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杠柳橡胶合成关键基因CPT、SRPP和REF启动子克隆与表达特性分析

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生物工程学报 2023年第7期39卷 2794-2805页

作者：崔帅陈任曲乐庆中国科学院植物研究所植物分子生理学重点实验室北京100093 宁夏大学生命科学学院宁夏银川750021 中国科学院大学北京100049

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)是天然橡胶的主要来源。受热带气候条件限制,我国巴西橡胶树种植面积有限,天然橡胶自给率低。杠柳(Periploca sepium)可以合成顺式-1,4-聚异戊二烯(天然橡胶的主要成分),是一种天然橡胶的新型替代植物,... 详细信息

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)是天然橡胶的主要来源。受热带气候条件限制,我国巴西橡胶树种植面积有限,天然橡胶自给率低。杠柳(Periploca sepium)可以合成顺式-1,4-聚异戊二烯(天然橡胶的主要成分),是一种天然橡胶的新型替代植物,但其合成调控机理尚不明确。本研究利用染色体步移方法,克隆获得了杠柳顺式-1,4-聚异戊二烯合成关键酶顺式-异戊烯基转移酶(cis-prenyltransferase,CPT)、小橡胶粒子蛋白(small rubber particle protein,SRPP)和橡胶延长因子(rubber elongation factor,REF)基因的启动子序列。以β-葡糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)基因为报告基因,利用农杆菌(Agrobacterium)介导稳定遗传转化法解析了这3个启动子的组织表达特性。结果显示,这三者在杠柳的叶片和茎中均有表达,特别是在叶脉和维管束位置共同表达,提示在这些部位REF和SRPP与CPT可能相互作用,共同完成天然橡胶的主要成分顺式-1,4-聚异戊二烯的聚合。本研究为解析杠柳中天然橡胶的生物合成机制以及培育高产天然橡胶新品种提供了理论基础。

关键词：杠柳天然橡胶顺式-异戊烯基转移酶小橡胶粒子蛋白橡胶延长因子启动子

m^(6)A RNA甲基化修饰在植物中的研究进展

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植物生理学报 2023年第6期59卷 1040-1055页

作者：汤仁坤周磊磊高广通秦国政中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093 中国科学院大学北京100049

N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m^(6)A)修饰是发生在RNA分子上最广泛的化学修饰之一,在转录后调控中发挥着重要作用。m^(6)A甲基转移酶和去甲基化酶协同调控m^(6)A修饰的动态变化,而识别酶特异性地结合m^(6)A修饰位点,影响RNA的代谢... 详细信息

N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m^(6)A)修饰是发生在RNA分子上最广泛的化学修饰之一,在转录后调控中发挥着重要作用。m^(6)A甲基转移酶和去甲基化酶协同调控m^(6)A修饰的动态变化,而识别酶特异性地结合m^(6)A修饰位点,影响RNA的代谢和加工,从而产生不同的生物学功能。本文对植物中m^(6)A甲基化元件、m^(6)A修饰对mRNA的影响,以及检测技术进行了综述,并着重总结了m^(6)A修饰在调控植物生长发育和逆境应答等方面的研究进展,以期为深入开展植物m^(6)A相关研究提供理论参考。

关键词： m^(6)A RNA修饰甲基转移酶去甲基化酶甲基识别酶

根际微生物介导的植物响应干旱胁迫机制研究进展

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不同小麦品种根区微生物特征及对土壤氮素水平的响应

中国生态农业学报（中英文） 2023年第8期31卷 1330-1342页

作者：曹亚静赵美丞郑春燕朱峰河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022 中国科学院大学北京 100049 河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄 050022

干旱作为目前全球农业生产面临的自然灾害之一,严重制约着粮食安全和农业可持续发展.仅仅依赖于植物自身应对干旱的生理响应开发作物抗旱策略是远远不够的.关注干旱胁迫下适应性微生物的定殖以及微生物对植物的有益协助,对改善植物生长... 详细信息

