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香蕉MaEIL4的分离鉴定及其在果实采后成熟过程中的差异表达分析

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分子植物育种 2024年第12期22卷 3857-3863页

作者：付毛妮郑云柯张建斌张静李新国刘菊华海南大学热带农林学院海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所热带作物生物育种全国重点实验室海口571101 中国热带农业科学院三亚研究院三亚572000

为了明确香蕉果实中参与乙烯信号转导的关键基因,本研究在转录水平上对香蕉中的9个Ethylene insensitive 3-like(MaEIL)基因在果实采后成熟过程中的差异表达特性进行分析,找到关键基因并克隆其全长,采用生物信息学方法对其理化特性,结... 详细信息

为了明确香蕉果实中参与乙烯信号转导的关键基因,本研究在转录水平上对香蕉中的9个Ethylene insensitive 3-like(MaEIL)基因在果实采后成熟过程中的差异表达特性进行分析,找到关键基因并克隆其全长,采用生物信息学方法对其理化特性,结构特征,亚细胞定位进行分析,采用荧光实时定量PCR方法对其果实采后不同处理条件下的差异表达特性进行了深入研究。结果表明,MaEIL4在果实采后成熟过程中高水平表达。MaEIL4全长4314 bp,单一外显子。其开放阅读框全长1908 bp,编码635个氨基酸,分子式为C_(3104)H_(4837)N_(883)O_(970)S_(34),分子量为71.13 kD,等电点为5.70,属于亲水性氨基酸。该基因具有典型的Ethylene insensitive 3(EIN3)结构域。该基因编码蛋白质定位于细胞核中。MaEIL4在香蕉果实采后成熟过程中的表达明显受到外源乙烯的诱导,受1-MCP的抑制,表明MaEIL4参与了果实成熟早期乙烯信号的转导,在果实采后成熟过程中发挥着重要的作用。研究结果有助于深入解析香蕉果实采后成熟过程中乙烯信号转导的分子机制,丰富了果实成熟调控的理论,也为香蕉果实成熟与品质改良提供了靶基因,具有重要的应用价值。

关键词：香蕉 MaEIL4 分离鉴定差异表达

甘蔗ShHIPP35基因的克隆、表达分析及蛋白亚细胞定位

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分子植物育种 2024年

作者：冯小艳王健华尹慧祥余乃通中国热带农业科学院热带生物技术研究所海南省热带微生物资源重点实验室

重金属相关异戊二烯化植物蛋白(heavy-metal-associated isoprenylated plant protein， HIPP)参与植物-病原体的互作。为了探究甘蔗ShHIPP35基因的功能，本研究从甘蔗中克隆ShHIPP35基因，并对其进行生物信息学、组织表达、甘蔗线条花... 详细信息

重金属相关异戊二烯化植物蛋白(heavy-metal-associated isoprenylated plant protein， HIPP)参与植物-病原体的互作。为了探究甘蔗ShHIPP35基因的功能，本研究从甘蔗中克隆ShHIPP35基因，并对其进行生物信息学、组织表达、甘蔗线条花叶病毒(sugarcane streak mosaic virus， SCSMV)胁迫表达、蛋白亚细胞定位分析。结果显示，ShHIPP35基因开放阅读框全长1 008 bp，预测编码蛋白分子量为36.57 kD，含有1个重金属相关结构域和1个CaaX基序。系统发育分析显示ShHIPP35蛋白与狗尾草、谷子、柳枝稷和黍的HIPP35蛋白亲缘关系较近。在烟草叶片中的亚细胞定位表明ShHIPP35蛋白定位在细胞核和细胞膜。定量PCR结果显示ShHIPP35基因在甘蔗根、茎和叶中表达，表达量依次是根＞茎＞叶，且成熟茎和叶中ShHIPP35的表达水平分别高于未成熟茎和叶。SCSMV胁迫处理的第1， 3， 5和15天，甘蔗叶片中ShHIPP35基因表达水平显著升高，表明ShHIPP35基因响应SCSMV侵染。研究结果为解析ShHIPP35在甘蔗-SCSMV互作过程中的功能理论依据。

关键词：甘蔗 SCSMV HIPP 基因克隆表达分析蛋白定位

木薯FER基因家族的全基因组鉴定和表达分析

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热带亚热带植物学报 2024年第3期32卷 435-445页

作者：李建君郭鑫林晨俞王文娟高苗苗陈银华于晓惠海南省热带生物资源可持续利用重点实验室海南大学热带作物学院海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所海口570228

植物铁蛋白(Ferritin, FER)既能存储铁,又能响应各种非生物胁迫。该研究基于全基因组水平对木薯(Manihot esculenta)的FER基因家族进行分析,结果表明,从木薯中共鉴定到4个FER基因,根据系统发育树将木薯FER基因划分为2支,所有成员均包含E... 详细信息

