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番茄SlJAZ7的抗病功能及与SlTGA7的互作

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华南农业大学学报 2024年第4期45卷 525-534页

作者：林晨俞郭鑫王文娟翟敏曹颖杰王梦月赵平娟于晓惠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/热带作物生物育种国家重点实验室海南海口571101

[目的]细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一,丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000,Pst DC3000)是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加,然而,... 详细信息

[目的]细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一,丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000,Pst DC3000)是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加,然而,验证JAZ7基因抗细菌性斑点病的直接证据及其作用机理的报道较少。本研究从番茄叶片中克隆得到SlJAZ7基因,创制稳定遗传的过表达SlJAZ7的转基因番茄,分析其抗病功能和机理,研究其在转录水平和蛋白水平上与抗病性密切相关的SlTGA7的关系,为有效防治细菌性斑点病提供理论基础。[方法]通过野生型和转基因番茄接种Pst DC3000的表型差异分析,鉴定SlJAZ7基因的抗病功能。使用RT-qPCR分析SlJAZ7和SlTGA7基因在Pst DC3000、茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)和水杨酸(Salicylic acid,SA)处理下的表达模式和组织特异性。利用烟草瞬时表达的方法研究SIJAZ7和SlTGA7蛋白的亚细胞定位。利用酵母双杂交(Y2H)试验、双分子荧光互补(BiFC)试验和蛋白下拉(pull down)试验研究SlJAZ7蛋白与SlTGA7蛋白的互作关系,验证SlJAZ7的抗病功能和可能的抗病机理。[结果]过表达SlJAZ7基因的转基因番茄叶片在Pst DC3000处理时受到的过氧化损伤较野生型更少,转基因株系中SlTGA7表达量升高,SlJAZ7基因在营养器官中高表达,且受到Pst DC3000诱导,响应MeJA、SA处理,SlTGA7基因在同样的处理下呈相反的变化趋势。SlJAZ7和SlTGA7蛋白均定位于细胞核。Y2H、BiFC和pull down试验同时证明SlJAZ7蛋白和SlTGA7蛋白存在互作关系。[结论]过表达SlJAZ7基因有利于减少活性氧积累,提高番茄抗病性,同时SlJAZ7在转录水平正调控SlTGA7基因表达。SlJAZ7与SlTGA7存在互作,推测SIJAZ7基因可能通过提高Pst DC3000病原菌侵染时SITGA7基因的表达量,启动SITGA7下游抗病基因的表达来提高转基因番茄的抗病性,也可能通过与SITGA7蛋白结合,影响其调控MYC等转录因子的活性。这为进一步研究SlJAZ7的作用机制奠定了基础。

关键词：番茄 SlJAZ7 蛋白互作抗病性茉莉酸甲酯水杨酸

番茄SlJAZ7抗病功能的研究及与SlTGA7互作的鉴定

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华南农业大学学报 2024年

作者：林晨俞郭鑫王文娟翟敏曹颖杰王梦月赵平娟于晓惠中国热带农业科学院热带生物技术研究所/热带作物生物育种国家重点实验室海南大学热带农林学院

【目的】细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一，丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000，Pst DC3000）是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加... 详细信息

