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镁对红肉火龙果生长及景天酸代谢相关酶活性的影响

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热带作物学报 2024年

作者：胡静雯胡文斌陈晖张惠明曾祥阳杨福孙李洪立海南大学热带农林学院中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所

火龙果是海南省的特色热带水果，主要种植于海南省红壤中，其交换性镁常年流失，导致一些果园出现镁缺乏现象，影响火龙果生长及产量。镁参与了光合作用及其他代谢过程，为此本研究以国内主要火龙果品种‘大红’为试验材料，采用水培试... 详细信息

火龙果是海南省的特色热带水果，主要种植于海南省红壤中，其交换性镁常年流失，导致一些果园出现镁缺乏现象，影响火龙果生长及产量。镁参与了光合作用及其他代谢过程，为此本研究以国内主要火龙果品种‘大红’为试验材料，采用水培试验，设置0、0.5、2、4 mmol/L四个镁浓度梯度，测定镁对火龙果表观形态、生物量以及景天酸代谢相关酶活性变化。结果表明：（1）不同镁浓度处理对火龙果嫩茎长度、宽度、厚度、茎粗和鲜重产生很大影响，缺镁或镁过量时嫩茎长度、宽度、厚度、茎粗和鲜重也显著小于2.0 mmol/L的处理，其中缺镁会使火龙果长度、宽度、厚度、茎粗和鲜重明显下降，以2.0 mmol/L镁浓度条件最适合植株生长；（2）PEPC的活性随着镁浓度增加呈先增后减趋势，4 mmol/L镁浓度PEPC活性低于2.0 mmol/L，但活性高于0.5和0 mmol/L处理。在T4时期2.0 mmol/L镁浓度下，嫩茎和老茎PEPC活性较其它处理最高分别为90.44±1.40、92.77±0.67 nmol/min/g，其初步固定CO2的能力远高于其它处理；NAD-MDH活性在嫩茎中随镁浓度增加而呈下降趋势，随着处理时间的延长，镁浓度对NAD-MDH的影响逐渐显现，首先在嫩茎中观察到，然后逐渐影响老茎。T4时期缺镁处理嫩茎和老茎活性最大分别为6852.55±294.66、9233.38±148.67 nmol/min/g；在2.0 mmol/L镁浓度处理下火龙果嫩茎和老茎的NAD-ME活性均维持较高水平，总体平均达到30.35～53.48 nmol/min/g。（3）缺镁对嫩茎PEPC和NAD-MDH活性影响有显著差异，缺镁降低了PEPC活性，导致草酰乙酸含量减少，限制了CO2转化为苹果酸的过程。夜间苹果酸积累减少，白天光合作用的原料不足，从而降低了有机物的积累能力。结论，国内红肉火龙果培养中最佳镁浓度为2.0 mmol/L，当前火龙果种植区土壤中镁浓度低于此值，因此建议在火龙果种植时合理增施镁肥。

关键词：镁火龙果苹果酸酶苹果酸脱氢酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶

草豆蔻果挥发油代谢组及抑菌活性时空特异性分析

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食品科学 2024年

作者：田琴胡璇王丹黄英江芊陈振夏王清隆陈晓鹭于福来贵州中医药大学药学院中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部中药材生物学与栽培重点实验室

为了解草豆蔻果挥发油积累的时空特异性及其与抑菌活性的关联，本研究比较了不同成熟期（花后29、47、73天）果皮（P1-P3）和种子（S1-S3）挥发油的得率、代谢组与抑菌活性。采样时种子颜色分别为绿色、浅褐色、黑褐色。用超临界CO2萃... 详细信息

