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单叶蔷薇GRAS转录因子家族鉴定及表达分析

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生物技术通报 2025年第1期41卷 210-220页

作者：孔青洋张晓龙李娜张晨洁张雪云于超张启翔罗乐北京林业大学园林学院城乡生态环境北京实验室、花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室、教育部园林环境工程研究中心、林木花卉遗传育种教育部重点实验室林木资源高效生产全国重点实验室、国家花卉工程技术研究中心北京100083

【目的】对单叶蔷薇(Rosa persica)GRAS基因家族成员进行鉴定及功能分析,为单叶蔷薇GRAS基因家族功能研究及育种应用奠定理论基础。【方法】以单叶蔷薇基因组为研究对象,对单叶蔷薇GRAS基因家族进行成员鉴定、结构分析、进化分析、顺式... 详细信息

【目的】对单叶蔷薇(Rosa persica)GRAS基因家族成员进行鉴定及功能分析,为单叶蔷薇GRAS基因家族功能研究及育种应用奠定理论基础。【方法】以单叶蔷薇基因组为研究对象,对单叶蔷薇GRAS基因家族进行成员鉴定、结构分析、进化分析、顺式作用元件分析、GRAS蛋白二级结构、三级结构预测,结合转录组对组织部位、不同水平干旱和低温胁迫环境中基因表达进行分析。【结果】鉴定出42个GRAS基因家族成员,分布在7条不同的染色体上;42个RbGRAS基因可分为9个亚族;基因结构分析表明RbGRAS基因具有保守的N端,而C端在结构上较多变;对基因家族成员共线性分析显示,有4对片段重复基因和4对串联重复基因;顺式作用元件分析发现,单叶蔷薇GRAS基因家族中含有丰富的激素应答元件和胁迫响应元件;RbGRAS蛋白二级预测结构以α-螺旋以及无规则卷曲为主,三级预测结果显示蛋白组成相似;组织特异性表达分析结果显示GRAS基因主要在根系和茎组织中表达,在花中表达量较低;RbGRAS基因在干旱和低温胁迫中也存在基因特异性表达。【结论】鉴定得到42个RbGRAS家族成员,均含有逆境相关作用元件,RbGRAS27和RbGRAS41分别对干旱和低温胁迫积极响应。

关键词：单叶蔷薇 GRAS基因家族生物信息学分析表达分析干旱胁迫低温胁迫

基于代谢组学和网络药理学的蜡梅类黄酮组分评价

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生物工程学报 2025年第2期41卷 602-617页

作者：周丹赵彦贝王梓煦李庆卫北京林业大学园林学院林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

类黄酮是蜡梅发挥药理活性的关键功效成分。为了探究蜡梅类黄酮的潜在功效成分及发挥药理活性的作用机制,本研究基于超高效液相色谱-串联质谱的广泛靶向代谢组学技术全面鉴定蜡梅的类黄酮组分,结合网络药理学挖掘蜡梅功效类黄酮组分及... 详细信息

类黄酮是蜡梅发挥药理活性的关键功效成分。为了探究蜡梅类黄酮的潜在功效成分及发挥药理活性的作用机制,本研究基于超高效液相色谱-串联质谱的广泛靶向代谢组学技术全面鉴定蜡梅的类黄酮组分,结合网络药理学挖掘蜡梅功效类黄酮组分及其作用机制,利用分子对接进一步验证网络预测结果,最后进行不同品种蜡梅功效类黄酮含量评估。蜡梅广靶代谢分析中共鉴定出387种类黄酮组分,不同品种蜡梅在黄酮类代谢物上存在显著差异。网络药理学分析鉴定出96种中药化学成分,19种功效活性物质,181个对应靶点,2504个疾病靶点,99个交集靶点,33个核心靶点,涉及229个基因功能条目和99条通路(P≤0.05),显示出蜡梅类黄酮成分在抗氧化、抗炎、杀菌、抗病毒等方面的药理活性。拓扑分析筛选出三裂鼠尾草素、西伯利亚落叶松黄酮、异鼠李素、槲皮素、6-羟基木犀草素共5个核心成分与SRC、PIK3R1、AKT1、ESR1、AKR1C3共5个核心靶点。蜡梅功效类黄酮能够稳定地与关键作用靶点结合,表明这些黄酮类化合物在与靶点的相互作用中具有潜在的生物活性。蜡梅类黄酮代谢产物发挥药理活性的作用机制具有多成分、多靶点和多通路的特点,代谢组学和网络药理学的交叉应用可为深入研究蜡梅的药理功效和治疗机制提供理论依据。