【目的】细菌性斑点病是导致番茄Solanum lycopersicum减产的主要因素之一，丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000，Pst DC3000）是细菌性斑点病的致病因子之一。瞬时沉默番茄JAZ7基因导致其对Pst DC3000的敏感性增加，然而，验证JAZ7基因抗细菌性斑点病的直接证据及其作用机理的报道较少。本研究从番茄叶片中克隆得到SlJAZ7基因，创制稳定遗传的过表达SlJAZ7的转基因番茄，分析其抗病功能和机理，在转录水平和蛋白水平研究其与抗病性密切相关的SlTGA7的关系，为有效防治细菌性斑点病提供理论基础。【方法】本研究通过对照和转基因番茄接种Pst DC3000的表型差异分析，鉴定SlJAZ7基因的抗病功能。使用RT-qPCR分析SlJAZ7和SlTGA7基因在Pst DC3000、茉莉酸（Jasmonic acid，JA）和水杨酸（Salicylic acid，SA）处理下的表达模式和组织特异性。利用烟草瞬时表达的方法研究SIJAZ7和SlTGA7蛋白的亚细胞定位。利用酵母双杂交（Y2H）试验、双分子荧光互补（BiFC）试验和蛋白下拉（Pull-down）试验研究SlJAZ7蛋白与SlTGA7蛋白的互作关系，验证SlJAZ7的抗病功能和可能的抗病机理。【结果】过表达SlJAZ7基因的转基因番茄叶片在Pst DC3000处理时受到的过氧化损伤较野生型更少，转基因株系中SlTGA7表达量升高，SlJAZ7基因在营养组织中高表达，且受到Pst DC3000诱导，响应JA、SA处理，SlTGA7基因在同样的处理下呈相反的变化趋势。SlJAZ7和SlTGA7蛋白均定位于细胞核。Y2H、BiFC和pull-down试验同时证明SlJAZ7蛋白和SlTGA7蛋白存在互作关系。【结论】过表达SlJAZ7基因有利于减少活性氧积累，提高番茄抗病性，同时SlJAZ7在转录水平正调控SlTGA7基因表达。SlJAZ7与SlTGA7存在互作，推测SIJAZ7基因可能通过提高Pst DC3000病原菌侵染时SITGA7基因的表达量，启动SITGA7下游抗病基因的表达来提高转基因番茄的抗病性，也可能通过与SITGA7蛋白结合，影响其调控MYC等转录因子的活性。这为进一步研究SlJAZ7的作用机制奠定了基础。

关键词：番茄 SlJAZ7 蛋白互作抗病性茉莉酸水杨酸

香蕉AP2/ERFs超家族的重新鉴定及在果实采后成熟过程中的差异表达特性

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果树学报 2024年第5期41卷 861-874页

作者：张海波郑云柯付毛妮张建斌贾彩红李新国刘菊华海南大学热带农林学院·热带作物生物育种全国重点实验室海口570228 中国热带农业科学院三亚研究院海南三亚572000 中国热带农业科学院热带生物技术研究所·农业农村部热带生物技术重点实验室海口571101

【目的】在全基因组水平上重新鉴定香蕉A基因组中的AP2/ERF家族成员,研究其在香蕉果实采后成熟过程中的差异表达特性,明确可能参与香蕉果实成熟调控的关键基因。【方法】对香蕉A基因组中AP2/ERF家族成员进行系统进化、结构特征、蛋白质... 详细信息

【目的】在全基因组水平上重新鉴定香蕉A基因组中的AP2/ERF家族成员,研究其在香蕉果实采后成熟过程中的差异表达特性,明确可能参与香蕉果实成熟调控的关键基因。【方法】对香蕉A基因组中AP2/ERF家族成员进行系统进化、结构特征、蛋白质特性、保守结构域分析和两大类主栽品种巴西蕉(AAA)和粉蕉(ABB)果实采后成熟不同阶段的转录组分析。【结果】发现AP2/ERFs家族共有317个家族成员,分为AP2(49个)、ERF(253)和RAV(15)三个亚家族,他们不均匀地分布在染色体上。根据保守结构域和基因结构特征,ERF又分为a、b、c、d、e、f、h、i、j和k共10个亚类。转录组分析结果表明,在巴西蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有77个,其中高水平表达的有MaERF15、36、42和AP2-28。在粉蕉果实采后成熟过程中差异表达的AP2/ERFs家族成员有74个,其中高水平表达的有MaERF42和AP2-28。同时在巴西蕉和粉蕉果实成熟过程中差异表达的基因有57个,其中高水平表达的基因有MaERF15、42和AP2-28,只在巴西蕉果实中特异表达的有20个,只在粉蕉中特异表达的有17个。【结论】重新鉴定了香蕉AP2/ERFs超家族成员及其在果实后熟过程中的差异表达特性,为系统深入解析香蕉AP2/ERF基因功能奠定了基础,对为调控香蕉果实成熟提供靶标基因具有一定的理论意义。

关键词：香蕉 AP2/ERFs 全基因组分析果实成熟差异表达分析

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复合菌群接种剂在热区农业可持续发展中的应用

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中国科学:生命科学 2024年

作者：杨腊英赵青云周登博郭立佳周游杨扬郭志凯汪军梁昌聪黄俊生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/国家肥料微生物种质资源库(海南) 中国热带农业科学院香料饮料研究所中国热带农业科学院热带生物技术研究所