为了解草豆蔻果挥发油积累的时空特异性及其与抑菌活性的关联，本研究比较了不同成熟期（花后29、47、73天）果皮（P1-P3）和种子（S1-S3）挥发油的得率、代谢组与抑菌活性。采样时种子颜色分别为绿色、浅褐色、黑褐色。用超临界CO2萃取法提取挥发油，通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）结合保留指数（RI）进行定性和定量分析，再进行多元统计分析，同时测定抑菌活性，最后通过谱效关联分析筛选抑菌活性的潜在质量标志物。结果表明：种子含油率极显著高于果皮。代谢组学共鉴定到代谢物125个，果皮和种子代谢物种类相似，均以萜类为主，但含量差异显著，果皮中含氧二萜烯类代谢物含量极显著高于种子。层次聚类（HAC）和主成分分析（PCA）结果显示果皮和种子显著分离，且随着成熟，分离扩大。用正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）筛选到组织间差异代谢物（DAM）124个。在花后29、47、73天，果皮与种子间DAM分别为91、94、96个，均以含氧单萜烯类、倍半萜烯类、含氧倍半萜烯类为主。对DAM进行KEGG通路分析发现，差异通路多与抗逆性有关，可能影响抑菌活性。抑菌实验结果显示，果皮对枯草芽孢杆菌、单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌抑菌活性显著高于种子。谱效关联分析筛选到果皮抑菌活性的潜在质量标志物30个，以含氧单萜烯类、倍半萜烯类、含氧倍半萜烯类为主。综上，草豆蔻果挥发油代谢组和抑菌活性具有显著时空特异性，突出了果皮作为中药废弃物具有潜在利用价值，并为草豆蔻在食品、药品的研发及应用提供参考。

关键词：草豆蔻果皮种子挥发油代谢组抑菌农业废弃物

基因编辑MeERF127提高木薯抗旱和耐盐性

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热带作物学报 2024年第9期45卷 1780-1790页

作者：张兴龙张亚文王晓彤唐湘宁郭建春闵义刘姣海南大学生命健康学院海南海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所/农业农村部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室海南海口571101 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海南海口571101 中国热带农业科学院三亚研究院/热带作物生物育种全国重点实验室海南三亚572025

干旱、高盐和低温严重损害植物的细胞,抑制其生长,显著降低作物产量。AP2/ERF超家族中的乙烯响应因子(ERF)在植物的生长发育和逆境应答中起关键作用。为了研究MeERF127在木薯响应非生物胁迫中的作用,本研究从木薯中克隆MeERF127基因,对... 详细信息

干旱、高盐和低温严重损害植物的细胞,抑制其生长,显著降低作物产量。AP2/ERF超家族中的乙烯响应因子(ERF)在植物的生长发育和逆境应答中起关键作用。为了研究MeERF127在木薯响应非生物胁迫中的作用,本研究从木薯中克隆MeERF127基因,对其进行序列比对、亚细胞定位、转录活性分析、表达模式分析,构建MeERF127基因编辑载体获得转基因木薯,对其在干旱、盐和低温胁迫处理后的表型和生理指标进行分析,并且分析胁迫响应基因的表达。结果显示:MeERF127基因CDS全长为711 bp,氨基酸序列的N端和C端分别包含YRG和RAYD元件,第14位和第19位的氨基酸是丙氨酸和天冬氨酸,表明MeERF127属于ERF亚家族;MeERF127蛋白亚细胞定位于细胞核,具有转录因子活性;MeERF127在茎中的表达量最高,在愈伤组织中的表达量最低,在块根形成期(植后80 d)的表达量最高,在干旱和盐胁迫后的表达水平上升,在低温胁迫后略下降;构建基因编辑载体,通过农杆菌侵染木薯愈伤组织,Hi-TOM高通量测序结果表明得到了22个碱基缺失和3个碱基缺失的MeERF127基因编辑株系;在干旱和盐胁迫处理后,基因编辑木薯未萎焉,野生型木薯明显萎焉,基因编辑木薯的SOD、POD活性和Pro含量均显著高于野生型木薯,MDA含量显著低于野生型,基因编辑木薯的叶片颜色更浅,胁迫响应基因SOD和WRKY31在基因编辑木薯中的表达量显著高于野生型;在低温胁迫后,基因编辑木薯和野生型木薯均萎焉,SOD活性、POD活性、MDA含量、叶片颜色和胁迫响应基因在基因编辑木薯与对照差异不显著。以上结果表明,基因编辑MeERF127提高了木薯的抗旱性和耐盐性,但对低温胁迫不响应,推测MeERF127可能调控SOD和WRKY31基因以响应干旱和盐胁迫。本研究结果为揭示MeERF127基因在木薯响应干旱和盐胁迫中的作用提供参考。

