵妃鸡为母本,与河南农业大学家禽种质资源场培育的同周龄的豫农D系、豫农L系、豫农SHj系、豫农C系... 详细信息

旨在筛选出生长性能好、屠宰性能优良、肉品质鲜美的贵妃鸡杂交组合,为贵妃鸡的品种改良提供科学依据。本研究选择体重接近的20周龄健康贵妃鸡为母本,与河南农业大学家禽种质资源场培育的同周龄的豫农D系、豫农L系、豫农SHj系、豫农C系和豫农H系进行杂交配套试验,杂交后代分别为D×HD、L×HD、SHj×HD、C×HD、H×HD。各组合按性别选取健康雏鸡各50只,常规饲养至12周龄,每两周固定时间测定体重,采用Logistic、Gompertz和Von Bertallanffy 3种非线性生长曲线模型对其体重进行拟合,并随机挑选各组合12周龄健康试验鸡公母各6只进行屠宰,测定其生长性能、屠宰性能以及肉品质等指标,对各指标进行生物统计学分析。结果表明:Gompertz模型的拟合结果最优,拟合度均在0.998以上;在生产性能方面,C×HD组合的平均体重和体尺指标显著高于其他组合(P<0.05)且母鸡饲料报酬最高(2.59),SHj×HD组合公鸡饲料报酬最高(2.39);在屠宰性能方面,除L×HD和H×HD组合中的母鸡之外,其它组合公母鸡均达到半净膛率70%以上,全净膛率60%以上,肉用性能良好;在肉品质方面,D×HD组合的肉质较优于其他组合,但各组合滴水损失无显著差异。基于以上结果,C×HD组合在生长性能、屠宰性能、肉品质等方面大多表现优异,可以在一定程度上满足消费者的需求。此外,研究结果也为贵妃鸡遗传资源的保护、进一步开发和品种选育提供重要参考依据,为贵妃鸡的高效养殖和推广提供了有力的支持。

关键词：杂交组合贵妃鸡生长性能屠宰性能肉质性状

玉米逆境胁迫响应基因ZmbZIP15的克隆与抗旱功能分析

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玉米科学 2024年第3期32卷 53-61页

作者：曹丽茹叶飞宇庞芸芸马晨晨张新王振华鲁晓民河南省农业科学院粮食作物研究所郑州450002 神农种业实验室郑州450002

从转录组数据中筛选到27个参与干旱-复水胁迫响应的bZIP基因,构建共表达网络图。结果发现,ZmbZIP15处于核心节点位置,该基因位于第5号染色体,编码176个氨基酸,包含高度保守的bZIP结构域,属于亲水性蛋白。蛋白进化树分析发现,该蛋白与芒... 详细信息

从转录组数据中筛选到27个参与干旱-复水胁迫响应的bZIP基因,构建共表达网络图。结果发现,ZmbZIP15处于核心节点位置,该基因位于第5号染色体,编码176个氨基酸,包含高度保守的bZIP结构域,属于亲水性蛋白。蛋白进化树分析发现,该蛋白与芒草、高粱的亲缘关系最近,与大麦、小麦的亲缘关系最远。ZmbZIP15基因ATG上游2 K启动子的顺式元件分析,发现含有多个参与调控脱落酸、低温和干旱的结合元件。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,ZmbZIP15是组成型表达基因,在雌穗高表达,幼茎的表达量最低。干旱、高温、盐、氮胁迫处理下,该基因的表达量显著上调,说明ZmbZIP15基因积极参与并调控非生物胁迫途径。过表达ZmbZIP15转基因拟南芥抗旱性检测分析,发现干旱胁迫处理下过表达ZmbZIP15基因能够提高拟南芥幼苗的抗旱性。亚细胞定位显示,该基因编码的蛋白定位于细胞核。

关键词：玉米 bZIP 非生物胁迫抗旱性亚细胞定位

玉米苯丙氨酸解氨酶（PAL）家族基因分析及ZmPAL5的功能研究

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中国农业科学 2024年第12期57卷 2265-2281页

