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丹参萜类合酶基因家族的鉴定和表达模式分析

中国实验方剂学杂志 2024年第3期30卷 142-151页

作者：高颖姜金铸高营营杨洪涛刘先菊刘安中国中医科学院中药研究所北京100700 中国科学院植物研究所北京100093 中国化学品安全协会北京100013

目的:利用生物信息学方法从基因组层面对丹参萜类合酶(SmTPS)基因家族成员进行全面鉴定和功能预测。方法:从国家基因组科学数据中心(NGDC)、美国国家生物技术信息中心(NCBI)、拟南芥信息资源中心(TAIR)和番茄功能基因组学数据库(TFGD)... 详细信息

目的:利用生物信息学方法从基因组层面对丹参萜类合酶(SmTPS)基因家族成员进行全面鉴定和功能预测。方法:从国家基因组科学数据中心(NGDC)、美国国家生物技术信息中心(NCBI)、拟南芥信息资源中心(TAIR)和番茄功能基因组学数据库(TFGD)分别获取丹参、拟南芥和番茄基因组与转录组数据。借助Perl语言、TBtools等工具对SmTPS进行全基因组鉴定与生物信息学分析。结果:共鉴定出52个TPS成员分布在丹参的8条染色体上;编码氨基酸数目在207~822 aa;等电点在4.76~9.16,分子质量为24.11~94.81 kDa,所有成员均为亲水蛋白。基因结构分析表明不同亚族成员之间内含子数差异明显,72.6%TPS-a、TPS-b、TPS-g亚族成员为6,88.9%TPS-c、TPS-e/f亚族成员>10;蛋白motif相对保守。顺式作用元件分析表明,SmTPSs启动子区均含有大量光响应元件,大多数SmTPSs启动子区含有激素响应元件。基因表达模式分析显示SmTPS家族成员存在组织表达特异性,24个基因响应外源茉莉酸甲酯。结论:基于已发表丹参基因组,鉴定得到52个SmTPS家族成员,结合系统进化与表达模式对其功能进行了预测。该文为丹参中萜类化合物生物合成及调控机制全面解析提供了参考信息。

关键词：丹参萜类合酶(TPS) 生物信息学功能分析基因家族

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模拟增温对植物叶片δ^(13)C值的影响:全球Meta分析

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生态学报 2024年第12期44卷 5412-5421页

作者：张莉莉叶志成廖凯华朱青赖晓明郭长强中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008 中国科学院大学南京学院南京211135 中国科学院南京地理与湖泊研究所鄱阳湖湖泊湿地综合研究站九江332899

温室气体大量排放导致的全球变暖是最为关注的环境问题之一,这会直接影响植物的生长与发育进而影响群落组成乃至生态系统的结构和功能。水分利用效率作为植物叶片通过光合作用调节水分生理过程的指标,是联系生态系统碳循环与水循环关系... 详细信息

温室气体大量排放导致的全球变暖是最为关注的环境问题之一,这会直接影响植物的生长与发育进而影响群落组成乃至生态系统的结构和功能。水分利用效率作为植物叶片通过光合作用调节水分生理过程的指标,是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键,反映了植被生态系统对立地环境快速调整和资源变化的适应策略,是当前全球变化研究中的重点。植物叶片碳稳定同位素比值(δ^(13)C)是反映植物长期水分利用效率的关键指标,但全球气候变暖对植物叶片δ^(13)C值的影响仍存在较大争议。该研究利用Meta分析整合全球范围内51份相关研究文献中的371组数据,较为系统地评估模拟增温对植物叶片δ^(13)C及其生理生态指标的影响。结果表明,模拟增温能够使叶片δ^(13)C值显著升高0.6%(P植物光合作用的同时提高了叶片呼吸速率(R_(d)),导致光合产物不断被消耗、叶片碳(C)降低,最终使叶片P_(n)降低并且叶片δ^(13)C产生富集现象。通过进一步对影响因素分析发现,叶片δ^(13)C值对增温的响应主要受增温时间、高程和年均气温等控制(相对重要性指数分别为1.00、0.97和0.92)。另外,模拟增温时选用不同的增温模式对叶片δ^(13)C值也具有显著不同的影响,采用红外线加热、土柱置换和电缆增温等方法对叶片δ^(13)C值具有正向促进作用(效应值分别为0.70、0.44和0.35),而采用遮阳屏与开顶箱增温等方法具有负向作用(效应值分别为-0.17和-0.09)。研究结论对于深入理解全球变化背景下植物水分利用的响应特征具有重要的理论意义,以期为今后该领域的植物生长研究提供理论依据和有效支撑。

