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敲除DTH8和Ghd2基因缩短优良食味粳稻品种南粳46抽穗期

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中国水稻科学 2024年

作者：陈伟叶元妹赵剑华冯志明陈宗祥胡珂鸣左示敏植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/扬州大学农学院江苏瑞华农业科技有限公司

【目的】抽穗期是决定水稻品种种植区域和生态适应性的关键农艺性状。本研究通过对优良食味中熟晚粳品种南粳46（简称NJ46）的抽穗期基因进行编辑，以缩短NJ46的生育期，扩大其种植区域。【方法】利用CRISPR/Cas9技术，以DTH8和Ghd2为... 详细信息

【目的】抽穗期是决定水稻品种种植区域和生态适应性的关键农艺性状。本研究通过对优良食味中熟晚粳品种南粳46（简称NJ46）的抽穗期基因进行编辑，以缩短NJ46的生育期，扩大其种植区域。【方法】利用CRISPR/Cas9技术，以DTH8和Ghd2为靶基因，构建pCAMBIA1305-Actin:Cas9-sgRNADTH8与pCAMBIA1305-Actin:Cas9-sgRNAGhd2编辑载体，用农杆菌介导的植物转化方法转化NJ46，筛选不含外源成分的纯合编辑系，并考查其抽穗期、农艺性状及品质相关性状。【结果】对DTH8的编辑获得了3个比NJ46抽穗期提早22-36天的无外源成分纯合突变系（NJ46-dth8-1～-3），对Ghd2的编辑获得了3个比NJ46抽穗期提早14-15天的无外源成分纯合突变系（NJ46-ghd2-1～-3）。分别在苏中和苏北不同区域测定了各基因纯合突变系的抽穗期、主要农艺性状及品质性状，与相应生态区推广品种南粳9108、南粳518进行比较，发现NJ46-ghd2-1单株产量显著高于南粳9108，但抽穗期和品质性状与之相当，好于另外2个敲除系；NJ46-dth8-1与南粳518在单株产量、主要品质性状上均无显著差异，好于另外2个敲除系。【结论】定向编辑南粳46中的DTH8和Ghd2基因，获得分别适宜苏北和苏中生态区种植的优良食味粳稻新种质，有助于扩大优良食味水稻品种的推广种植区域。

关键词：水稻 CRISPR/Cas9 基因编辑抽穗期 DTH8 Ghd2

一种筛选水稻Mutmap+突变位点的简易方法

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扬州大学学报（农业与生命科学版） 2024年第1期45卷 27-32页

作者：王延妍李颖颖王子瑞毛馨晨唐家琪于恒秀张超扬州大学农学院/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室江苏扬州225009

利用基因组重测序技术进行基因定位目前已在水稻功能基因组学研究中得到广泛应用。其中,Mutmap+技术因无需进行杂交操作,且无需背景亲本的基因组信息,具有更广阔的应用前景。然而,目前Mutmap+技术筛选候选突变位点的方法依赖于复杂的数... 详细信息

利用基因组重测序技术进行基因定位目前已在水稻功能基因组学研究中得到广泛应用。其中,Mutmap+技术因无需进行杂交操作,且无需背景亲本的基因组信息,具有更广阔的应用前景。然而,目前Mutmap+技术筛选候选突变位点的方法依赖于复杂的数据计算,要求研究者具有较高的生物信息学知识。根据Mutmap+的实验原理,设计一种简单的筛选候选突变位点的方法。该方法对混池测序的表型池与非表型池的突变指数分别加以限定,即表型池突变指数等于1,非表型池突变指数小于0.5。对测序所得突变位点进行简单排序,即可得到候选突变位点。运用该筛选方法,从6个水稻不育突变体成功克隆突变基因,并对其中1个突变体进行了细胞学表型的验证。该方法可简化Mutmap+技术的数据分析流程,便于将Mutmap+技术更好地运用到水稻功能基因组学研究中。

关键词：水稻 Mutmap+ 突变位点筛选基因克隆

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单病毒示踪

中国科学:生命科学 2024年第3期54卷 396-408页

作者：梁颖琪毛国斌戴俊彪马英新广东省基因组学重点实验室深圳合成生物学创新研究院中国科学院深圳先进技术研究院

病毒是一类细胞内寄生的微生物,由其引发的感染性疾病对人类健康、民生、经济等造成极大威胁.病毒侵染宿主细胞是一系列动态、精细、复杂的过程,涉及病毒与细胞多组分间的相互作用,采用传统的分子生物学手段无法实现对病毒关键生命环节... 详细信息

病毒是一类细胞内寄生的微生物,由其引发的感染性疾病对人类健康、民生、经济等造成极大威胁.病毒侵染宿主细胞是一系列动态、精细、复杂的过程,涉及病毒与细胞多组分间的相互作用,采用传统的分子生物学手段无法实现对病毒关键生命环节的精准解析.单病毒示踪则为单个或多个病毒生命周期的原位、实时可视化研究,及侵染机制的揭示提供了新的途径.本文从单病毒示踪的意义和方法出发,展开介绍:(i)病毒的标记材料和方法;(ii)病毒成像与分析技术;(iii)单病毒示踪的研究现状与趋势,并针对该领域目前存在的问题及未来发展趋势进行探讨.

