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一株耐盐碱柠檬酸杆菌在促进植物生长中的应用及其耐盐碱基因挖掘

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微生物学通报 2024年第3期51卷 864-879页

作者：喻江王新珍王淳曹英雪于镇华哈尔滨商业大学食品工程学院黑龙江哈尔滨150028 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心中国科学院农业水资源重点实验室河北省土壤生态学重点实验室河北石家庄050022 中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态重点实验室黑龙江哈尔滨150081

【背景】耐盐碱促生细菌对改善盐碱胁迫下的作物生长和提高作物的盐碱耐受能力具有较好效果。【目的】获取兼具耐盐碱和促生功能的微生物资源,深入探究耐盐碱菌的生理生化特性及其耐盐碱分子机理,研究拟从宁夏回族自治区银川市盐碱地土... 详细信息

【背景】耐盐碱促生细菌对改善盐碱胁迫下的作物生长和提高作物的盐碱耐受能力具有较好效果。【目的】获取兼具耐盐碱和促生功能的微生物资源,深入探究耐盐碱菌的生理生化特性及其耐盐碱分子机理,研究拟从宁夏回族自治区银川市盐碱地土壤中分离获得耐盐碱细菌。【方法】应用形态和显微观察、Biolog GenⅢ微孔板测定和16S rRNA基因序列测定对菌株进行鉴定;利用细菌培养方法进行菌株耐盐碱性和促生效果分析;应用全基因组基因功能注释分析菌株基因组信息。【结果】菌株在pH 8.0-12.0及NaCl 0%-9%的LB培养基中均可生长,且在pH 8.5-9.5培养环境中降碱率可达到13%以上。菌株碳源利用能力显示菌株可利用54种碳源并对另外20种化学敏感性测试物质敏感。菌株YS-AT2属于柠檬酸杆菌属(Citrobacter),其在盐碱胁迫下对植物的促生效应结果显示:(1)菌株可在pH 9.5且含NaHCO_(3)的盐碱性环境中促进拟南芥野生型种子生长;(2)在50-200 mmol/L NaCl或50-200 mmol/L NaHCO_(3)盐碱胁迫下促大豆种子萌发;(3)在pH 8.2、土壤电导率(electricity conductivity,EC)为450μs/cm土壤中大豆株高、鲜重、干重和根长可分别提高19.84%、18.75%、10.31%和32.58%。对菌株全基因组基因功能注释分析发现,菌株YS-AT2具有多个与嗜盐和嗜碱密切相关的基因,分析其耐盐碱机制可能是通过自身细胞对盐碱性物质的运输、对钠、钾离子的转运和调节及合成高浓度细胞物质而实现的。【结论】本研究解析了耐盐碱促生菌Citrobacter YS-AT2对拟南芥和大豆的促生效应,挖掘其中耐盐碱相关基因,不仅为开发具有耐盐碱促生功能的生物肥料提供理论依据和菌种资源,还为进一步揭示嗜盐碱细菌的分子机理奠定了理论基础。

关键词：柠檬酸杆菌耐盐碱促生基因注释

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玉米PDI基因家族鉴定和表达模式分析

植物遗传资源学报 2024年第1期25卷 97-110页

作者：吴金丽汤泽洋鲁鑫周志强郭长虹李新海哈尔滨师范大学生命科学与技术学院黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室哈尔滨150025 中国农业科学院作物科学研究所/作物分子育种国家工程实验室北京100081

蛋白质二硫键异构酶(PDI,protein disulfide isomerase)作为硫氧还蛋白家族的一员,是一种氧化还原酶,广泛存在于动物、植物及微生物中。在植物中,蛋白质二硫键的形成和异构主要由二硫键蛋白催化完成,在参与蛋白质正确组装折叠方面至关... 详细信息