关键词：蜡梅类黄酮分子对接代谢组学网络药理学

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无侧枝切花菊组培快繁体系的建立

北方园艺 2025年

作者：姚依岑王子钰丛天慈高健洲袁存权花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室园林环境教育部工程研究中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学园林学院

以无侧枝切花菊品种‘圣雪’为试材，以茎尖和单芽茎段两种材料为外植体，采用植物组织培养的方法，研究了不同外植体、不同浓度植物生长调节剂对切花菊生根和分化的影响，以期建立高效稳定的无侧枝切花菊组织培养再生体系，为解决我国... 详细信息

以无侧枝切花菊品种‘圣雪’为试材，以茎尖和单芽茎段两种材料为外植体，采用植物组织培养的方法，研究了不同外植体、不同浓度植物生长调节剂对切花菊生根和分化的影响，以期建立高效稳定的无侧枝切花菊组织培养再生体系，为解决我国市场中缺乏无侧枝切花菊种苗提供技术支撑。结果表明：茎尖比单芽茎段更适合作为外植体，其中4～5 mm的茎尖效果比2～3 mm的茎尖好。在茎尖的初代培养中，MS+0 mg·L-16-BA+0mg·L-1NAA更适宜用来直接促进茎尖萌发，MS+2.0 mg·L-16-BA+0.3 mg·L-1NAA与MS+1.0 mg·L-16-BA+0.1 mg·L-1NAA 更适宜用来诱导丛生芽产生，MS+1.0 mg·L-16-BA+0.1 mg·L-1NAA和1/2 MS+0.1 mg·L-1NAA分别可以用作菊花的继代与生根培养基使用，增殖、生根效果均良好。最终建立了切花菊品种‘圣雪’高效稳定的组织培养再生体系，为无侧枝切花菊新品种的规模化繁育提供了理论指导和技术支持。

关键词：无侧枝切花菊组培再生茎尖单芽茎段

基于SSR荧光标记的花果兼用梅遗传多样性分析和分子身份证构建

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生物工程学报 2025年第2期41卷 639-656页

作者：王梓煦周丹赵彦贝童宇航郑为军李庆卫北京林业大学园林学院林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京市绿地养护管理事务中心北京102211

为了收集、鉴定、评价和创新花果兼用梅(Prunus mume)优良种质,推动我国北方地区梅产业链的改造升级,对花果兼用梅(Prunus mume)种质进行遗传多样性分析,构建DNA分子身份证数据库,本研究以河北省邢台68份花果兼用梅为材料,采用多态性好... 详细信息