关键词：模拟增温叶片δ^(13)C Meta分析气孔导度呼吸速率植物水分利用效率

牡丹‘海黄’花瓣色斑呈色的转录及代谢机制解析

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植物生理学报 2024年第10期 1524-1536页

作者：符真珠袁欣王二强王晓晖高杰王慧娟李艳敏韩新蕊师曼王亮生张和臣河南省农业科学院园艺研究所洛阳市农林科学院中国科学院植物研究所

花色是牡丹(Paeonia×suffruticosa)的重要观赏性状,其中花瓣具有色斑是一些牡丹品种群的重要呈色特征。通过分析牡丹‘海黄’花瓣斑和非斑部位色素代谢组,发现类胡萝卜素和黄酮醇类是非斑部位的主要色素,而花青苷则是色斑呈现的关键色... 详细信息

花色是牡丹(Paeonia×suffruticosa)的重要观赏性状,其中花瓣具有色斑是一些牡丹品种群的重要呈色特征。通过分析牡丹‘海黄’花瓣斑和非斑部位色素代谢组,发现类胡萝卜素和黄酮醇类是非斑部位的主要色素,而花青苷则是色斑呈现的关键色素。转录组及荧光定量PCR结果表明,斑和非斑部位的差异转录本中,植物激素信号、R2R3-MYB转录因子及色素生物合成途径相关酶基因的富集,表明其可能参与了‘海黄’花瓣的呈色过程,其中MYBs-SG7与黄酮醇合成酶基因FLS在非斑部位具有优势表达特性。在矮牵牛花瓣中瞬时表达MYBs-SG7基因可以特异性激活FLS基因的表达,进一步证实了黄酮醇合成途径是‘海黄’花瓣非斑部位呈现黄色的主要途径。该研究结果不仅加深了我们对牡丹花瓣色斑呈色机制的理解,而且为以西南牡丹作为育种亲本开展花色定向育种提供了重要的试验依据。

关键词：牡丹色斑类黄酮类胡萝卜素 R2R3-MYB

基于转录组和代谢组探究植物应答干旱和植食性昆虫的研究进展

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 369-379页

作者：冯振郑春燕薄玉琨李烨华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 江苏省农业科学院南京 210014

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术... 详细信息

胁迫是制约植物生长发育的重要环境因素,植物应对不同胁迫的反应是复杂多样的.在面临生物胁迫和非生物胁迫时,植物主要通过重新分配调整一系列的转录调控网络以及代谢网络来维持平衡,以致在转录及代谢水平上都会发生变化.随着组学技术的发展,转录组学和代谢组学作为新兴学科被广泛应用于植物抗逆相关研究中,进而从转录和代谢水平上揭示植物响应逆境胁迫的机制.植物生长过程中面临的多种胁迫,其中干旱和虫害尤为严重,给我国农业生产造成巨大损失.本文针对植物在干旱、植食性昆虫以及双重胁迫下的转录和代谢调控机制相关研究进行了综述,发现在干旱胁迫下植物通过调控合成脱落酸、脯氨酸以及光合作用中间体相关基因表达及其代谢物合成来抵御胁迫,在植食性昆虫胁迫下植物通过调控茉莉酸、水杨酸以及黄酮类等物质相关基因的表达及其代谢物合成进行响应,在双重胁迫下植物通过调控激素相互作用以及一些次生代谢物的产生来影响干旱胁迫下植物的抗虫性.通过探讨植物在逆境胁迫下转录和代谢差异及其关键调控因子的变化,可以为培育耐受逆境胁迫的品种,提高农作物产量提供理论依据和参考.

关键词：干旱植食性昆虫植物激素次级代谢物生长权衡

来源：博看期刊评论

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植物乳杆菌LP15发酵牛骨泥的应用

微生物学报 2024年第10期 3749-3761页

作者：胡扬帆王文清裴敏豆刘庆于波蒙肽制药有限公司中国科学院微生物研究所

【目的】牛骨中蕴含着大量蛋白质、矿物盐和维生素等对人体健康有益的营养物质，其钙磷比例满足人体最佳吸收比例，被视为是一种重要的营养来源。【方法】利用溶钙圈法筛选获得高产L-乳酸的乳酸菌，研究其发酵牛骨泥产L-乳酸的能力。随... 详细信息