关键词：病毒标记量子点动态示踪机制解析

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玉米花序发育基因AFP1的定位及功能研究

作物学报 2024年第3期50卷 603-612页

作者：薛明汪晨晨姜露光刘浩张路遥陈赛华江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室扬州大学农学院江苏扬州225009 作物杂种优势与利用教育部重点实验室/国家玉米改良中心/中国农业大学农学院与生物技术学院北京100193

玉米花序的正常发育是玉米产量的根本保证。鉴定和挖掘调控花序模式建成的基因和代谢通路将有助于揭示花序发育的分子机制,为提高玉米产量提供理论指导。本研究从Mo17背景的EMS突变体库中筛选到一个玉米花序发育模式改变的材料,命名为al... 详细信息

玉米花序的正常发育是玉米产量的根本保证。鉴定和挖掘调控花序模式建成的基因和代谢通路将有助于揭示花序发育的分子机制,为提高玉米产量提供理论指导。本研究从Mo17背景的EMS突变体库中筛选到一个玉米花序发育模式改变的材料,命名为altered flower pattern 1(afp1)。表型鉴定结果发现,afp1雌穗产生一系列侧生分枝、且无花丝形成;雄穗上侧生小穗数量显著增多。遗传学分析表明,afp1性状受一对隐性核基因控制。利用afp1与B73构建的F2分离群体进行连锁分析,该基因被定位在第7号染色体分子标记M150~M176之间。利用该区间内新开发的14对多态性标记进行精细定位,afp1被限定在分子标记M1722和M1725间约300 kb的范围内,其间包含一个已知调控玉米花序发育基因BD1(Branched silkless1)。通过测序发现,afp1的BD1发生一处C-T的变异,引起BD1蛋白的第67位精氨酸(R)变为色氨酸(W),该突变位于保守的功能域ERF/AP2上。对发育早期的野生型与afp1雌穗进行RNA-seq分析后发现,afp1相比野生型存在274个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中56.20%基因表达下调,43.80%基因表达上调。通过KEGG分析发现,差异表达基因富集到多种代谢通路,其中富集到植物激素信号转导途径中的83.30%基因表达量都显著下调,说明afp1可能通过影响激素信号从而改变花序发育模式。

关键词：玉米花序发育 BD1 激素信号转导

围孕期叶酸补充对子代6岁智商影响及孕期坚果摄入和母乳喂养的效应修饰作用

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中国公共卫生 2024年第1期40卷 29-35页

作者：苏慧佳谢珍珍孙松林陈瑶奚健雅梁红袁伟纪红蕾上海市生物医药技术研究院国家卫生健康委员会计划生育药具重点实验室上海市疾病与健康基因组学重点实验室上海200237

目的评估母亲围孕期叶酸补充与子代远期智力发育的关联,并检验孕期食用坚果和母乳喂养对该关联可能产生的效应修饰作用。方法2012年4—12月上海闵行出生队列建立时,通过结构式问卷收集母亲围孕期叶酸补充情况、坚果食用频率等信息;子代... 详细信息

目的评估母亲围孕期叶酸补充与子代远期智力发育的关联,并检验孕期食用坚果和母乳喂养对该关联可能产生的效应修饰作用。方法2012年4—12月上海闵行出生队列建立时,通过结构式问卷收集母亲围孕期叶酸补充情况、坚果食用频率等信息;子代出生后,通过随访收集纯母乳喂养时长等信息,并于子代6岁时,由经过专业培训的调查员利用第四版《韦氏儿童智力量表》中文版简版对其进行智力水平测试。最终纳入信息完整的530对母子,采用多因素线性回归模型分析母亲围孕期叶酸补充与子代6岁智商分数的关联,并探讨母亲孕期坚果食用频率及产后纯母乳喂养时长的潜在效应修饰作用。结果多因素分析结果显示,对于母亲围孕期叶酸补充的子代,其知觉推理分数提高4.57分(95%CI=0.13~9.02)。母亲孕前开始补充叶酸与孕后开始补充叶酸与子代知觉推理分数关联的效应值相近,分别为4.41(95%CI=-0.25~9.07)和4.71(95%CI=0.11~9.31)。另外,上述关联在母亲孕期坚果食用频率≤2 d/周、纯母乳喂养时长研究对象中更强;前者,母亲围孕期补充叶酸的子代知觉推理分数提高5.80分(95%CI=0.52~11.08),后者母亲围孕期补充叶酸的子代知觉推理分数提高6.36分(95%CI=0.89~11.83)。结论母亲围孕期叶酸补充与子代6岁时知觉推理分数的提高有关,提示围孕期叶酸补充对子代远期智力发育的保护作用。该保护作用在母亲孕期坚果食用频率≤2 d/周或子代纯母乳喂养时长研究人群中更强。

