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小桐子早期光诱导蛋白ELIP基因克隆及其与靶向miRNA的互作与低温下共表达分析

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西北植物学报 2024年

作者：陈建南朱晓琴吕宇婧龚明云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室

[目的]作为一种喜温冷敏植物,低温严重影响小桐子的生长发育、地域分布与产量。前期工作发现12℃低温锻炼可显著提高小桐子的抗冷性,小桐子早期光诱导蛋白(ELIP)基因是低温高响应基因。为探究JcELIP在小桐子低温响应中的作用,全面了解Jc... 详细信息

[目的]作为一种喜温冷敏植物,低温严重影响小桐子的生长发育、地域分布与产量。前期工作发现12℃低温锻炼可显著提高小桐子的抗冷性,小桐子早期光诱导蛋白(ELIP)基因是低温高响应基因。为探究JcELIP在小桐子低温响应中的作用,全面了解JcELIP的结构、调控机制、进化关系及JcELIP与miRNAs的互作关系,也为后续小桐子抗冷分子育种提供一个重要的候选基因资源。[方法]通过RT-PCR克隆了小桐子JcELIP基因并对其进行系统的生物信息学分析,采用RT-qPCR分析JcELIP基因在根、茎、叶中及12℃低温锻炼过程中的表达变化,鉴定与JcELIP互作的miRNAs,进行了12℃低温锻炼过程中的共表达分析。[结果]该基因完整的开放阅读框(ORF)为585 bp,编码194个氨基酸,蛋白的分子量为2.04 kD,理论等电点为9.59,属于稳定的疏水碱性蛋白,具有3个疏水跨膜螺旋;三级结构主要由a-螺旋和无规则卷曲组成,具有叶绿素a/b结合位点。顺式作用元件预测显示JcELIP具有脱落酸等激素响应元件。进化分析显示:小桐子JcELIP与木薯MeELIP同源性最高。RTqPCR分析显示:正常生长条件下小桐子JcELIP在根、茎、叶中的表达量无显著差异;12℃冷锻炼条件下JcELIP在叶中表达快速上调,48 h时其表达量达到对照组的64.8倍,表明JcELIP参与了小桐子对冷胁迫的响应与适应。基于小桐子降解组数据,鉴定到miR390-x、miR6476-x和novel-m0090-3p等8个miRNAs对JcELIP的表达具有调控作用;共表达分析结果表明在12℃低温锻炼过程中JcELIP的表达受miR390-x和novel-m0090-3p显著的负调控。[结论]JcELIP高响应低温胁迫并与miRNAs互作,表明其在小桐子响应低温胁迫过程中发挥重要作用。

关键词：小桐子早期光诱导蛋白(ELIP)基因冷锻炼表达分析 miRNA互作

粪便微生物宏基因组来源l-天冬酰胺酶的性质表征及应用研究

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微生物学报 2024年第7期 2539-2553页

作者：梁师思夏娆高艳蒋海波张呈波黄遵锡许波生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南师范大学生命科学学院云南省生物质能与环境生物技术重点实验室

l-天冬酰胺酶是氨基酸代谢的关键酶，广泛应用于食品和医药领域，肠道菌群及其产生的l-天冬酰胺酶与宿主健康和疾病关系密切。【目的】获取肠道微生物来源的新型l-天冬酰胺酶，并对其进行性质表征和应用研究。【方法】以西黑冠长臂猿粪... 详细信息

l-天冬酰胺酶是氨基酸代谢的关键酶，广泛应用于食品和医药领域，肠道菌群及其产生的l-天冬酰胺酶与宿主健康和疾病关系密切。【目的】获取肠道微生物来源的新型l-天冬酰胺酶，并对其进行性质表征和应用研究。【方法】以西黑冠长臂猿粪便微生物宏基因组为模板，克隆l-天冬酰胺酶基因，并在大肠杆菌中表达；对表达出的酶进行酶学性质研究，并用于处理薯条和癌细胞。【结果】克隆获得l-天冬酰胺酶基因NCasn5，全长996 bp，重组酶NCasn5分子量大小为37.296 kDa，最适pH为8.0，最适温度为60 ℃，Km和Vmax值分别为(3.33±0.210) mmol/L和(836.3±13.91) U/mg，37 ℃体外血清半衰期约69 h。NCasn5能降低薯条中69.35%的丙烯酰胺含量，抑制人肝癌细胞QGY-7703和人恶性黑色素瘤细胞A-375细胞的生长。【结论】本研究获得的新型l-天冬酰胺酶，具有良好的热稳定性和较长的血清半衰期，不仅无谷氨酰胺酶活性，还能减少油炸薯条中丙烯酰胺的含量，也能诱导癌细胞QGY-7703和A-375凋亡，在食品加工及医药领域具有潜在的应用价值。