蛋白质二硫键异构酶(PDI,protein disulfide isomerase)作为硫氧还蛋白家族的一员,是一种氧化还原酶,广泛存在于动物、植物及微生物中。在植物中,蛋白质二硫键的形成和异构主要由二硫键蛋白催化完成,在参与蛋白质正确组装折叠方面至关重要。本研究以拟南芥PDI家族基因序列信息为基础,利用同源序列比对方法,从玉米中鉴定出21个PDI基因,除8号染色体外,非均匀地分布在其余玉米9条染色体上。进化树分析表明,玉米PDI基因家族分为4个进化分支11个发育组,同一发育组的基因结构和保守基序相似。顺式作用元件分析表明,PDI基因家族启动子含响应逆境胁迫、植物激素及胚乳特异表达的顺式作用元件。表达模式分析表明,PDI基因家族在胚、胚乳和籽粒中表达量较高,在授粉后10~20 d的胚乳中表达量呈下降趋势,然后表达量又呈现上升趋势。生物多样性分析发现:ZmPDIL1-1基因存在多样性。亚细胞定位结果表明ZmPDIL1-1定位在内质网。本研究结果为玉米PDI家族基因功能研究提供参考。

关键词：玉米 PDI基因家族基因表达亚细胞定位

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自动滴片仪在骨髓染色体核型分析中的应用

中华医学遗传学杂志 2024年第7期41卷 803-806页

作者：张伟崔成华周吉吕艳意王四平陈晟华王慧君孙琦肖志坚李承文中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液学研究所) 实验血液学国家重点实验室国家血液系统疾病临床医学研究中心细胞生态海河实验室天津300020

目的探讨自动滴片仪在骨髓染色体核型制片中的应用。方法回顾性分析不同环境湿度下手工滴片法与自动滴片仪法的制片效果,并探讨自动滴片仪的可重复性。结果在最适环境湿度与高湿度下,自动滴片仪法与手工滴片法的差异无统计学意义(P>0.05... 详细信息

目的探讨自动滴片仪在骨髓染色体核型制片中的应用。方法回顾性分析不同环境湿度下手工滴片法与自动滴片仪法的制片效果,并探讨自动滴片仪的可重复性。结果在最适环境湿度与高湿度下,自动滴片仪法与手工滴片法的差异无统计学意义(P>0.05)。在低湿度下,自动滴片仪法与手工滴片法之间的差异有统计学意义(P细胞的数量、离散优良率和交叠率三个方面的变异系数均低于手工滴片法,自动滴片仪法与手工滴片法分裂相细胞的数量存在统计学意义(P0.05)。结论用自动滴片仪可以获得较好的滴片效果,建议用机器逐渐取代人工操作。

关键词：滴片仪染色体湿度自动化标准化

茶树镁离子螯合酶H亚基基因CsChlH的克隆及其表达分析

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园艺学报 2024年第1期51卷 91-102页

作者：叶玙璠王誉洁傅前媛王璐郝心愿丁长庆王新超曹红利李娜娜中国农业科学院茶叶研究所国家茶树改良中心农业农村部特种经济动植物生物学与遗传育种重点实验室杭州310008 福建农林大学园艺学院茶学福建省高校重点实验室福州350002 西南大学食品科学学院重庆400715

克隆获得茶树(Camelliasinensis)镁离子螯合酶H亚基基因CsChlH完整开放阅读框序列(NCBI登录号:ON256194),对应编码1382个氨基酸残基。系统进化树分析显示,茶树CsChlH与猕猴桃AcChlH的亲缘关系密切。启动子克隆及序列分析显示,CsChlH可... 详细信息

克隆获得茶树(Camelliasinensis)镁离子螯合酶H亚基基因CsChlH完整开放阅读框序列(NCBI登录号:ON256194),对应编码1382个氨基酸残基。系统进化树分析显示,茶树CsChlH与猕猴桃AcChlH的亲缘关系密切。启动子克隆及序列分析显示,CsChlH可能响应光照、干旱、热激、低温、ABA和乙烯等多种信号,且可能调控叶绿素、类黄酮、糖等代谢以及叶绿体、叶肉、保卫细胞等器官发育。CsChlH蛋白定位于叶绿体中。茶树不同组织表达分析显示,CsChlH在富含叶绿素的源组织中表达量高,而在缺乏叶绿素的库组织中表达量低。CsChlH响应长时程弱光、低温、干旱而表达下调,短时程ABA、乙烯以及长时程高温信号能诱导其表达上调。研究结果揭示了CsChlH在茶树叶绿素代谢和胁迫响应中的重要作用。