为了收集、鉴定、评价和创新花果兼用梅(Prunus mume)优良种质,推动我国北方地区梅产业链的改造升级,对花果兼用梅(Prunus mume)种质进行遗传多样性分析,构建DNA分子身份证数据库,本研究以河北省邢台68份花果兼用梅为材料,采用多态性好、条带清晰、重复性好的13对简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)引物标记,对其进行遗传多样性分析并构建供试样品的DNA分子身份证。基于遗传距离进行非加权组平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)聚类分析,基于贝叶斯模型解析68份种质的遗传结构。结果表明,13对SSR引物共扩增到124个等位基因,平均等位基因数(number of alleles,Na)为9.5385,等位基因频率(major allele frequency,MAF)为0.3693,有效等位基因(number of effective alleles,Ne)为4.4835,Shannon信息指数(Shannon genetic diversity index,I)为1.7124。Nei’s基因多样性指数(Nei’s gene diversity index,H)为0.7637,观测杂合度(observed heterozygosity,Ho)为0.7195,而期望杂合度(expected heterozygosity,He)为0.7693,平均多态信息含量(polymorphism information content,PIC)为0.7336,平均遗传相似性系数(genetic similarity,GS)为0.7729,表明所研究的花果兼用梅种质之间具有显著的遗传差异和丰富的遗传多样性。聚类分析将68份材料划分为3个类群,平均遗传距离(genetic distance,GD)为0.6226。Structure群体结构分析将供试材料分为2个种群。根据引物的多态性信息含量高低选择引物组合,构建花果兼用梅种质区分需要的最少引物组合。本研究为花果兼用梅品种创新和产业升级、园林应用和提高育种效率提供了理论依据。

关键词：梅花果兼用遗传多样性简单重复序列荧光标记分子身份证

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‘美人’梅在干旱胁迫下的生理响应及相关基因筛选

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生物工程学报 2025年第2期41卷 618-638页

作者：王梓煦罗春燕童宇航郑为军李庆卫北京林业大学园林学院林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京市绿地养护管理事务中心北京102211

梅花(Prunus mume)是药食同源的生态经济型树种,然而,干旱严重限制了梅花在我国北方干旱、半干旱地区的推广栽培。本研究以‘美人’梅为试验材料,采用自然干旱法进行处理,测定渗透调节物质、光合参数和抗氧化酶活性等光合生理指标,并使... 详细信息

梅花(Prunus mume)是药食同源的生态经济型树种,然而,干旱严重限制了梅花在我国北方干旱、半干旱地区的推广栽培。本研究以‘美人’梅为试验材料,采用自然干旱法进行处理,测定渗透调节物质、光合参数和抗氧化酶活性等光合生理指标,并使用转录组测序探究梅花在干旱胁迫下的内在调控机制。结果表明,随着干旱胁迫程度加深,‘美人’梅的叶绿素a(chlorophyll a,Chla)、叶绿素b(chlorophyll b,Chlb)、叶绿素(a+b)[chlorophyll(a+b),Chl(a+b)]含量以及可溶性蛋白(soluble protein,SP)含量呈现先上升后下降的趋势,净光合速率(photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)和蒸腾速率(transpiration rate,Tr)以及最大光化学效率(maximum photochemical efficiency,Fv/Fm)、实际光化学电子产量[effective photochemical quantum yield,Y(II)]、光化学猝灭系数(photochemical quenching,qP)、相对电子传递效率(electron transport rate,ETR)均显著下降,而丙二醛含量(malondialdehyde,MDA)、抗氧化酶如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、过氧化物酶(peroxidase,POD)和渗透调节物质的积累显著增强。转录组测序共获得24853个高质量基因。GO富集显示重度干旱下差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)富集程度最高。KEGG(Kyoto encylopaedia of genes and genomes,KEGG)分析显示次级代谢物的生物合成(biosynthesis of secondary metabolites)、植物与病原体相互作用(plant-pathogen interaction)、植物激素信号传导(plant hormone signal transduction)、淀粉和蔗糖代谢(starch and sucrose metabolism)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路是4个干旱时期中最显著富集的代谢通路。此外,还筛选到16个与‘美人’梅抗旱相关的关键基因。本研究发现梅花可能通过MYB、ERF、bHLH、NAC和WRKY等转录因子(transcription factors,TF)调节抗旱相关基因SUS、P5CS、LEA、SOD、POD、SOD1、TPPD、TPPA等的表达,促进蔗糖等渗透调节物质积累,提高SOD、POD等抗氧化酶活性,减弱逆境胁迫下活性氧的危害,保护膜系统的结构和功能以抵御干旱。本研究的结果为进一步挖掘梅花响应干旱胁迫的候选基因和抗旱育种提供了理论参考。