关键词： l-天冬酰胺酶粪便微生物宏基因组丙烯酰胺抑制抗肿瘤活性

gbpC和gbpD基因在盘基网柄菌细胞趋化性和趋电性运动中的差异研究

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生物化学与生物物理进展 2022年第8期49卷 1520-1529页

作者：蒋锐达王家家赵三军王晓燕高润池云南师范大学能源与环境工程学院生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500

目的趋化性和趋电性是细胞定向迁移的主要方式,并在生物有机体的生理和病理过程中发挥重要作用,但二者存在差异。本文对盘基网柄菌gbpC和gbpD基因在细胞趋电性和趋化性中的作用进行对比研究,以寻找两种迁移方式之间的新差异。方法将gbp... 详细信息

目的趋化性和趋电性是细胞定向迁移的主要方式,并在生物有机体的生理和病理过程中发挥重要作用,但二者存在差异。本文对盘基网柄菌gbpC和gbpD基因在细胞趋电性和趋化性中的作用进行对比研究,以寻找两种迁移方式之间的新差异。方法将gbpC基因突变株gefT-和gbpD基因突变株gefU-分别置于场强为12 V/cm的直流电场中,分析细胞在电场中的运动方向及运动速度,探讨细胞的趋电性变化;利用电穿孔技术将标记F-actin的Lifeact-GFP质粒转化进入细胞,用荧光显微镜观察活细胞运动时F-actin的分布;用蛋白质印迹技术定量分析细胞的肌球蛋白调节轻链(RLC)在受直流电场刺激后的磷酸化变化情况。结果gefT-突变株细胞极化消失,但保持与野生型类似的趋电性;gefU-突变株细胞发生超极化,但趋电性显著降低。在直流电场中,突变株细胞和野生型细胞的F-actin主要分布在伪足部位。在电场作用下,细胞株的肌球蛋白RLC磷酸化变化情况存在差异,即野生型细胞以时间依赖的方式发生磷酸化,gefT-突变株细胞先急剧下降,然后再上升,gefU-突变株细胞却以时间依赖方式脱磷酸化。结论本研究表明gbpC和gbpD基因在盘基网柄菌趋化性和趋电性中的作用不同,暗示了电信号与化学信号确实通过不同的机理指导细胞的定向迁移。

关键词：盘基网柄菌趋化性趋电性 RasGEF结构域

小桐子YABBY全基因组家族成员鉴定、表达及可变剪接分析

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热带亚热带植物学报 2022年

作者：张作胜龚明吴丹丹杨宇刘丽宵王莎莎云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室

为发掘能源植物小桐子(Jatropha curcas)的YABBY转录因子，以最新公布的小桐子基因组序列为参考，在全基因组层面鉴定出5个亚家族的7个YABBY基因，同一亚家族的成员具有相似的氨基酸序列、基因结构和保守基序组成。YAB2和FIL/YAB3亚家族...

为发掘能源植物小桐子(Jatropha curcas)的YABBY转录因子，以最新公布的小桐子基因组序列为参考，在全基因组层面鉴定出5个亚家族的7个YABBY基因，同一亚家族的成员具有相似的氨基酸序列、基因结构和保守基序组成。YAB2和FIL/YAB3亚家族的2个旁系同源基因对(JcYAB2A/JcYAB2B、JcYAB1/JcYAB3)具有良好的共线性关系，表明片段复制或全基因组复制是小桐子YABBY家族扩张的主要方式。纯化选择是进化的主要动力，而YAB2亚家族成员可能在进化中经历了更明显的功能分化。基因表达模式和蛋白互作预测分析表明JcYAB2B和JcYAB3可能在种子的发育过程中起到重要的调控作用；同时，细胞分裂素、干旱或高盐胁迫处理抑制了大多数JcYABs成员的基因表达。此外，转录组测序结合qRT-PCR分析表明，低温处理有效诱导JcYAB2A和JcYAB2B的基因表达模式发生变化，并伴随着新的、截短的可变剪接转录本的动态积累。因此，推测JcYABs可能通过剪接体的功能竞争或功能互补参与低温响应的调节，这些结果有助于更好地了解YABBY家族成员的功能分化并阐明可变剪接如何调控小桐子低温响应的分子机制。