作者：曹丽茹叶飞宇库丽霞马晨晨庞芸芸梁小菡张新鲁晓民河南省农业科学院粮食作物研究所/神农种业实验室河南农业大学农学院

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，... 详细信息

【目的】挖掘玉米抗旱关键基因、揭示其抗旱分子机制，为培育抗旱玉米新品种提供基因资源和理论指导。【方法】采用转录组数据结合加权基因共表达网络（weighted gene co-expression network,WGCNA）与抗旱性生理生化指标的筛选方法，鉴定与抗旱和复水相关的ZmPAL基因。利用生物信息学方法对编码PAL的基因进行全基因组分析。运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测ZmPAL基因在干旱处理条件下的表达情况，以及ZmPAL5在不同自交系间的表达特性和在不同组织中的表达模式。最后，利用遗传转化分析ZmPAL5在玉米中的抗旱功能，并借助CRISPR/Cas9技术对PAL5同源基因进行缺失型拟南芥突变体的抗旱性分析。【结果】鉴定了19个玉米ZmPAL基因，其中6个基因聚集在第5染色体上，其编码蛋白多为亲水性酸性蛋白，且PAL家族基因的进化相对保守。ZmPAL基因启动子区域含有大量与激素和非生物应激响应相关的顺式作用元件。确定了6个核心基因，其中4个基因在干旱处理后显著上调表达。尤其是ZmPAL5在干旱胁迫后表达量增加了8.57倍。在干旱胁迫和复水处理条件下，发现抗旱自交系郑8713中ZmPAL5的表达水平显著高于旱敏感自交系B73。同时，ZmPAL5是一个组成型表达基因，在幼茎中表现出高水平的表达。过表达ZmPAL5玉米在干旱胁迫下生长良好，其相对含水量、木质素、叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量，以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性分别是野生型的1.52、1.49、1.47、1.43、1.44、1.41、1.53、1.41和1.35倍，但丙二醛含量是野生型的0.65倍。PAL5缺失型拟南芥突变体对干旱敏感。在干旱胁迫下，其生理生化指标与过表达ZmPAL5玉米的指标变化趋势相反。【结论】筛选出6个响应干旱胁迫的核心基因（ZmPAL3、ZmPAL5、ZmPAL6、ZmPAL8、ZmPAL11和ZmPAL13），其中，ZmPAL5的表达量与抗旱性呈正相关。ZmPAL5通过影响渗透调节物质含量和抗氧化酶活性正向调节植物的抗旱性和恢复能力。

关键词：玉米苯丙氨酸解氨酶 ZmPAL5 抗旱性生理生化

基于全基因组SNPs标记对河南斗鸡遗传多样性及选择信号分析

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河南农业大学学报 2024年第3期58卷 394-402页

作者：胡晓玉肖成朋高超群张晨曦史浚来贾鑫涛王克君李文婷神农种业实验室河南郑州450046 河南农业大学动物科技学院河南郑州450046

【目的】对河南斗鸡品种的遗传多样性与全基因组选择信号进行分析,挖掘河南斗鸡品种重要的种质特性基因。【方法】使用AffymetrixAxiom 600K高密度鸡基因分型芯片对来自9个品种的173只鸡的群体(包括20只河南斗鸡及153只商品鸡)进行基因... 详细信息