高温多雨的天气导致热区农业面临着病虫害的多发与频发等诸多挑战.目前,木霉、芽孢杆菌和链霉菌等微生物已经被广泛应用于保障热带农业可持续发展和环境友好生产中,且接种不同功能微生物的组合作为植物生长促进剂和生物防治剂具有更大... 详细信息

高温多雨的天气导致热区农业面临着病虫害的多发与频发等诸多挑战.目前,木霉、芽孢杆菌和链霉菌等微生物已经被广泛应用于保障热带农业可持续发展和环境友好生产中,且接种不同功能微生物的组合作为植物生长促进剂和生物防治剂具有更大的潜力.本文综述常见的几类微生物及其制剂在热带农业可持续发展中的应用,概述其功能微生物的作用机制,包括重寄生、产生抗生素等直接作用机制,以及竞争空间和营养物质、激活宿主植物防御能力和修饰根际微生物群等间接作用机制,并展望未来复合菌群在农业生产应用中的研究方向和热点.

关键词：根际促生菌菌根菌木霉复合菌群可持续农业

油莎豆水通道蛋白基因CeTIP2;1的克隆与分析

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热带作物学报 2024年第8期45卷 1552-1559页

作者：邹智郑玉皎热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所/中国热带农业科学院三亚研究院海南海口571101

油莎豆起源于非洲和地中海沿岸,是一种在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。液泡膜内在蛋白(TIP)是一类液泡膜定位并具有高效水分转运活性的水通道蛋白,包含TIP1~5等5个亚类。本研究基于... 详细信息

油莎豆起源于非洲和地中海沿岸,是一种在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。液泡膜内在蛋白(TIP)是一类液泡膜定位并具有高效水分转运活性的水通道蛋白,包含TIP1~5等5个亚类。本研究基于油莎豆的基因组和转录组数据,采用RT-PCR技术对1个块茎高水平表达的TIP基因CeTIP2;1进行克隆。序列分析表明:CeTIP2;1的基因全长3323 bp,含有2个内含子,编码区长747 bp,编码248个氨基酸,理论分子量为24.73 kDa,等电点为5.09,总平均疏水指数为0.948,脂肪族指数为114.60,不稳定系数为21.76,属于稳定的酸性疏水型蛋白,与其液泡膜定位一致;该蛋白含有保守的MIP结构域,其中包括6个跨膜螺旋、2个半螺旋以及2个典型的NPA基序。CeTIP2;1与AtTIP2;1的序列相似性高达87.20%,远高于与SoPIP2;1的46.23%。进化分析进一步证实,CeTIP2;1隶属于TIP2亚类,是AtTIP2;1的直系同源基因。进化分析同时显示TIP2亚类早在单、双子叶植物分化之前就已经进化出2个小组。表达分析显示:CeTIP2;1在叶片、叶鞘、根、芽尖、匍匐茎、块茎等主要组织中均有较高水平的表达,丰度最高的是块茎和匍匐茎,最低的为芽尖;在块茎的发育过程中,呈现先升后降的钟形趋势,峰值出现在膨大中期,最低的为成熟期。此外,CeTIP2;1还在块茎的蛋白组中被检测到,表明其功能的重要性。这些结果为进一步揭示油莎豆的块茎水分平衡机制奠定坚实的基础。

关键词：油料作物块茎液泡膜内在蛋白进化分析表达模式

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油莎豆CePIP2;1的克隆、亚细胞定位与表达分析

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热带作物学报 2024年第7期45卷 1340-1347页

作者：邹智郑玉皎常丽丽赵永国热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所/中国热带农业科学院三亚研究院海南海口571101

油莎豆是一种在块茎中高水平积累油脂的草本油料作物,其未成熟块茎的含水量高达85%,水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。质膜内在蛋白(PIP)是介导细胞间水分跨膜运输的主要通道。本研究报道1个块茎高水平表达的PIP基因CePIP2;1,该... 详细信息