干旱作为目前全球农业生产面临的自然灾害之一,严重制约着粮食安全和农业可持续发展.仅仅依赖于植物自身应对干旱的生理响应开发作物抗旱策略是远远不够的.关注干旱胁迫下适应性微生物的定殖以及微生物对植物的有益协助,对改善植物生长并提高作物抗旱能力具有重要的指导意义.其中,与植物紧密互作的根际微生物在植物健康发育和胁迫耐受性方面发挥着重要作用,具备良好的应用潜力.本文总结了干旱胁迫对植物根际微生物群落多样性及组成的影响,发现放线菌、厚壁菌以及丛枝菌根真菌在干旱下出现明显富集;剖析了根际相关微生物协助植物抵御干旱胁迫的机制,包括分泌植物生长调节因子、合成ACC脱氨酶、产生胞外多糖以及增强植物抗氧化酶活性等方式,以期挖掘与植物高抗旱能力相关的潜在微生物并充分发挥其作用.最后,本文提出未来不仅应该加大对植物耐旱野生近缘种的开发利用,探寻与之存在有益协作关系的微生物来源并加以恢复,还应从管理和调控植物微生物组的角度充分发挥植物根际微生物组在增强作物抗旱性中的作用,为全球气候变暖背景下的可持续农业应用提供新思路.

关键词：干旱胁迫根际微生物根际促生细菌根际促生真菌丛枝菌根真菌

来源：博看期刊评论

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中国生态农业学报（中英文） 2023年第11期31卷 1708-1720页

作者：郑玉冲张琳琦刘彬彬中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

植物根区微生物在植物养分吸收以及生长发育过程中发挥重要作用。为研究不同小麦品种根区微生物群落结构差异,本研究选择‘科农9204’‘科农2011’‘京411’和‘百农207’4个小麦品种,于高氮[300 kg(N)·hm−2]和低氮[0 kg(N)·hm−2]条... 详细信息

植物根区微生物在植物养分吸收以及生长发育过程中发挥重要作用。为研究不同小麦品种根区微生物群落结构差异,本研究选择‘科农9204’‘科农2011’‘京411’和‘百农207’4个小麦品种,于高氮[300 kg(N)·hm−2]和低氮[0 kg(N)·hm−2]条件下进行田间试验,在分蘖期、拔节期和灌浆期采集根区样品。通过16S rRNA基因高通量测序技术比较分析不同小麦品种根际土壤和根内生细菌群落结构和多样性,同时测定小麦植株的生理参数。结果表明,‘科农9204’在3个生育期及不同氮素水平下相对其他3个品种均具有较高的地上部氮素吸收量(除分蘖期低氮条件)。小麦根际土壤和根内生细菌群落的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)。相比其他3个品种,‘科农9204’的根际土壤细菌群落在拔节期低氮水平下富集了根瘤菌目(Rhizobiales)和芽单胞菌属(Gemmatimonas),在灌浆期高氮水平下富集了弗兰克氏菌目(Frankiales)。相关性分析表明,根际土壤细菌群落中的节杆菌属(Arthrobacter)、链霉菌属(Streptomyces)、红色杆菌属(Rubrobacter)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)与小麦地上部生物量和地上部氮素吸收量呈显著正相关,马赛菌属(Massilia)、砂单胞菌属(Arenimonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium)与小麦地上部全氮含量呈显著正相关。上述结果表明,小麦可能通过调控根区微生物群落来影响养分吸收,且这种影响具有品种特异性。本研究为明确小麦与微生物互作机制、发掘对小麦有益的微生物并应用到农业生产中提供了依据。

关键词：小麦根区微生物群落高通量测序地上部氮素吸收量

AtERF49在拟南芥应答盐碱胁迫中的作用

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生物技术通报 2023年第1期39卷 150-156页

作者：阮航多浩源范文艳吕清晗姜述君朱生伟黑龙江八一农垦大学农学院大庆163316 中国科学院植物研究所植物分子生理学重点实验室北京100093

盐碱胁迫是造成作物减产的主要逆境因素之一。植物AP2/ERF(APELATA2/ethylene response factors)转录因子在植物生长发育及其响应非生物逆境胁迫过程中发挥重要作用。探究AtERF49在拟南芥中对盐碱胁迫的应答,为深入解析AtERF49参与植物... 详细信息