关键词：

外源茉莉酸甲酯对盐胁迫下小桐子幼苗渗透调节和脯氨酸代谢的影响

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西北植物学报 2023年第5期43卷 794-804页

作者：陈运梁邹竹荣杨双龙云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500

以小桐子幼苗为材料,采用人工气候箱内水培试验,设置不同浓度(0、20、40、60、80、100μmol·L^(-1))茉莉酸甲酯(MeJA)和150 mmol·L^(-1)NaCl胁迫处理,分析不同处理条件下小桐子幼苗叶片的组织活力、MDA含量、水势、含水量和叶片渗透... 详细信息

以小桐子幼苗为材料,采用人工气候箱内水培试验,设置不同浓度(0、20、40、60、80、100μmol·L^(-1))茉莉酸甲酯(MeJA)和150 mmol·L^(-1)NaCl胁迫处理,分析不同处理条件下小桐子幼苗叶片的组织活力、MDA含量、水势、含水量和叶片渗透调节物质脯氨酸、甜菜碱和可溶性糖的含量,以及脯氨酸代谢关键酶P5CS、OAT和甜菜碱合成关键酶BADH活性和相关基因表达水平,探讨外源茉莉酸甲酯对盐胁迫下小桐子幼苗渗透调节能力的影响及其机制。结果表明:(1)外源MeJA处理可提高盐胁迫下小桐子幼苗叶片的组织活力和叶片含水量,降低小桐子幼苗叶片的MDA含量和水势,且60μmol·L^(-1)浓度处理效果最佳。(2)外源MeJA处理可提高盐胁迫下小桐子幼苗叶片的脯氨酸、甜菜碱和可溶性糖的含量,且60μmol·L^(-1)MeJA处理显著提高了盐胁迫下小桐子幼苗内源茉莉酸、脯氨酸和甜菜碱的含量。(3)60μmol·L^(-1)MeJA也提高了盐胁迫下小桐子BADH、P5CS和OAT的活性,并上调了JcBADH、JcP5CS、JcOAT基因的表达水平,但MeJA降低了脯氨酸降解酶ProDH的活性,下调了JcProDH基因的表达。研究发现,在盐胁迫条件下,外源MeJA通过活化脯氨酸生物合成的谷氨酸和鸟氨酸途径,尤其是鸟氨酸途径,以及抑制脯氨酸降解途径来促进小桐子幼苗脯氨酸的积累,同时MeJA也激活了幼苗体内甜菜碱的生物合成过程,从而强化了盐胁迫下幼苗的渗透调节作用和耐盐性,表明MeJA诱导的渗透调节在小桐子耐盐性形成过程中发挥着重要作用。

关键词：茉莉酸甲酯盐胁迫小桐子渗透调节能力脯氨酸代谢

水杨酸与硫化氢交互作用提高植物胁迫耐性的研究进展

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分子植物育种 2023年

作者：涂米雪周宏丹罗晓萍李忠光云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室

水杨酸(salicylic acid， SA)和硫化氢(hydrogen sulfide， H2S)分别是植物体内重要的胁迫激素和信号分子，他们能以独立或交互作用的方式，调节植物的生长发育及逆境胁迫耐性。基于植物中SA和H2S交互作用在应答逆境胁迫中的最新研究进... 详细信息

水杨酸(salicylic acid， SA)和硫化氢(hydrogen sulfide， H2S)分别是植物体内重要的胁迫激素和信号分子，他们能以独立或交互作用的方式，调节植物的生长发育及逆境胁迫耐性。基于植物中SA和H2S交互作用在应答逆境胁迫中的最新研究进展，归纳SA在植物体内的代谢，讨论SA和H2S在植物响应高温、低温、干旱、重金属和盐胁迫的交互作用，阐述SA和H2S交互作用的机理。展望SA和H2S交互作用的分子机理及SA与其他信号的交互作用。该研究为SA和H2S在植物生长发育及响应逆境胁迫中的交互作用奠定基础。