油莎豆是一种在块茎中高水平积累油脂的草本油料作物,其未成熟块茎的含水量高达85%,水分平衡对于块茎的发育与代谢至关重要。质膜内在蛋白(PIP)是介导细胞间水分跨膜运输的主要通道。本研究报道1个块茎高水平表达的PIP基因CePIP2;1,该基因含有3个内含子,预测编码288个氨基酸(aa),其理论分子量(MW)为30.34 kDa,等电点(pI)为8.60,总平均疏水指数(GRAVY)为0.529,不稳定系数(Ⅱ)为29.60,属于典型的稳定、碱性、疏水型蛋白。CePIP2;1含有保守的MIP结构域,ar/R选择性滤器为F-H-T-R,Froger位点为Q-S-A-F-W,符合高水分转运活性PIP的特征。进化分析显示,CePIP2;1与OsPIP2;1、OsPIP2;2和OsPIP2;3聚在一起,序列相似性分别为91.72%、90.31%和84.98%,支持其归为PIP2亚类。亚细胞定位分析显示,CePIP2;1定位在烟草叶片的细胞膜。进一步的表达分析显示,虽然CePIP2;1为主要的块茎表达PIP基因,但其在叶片、叶鞘、匍匐茎和根等组织中的表达丰度更高,最高的为叶片,而在芽尖中的表达丰度与块茎相当;在块茎的4个典型发育时期(S_(1)~S_(4))中,CePIP2;1基因呈现先升后降的钟形趋势,表达丰度最高的是S_(2)。这些结果为解析油莎豆的水分平衡机制奠定基础。

关键词：油料作物块茎水通道蛋白质膜内在蛋白亚细胞定位表达模式

橡胶树水通道蛋白HbPIP1;4的亚细胞定位与多聚化分析

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热带作物学报 2024年第6期45卷 1095-1101页

作者：邹智郑玉皎乔雪莹热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所/中国热带农业科学院三亚研究院海南海口571101

质膜内在蛋白(PIP)隶属于水通道蛋白家族,其以细胞膜定位并具有高效的水分转运活性而著称。PIP高度保守,主要包含PIP1和PIP2两个亚类。天然橡胶是重要的工业原料和战略物资,其主要来源为巴西橡胶树。作为橡胶合成和储藏的特异组织,乳管... 详细信息

质膜内在蛋白(PIP)隶属于水通道蛋白家族,其以细胞膜定位并具有高效的水分转运活性而著称。PIP高度保守,主要包含PIP1和PIP2两个亚类。天然橡胶是重要的工业原料和战略物资,其主要来源为巴西橡胶树。作为橡胶合成和储藏的特异组织,乳管与邻近的薄壁细胞之间缺乏胞间连丝,其水分平衡主要由PIP介导。通过前期研究,团队鉴定到一个PIP1亚类成员HbPIP1;4,该基因在乳管中高水平表达,然而,其在蟾蜍卵母细胞中异源表达却无水分转运活性,推测因不能有效定位到细胞膜所致。为探讨HbPIP1;4在植物体内的功能部位及作用模式,本研究构建了其亚细胞定位和双分子荧光互补(BiFC)载体。通过利用农杆菌介导法瞬时转化烟草叶片,再用激光共聚焦显微镜进行观察,发现荧光信号出现在细胞膜,这与生物信息学预测的细胞膜定位结果一致。BiFC实验进一步证实HbPIP1;4定位在细胞膜,结果同时显示,HbPIP1;4可形成同源多聚体,这与3D结构预测结果一致。上述结果为深入揭示乳管的水分平衡机制奠定了坚实的基础。但HbPIP1;4的异源互作模式还有待进一步研究。

关键词：橡胶树乳管水通道蛋白质膜内在蛋白亚细胞定位双分子荧光互补

外源植物激素对小果野蕉和野蕉种子萌发率及胚活力的影响

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分子植物育种 2024年第8期22卷 2722-2731页

作者：孙长君程志号郭素霞曾学蔚谭再欢吴琼中国热带农业科学院热带生物技术研究所海南省香蕉遗传改良重点实验室海口571101 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三亚572024 中国热带农业科学院海口实验站海口571101

香蕉种子萌发率低是香蕉育种工作的重要“瓶颈”之一,香蕉种子萌发机制研究较少,严重制约了香蕉亲本组配、种质创新的进程。本研究以香蕉杂交常用可育亲本(香蕉栽培种的祖先种)小果野蕉(Musa acuminata Colla,AA)、野蕉(Musa balbisiana... 详细信息