关键词：茶树 CsChlH 启动子基因表达脱落酸 GUS酶活

莱茵衣藻CrHPR4基因的过表达及其功能分析

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分子植物育种 2024年

作者：崔梅杰闫睢豪王庆侯余勇郭之乐马彦波邓必成路思晗吕和鑫赵磊天津科技大学生物工程学院中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院天津工业生物技术研究所低碳合成工程生物学重点实验室

在莱茵衣藻羟基丙酮酸还原酶家族5个成员中，CrHPR4是唯一定位于叶绿体的蛋白，探究CrHPR4的生物学功能对认识微藻碳代谢过程有重要意义。本研究以莱茵衣藻为研究对象，构建了CrHPR4基因表达质粒pHK263-CrHPR4。采用玻璃珠法转化莱茵衣... 详细信息

在莱茵衣藻羟基丙酮酸还原酶家族5个成员中，CrHPR4是唯一定位于叶绿体的蛋白，探究CrHPR4的生物学功能对认识微藻碳代谢过程有重要意义。本研究以莱茵衣藻为研究对象，构建了CrHPR4基因表达质粒pHK263-CrHPR4。采用玻璃珠法转化莱茵衣藻UVM4，基于巴龙霉素平板筛选、液体培养、藻落PCR和Western Blot验证等，获得CrHPR4过表达藻株OE-1和OE-2。表型分析结果表明：相较于野生株，过表达藻株在自养培养基条件下，其细胞密度和PSⅡ最大光化学量子产量分别提高了29.3％和19.5％、9.3％和12.0％。这表明，过表达衣藻叶绿体型CrHPR4能提升光合作用效率，增加生物量。过表达藻株中NAD+/NADH分别提升166.5％和251.5％，这表明CrHPR4参与以NADH为辅因子的叶绿体生物反应过程。该研究为深入解析CrHPR4基本功能，探究其参与光合固碳的具体作用机制提供了重要科学依据。

关键词：莱茵衣藻羟基丙酮酸还原酶碳代谢光合作用合成生物学

一粒系小麦遗传多样性分析及抗条锈菌CYR34鉴定

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植物遗传资源学报 2024年

作者：徐晓伟冯晶王凤涛赵小倩秦艳艳童朝阳蔺瑞明中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害综合治理全国重点实验室农业农村部国家植物保护甘谷观测实验站

一粒系小麦（Einkorn wheat， AA）作为小麦的基础物种，在形成普通小麦的过程中染色体组部分位点丢失，评价一粒系小麦的遗传多样性及对病害抗性的水平对普通小麦育种和遗传改良具有重要的理论意义和育种价值。本文利用15对条带清晰、... 详细信息

一粒系小麦（Einkorn wheat， AA）作为小麦的基础物种，在形成普通小麦的过程中染色体组部分位点丢失，评价一粒系小麦的遗传多样性及对病害抗性的水平对普通小麦育种和遗传改良具有重要的理论意义和育种价值。本文利用15对条带清晰、多态性高的SSR引物对170份一粒系小麦材料进行遗传多样性分析，并接种条锈菌流行生理小种CYR34进行抗病性评价。结果表明，SSR分析获得71个等位变异，引物平均多态性信息含量为0.6540；聚类分析和群体结构分析均将170份供试材料分为两个类群，两类群内的平均遗传距离分别为0.4732和0.5404；抗病性评价获得19份抗性较好的材料，其中免疫材料3份，近免疫材料2份，高抗1份，中抗13份，占供试材料的11.17%；有3对SSR引物与一粒系小麦抗条锈病显著相关。综上所述，一粒系小麦存在较多的等位基因变异，含有优异的抗条锈病基因，具有提高小麦抗条锈病的育种潜力。