【目的】牛骨中蕴含着大量蛋白质、矿物盐和维生素等对人体健康有益的营养物质，其钙磷比例满足人体最佳吸收比例，被视为是一种重要的营养来源。【方法】利用溶钙圈法筛选获得高产L-乳酸的乳酸菌，研究其发酵牛骨泥产L-乳酸的能力。随后通过代谢组学进一步探究骨泥发酵液中主要差异代谢物，并揭示骨泥发酵中的重要通路。【结果】从广西酸笋水样中筛选并鉴定了一株具有较强产酸能力的植物乳杆菌LP15，其在发酵骨泥96h时可产L-乳酸3.89 g/L，游离钙含量达到69.82 mg/100 mL，较对照组提升了32.6倍。代谢组学分析揭示了ABC转运体、代谢途径和次生代谢物的生物合成是牛骨泥乳酸菌发酵中最重要的几个差异代谢途径。在牛骨泥乳酸菌发酵液中发现了大量生理活性物质的富集，如环肌酸、β-羟基-β-甲基丁酸等。【结论】植物乳杆菌LP15发酵牛骨泥是有效增加牛骨钙溶出的策略，同时利用其代谢特性可产生多种有益的活性物质。本研究为微生物发酵牛骨泥生产保健食品提供了依据。

关键词：牛骨植物乳杆菌可溶性钙代谢组学

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植物乳杆菌LP15发酵牛骨泥的应用研究

微生物学报 2024年

作者：胡扬帆王文清裴敏豆刘庆于波蒙肽制药有限公司中国科学院微生物研究所

【目的】牛骨中蕴含着大量蛋白质、矿物盐和维生素等对人体健康有益的营养物质，其钙磷比例满足人体最佳吸收比例，被视为是一种重要的营养来源。【方法】本研究利用溶钙圈法筛选获得高产l-乳酸的乳酸菌并研究其发酵牛骨泥产l-乳酸的能... 详细信息

【目的】牛骨中蕴含着大量蛋白质、矿物盐和维生素等对人体健康有益的营养物质，其钙磷比例满足人体最佳吸收比例，被视为是一种重要的营养来源。【方法】本研究利用溶钙圈法筛选获得高产l-乳酸的乳酸菌并研究其发酵牛骨泥产l-乳酸的能力。随后通过代谢组学进一步探究骨泥发酵液中主要差异代谢物，并揭示骨泥发酵中的重要通路。【结果】从广西酸笋水样中筛选并鉴定了一株具有较强产酸能力的植物乳杆菌LP15，其在发酵骨泥96 h时可产l-乳酸3.89 g/L，游离钙含量达到69.82 mg/100 mL，较对照组提升了32.6倍。代谢组学分析揭示了ABC转运体、代谢途径和次生代谢物的生物合成是牛骨泥乳酸菌发酵中最重要的几个差异代谢途径。在牛骨泥乳酸菌发酵液中发现了大量生理活性物质的富集，如环肌酸、β-羟基-β-甲基丁酸等。【结论】植物乳杆菌LP15发酵牛骨泥是有效增加牛骨钙溶出的策略，同时利用其代谢特性可产生多种有益的活性物质。本研究为微生物发酵牛骨泥生产保健食品提供了依据。

关键词：牛骨植物乳杆菌可溶性钙代谢组学

基于全基因组关联分析筛选山桐子性别分子标记

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植物学报 2024年第3期59卷 414-421页

作者：左毅刘红兵杨志刚李彬向浩鑫朱纯真王雷中国科学院植物研究所植物分子生理学重点实验室国家植物园中国农业科学院农业基因组研究所岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心农业农村部农业基因数据分析重点实验室内蒙古自治区农牧业科学院蔬菜花卉研究所中国科学院大学国家盐碱地综合利用技术创新中心

山桐子(Idesia polycarpa)是我国特有且极具开发潜力的油料树种,果实含油率高且油品好。在苗期通过分子生物学手段对山桐子进行性别鉴定,可有效降低种苗培养成本。在前期组装的染色体级别高质量山桐子基因组基础上,进一步对山桐子雌雄... 详细信息

山桐子(Idesia polycarpa)是我国特有且极具开发潜力的油料树种,果实含油率高且油品好。在苗期通过分子生物学手段对山桐子进行性别鉴定,可有效降低种苗培养成本。在前期组装的染色体级别高质量山桐子基因组基础上,进一步对山桐子雌雄群体进行全基因组重测序,根据雌雄株系的特异性片段,确定山桐子属于ZW/ZZ性别决定类型;并根据3.365×107个SNPs,结合性别表型进行全基因组关联分析,找到控制性别的19号染色体,并将性别决定区段定位到35Mb附近;针对显著性位点,开发了性别共显性CAPS分子标记。该方法可在幼苗期快速、高效鉴定山桐子的性别,极大地降低了山桐子育苗环节的生产成本,也可在山桐子种质鉴定及分子标记辅助育种等方面为产业提供技术支撑。