香蕉种子萌发率低是香蕉育种工作的重要“瓶颈”之一,香蕉种子萌发机制研究较少,严重制约了香蕉亲本组配、种质创新的进程。本研究以香蕉杂交常用可育亲本(香蕉栽培种的祖先种)小果野蕉(Musa acuminata Colla,AA)、野蕉(Musa balbisiana Colla,BB)为材料,检测不同成熟度香蕉种子萌发率的差异,研究激素处理[赤霉素(GA3),2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),激动素(KT),玉米素(ZT),6-苄氨基嘌呤(6-BA)]对不同成熟程度种子胚活力及萌发率的影响。结果表明:60%、80%和100%成熟度的小果野蕉种子胚活力随成熟度提高而降低,但萌发率为0,激素处理可以提高小果野蕉胚不同部位的活力,但种子萌发率没有提高。不同成熟度的野蕉胚活力为80%>100%>60%;种子萌发率为80%>100%>60%。激素能显著提高野蕉种子的萌发率,但不同激素种类、浓度的效果有较大的差异;低浓度(50 mg/L)的激素对60%成熟度的野蕉种子的萌发率和萌发速度有较好的提高;中浓度(100 mg/L)的激素对80%成熟度野蕉种子的萌发率和萌发速度有较好的提高效果;激素会降低100%成熟度野蕉种子种子萌发率和萌发速度。80%成熟度的野蕉种子经100 mg/L的ZT处理24 h为最优组合,70 d萌发率高达34.33%。GA3、ZT、6-BA均能提高野蕉种子的胚活力,但作用于胚的位点有差异。本研究通过对两种重要的野生香蕉萌发特征进行探讨,为香蕉杂交育种理论提供依据,为杂交父母本选配和后代遗传群体构建奠定基础。

关键词：香蕉种子外源植物激素成熟度萌发率胚活力

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中糖2号在国家第13轮甘蔗品种区试的综合评价

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种子 2024年第4期43卷 131-135,156页

作者：甘仪梅杨本鹏蔡文伟曹峥英武媛丽彭李顺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海南三亚572024

为研究甘蔗新品种中糖2号在全国各个蔗区的适应性,中糖2号参加了2018—2020年在全国5省区18个区试点开展全国甘蔗新品种第13轮联合区试1年新植2年宿根区域试验。结果表明,以全国18个区试点的数据结果统计,1年新植2年宿根平均蔗产量6734 ... 详细信息

为研究甘蔗新品种中糖2号在全国各个蔗区的适应性,中糖2号参加了2018—2020年在全国5省区18个区试点开展全国甘蔗新品种第13轮联合区试1年新植2年宿根区域试验。结果表明,以全国18个区试点的数据结果统计,1年新植2年宿根平均蔗产量6734 kg/667 m^(2),比对照ROC22增产11.16%,14点次增产;平均含糖量957 kg/667 m^(2),比对照ROC22增产7.29%,12点次增产;11—12月平均甘蔗蔗糖分为13.67%,1—3月平均甘蔗蔗糖分为15.30%,全期平均甘蔗蔗糖分为14.52%,比ROC22低0.20个百分点。第1年新植蔗产量6598 kg/667 m^(2),平均含糖量900 kg/667 m^(2),全期平均甘蔗蔗糖分13.57%;第1年宿根平均蔗产量6693 kg/667 m^(2),比ROC22增产15.66%,平均含糖量1017 kg/667 m^(2),比ROC22增产13.25%,全期平均甘蔗蔗糖分15.28%;第2年宿根平均蔗产量6963 kg/667 m^(2),比ROC22增产26.53%,平均含糖量952 kg/667 m^(2),比对照ROC22增产17.10%,全期平均甘蔗蔗糖分为14.75%。平均甘蔗纤维分为11.80%,比对照ROC22高0.70个百分点。通过人工接种鉴定对黑穗病的抗性级别为1级,抗性反应型为高抗;对花叶病的抗性级别为2级,抗性反应型为高抗。中糖2号高抗黑穗病,适宜机械收获。

关键词：甘蔗区域试验蔗茎产量蔗糖产量