植物铁蛋白(Ferritin, FER)既能存储铁,又能响应各种非生物胁迫。该研究基于全基因组水平对木薯(Manihot esculenta)的FER基因家族进行分析,结果表明,从木薯中共鉴定到4个FER基因,根据系统发育树将木薯FER基因划分为2支,所有成员均包含Euk_Ferritin的功能结构域并位于叶绿体内。木薯FERs基因位于LG7~LG10染色体上;基因共线性分析表明,共有3对潜在的复制基因对,无串联重复事件;Ka/Ks值表明,MeFER同源基因经过了纯化选择;该家族含有响应激素和胁迫诱导的顺式作用元件;q RT-PCR分析表明,MeFER基因的表达具有组织特异性,MeFER4基因响应多种胁迫,且在干旱胁迫下响应最为显著。该研究为木薯FER基因家族的功能研究奠定了基础。

关键词：木薯 FER基因生物信息学分析非生物胁迫

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多胺对荔枝胚性愈伤组织增殖与体胚发生的影响

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广西植物 2024年第7期44卷 1307-1318页

作者：王果刘耀婷李焕苓王树军李芳王家保中国热带农业科学院环境与植物保护研究所·热带作物生物育种全国重点实验室海南儋州571737 海南大学热带作物学院海口570228

为探讨外源多胺(PAs)对荔枝胚性愈伤组织(EC)增殖及体胚发生的影响机制,该研究以“妃子笑”荔枝EC为材料,采用单因素法在增殖培养基中添加腐胺(Put)、亚精胺(Spd)及精胺(Spm),分析了不同PAs处理后EC的形态、结构、内源PAs含量及相关酶... 详细信息

为探讨外源多胺(PAs)对荔枝胚性愈伤组织(EC)增殖及体胚发生的影响机制,该研究以“妃子笑”荔枝EC为材料,采用单因素法在增殖培养基中添加腐胺(Put)、亚精胺(Spd)及精胺(Spm),分析了不同PAs处理后EC的形态、结构、内源PAs含量及相关酶指标的变化。结果表明:(1)外源Put、Spd和Spm处理均显著提高了EC增殖率,减少了体胚诱导及萌发数量。经外源PAs处理增殖的EC胚性细胞大小较一致,染色深且均匀,多细胞原胚减少,可见已经分化完全的早期子叶胚。(2)外源PAs处理均显著提高了EC中内源PAs含量,其中Put处理的EC中各类内源PAs及总PAs含量最高;当在含外源PAs培养基上增殖的EC转入不含外源PAs的培养基上增殖时(恢复培养),EC中的Put含量仍然显著高于对照,内源Spd和Spm则显著降低。(3)外源Put处理显著提高了EC中的鸟氨酸脱羧酶(ODC)、精氨酸脱羧酶(ADC)和二胺氧化酶(DAO)活性,而外源Spd、Spm处理显著降低了EC中的ODC及ADC活性,外源Spd显著提高了多胺氧化酶(PAO)活性;恢复培养后,EC中ADC和DAO活性比恢复培养前显著降低,ODC和PAO无显著性差异。综上认为,外源PAs可以通过调节PAs代谢相关酶活性影响内源PAs含量,进而影响荔枝EC增殖和体胚诱导。该研究结果为进一步研究PAs调节荔枝体胚发生机制及提高荔枝离体再生效率提供了基础。

关键词：荔枝离体再生组织切片多胺酶活性

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剑麻斑马纹病抗病新品种——热麻1号剑麻

热带作物学报 2024年第7期45卷 1371-1377页

作者：张燕梅李俊峰陆军迎赵艳龙鹿志伟杨子平柯智周文钊中国热带农业科学院南亚热带作物研究所/海南省热带作物营养重点实验室/湛江市热带作物遗传改良重点实验室广东湛江524091

斑马纹病是剑麻的主要病害之一,严重影响了剑麻产业的发展,目前关于斑马纹病的致病机制尚不清楚。为了培育出剑麻斑马纹病抗病新品种,本研究分别以剑麻斑马纹病抗病品种粤西114和感病品种H.11648为父母本进行回交,获得回交后代热麻1号... 详细信息