【目的】对河南斗鸡品种的遗传多样性与全基因组选择信号进行分析,挖掘河南斗鸡品种重要的种质特性基因。【方法】使用AffymetrixAxiom 600K高密度鸡基因分型芯片对来自9个品种的173只鸡的群体(包括20只河南斗鸡及153只商品鸡)进行基因分型;计算各个品种的期望杂合度、观测杂合度、次等位基因频率及核苷酸多样性评估地方鸡群体的遗传多样性;通过构建系统发育树、主成分分析、祖先成分分析方法研究品种的群体结构;利用斗鸡与商品鸡的成对遗传分化指数值进行选择信号分析。【结果】河南斗鸡及各商品鸡群体的观测杂合度为0.153~0.311,期望杂合度为0.158~0.315,次等位基因频率为0.111~0.234,核苷酸多样性为9.77×10^(-5)~1.56×10^(-4),且斗鸡的遗传多样性低于商品肉鸡品种,高于商品蛋鸡品种。系统发育树、主成分分析及祖先成分分析表明品种间有明显的群体分化。河南斗鸡与商品鸡群的主成分分析发现,河南斗鸡与商品肉鸡品种的遗传距离相对较近;将河南斗鸡和商品鸡群进行遗传选择信号后分析发现,河南斗鸡在神经,骨骼肌肉发育,免疫等性状经过高度选择。【结论】本研究从全基因组水平探究了河南斗鸡的遗传多样性和群体结构,筛选出候选基因,为河南斗鸡遗传资源保护和利用提供参考。

关键词：河南斗鸡遗传多样性群体结构选择信号全基因组单核苷酸多态性

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TIMP3对鸡前脂肪细胞增殖与分化的影响

中国畜牧杂志 2024年第4期60卷 154-160页

作者：王东雪贺月华王春秀李文婷张宾宾邓乐坤李东华康相涛孙桂荣河南农业大学动物科技学院河南郑州450002 神农种业实验室河南郑州450046

实验旨在为探讨组织金属蛋白酶抑制剂3(Tissue Inhibitor of Metalloproteinase 3,TIMP3)对鸡前脂肪细胞增殖与分化的影响。以qRT-PCR技术检测TIMP3在30周龄固始鸡不同组织和2周龄固始鸡胸肌脂肪细胞不同分化时期中的表达情况,通过脂质... 详细信息

实验旨在为探讨组织金属蛋白酶抑制剂3(Tissue Inhibitor of Metalloproteinase 3,TIMP3)对鸡前脂肪细胞增殖与分化的影响。以qRT-PCR技术检测TIMP3在30周龄固始鸡不同组织和2周龄固始鸡胸肌脂肪细胞不同分化时期中的表达情况,通过脂质体转染法在肌内前脂肪细胞中过表达和干扰TIMP3,利用5-乙炔基-2'-脱氧尿苷、Cell Counting Kit-8法、油红O染色法、qRT-PCR技术检测TIMP3对脂肪细胞的增殖和分化的影响。结果表明:TIMP3在不同组织和不同发育阶段的表达存在差异,TIMP3在固始鸡胸肌中表达量最高,在不同分化时期的胸肌脂肪细胞中的表达量先升高后下降,在第4天最高;在鸡肌内前脂肪细胞中过表达TIMP3后,细胞显著增殖且存活率上升(P<0.05),细胞内脂滴增加(P<0.001),脂肪细胞分化标志基因脂肪酸合成酶(Fatty Acid Synthase,FASN)、过氧化物酶体增殖物激活受体-a(Peroxisome ProliferatorActivated Receptor-Alpha,PPARa)上调(P<0.001);干扰TIMP3的检测结果则相反。由此可见,TIMP3能促进鸡前脂肪细胞的增殖和脂肪细胞的分化,参与鸡脂肪沉积过程。

关键词：鸡肌内前脂肪细胞 TIMP3 增殖分化

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河南省地方鸡骨骼特性的研究

河南农业大学学报 2024年第3期58卷 374-382页

作者：刘新新安智远周恩友张露洁蔡春霞张金豪郭焕杰马思涵李文婷孙桂荣田亚东康相涛韩瑞丽神农种业实验室河南郑州450002 河南农业大学动物科技学院河南郑州450046

【目的】研究河南省地方鸡骨骼特性的特点与差异。【方法】随机选取固始鸡、河南斗鸡、正阳三黄鸡、淅川乌骨鸡和卢氏鸡这5个河南省地方鸡品种的成年鸡,每个品种16只,公母数量各8只,屠宰后取股骨、胫骨和跖骨,分别对公母鸡的股骨、胫骨... 详细信息