关键词：叶酸围孕期子代智商效应修饰队列研究

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植物糖原与真菌糖原的精细结构比较分析

现代食品科技 2024年

作者：李恩鹏李桐丁振李松南扬州大学农学院植物功能基因组学教育部重点实验室江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室扬州大学农业科技发展研究院教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室

植物糖原和真菌糖原存在于植物突变体和真菌细胞中，与其生长发育、代谢途径和应激响应等生理过程紧密相关。该研究通过体积排阻色谱、荧光辅助碳水化合物电泳和透射电子显微镜分别对3种植物糖原和4种真菌糖原的精细结构进行比较分析。... 详细信息

植物糖原和真菌糖原存在于植物突变体和真菌细胞中，与其生长发育、代谢途径和应激响应等生理过程紧密相关。该研究通过体积排阻色谱、荧光辅助碳水化合物电泳和透射电子显微镜分别对3种植物糖原和4种真菌糖原的精细结构进行比较分析。研究发现，植物糖原呈现单峰（10～20 nm）的全分子分布，而真菌糖原主要呈现双峰（10～20 nm和>40 nm）的全分子分布。与植物糖原（4.4～6.9DP）相比，真菌糖原的平均链长（8.7～10.4DP）更高。植物糖原和真菌糖原均呈现花椰菜状，植物糖原以β颗粒（10～20nm）为主，而真菌糖原则同时存在α颗粒（50～180nm）和β颗粒。该结果表明真菌拥有可以作为储能物质的大分子糖原，也有能够快速释放能量的小分子糖原；而在突变体植物只存在不稳定的小分子植物糖原。这项研究可以帮助理解植物糖原和真菌糖原在生物学功能上的差异以及在生物演化历程中的进化关系。

关键词：植物糖原真菌糖原分子分布链长分布透射电镜

过量表达异三聚体G蛋白γ亚基基因RGG2提高水稻抗旱性

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 246-255页

作者：缪军冉金晖徐梦彬卜柳冰王平梁国华周勇扬州大学农学院江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 江苏省农垦农业发展股份有限公司现代农业研究院南京211800

【目的】探究水稻异三聚体G蛋白γ亚基RGG2在提高水稻抗旱性中的作用。【方法】利用酵母双杂交和荧光素酶互补实验,鉴定RGG2与RGB1的相互作用。施加外源ABA,检测RGG2的表达水平和RGG2过量表达系的种子萌发率,用于阐明RGG2是否参与ABA响... 详细信息

【目的】探究水稻异三聚体G蛋白γ亚基RGG2在提高水稻抗旱性中的作用。【方法】利用酵母双杂交和荧光素酶互补实验,鉴定RGG2与RGB1的相互作用。施加外源ABA,检测RGG2的表达水平和RGG2过量表达系的种子萌发率,用于阐明RGG2是否参与ABA响应。通过比较野生型和RGG2过量表达系的离体叶片失水率和干旱处理后的植株存活率,解析RGG2在干旱胁迫响应中的作用。【结果】RGG2与RGB1之间存在相互作用。RGG2的表达水平可以被ABA、PEG-6000和干旱处理显著诱导。ABA处理条件下,日本晴和武运粳7号背景下RGG2过量表达系种子萌发率和根长均明显下降,且显著低于野生型,表明RGG2正调控ABA响应。过量表达系离体叶片的失水率低于野生型,但干旱条件下的植株存活率高于野生型。干旱处理条件下,多个ABA和干旱胁迫响应相关基因的表达被诱导,并且在过量表达系中的表达水平明显高于野生型。【结论】RGG2正调控ABA和干旱胁迫响应,过量表达RGG2可以提高水稻抗旱性。