斑马纹病是剑麻的主要病害之一,严重影响了剑麻产业的发展,目前关于斑马纹病的致病机制尚不清楚。为了培育出剑麻斑马纹病抗病新品种,本研究分别以剑麻斑马纹病抗病品种粤西114和感病品种H.11648为父母本进行回交,获得回交后代热麻1号剑麻。利用常规方法对热麻1号剑麻叶形、叶色、叶缘刺有无、叶缘刺类型、叶顶刺类型、叶长、叶宽、叶基厚度、顶刺长、顶刺基部宽、株高、花序形状、花轴高、花梗数、花、果实、种子、年展叶数、周期展叶数、生命周期、纤维率等进行分析,采用壁低渗火焰干燥法、流式细胞术结合菌斑接种法对热麻1号剑麻倍性、基因组大小以及对烟草疫霉的抗性等进行鉴定。结果表明:热麻1号剑麻叶片剑形、肉质、刚硬、叶片灰绿,叶面平整有蜡粉,叶顶有1.2~2.0 cm锐刺,叶缘无刺,叶片绕茎呈螺旋状排列上升;叶长约130 cm,叶宽约16 cm,叶基厚度约3.5 cm。株高1.8~2.5 m,圆锥形花序,花轴高3~7 m,花梗数20~32个,完全花、花黄色、花瓣6枚;蒴果、长圆形、成熟时黑褐色,种子半月形,黑色、纸质;周期展叶360~400片;纤维率约3.5%,纤维长约100 cm;生命周期6~9 a;热麻1号剑麻为四倍体(2X=4n),染色体数目为104~118,2C DNA含量为11.69 pg,对烟草疫霉高度抗病或免疫,有望成为剑麻斑马纹病发病区的先锋品种。

关键词：热麻1号剑麻斑马纹病抗性

不同柱花草种质耐低磷综合评价及低磷响应基因挖掘

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中国科学:生命科学 2024年

作者：王林杰邹晓燕董荣书王文强刘国道陈志坚农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点实验室中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一,参与光合作用、呼吸作用和能量代谢等重要过程.柱花草是重要的热带豆科牧草,其对热带酸性土壤低磷胁迫的适应性表现出基因型差异.本研究对30份柱花草种质进行了耐低磷综合评价分析并挖掘了根... 详细信息

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一,参与光合作用、呼吸作用和能量代谢等重要过程.柱花草是重要的热带豆科牧草,其对热带酸性土壤低磷胁迫的适应性表现出基因型差异.本研究对30份柱花草种质进行了耐低磷综合评价分析并挖掘了根系低磷响应基因.结果表明,低磷处理显著抑制了柱花草地上部的生长,然而,低磷促进了根系的生长,且不同柱花草种质耐低磷能力存在显著差异.综合评价分析表明,不同柱花草种质可分为耐低磷种质(3份)、不耐低磷种质(14份)和中间型种质(13份)三大类型.其中,耐低磷柱花草种质“TF0277”可以通过增加总根长、根表面积、根体积以适应低磷胁迫.本研究进一步通过转录组分析挖掘到柱花草“TF0277”根系低磷响应差异表达基因1496个,包括791低磷上调表达和705个低磷下调表达基因.参与磷活化利用、磷吸收和转运以及磷信号调控等相关基因可能在柱花草“TF0277”适应低磷胁迫中发挥重要作用.因此,挖掘耐低磷柱花草种质和低磷响应基因可为培育磷高效柱花草新品种提供种质材料和基因资源.

关键词：柱花草低磷胁迫隶属函数分析转录组低磷响应基因

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445份杧果种质对细菌性黑斑病的抗性评价

中国南方果树 2024年

作者：陈卓立罗睿雄赵志常余东高爱平张贺海南大学中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/热带作物生物育种全国重点实验室/农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点实验室/海南省热带作物资源遗传改良与创新重点实验室福建省农业科学院果树研究所

杧果细菌性黑斑病（Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae）是杧果生产的重要病害，严重影响杧果的产量和商品价值。参考NY/T 3198—2018，采用室内离体叶片接种鉴定法，对农业农村部儋州杧果种质资源圃中来自不同国家的445份... 详细信息

杧果细菌性黑斑病（Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae）是杧果生产的重要病害，严重影响杧果的产量和商品价值。参考NY/T 3198—2018，采用室内离体叶片接种鉴定法，对农业农村部儋州杧果种质资源圃中来自不同国家的445份杧果种质进行细菌性黑斑病的抗病性评价。结果表明，445份种质中有54份高抗，159份抗病，175份中抗，51份感病和6份高感，未发现免疫种质。种质数量随病情指数呈正态分布，聚类分析将445份种质分为感病种质和抗病种质两类。本文初步摸清了供试杧果种质的细菌性黑斑病抗性，为杧果抗病育种种质资源筛选提供参考。

关键词：杧果种质细菌性黑斑病离体叶片接种病情指数高抗

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木薯SAP11基因的功能分析

华南农业大学学报 2024年第4期45卷 495-504页

作者：王文娟李智博林晨俞曹颖杰李建君郭鑫邹良平李文彬赵平娟于晓玲张秀春李淑霞于晓惠阮孟斌海南大学热带农林学院海南海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所海南海口570100 中国热带农业科学院三亚研究院海南三亚572024