【目的】研究河南省地方鸡骨骼特性的特点与差异。【方法】随机选取固始鸡、河南斗鸡、正阳三黄鸡、淅川乌骨鸡和卢氏鸡这5个河南省地方鸡品种的成年鸡,每个品种16只,公母数量各8只,屠宰后取股骨、胫骨和跖骨,分别对公母鸡的股骨、胫骨、跖骨的骨骼形态计量学指标,以及胫骨骨密度、骨强度和母鸡的胫骨骨骼成分指标测定,并进行方差分析和主成分分析。【结果】河南省地方鸡不同品种中,河南斗鸡的股骨、胫骨和跖骨的质量、长度均显著高于其他品种,河南斗鸡(公)骨强度和骨密度显著高于正阳三黄鸡(公)和卢氏鸡(公),与固始鸡(公)和淅川乌骨鸡(公)无显著差异。除了河南斗鸡(母)外,淅川乌骨鸡(母)的骨密度、骨强度均显著高于其他品种母鸡。正阳三黄鸡(母)和淅川乌骨鸡(母)胫骨钙含量显著高于固始鸡(母)、灰分显著高于固始鸡(母)和卢氏鸡(母),卢氏鸡(母)胫骨磷最高,显著高于淅川乌骨鸡(母)。结合主成分分析从22个骨骼指标提取出2个主成分,能够反映骨骼指标的信息,河南斗鸡综合评分最高。【结论】河南斗鸡的骨骼特性要明显优于其他4个地方鸡品种,其次是淅川乌骨鸡、固始鸡、正阳三黄鸡和卢氏鸡。

关键词：固始鸡河南斗鸡正阳三黄鸡淅川乌骨鸡卢氏鸡骨骼性状

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固始鸡胸肌代谢组特征评价及相关基因鉴定

河南农业大学学报 2024年第3期58卷 383-393页

作者：李帅浩张鸿源代雅琪李鸿泰谷金星吴冉李国喜神农种业实验室河南郑州450002 河南农业大学动物科技学院河南郑州450046

【目的】揭示固始鸡优良肉质性状特征与潜在调控机制。【方法】采用液相色谱质谱联用(LC-MS)技术,以45日龄AA肉鸡为对照组,对120日龄固始鸡胸肌代谢物进行了表征,并结合胸肌转录组数据鉴定了差异代谢物(differential accumulated metabo... 详细信息

【目的】揭示固始鸡优良肉质性状特征与潜在调控机制。【方法】采用液相色谱质谱联用(LC-MS)技术,以45日龄AA肉鸡为对照组,对120日龄固始鸡胸肌代谢物进行了表征,并结合胸肌转录组数据鉴定了差异代谢物(differential accumulated metabolite,DAMs)相关基因。【结果】代谢组分析显示,2个品种鸡胸肌间共有134种DAMs,与AA肉鸡相比,48种DAMs在固始鸡胸肌中显著上调,86种DAMs显著下调,这些DAMs主要归属于氨基酸、脂肪酸和多肽。同时,基于胸肌转录组数据,筛选到1501个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),与AA肉鸡相比,719个在固始鸡胸肌中上调,712个下调。代谢组和转录组联合分析显示,DEGs和DAMs在精氨酸和脯氨酸代谢、甘油磷脂代谢、甘氨酸及丝氨酸和苏氨酸代谢等通路显著富集。相关性分析显示,15个基因-代谢物分子对呈显著正相关,13个基因-代谢物分子对呈显著负相关,涉及L-丝氨酸、4-乙酰氨基-2-氨基丁酸、N2-琥珀酰-L-鸟氨酸、O-磷酸乙醇胺、胆碱等代谢物分子及GATM、SARDH、PTDSS2、ALDH7A1、AGPAT2和EHHADH等基因。【结论】与AA肉鸡相比,固始鸡中显著上调的差异代谢物(磷脂酰乙醇胺、L-丝氨酸、谷胱甘肽、肌肽、肌醇和苹果酸等)及其相关差异基因,可作为固始鸡胸肌肉质风味的潜在标志物。

关键词：固始鸡 AA肉鸡胸肌代谢组转录组