关键词：梅花干旱胁迫生理特性转录组

基于SSR标记的皱皮木瓜遗传多样性分析及品种分子身份证构建

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南京林业大学学报(自然科学版) 2025年第1期49卷 59-70页

作者：李慧侯立娜王天琪毕宁宁李圣波刘忠华北京林业大学林木遗传育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室国家林业和草原局花卉育种与生物工程重点开放实验室北京林业大学生物科学与技术学院山东亚特生态技术有限公司

【目的】皱皮木瓜（Chaenomeles speciosa）具有较高的观赏价值食用价值与药用价值，我国是皱皮木瓜的起源分布中心，研究皱皮木瓜种质资源遗传多样性，并构建品种分子身份证，以解决近年来因缺乏品种间统一的分类标准，同名异种、同种... 详细信息

【目的】皱皮木瓜（Chaenomeles speciosa）具有较高的观赏价值食用价值与药用价值，我国是皱皮木瓜的起源分布中心，研究皱皮木瓜种质资源遗传多样性，并构建品种分子身份证，以解决近年来因缺乏品种间统一的分类标准，同名异种、同种异名和品种间来源及演化不清等问题。【方法】以收集的168份皱皮木瓜种质资源为材料，利用SSR标记结合毛细管电泳法对木瓜遗传多样性和群体内遗传分化程度进行分析，根据观测等位基因数（Na）、Shannon's信息指数（I）和多态性信息含量（PIC）的筛选能区分全部种质的引物组合，并基于字符串编码构建DNA分子身份证。【结果】26对引物在168个皱皮木瓜品种中共扩增出304个等位基因，平均每个位点扩增出11.577个；期望杂合度（He）、I和PIC的平均值分别为0.748、1.731和0.607。根据聚类分析的结果可将该群体分为2大类，进一步分为6个类群；种群结构分析将供试材料分为2个亚类。从26对引物中筛选出11对核心引物构建了168份皱皮木瓜种质资源的条形码和二维码身份证。【结论】所选扩增位点的变异程度高、鉴别力度大，在进行遗传多样性分析、核心引物筛选，以及指纹图谱构建中可优先选用。该研究为皱皮木瓜的良种鉴定、遗传资源管理及种质资源数据库的构建等提供了参考。

关键词：皱皮木瓜遗传多样性 SSR 分子身份证

来源：博看期刊

杨树PtoXTH34基因过表达提高烟草抗旱性

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北京林业大学学报 2025年第1期47卷 63-71页

作者：郝玄瑞姜妍王宇倩盖颖林木遗传育种全国重点实验室树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

【目的】探究杨树木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因PtoXTH34在植物响应干旱胁迫过程中发挥的功能。【方法】将杨树PtoXTH34基因在烟草中异源表达,并进行干旱胁迫,分析过表达烟草表型以及光合作用、抗逆等指标的变化。【结果】(1)过表达Pto... 详细信息

【目的】探究杨树木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因PtoXTH34在植物响应干旱胁迫过程中发挥的功能。【方法】将杨树PtoXTH34基因在烟草中异源表达,并进行干旱胁迫,分析过表达烟草表型以及光合作用、抗逆等指标的变化。【结果】(1)过表达PtoXTH34基因能够显著降低离体烟草叶片的失水率。(2)干旱处理14 d后,对照植株出现明显的枯萎现象,而过表达PtoXTH34烟草叶片生长良好,仍为绿色,且过表达PtoXTH34植株的株高和茎直径均显著高于对照植株。(3)干旱处理14 d后,对照植株的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均趋近于0,而过表达PtoXTH34烟草的各项光合指标均极其显著高于对照植株,且高于干旱处理前。(4)干旱处理14 d后,对照植株体内的H2O2和MDA含量均出现大幅上升,且显著高于过表达PtoXTH34植株,对照植株出现活性氧积累现象,且叶片损伤程度较大,而过表达PtoXTH34植株并未出现此现象。【结论】过表达PtoXTH34烟草通过降低叶片失水率,提升光合作用,清除活性氧积累,进而提高植株的抗旱性。本研究为揭示杨树PtoXTH34的基因功能奠定了基础,丰富了林木分子育种的基因资源。