[目的]木薯Manihot esculenta Crantz是全球热带地区重要的粮食作物和经济作物,在生长发育过程中极易遭受低温、干旱、盐碱等非生物胁迫而导致减产。胁迫相关蛋白(Stress-associated protein,SAP)是一类新型的A20/AN1锌指蛋白,在模式作... 详细信息

[目的]木薯Manihot esculenta Crantz是全球热带地区重要的粮食作物和经济作物,在生长发育过程中极易遭受低温、干旱、盐碱等非生物胁迫而导致减产。胁迫相关蛋白(Stress-associated protein,SAP)是一类新型的A20/AN1锌指蛋白,在模式作物应对多种非生物胁迫过程中发挥重要作用。目前,SAP基因在木薯应对非生物胁迫中的生物学功能尚不明确。本研究旨在分析木薯SAP家族成员的蛋白结构特征和表达模式,以及MeSAP11的互作蛋白,为进一步解析该家族基因在木薯抗逆中的功能提供理论支撑。[方法]利用生物信息学技术对木薯SAP家族成员的进化关系、蛋白基序信息以及时空表达模式开展系统分析。同时,通过qRT-PCR研究各基因成员在不同组织中的特异表达以及对不同非生物胁迫的响应。进一步运用酵母双杂交结合高通量测序技术获得与MeSAP11相互作用的蛋白及对应生物学通路。[结果]木薯SAP基因家族共6个大类16个成员,该家族成员在木薯根部和叶片中表达量较高,部分家族成员的表达在低温和盐胁迫中显著上调,在干旱、钾饥饿和氮饥饿显著下调。MeSAP11的表达受不同胁迫条件的显著调控,亚细胞定位结果表明MeSAP11蛋白主要定位在细胞核。利用酵母双杂交筛库技术筛选到256个与MeSAP11互作的蛋白,KEGG分析表明这些互作基因主要参与蛋白泛素化降解、内质网蛋白质加工通路等途径,暗示MeSAP11可能通过上述通路发挥功能。[结论]木薯SAP家族大部分成员显著响应低温、干旱、高盐以及缺氮、缺钾胁迫,研究结果为进一步研究MeSAP11在木薯响应非生物胁迫过程中的功能并解析其调控网络奠定了基础。下一步将把MeSAP11基因列为调控非生物逆境变化的候选基因开展深入研究。

关键词：木薯非生物胁迫 MeSAP基因互作蛋白筛选

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基于GA-BP神经网络的鲜食玉米产量预测

中国农机化学报 2024年第6期45卷 156-162页

作者：王宏轩于珍珍李海亮汪春严晓丽邹华芬中国热带农业科学院南亚热带作物研究所农业农村部热带果树生物学重点实验室国家重要热带作物工程技术研究中心菠萝研究分中心广东湛江524000 广东海洋大学机械工程学院广东湛江524088 中国热带农业科学院湛江实验站广东湛江524000

鲜食玉米因其营养丰富、用途广泛、市场潜力大等优势而备受关注,目前,我国鲜食玉米种植面积逐渐扩大,鲜食玉米产量的高效预测对制定其生长期间的精准管理决策具有重要意义。针对传统BP神经网络在预测中存在测试精度低、鲁棒性差等问题,... 详细信息

鲜食玉米因其营养丰富、用途广泛、市场潜力大等优势而备受关注,目前,我国鲜食玉米种植面积逐渐扩大,鲜食玉米产量的高效预测对制定其生长期间的精准管理决策具有重要意义。针对传统BP神经网络在预测中存在测试精度低、鲁棒性差等问题,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对BP神经网络模型进行优化,构建GA-BP神经网络模型。基于2010—2021年间田间物联网获取的气象因子(大气湿度、大气温度、降雨量)、田间水热因子及鲜食玉米实际产量,分别采用BP神经网络、GA-BP神经网络模型及粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)优化BP神经网络(PSO-BP)对所选地区鲜食玉米产量进行预测与相关性分析。结果表明,鲜食玉米产量与月最低土壤温度、月平均土壤温度、月大气最高温度和月平均大气湿度相关性极显著,相关系数高于0.8,与月最高温度、月土壤平均含水率、月大气平均温度、月降雨量相关性显著,与月大气最低温度相关性较弱。GA-BP神经网络模型精度明显高于PSO-BP及BP神经网络模型,R^(2)达到0.9564。因此,通过GA-BP神经网络模型可以更科学、合理地对鲜食玉米的产量进行预测,从而对鲜食玉米生产及管理措施的调整具有重要的指导意义。

关键词：鲜食玉米产量预测神经网络遗传算法全局寻优粒子群优化算法