关键词：一粒系小麦遗传多样性条锈病 SSR分子标记聚类分析

橡胶树热垦525胚性悬浮细胞系的建立及其胚性能力的维持

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热带作物学报 2024年第7期45卷 1385-1392页

作者：戴雪梅彭素娜成镜顾晓川黄天带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/热带林木种子种苗工程中心/海口市热带植物种苗创新重点实验室海南海口571101

易碎胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系都是基因工程和细胞工程的理想受体材料。然而橡胶树(Hevea brasil-iensis)易碎胚性愈伤组织诱导频率低、耗时长,且其胚性能力通常随继代次数的增加而下降甚至完全丧失,限制了相关研究的持续开展。因此... 详细信息

易碎胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系都是基因工程和细胞工程的理想受体材料。然而橡胶树(Hevea brasil-iensis)易碎胚性愈伤组织诱导频率低、耗时长,且其胚性能力通常随继代次数的增加而下降甚至完全丧失,限制了相关研究的持续开展。因此,快速获得易碎胚性愈伤组织,建立具有高效体胚发生能力的胚性悬浮细胞系,并尽可能较长时间维持其胚性能力是当前橡胶树基因工程和细胞工程研究的重要内容。本研究以橡胶树热垦525未成熟花药为外植体进行愈伤组织的诱导和胚性悬浮细胞系的建立,分析比较固液2种长期继代方式对维持其胚性能力的影响。结果表明:花药外植体在愈伤诱导培养基中获得的黄色致密初代愈伤组织体胚发生能力低,分散性差,不适合进行悬浮培养。将初代愈伤组织转移至胚性愈伤组织诱导培养基中培养70~80 d后,可观察到有胚性结构的形成和早期体细胞胚发生,同时周围长出鲜黄色小颗粒状易碎胚性愈伤组织。通过常规方法建立的Ⅰ型胚性悬浮细胞系具备胚性细胞的典型特征,体胚发生能力显著高于胚性愈伤组织,但在体胚发生过程中容易重新愈伤化;而通过筛选特定形态的胚性愈伤组织低密度启动悬浮培养建立的Ⅱ型胚性悬浮细胞系,在显微镜下可观察到细胞处在有序的胚性结构中,其体胚发生频率可达100%。在含2 mg/L2,4-D的液体培养中持续继代2 a后细胞明显老化且增殖缓慢,体胚发生能力几近丧失;而在去除2,4-D并添加低浓度脱落酸(0.1 mg/L)和水解酪蛋白(0.5 g/L)的固体培养基上持续继代2 a后,体胚发生能力仍能维持在较高水平。所建立的Ⅱ型胚性悬浮细胞系可为橡胶树遗传转化及原生质体培养等相关研究长期提供优质充足且状态相对稳定的材料来源。

关键词：橡胶树易碎胚性愈伤组织胚性悬浮细胞系体胚发生胚性维持

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甘蔗抗褐锈病Bru1区域的鉴定及候选抗病基因的功能分析

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中国农业科学 2024年第5期57卷 855-867页

作者：吴期滨谢婉婕钟惠冯春燕潘浩然齐浥颖张积森王恒波福建农林大学农学院/国家甘蔗工程技术研究中心/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室

【目的】甘蔗褐锈病是由黑顶柄锈菌（Puccinia melanocephala H. Sydow&P. Sydow）引起的最具破坏性的真菌病害之一，能造成蔗糖分降低10%—36%，严重威胁甘蔗产业发展。已有研究揭示抗褐锈病主效基因定位于Bru1区域，克隆其关键候选基... 详细信息