关键词：硫化氢水杨酸非生物胁迫交互作用

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基于硫巯基化的硫化氢信号分子作用新途径

生物学杂志 2022年第4期39卷 88-93页

作者：李小二陈宏艳李忠光云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500

描述植物中基于巯基的翻译后修饰蛋白质硫巯基化及其对靶蛋白的构象、活性、稳定性和亚细胞定位的改变和细胞代谢的调节,以及硫巯基化与其他翻译后修饰亚硝基化、次磺酰化、亚磺酰化、磺酰化和谷胱甘肽化的相互作用。分析植物中硫化氢(H... 详细信息

描述植物中基于巯基的翻译后修饰蛋白质硫巯基化及其对靶蛋白的构象、活性、稳定性和亚细胞定位的改变和细胞代谢的调节,以及硫巯基化与其他翻译后修饰亚硝基化、次磺酰化、亚磺酰化、磺酰化和谷胱甘肽化的相互作用。分析植物中硫化氢(H_(2)S)信号自我放大及对信号分子活性氧、一氧化氮、糖、脱落酸、乙烯和褪黑素的关键代谢酶和信号蛋白的硫巯基化修饰。总结植物中H_(2)S信号通过对其代谢酶的硫巯基化修饰的自我放大及H_(2)S通过硫巯基化与活性氧、一氧化氮、糖、脱落酸、乙烯和褪黑素信号的交互作用。展望H_(2)S对其他植物激素生长素、赤霉素、细胞分裂素、油菜素内脂、茉莉酸、水杨酸和独脚金内酯的关键代谢酶和其他信号蛋白的硫巯基化修饰的效应。

关键词：硫化氢一氧化氮植物激素蛋白质硫巯基化活性氧

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植物生理学教程中蒸腾作用指标定义商榷

生物学杂志 2022年第3期39卷 128-130页

作者：李忠光李小二陈宏艳云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500

针对植物生理学教程中对蒸腾作用的指标蒸腾比率、蒸腾系数、蒸腾效率、需水量和水分利用效率的描述不尽相同,甚至是相反的问题。通过查阅国内外植物生理学相关教程,分析和讨论蒸腾作用5个指标的概念。修正和统一蒸腾比率、蒸腾系数、... 详细信息

针对植物生理学教程中对蒸腾作用的指标蒸腾比率、蒸腾系数、蒸腾效率、需水量和水分利用效率的描述不尽相同,甚至是相反的问题。通过查阅国内外植物生理学相关教程,分析和讨论蒸腾作用5个指标的概念。修正和统一蒸腾比率、蒸腾系数、蒸腾效率、需水量和水分利用效率的定义。

关键词：蒸腾比率蒸腾系数蒸腾效率需水量水分利用效率

硫化氢和脱落酸在植物响应逆境胁迫中的交互作用

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生物学杂志 2022年第1期39卷 94-98页

作者：王加琪向汝华李忠光云南师范大学生命科学学院生物能源持续开发利用教育部工程研究中心云南省生物质能与环境生物技术重点实验室昆明650500

硫化氢(Hydrogen sulfide,H_(2)S)和脱落酸(Abscisic acid,ABA)是植物体内重要的信号分子和胁迫激素,二者能以独立或交互作用的方式,调控植物的生长发育及响应逆境胁迫。分析H_(2)S和ABA在植物体内的代谢机制。总结H_(2)S和ABA在植物响... 详细信息

硫化氢(Hydrogen sulfide,H_(2)S)和脱落酸(Abscisic acid,ABA)是植物体内重要的信号分子和胁迫激素,二者能以独立或交互作用的方式,调控植物的生长发育及响应逆境胁迫。分析H_(2)S和ABA在植物体内的代谢机制。总结H_(2)S和ABA在植物响应干旱、高温、低温和渗透胁迫,以及调控气孔运动、种子萌发、根系生长等生理过程中的交互作用。阐述H_(2)S和ABA交互作用的机理,为研究二者在植物生长发育及响应逆境胁迫中的交互作用奠定基础。总结并展望H_(2)S和ABA交互作用的分子机理、H_(2)S与其他信号的交互作用、信号网络的新成员和信号组(Signalome)。

关键词：硫化氢脱落酸信号交互作用逆境胁迫胁迫响应