关键词：山桐子性别决定分子标记

小肽分子对植物养分信号调控和有害元素耐受作用的研究进展

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植物营养与肥料学报 2024年第7期30卷 1367-1376页

作者：兰平中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京211135 中国科学院大学南京学院江苏南京211135

在自然和农业生态系统中,固着生活的植物时刻面临各种生物和非生物胁迫,其中养分缺乏、养分失衡和重金属毒害极大地限制了植物的生长发育,导致作物产量和品质大幅下降。及时高效感知养分状态并做出适应性改变是植物赖以生存和繁衍生息... 详细信息

在自然和农业生态系统中,固着生活的植物时刻面临各种生物和非生物胁迫,其中养分缺乏、养分失衡和重金属毒害极大地限制了植物的生长发育,导致作物产量和品质大幅下降。及时高效感知养分状态并做出适应性改变是植物赖以生存和繁衍生息的关键。经过长期的自然选择,植物已进化出一整套适应养分匮缺和应对有害元素胁迫的分子机制,包括对养分信号的感知与信号的级联传递,激活基因活性,重塑转录组、蛋白组和代谢组,最后导致生理生化和表型变化。植物感知养分信号分子调控网络一直是植物营养领域的研究热点。小肽通常指小于100个氨基酸长度的功能性肽段,参与植物生长发育的调控、植物和微生物的互作以及生物和非生物逆境的应答。本文就植物内源性小肽分子在养分信号调控、有害元素耐受等方面的最新研究进展进行阶段性总结和讨论,重点围绕小肽在大量元素氮、磷、硫和微量元素铁以及有害元素镉和砷等吸收平衡方面的作用展开,并对未来的研究方向进行展望。

关键词：养分信号小肽氮磷铁硫镉砷

定量磷酸化蛋白质组解析17β-雌二醇致死效应的细胞调控过程

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色谱 2024年第4期42卷 333-344页

作者：李亚楠刘晓艳王䶮刘震叶明亮汪海林国科大杭州高等研究院环境学院浙江杭州310024 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 中国科学院大连化学物理研究所中国科学院分离分析化学重点实验室辽宁大连116023

17β-雌二醇(E2)是人体内一种重要的内分泌激素,在生理浓度下(0.2~1.0 nmol/L)对生殖系统、乳腺等靶器官的生长发育起着重要的调节作用。但很多研究表明,高剂量(μmol/L~mmol/L)的E2能够诱导肿瘤组织消退和细胞凋亡,其具体调控机制尚不... 详细信息

17β-雌二醇(E2)是人体内一种重要的内分泌激素,在生理浓度下(0.2~1.0 nmol/L)对生殖系统、乳腺等靶器官的生长发育起着重要的调节作用。但很多研究表明,高剂量(μmol/L~mmol/L)的E2能够诱导肿瘤组织消退和细胞凋亡,其具体调控机制尚不明确。本工作聚焦于高剂量(μmol/L)的E2致死效应,首先分析了μmol/L水平的E2对HeLa细胞表型的影响,发现在1~10μmol/L下E2以浓度依赖的形式抑制HeLa细胞增殖,并诱导HeLa细胞发生死亡,其中,用5μmol/L E2处理2天后可使约74%的HeLa细胞增殖受到抑制,并引起约50%的HeLa细胞死亡。在此基础上,为了探究高剂量E2诱导细胞死亡的内在调控过程,将基于固相萃取(SPE)的固定化钛离子亲和色谱技术(Ti 4+-IMAC)与基于数据非依赖采集模式(DIA)的蛋白质组定量技术结合,用于筛选HeLa细胞内参与高剂量(μmol/L)E2致死效应调控过程的磷酸化位点。最终,在5μmol/L E2和二甲基亚砜(DMSO)处理的HeLa细胞中共鉴定到超过10000个磷酸化位点;t检验分析发现,在E2处理后,有924个磷酸化位点(对应599个蛋白质)的丰度发生了显著变化(显著性水平(p)激素诱导的细胞死亡中起着重要调控作用。本实验得到的磷酸化蛋白质组定量结果有助于进一步了解高剂量E2的内在调控过程,为后续解析高剂量E2的作用机制及疾病的治疗提供了参考。

关键词：液相色谱-串联质谱固定化钛离子亲和色谱数据非依赖采集磷酸化蛋白质组 17β-雌二醇雌激素致死效应