【目的】甘蔗褐锈病是由黑顶柄锈菌（Puccinia melanocephala H. Sydow&P. Sydow）引起的最具破坏性的真菌病害之一，能造成蔗糖分降低10%—36%，严重威胁甘蔗产业发展。已有研究揭示抗褐锈病主效基因定位于Bru1区域，克隆其关键候选基因，并进行功能研究，为选育抗褐锈病甘蔗新品种提供重要的候选基因资源。【方法】利用PacBio SequelⅡ测序平台获得甘蔗栽培品种ROC22的contig水平基因组信息，鉴定到抗褐锈病Bru1区域，对其进行基因注释和克隆，分析其组织特异性和抗、感褐锈病甘蔗品种中的表达模式及其在烟草叶片的亚细胞定位和瞬时表达。【结果】基于Bru1位点区域紧密连锁的标记R12H16和9O20-F4，从该区域中注释到33个基因，结合典型抗病基因结构域，共筛选获得5个候选抗病基因，分别为Brrg99、Brrg103、Brrg108、Brrg115和Brrg116。以甘蔗栽培品种ROC22的cDNA为模板，克隆获得Brrg116的全长序列729 bp，编码242个氨基酸残基。将该基因序列分别比对甘蔗热带种和割手密种及二倍体近缘种高粱的基因组数据库，发现其与热带种和割手密种的同源基因序列相似性很高，达到98%以上，而与高粱的相似性为93.77%。系统进化树揭示该基因起源甘蔗割手密种。实时荧光定量PCR检测表明，Brrg116在甘蔗栽培品种的多个组织中组成型表达，尤其是在+1叶中的表达量最高，是蔗芽的9.8倍；在褐锈病菌侵染抗、感甘蔗栽培品种的6和72 h时，呈现显著差异表达。亚细胞定位结果显示，该基因编码蛋白定位于细胞膜上。在本氏烟（Nicotiana benthamiana）叶片中瞬时过表达Brrg116，其后接种茄病镰刀菌蓝色变种，二氨基联苯胺法（3,3′-diaminobenzidine,DAB）染色逐渐加深，超敏反应相关基因、水杨酸信号和乙烯信号途径中的相关基因持续上调表达。【结论】Brrg116在甘蔗不同组织中组成型表达，且在受褐锈病菌侵染的抗病甘蔗栽培品种中呈现快速的诱导表达。此外，过表达Brrg116引发水杨酸和乙烯等激素信号通路产生防御响应，推测该基因可能在提高植物的抗病性方面发挥重要调控作用。

关键词：甘蔗 Bru1区域褐锈病候选抗病基因连锁标记

基于转录组测序的广藿香MYC基因家族鉴定与分析

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分子植物育种 2024年

作者：王瑜桑夏快飞张明永黄焕超严寒静张宏意何梦玲中国科学院华南植物园广东省应用植物学重点实验室广东药科大学中药学院广东省南药规范化种植与综合开发工程技术研究中心国家中医药管理局岭南药材生产与开发重点研究室中国科学院华南植物园华南农业植物分子分析与遗传改良重点实验室

MYC家族(myelocytomatosis proteins， MYC)是茉莉酸信号转导通路中的重要转录因子。利用生物信息学方法，本研究在广藿香茉莉酸甲酯处理后的转录组测序数据中共鉴定到21个广藿香MYC转录因子，并对其理化性质、亚细胞定位、保守结构域... 详细信息

MYC家族(myelocytomatosis proteins， MYC)是茉莉酸信号转导通路中的重要转录因子。利用生物信息学方法，本研究在广藿香茉莉酸甲酯处理后的转录组测序数据中共鉴定到21个广藿香MYC转录因子，并对其理化性质、亚细胞定位、保守结构域、系统进化和表达模式等进行分析。这21个MYC基因家族成员分别命名为PatMYC1～PatMYC21，每个PatMYC蛋白均含有bHLH＿MYC＿N结构域和bHLH结构域。PatMYC基因家族成员氨基酸数为420～702 aa，分子量为47 906.95～76 173.09 Da，理论等电点在4.67～8.78之间，预测为不稳定亲水蛋白，以α-螺旋和无规卷曲为主要构件。系统发育树分析表明PatMYC可分为四组。这些PatMYC基因可能参与调控了广藿香茉莉酸信号转导途径。本研究为进一步挖掘广藿香MYC基因家族功能提供了科学依据。

关键词：广藿香 MYC基因家族转录组生物信息学