关键词：水稻异三聚体G蛋白 RGG2 ABA响应干旱胁迫

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基于主成分-聚类分析芝麻盛花期耐高温评价及品种筛选

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中国农业科学 2024年第20期 3957-3973页

作者：戎亚思李丰张鹏钰王东勇苏小雨田媛高桐梅河南省农业科学院芝麻研究中心/河南省特色油料作物基因组学重点实验室

【目的】明确芝麻盛花期高温胁迫对植株农艺性状、产量及其构成因素和籽粒品质的影响，精确评价不同芝麻品种在盛花期的耐高温水平，筛选耐高温芝麻品种。【方法】以24份芝麻品种作为试验材料，设置常温对照（CK）和盛花期高温胁迫（H）... 详细信息

【目的】明确芝麻盛花期高温胁迫对植株农艺性状、产量及其构成因素和籽粒品质的影响，精确评价不同芝麻品种在盛花期的耐高温水平，筛选耐高温芝麻品种。【方法】以24份芝麻品种作为试验材料，设置常温对照（CK）和盛花期高温胁迫（H）2个处理，盛花期高温处理7 d，于成熟期取样进行考种，测定株高、始蒴部位、单株蒴果数、每蒴粒数、千粒重、单株产量等农艺性状指标，并测定其含水量、含油量和蛋白质含量等品质指标。运用主成分分析和聚类分析方法，综合分析评价不同芝麻品种盛花期的耐热性。【结果】不同的品种、温度处理及互作对芝麻的各项指标均具有显著影响。盛花期高温胁迫后，芝麻的单株产量、千粒重、单株蒴果数、每蒴粒数、始蒴部位、果轴长度和株高分别较对照（CK）下降了33.47%、13.62%、7.76%、5.75%、2.61%、1.64%和1.40%，其中，千粒重和单株产量下降幅度最大，差异均达显著水平；黄稍尖和蛋白质含量分别较对照（CK）下降了13.43%和1.55%，差异不显著。含水量和含油量分别较对照（CK）增加了0.90%和0.17%，差异不显著；不同品种和各项指标的耐高温系数之间存在着一定的相关性，将农艺性状及籽粒品质等11个指标的耐高温系数进行主成分分析，建立5个相互独立的综合指标，贡献率分别为30.74%、25.82%、13.18%、10.12%和8.33%，反映了88.19%的原始信息。通过成分矩阵和特征值计算各指标的权重，构建出高温胁迫生理综合指标模型（HTSPCI）。根据各单项指标的耐高温系数进行聚类热图分析，将24个品种划分为4个等级，分别为耐高温型、中度耐高温型、中度热敏感型和热敏感型；6个耐高温型品种单株产量损失率X6≤9.50%;6个中度耐高温型品种的单株产量损失率为9.50%70%。【结论】盛花期高温胁迫显著影响芝麻的生长发育。采用主成分-聚类分析将植株的农艺性状指标与品质指标相结合，构建高温胁迫综合指标模型，筛选出6个耐高温品种，可用于评价不同芝麻品种耐高温程度。

关键词：芝麻盛花期高温处理主成分分析综合评价

栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响

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麦类作物学报 2024年

作者：陈松朱娟吕超王菲菲郭宝健许如根江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学农学院/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

为研究不同栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响,以8个扬麦系列和宁麦系列弱筋小麦品种及2个中筋小麦品种为材料,分析参试小麦品种在不同栽培模式及生态条件下籽粒容重、蛋白质含量及淀粉含量的稳定性及差异性。结果表明,小麦... 详细信息

为研究不同栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响,以8个扬麦系列和宁麦系列弱筋小麦品种及2个中筋小麦品种为材料,分析参试小麦品种在不同栽培模式及生态条件下籽粒容重、蛋白质含量及淀粉含量的稳定性及差异性。结果表明,小麦籽粒品质既受品种遗传因素的控制,也受栽培模式及生态条件的影响。在弱筋小麦优质栽培模式[基本苗2.40×106株·hm-2,施用纯氮180kg·hm-2,磷、钾肥以基苗肥为主,氮肥运筹按基肥∶苗肥∶拔节肥(倒3.5叶前)=7∶1∶2],弱筋小麦籽粒蛋白质含量较低,容重大,淀粉品质较高,中筋品种扬麦25和扬麦28也能够达到优质弱筋的要求。在中筋小麦高产栽培模式[基本苗1.80×106·hm-2,施用纯氮240kg·hm-2,磷、钾肥以基苗肥为主,氮肥运筹按基肥∶苗肥∶拔节孕穗肥=5∶2∶3],参试品种籽粒蛋白质含量均较高,多数品种不能达到弱筋小麦的标准。要保证弱筋小麦品质,应选择适宜良种,在常规大田栽培措施的基础上,采用第一种栽培模式,并根据当地当年气候生态条件作适当调整。

关键词：弱筋小麦栽培模式生态条件品质