关键词：杨树基因表达木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因抗旱性光合作用烟草

北京城市绿地蜜粉源植物特征及其对传粉网络结构的影响

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生态学杂志 2025年

作者：唐令张梦园胡昭岩周璟范舒欣董丽北京林业大学园林学院城乡生态环境北京实验室国家花卉工程技术研究中心烟台黄渤海新区自然资源和规划局

在城市化导致的生物多样性丧失背景下，全球传粉昆虫也面临严峻的生存危机。城市绿地因其多样化的生境及植物种类，对维持传粉昆虫生物多样性具有重要作用。蜜粉源植物作为传粉昆虫的主要食物资源，是传粉网络的重要组成部分。但目前对... 详细信息

在城市化导致的生物多样性丧失背景下，全球传粉昆虫也面临严峻的生存危机。城市绿地因其多样化的生境及植物种类，对维持传粉昆虫生物多样性具有重要作用。蜜粉源植物作为传粉昆虫的主要食物资源，是传粉网络的重要组成部分。但目前对城市生态系统中传粉网络的结构还缺乏深入了解。本研究以城市绿地植物和传粉昆虫为基础构建定量的传粉网络，通过分析蜜粉源植物和传粉昆虫及其功能群组成、物种和网络层级上传粉网络结构特征，重点描述蜜粉源植物的来源、生活型、栽培状况、入侵性和园艺性5个特征，并探讨不同特征的蜜粉源植物对网络结构的影响。研究共记录到北京城市绿地中204种蜜粉源植物和141种传粉昆虫的814种4698次互作，成功识别出10种关键蜜粉源植物。蜜粉源植物的特征对传粉网络的结构具有显著影响，其中乡土植物、多年生草本或灌木、自生或低管理强度植物、非园艺种植物对网络的稳定作用更强。本研究证实了利用网络分析进行城市生物多样性保护科学决策的有效性，研究结果对优化蜜粉源植物的配置和管理，提升城市绿地的生态效益，促进城市生物多样性保护和可持续发展具有重要的理论和实践意义。

关键词：蜜粉源植物传粉昆虫生态网络城市生物多样性传粉功能群

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社会性蜂类昆虫认知行为研究进展

环境昆虫学报 2025年

作者：文超张金秋张晨阳郭宇豪王偲葛瑨温俊宝北京林业大学草业与草原学院北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室华南农业大学林学与风景园林学院中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室

关于动物认知研究主要侧重于大脑相对较大的脊椎动物，如灵长类和鸟类。本文综述了社会性蜂类个体、群体水平认知相关的研究工作。研究表明蜂类昆虫也具有复杂的个体认知能力，包括联想学习、自我认知、工具使用和空间导航等。蜂类昆虫... 详细信息

关于动物认知研究主要侧重于大脑相对较大的脊椎动物，如灵长类和鸟类。本文综述了社会性蜂类个体、群体水平认知相关的研究工作。研究表明蜂类昆虫也具有复杂的个体认知能力，包括联想学习、自我认知、工具使用和空间导航等。蜂类昆虫表现出基于多巴胺的情绪状态，这种情绪是由对食物的欲望和个体经历引起的。蜂类昆虫同样还具有复杂的社会认知行为，蜂群中不同个体间能够进行个体识别，这是蜂群内部进行社会互动的基础。此外，部分蜂类被证实通过训练之后能解决一些非自然任务的能力，这些行为可以通过社会学习在不同个体间传播，最终在整个种群中保留下来。本文最后讨论了蜂类昆虫认知行为的神经基础，越来越多的证据表明蜂类昆虫具备认知能力的神经细胞基础，这取决于神经元之间的复杂连接。本文回顾了蜂类昆虫认知行为的最新进展，这有助于为动物行为和认知演化提供独特的视野。

关键词：认知社会性昆虫蜂联想学习工具使用