关键词：木薯 MeERF127 基因编辑干旱胁迫盐胁迫

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番木瓜畸形花叶病毒HC-Pro蛋白的原核表达与纯化

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分子植物育种 2024年第10期22卷 3166-3171页

作者：苏蝶庹德财周鹏言普黎小瑛朱国鹏沈文涛海南大学园艺学院海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所海口571101

番木瓜畸形花叶病毒(papaya leaf distortion mosaic virus, PLDMV, Potyvirus属)是目前威胁中国番木瓜种植的主要病原之一。辅助成分-蛋白酶(helper component-proteinase, HC-Pro)是PLDMV编码参与病毒运动、复制、媒介传播、基因沉默... 详细信息

番木瓜畸形花叶病毒(papaya leaf distortion mosaic virus, PLDMV, Potyvirus属)是目前威胁中国番木瓜种植的主要病原之一。辅助成分-蛋白酶(helper component-proteinase, HC-Pro)是PLDMV编码参与病毒运动、复制、媒介传播、基因沉默抑制的多功能蛋白。为了获得HC-Pro基因的纯化蛋白,本研究通过密码子优化HC-Pro基因序列,成功构建原核表达质粒p ET-30a-HCPro,经IPTG诱导后实现HC-Pro在大肠杆菌中的原核表达,在0.5 mmol/L IPTG,20℃条件下诱导过夜时其表达量最高;破碎菌体后,SDS分析全菌、破碎上清以及沉淀中目标蛋白的表达量,结果显示重组HC-Pro蛋白主要以不可溶的包涵体形式在沉淀中表达;进一步溶解包涵体通过Ni-NTA层析柱进行纯化,在500 mmol/L浓度咪唑下可以获得分子量大小约为54 kD的HC-Pro重组蛋白;Western Blot分析纯化后的目标蛋白,结果显示54 kD处有明显的条带,与预期的HC-Pro重组蛋白大小一致。本研究成功表达并纯化获得了PLDMV重组蛋白HC-Pro,为后续抗体制备和探究其功能提供了理论基础。

关键词：番木瓜畸形花叶病毒 HC-Pro 原核表达纯化

黄瓜花叶病毒香蕉分离物基因组全长克隆及侵染性克隆构建

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分子植物育种 2024年第1期22卷 97-107页

作者：瞿青云沈文涛庹德财言普陈萍周鹏海南大学园艺学院海口570228 中国热带农业科学院热带生物技术研究所海口571101

香蕉(Musa spp.)是重要的热带经济作物。为了解黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus,CMV)对香蕉的侵染机制进而有针对性地进行防控,本研究从染病的香蕉样本中提取得到黄瓜花叶病毒(CMV-Ban),并对其三分体基因组RNA进行全长克隆和序列分... 详细信息

香蕉(Musa spp.)是重要的热带经济作物。为了解黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus,CMV)对香蕉的侵染机制进而有针对性地进行防控,本研究从染病的香蕉样本中提取得到黄瓜花叶病毒(CMV-Ban),并对其三分体基因组RNA进行全长克隆和序列分析。其中,CMV-Ban RNA1全长为3375 bp,编码1a蛋白;CMV-Ban RNA2全长为3043 bp,编码2a和2b蛋白;CMV-Ban RNA3全长为2218 bp,编码3a运动蛋白和外壳(CP)蛋白。通过BLAST对比,CMV-Ban RNA1的核苷酸序列与马来西亚黄瓜分离株CLW2 RNA1的同源性最高(92.1%),CMV-Ban RNA2的核苷酸序列与意大利辣椒分离株(Vir)的同源性最高(91.8%),CMV-Ban RNA3与国内报道的油菜分离株YN RNA3同源性最高(94.5%)。通过Vector NTI Advance 11.5对比,CMV-Ban与台湾香蕉分离株20氨基酸序列同源性可达99.9%。通过进化树分析可知,从感染了黄瓜花叶病毒的海南香蕉上分离出来的分离物CMV-Ban属于亚组IB。采用In-Fushion无缝克隆将CMV-Ban三分体基因组RNA分别插入植物表达载体p Cass4-RZ,成功构建侵染性载体RC-CMV-Ban1、RC-CMV-Ban2、RC-CMV-Ban3,并通过农杆菌渗透注射技术侵染本生烟(Nicotiana benthamiana),21 d后叶片呈现明显的花叶斑驳症状,说明侵染性克隆RC-CMV-Ban成功侵染本生烟。研究结果为后续解析CMV-Ban对香蕉的侵染机制与防治提供科学依据。