盐碱胁迫是造成作物减产的主要逆境因素之一。植物AP2/ERF(APELATA2/ethylene response factors)转录因子在植物生长发育及其响应非生物逆境胁迫过程中发挥重要作用。探究AtERF49在拟南芥中对盐碱胁迫的应答,为深入解析AtERF49参与植物对盐碱胁迫的分子机理奠定基础。选取拟南芥野生型Col-0、过表达AtERF49转基因拟南芥和CRISPR/Cas9突变体erf49为试验材料,用150 mmol/L混合盐碱(摩尔比NaHCO3∶Na2CO3=9∶1)溶液进行处理,使用荧光定量PCR技术对该基因的基本特性、盐碱胁迫及光合响应基因表达模式等进行分析。结果表明,盐碱胁迫处理后,突变体erf49叶片萎蔫并发生白化,而过表达AtERF49植株叶片稍有变黄。此外,在盐碱胁迫条件下,过量表达AtERF49上调盐碱胁迫响应基因(RD29A和RAB18)以及光合响应基因rbcL的表达。拟南芥叶片叶绿素荧光参数测定结果表明,过表达AtERF49植株的光系统Ⅱ实际量子产能Y(Ⅱ)、光化学淬灭系数(qP)显著高于Col-0,光损伤程度(NO)和非光化学淬灭系数(qN)显著低于Col-0,而突变体erf49与之相反。因此,AtERF49通过调控下游盐碱胁迫响应基因的表达以及植物的光合作用效率,改变参与植物对盐碱胁迫的应答。

关键词： AtERF49 盐碱胁迫光合作用拟南芥

N-甲基芸香碱通过调控ERK通路诱导人胶质母细胞瘤细胞凋亡和自噬

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中国病理生理杂志 2024年第4期40卷 594-601页

作者：黎思源罗宇悠罗雄明王仲宇陈晖彤樊东袁星怡陈乐唐佩刘靖王宗明王欣广东药科大学基础医学院人体解剖学与组织胚胎学系广东广州510006 中山大学附属第一医院神经外科垂体瘤中心广东广州510062 广东药科大学生命科学与生物制药学院药用生物活性物质研究所广东广州510006

目的:已知红树林相关植物能够产生具有抗肿瘤活性的天然化合物。尽管这些化合物具有潜在的治疗价值,但其抗肿瘤作用的分子机制尚需阐明。本研究侧重探讨一种来源于红树林相关植物大管[Micromelum falcatum(Lour.)Tan.]的生物碱N-甲基芸... 详细信息

目的:已知红树林相关植物能够产生具有抗肿瘤活性的天然化合物。尽管这些化合物具有潜在的治疗价值,但其抗肿瘤作用的分子机制尚需阐明。本研究侧重探讨一种来源于红树林相关植物大管[Micromelum falcatum(Lour.)Tan.]的生物碱N-甲基芸香碱对人胶质母细胞瘤U87细胞的影响。方法:从大管茎皮中分离得到15种化合物。其中,N-甲基芸香碱被筛选用于评估其对U87细胞生长的抑制作用。采用划痕实验、Hoechst 33342/PI染色和蛋白免疫印迹等多种方法,研究了该化合物对细胞迁移、凋亡以及与自噬相关的蛋白的影响。结果:N-甲基芸香碱在24 h内抑制了U87细胞的迁移活动,抗凋亡蛋白Bcl-2的表达减少,促凋亡蛋白Bax的表达增加,促使U87细胞发生凋亡,同时提高了U87细胞中自噬相关蛋白LC3-II/LC3-I的比值。此外,在N-甲基芸香碱处理细胞后,发现ERK信号通路被下调。结论:N-甲基芸香碱能够诱导U87细胞的凋亡和自噬性细胞死亡,从而抑制细胞生长,这种效应似乎与ERK信号通路有关。

关键词：红树林相关植物 N-甲基芸香碱胶质母细胞瘤

墨兰对氮营养和波动光强复合胁迫的光合调控响应

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广西植物 2022年第12期42卷 2147-2156页

作者：李志雄黄伟张石宝中国科学院昆明植物研究所资源植物与生物技术重点实验室昆明650201 中国科学院大学北京100049

墨兰(Cymbidium sinense)是我国的传统名花,具有悠久的栽培历史,该物种为林下荫生植物,生境破坏和森林冠层结构的改变都会导致其遭受氮素和光照波动的双重影响。为了探究墨兰的光合作用响应这种复合胁迫的机制,该文研究了不同氮浓度处... 详细信息