关键词：香蕉黄瓜花叶病毒进化树分析侵染性克隆

橡胶树HbTRXh5基因在酵母中的表达及抗逆性分析

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生物技术通报 2024年

作者：吴双逯锐琳冯成天袁坤王真辉刘进平刘辉海南大学热带农林学院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省部共建国家重点实验室培育基地-海南省热带作物栽培生理学重点实验室

【目的】克隆橡胶树硫氧还蛋白基因HbTRXh5，分析其表达特性，探究其在非生物胁迫中的功能，为橡胶树抗逆性遗传改良提供基因资源。【方法】采用RT-PCR方法克隆橡胶树HbTRXh5基因，利用生物信息学方法分析其序列特性和系统进化关系。采... 详细信息

【目的】克隆橡胶树硫氧还蛋白基因HbTRXh5，分析其表达特性，探究其在非生物胁迫中的功能，为橡胶树抗逆性遗传改良提供基因资源。【方法】采用RT-PCR方法克隆橡胶树HbTRXh5基因，利用生物信息学方法分析其序列特性和系统进化关系。采用实时荧光定量PCR分析HbTRXh5基因在橡胶树各组织以及非生物胁迫下的表达。构建HbTRXh5基因酵母表达载体并转入酵母，比较转基因酵母和对照酵母在低温、盐和氧化胁迫处理后的存活差异。【结果】HbTRXh5基因编码区长354 bp，编码117个氨基酸。HbTRXh5含有硫氧还蛋白保守结构域和CGPC活性位点，属于h型硫氧还蛋白第I亚组。HbTRXh5在橡胶树各组织中均有表达，以胶乳中的表达量最高。低温、盐以及H2O2和甲基紫精诱导的氧化胁迫处理均能诱导HbTRXh5的表达。成功将HbTRXh5基因转入酿酒酵母INVSc1菌株中并诱导表达。同转pYES2空载体对照酵母相比，转HbTRXh5基因酵母在H2O2处理后具有更高的存活率。相反，在低温和盐胁迫处理后，转HbTRXh5基因酵母的存活率较对照酵母明显降低。【结论】橡胶树HbTRXh5的表达受低温、盐和氧化胁迫调控，酵母中表达HbTRXh5提高了重组酵母对氧化胁迫的抗性，但降低了对低温和盐胁迫的抗性。

关键词：橡胶树硫氧还蛋白酵母表达系统非生物胁迫氧化胁迫抗寒性

MeTCP3a转录因子在木薯叶片发育中的功能鉴定

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作物学报 2024年第11期50卷 2720-2730页

作者：王连南李远超余乃通麦伟涛李亚军陈新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571101 广西大学生命科学与技术与学院广西南宁530004

叶片是绿色植物进行光合作用的主要器官,木薯叶片的发育间接影响其块根产量以及淀粉含量,但木薯叶片发育的调控机制并不明晰,本文探究了转录因子MeTCP3a在木薯叶片发育中的功能。氨基酸序列比对及进化树分析表明,MeTCP3a与橡胶(Hevea br... 详细信息

叶片是绿色植物进行光合作用的主要器官,木薯叶片的发育间接影响其块根产量以及淀粉含量,但木薯叶片发育的调控机制并不明晰,本文探究了转录因子MeTCP3a在木薯叶片发育中的功能。氨基酸序列比对及进化树分析表明,MeTCP3a与橡胶(Hevea brasiliensis ***)TCP4蛋白相似性最高。通过亚细胞定位和蛋白互作试验证实,MeTCP3a定位于细胞核,且具有转录激活能力,还能形成同源及异源二聚体,表明其具备转录因子特性。此外,不同组织部位表达分析发现,MeTCP3a在成熟叶片中表达活性最高,而通过VIGS技术在木薯叶片中将其沉默后,发现木薯心叶形态出现卷曲、皱缩。进一步实时荧光定量PCR分析发现,与叶片形态发育相关的下游基因MeCUC1/2/3和MeIAA的表达量也随之下调,表明MeTCP3a可能通过调控下游基因的表达来影响叶片形态发育。本文为进一步探索TCP类转录因子在木薯叶片生长发育中的调控机制提供了理论依据。