墨兰(Cymbidium sinense)是我国的传统名花,具有悠久的栽培历史,该物种为林下荫生植物,生境破坏和森林冠层结构的改变都会导致其遭受氮素和光照波动的双重影响。为了探究墨兰的光合作用响应这种复合胁迫的机制,该文研究了不同氮浓度处理下墨兰叶片的氮含量、叶绿素含量、光系统I(PS I)和光系统Ⅱ(PSⅡ)对波动光强的影响。结果表明:(1)0 mmol·L^(-1)氮处理下,墨兰叶片的氮含量、叶绿素含量、PSⅡ最大量子效率(Fv/Fm)和PS I最大可氧化的P700信号(Pm)降低,而非光化学猝灭和PSⅡ非调节性能量耗散被大量激发。(2)1.25、5、10 mmol·L^(-1)氮处理下,光强突然增加使墨兰叶片的PS I反应中心表现为先过度还原,随后过度还原态被逐渐解除;环式电子传递的激发表现为先增加后逐渐下降,说明环式电子传递的动态调节和PS I的氧化还原态密切相关。(3)波动光下,0 mmol·L^(-1)氮处理的墨兰叶片没有表现出PS I的过度还原,主要是因为其PSⅡ释放的电子很少,避免了过量电子被传递到PS I。综上认为,氮素的波动会显著影响墨兰对波动光强的光合生理响应,这为墨兰的人工栽培和保护提供了科学依据,并有助于探究林下植物光合作用响应氮素和波动光复合胁迫的机制。

关键词：墨兰氮波动光光系统I 光系统Ⅱ 环式电子传递

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光合生物光抑制现象与光保护措施

植物生理学报 2023年第4期59卷 705-714页

作者：扆珩杨文强中国科学院植物研究所光生物学重点实验室光合研究中心北京100093 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049 中国科学院种子创新研究院北京100093

光合作用是地球上最重要的化学反应。光是光合作用高效发生的先决条件。由于太阳角度变化及冠层遮挡、昼夜交替及季节变化等,光照强度会发生好几个数量级的变化,使光变成自然界最易变化的环境因素。合适的光照对于光合生物生长是必需的... 详细信息

光合作用是地球上最重要的化学反应。光是光合作用高效发生的先决条件。由于太阳角度变化及冠层遮挡、昼夜交替及季节变化等,光照强度会发生好几个数量级的变化,使光变成自然界最易变化的环境因素。合适的光照对于光合生物生长是必需的,但生活在自然环境下的光合生物时常会面对过量光照或者变化剧烈的波动光,这对光合生物是有害的,会导致光抑制现象发生,进而破坏光合器官。因此,光合生物进化出各种适应和调控机制,如避光机制、非光化学焠灭和光系统II (PSII)损伤修复等,以应对光强频繁变化和过高的光强造成的损伤,从而减轻光抑制造成的损害。本文主要总结了光抑制现象产生机制以及光合生物应对光胁迫的策略。

关键词：光光合作用光抑制光保护机制非光化学焠灭

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植物基因组与表观遗传学研究进展

植物生理学报 2023年第9期59卷 1665-1693页

作者：肖军鲁非邓娴宋显伟贺飞蒋才富刘倩赵玉胜姜丹华傅向东中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室北京100101 中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室北京100101 中国农业大学生物学院植物抗逆高效全国重点实验室北京100193

DNA序列信息是基因功能研究的基础,近10年来随着测序技术的升级迭代,植物基因组学高速发展。不同倍性植物高质量参考基因组的解析,重要作物泛基因组的构建,以及大规模、群体水平的深度重测序等极大推动了作物起源、驯化、农艺性状形成... 详细信息

DNA序列信息是基因功能研究的基础,近10年来随着测序技术的升级迭代,植物基因组学高速发展。不同倍性植物高质量参考基因组的解析,重要作物泛基因组的构建,以及大规模、群体水平的深度重测序等极大推动了作物起源、驯化、农艺性状形成的解析以及育种改良的进程。表观遗传修饰参与植物生长发育的全过程,调控了植物对环境信号如光、温度、养分、盐碱等的应答和适应性,介导了同代和代际之间的“胁迫记忆”。除了DNA甲基化、小分子RNA调控、组蛋白修饰,近几年RNA结构与修饰以及染色质的三维结构也得到越来越多的关注,逐渐成为表观遗传研究的热点。本文主要概述了近10年来植物基因组和表观遗传学研究的前沿进展,比较国内外研究的侧重点,并探讨后续的发展趋势,提出未来5~10年的研究目标和项目建议。

关键词：参考基因组泛基因组起源与驯化 DNA甲基化组蛋白修饰染色质三维结构 RNA修饰小分子RNA