关键词：木薯叶片发育 MeTCP3a 蛋白互作 VIGS

防御假单胞ZF509的分离鉴定及其对甜瓜细菌性果斑病的防治效果研究

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中国生物防治学报 2024年第3期40卷 690-700页

作者：赵子璇李俊辉杜公福石延霞谢学文柴阿丽范腾飞李宝聚李磊三亚中国农业科学院国家南繁研究院三亚572025 中国农业科学院蔬菜花卉研究所/蔬菜生物育种全国重点实验室北京100081 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海口571101

为了筛选对瓜类果斑病(acterial fruit blotch,BFB)具有良好拮抗效果的生防细菌,本研究从黑龙江马铃薯根际土壤中分离得到一株对西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli具有显著抑制效果的生防菌株ZF509。经形态学观察、生理生化特征、Biolog测... 详细信息

为了筛选对瓜类果斑病(acterial fruit blotch,BFB)具有良好拮抗效果的生防细菌,本研究从黑龙江马铃薯根际土壤中分离得到一株对西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli具有显著抑制效果的生防菌株ZF509。经形态学观察、生理生化特征、Biolog测定和多基因系统发育树分析,鉴定菌株ZF509为防御假单胞Pseudomonas protegens。经抑菌谱分析,菌株ZF509对4种病原细菌、8种病原真菌具有显著拮抗作用。经酶活检测和抑菌物质分析,ZF509具有溶磷能力,可分泌蛋白酶,合成生物膜,产生氢氰酸,具备2-羟基、2,4-DAPG、藤黄绿脓菌素以及吡咯菌素4种抑菌物质的合成编码基因。盆栽试验结果表明,接种ZF509的处理果斑病发病的病情指数显著降低,防效可达73.46%,显著优于对照药剂噻霉酮处理。综上所述,菌株ZF509对瓜类细菌性果斑病具有良好的生防潜力和应用前景。

关键词：防御假单胞菌果斑病防治效果抑菌物质

木薯MeMLO12基因克隆及其CRISPR-Cas9表达载体的构建

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热带作物学报 2024年第8期45卷 1528-1537页

作者：蔡吉苗李博勋黄贵修李超萍时涛王国芬中国热带农业科学院环境与植物保护研究所/农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室/海南省热带农业有害生物监测与控制重点实验室海南海口571101

MLO基因是植物中特有的一类抗病性负调控因子,该基因突变导致植物产生广谱抗病性。本研究从木薯全基因组中克隆获得木薯MLO12基因的DNA和cDNA序列,并将其命名为MeMLO12。该基因全长3743 nt、编码区(ORF)全长1728 nt,具有一个完整的开放... 详细信息

MLO基因是植物中特有的一类抗病性负调控因子,该基因突变导致植物产生广谱抗病性。本研究从木薯全基因组中克隆获得木薯MLO12基因的DNA和cDNA序列,并将其命名为MeMLO12。该基因全长3743 nt、编码区(ORF)全长1728 nt,具有一个完整的开放阅读框,含有15个外显子和14个内含子,编码586个氨基酸,蛋白的分子质量为67.2 kDa,等电点为8.85。该基因编码的蛋白定位在内质网膜上,无信号肽,在23~45、74~96、161~183、285~307、312~334、371~393、413~435 aa处形成7次跨膜结构域。qRT-PCR定量分析发现,受木薯黄单胞病菌侵染后,MeMLO12基因在木薯抗、感品种中的表达量存在明显的差异,参与木薯与黄单胞菌之间的互作,表现出负调控作用。选择该基因第11个外显子进行Snap Gene Viewer分析,获得了10 455条sgRNA的种子序列,从中选取3条靶序列约23 nt,碱基组成上3'末端含G结尾,将其构建到CRISPR-Cas9载体上,经验证,确认MeMLO12的3条靶序列已经成功构建到基因编辑载体上,将其命名为pSGR-Cas9-AT-MeMLO12载体。

关键词：木薯 MeMLO12基因克隆表达分析 CRISPR-Cas9载体构建

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