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非编码RNA在植物生长发育及逆境响应中的研究进展

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植物学报 2024年第5期59卷 709-725页

作者：路笃贤张严妍刘艳李岩竣左新秀林金星崔亚宁北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 微山县自然资源和规划局济宁277600

非编码RNA(ncRNA)是一类不具备蛋白质编码能力但有多种生物学功能的RNA分子,广泛存在于各种生物体内。随着高通量测序技术的不断完善,大量的非编码RNA被鉴定出来,其功能和作用机制也逐渐被阐释。大量研究表明,非编码RNA在植物生长发育... 详细信息

非编码RNA(ncRNA)是一类不具备蛋白质编码能力但有多种生物学功能的RNA分子,广泛存在于各种生物体内。随着高通量测序技术的不断完善,大量的非编码RNA被鉴定出来,其功能和作用机制也逐渐被阐释。大量研究表明,非编码RNA在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用。尽管对某一类非编码RNA调控植物生长发育及逆境响应的总结有很多,但缺少对非编码RNA系统而全面的总结。因此,该文首先简要介绍非编码RNA的分类及特征,随后重点介绍非编码RNA在植物生长发育,如种子休眠和萌发、根和叶的生长发育、花和果实的发育以及果实成熟方面的作用,最后对非编码RNA在逆境胁迫响应中的功能及作用机制进行总结,旨在全面论述非编码RNA在植物生长发育和胁迫响应中的分子调控机理,以期为改良品种、提高农林业生产的产量和品质提供参考。

关键词：微小RNA 环状RNA 长链非编码RNA 生长发育胁迫应答

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RNA修饰检测技术的研究进展

科学通报 2024年

作者：杨梅葛颜锐吴丁洁林金星李瑞丽北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京林业大学生物科学与技术学院林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室

RNA修饰是在特定的位置上添加化学基团来改变RNA分子的结构和功能,在转录后调控中发挥着重要作用.研究表明, RNA中存在大量动态的、可逆的修饰,能够参与基因表达调控、RNA翻译、细胞分化和疾病发生等生物学过程.为了对RNA修饰的含量和... 详细信息

RNA修饰是在特定的位置上添加化学基团来改变RNA分子的结构和功能,在转录后调控中发挥着重要作用.研究表明, RNA中存在大量动态的、可逆的修饰,能够参与基因表达调控、RNA翻译、细胞分化和疾病发生等生物学过程.为了对RNA修饰的含量和位置信息进行检测,研究人员开发了多种RNA修饰检测方法.本综述主要从RNA修饰的定量检测技术、位点特异性检测技术和测序检测技术三个方面出发,系统介绍了这些检测技术的原理、操作步骤和优缺点,并对RNA修饰的检测技术最新研究进展进行了总结,为深入研究RNA修饰的生物学功能和作用机制提供更好的思路和方法.

关键词： RNA修饰检测技术定量位点特异性测序

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木质素单体跨膜转运的技术研究进展

生物技术通报 2024年

作者：毛馨艺兰芸张准张叶卓金琪赵美棋曾子柽李晔北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京林业大学生物科学与技术学院林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室

木质素（lignin）作为一种重要的可再生资源，主要集中在植物的次生细胞壁中，在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节：单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深... 详细信息

木质素（lignin）作为一种重要的可再生资源，主要集中在植物的次生细胞壁中，在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节：单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深入探究木质素单体跨膜转运的分子机制，对揭示细胞壁形成分子机制及木材改良具有重要意义。基于此，本综述从转录组学、基因工程、点击化学、荧光显微成像、分子模拟等技术角度，对木质素单体跨膜转运的相关进展和最新技术进行了梳理和总结，阐述了木质素单体跨膜转运相关研究的新技术和存在的技术瓶颈，并对比分析了不同技术之间的优缺点，最后提出了木质素单体跨膜转运机制研究中仍存在的问题和面临的挑战。相信随着成像技术、结构生物学、人工智能等科技的飞速发展，将为进一步阐明木质素单体跨膜转运的分子机理提供有效的技术手段。期望本综述为木质素单体的相关研究提供新的思路和方法。

关键词：木质素单体跨膜转运点击化学分子模拟荧光显微成像

夜间不同环境稳定性条件下杨树水分生理过程的生物物理控制

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林业科学 2024年第8期60卷 95-108页

作者：王一君陈立欣陈左司南张志强许行姚飞陈胜楠北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站临汾042299 国家林业和草原局水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100083 北京市共青林场北京101300

【目的】以杨树人工林生态系统为研究对象,研究环境因子与内源性昼夜节律对树木叶片水分生理和树干液流的生物物理调控机制,旨在揭示树木水分生理过程(叶片气孔导度、叶片蒸腾、叶片水势和树干液流)在夜间对不同环境稳定性条件的响应模... 详细信息

【目的】以杨树人工林生态系统为研究对象,研究环境因子与内源性昼夜节律对树木叶片水分生理和树干液流的生物物理调控机制,旨在揭示树木水分生理过程(叶片气孔导度、叶片蒸腾、叶片水势和树干液流)在夜间对不同环境稳定性条件的响应模式和影响因素。【方法】对位于北京市顺义区潮白河沿岸的欧美杨人工林,在生长季期间选定7个晴朗的昼夜,连续监测3棵样树的叶片气体交换和叶片水势。同时,使用热扩散探针技术监测样树的树干液流密度变化,同步记录环境因子变化,并使用日落后历时量化昼夜节律的影响。【结果】1)夜间出现树木气孔开放的现象,叶片蒸腾和液流同步发生。夜间环境稳定(v=0且ΔVPD≤0.1 kPa)条件下,树木水分生理指标主要受大气和土壤温度影响(P0或ΔVPD≥0.1 kPa)条件下,叶片气孔导度和树干液流密度受大气温度(T_(a))和VPD的正向调控,与空气湿度(RH)显著负相关(P生物物理过程和调控机制有显著差异,当环境因子波动较小时,树木水分生理过程受昼夜节律调控形成了显著的夜间模式,此时应考虑其对植物水分的影响。本研究强调了昼夜节律在调控林木水利用中的关键作用,并建议制定基于时间和环境稳定性的灌溉策略,以优化水分管理和应对气候变化。

关键词：环境稳定性昼夜差异树干液流叶片水分生理昼夜节律

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木本植物叶色变异机制研究进展

植物学报 2024年第2期59卷 319-328页

作者：车佳航李纬楠秦英之陈金焕北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学林木育种与生态修复国家工程中心北京100083 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

木本彩叶植物叶色鲜艳,具有极高的观赏价值,能为园林景观增添色彩。近年来,园林景观设计越来越重视木本彩叶植物的应用。引起叶色变化的直接原因是叶片中的色素含量与比例改变。叶色变异受内部遗传因素和外界环境因素共同影响,通过控制... 详细信息

木本彩叶植物叶色鲜艳,具有极高的观赏价值,能为园林景观增添色彩。近年来,园林景观设计越来越重视木本彩叶植物的应用。引起叶色变化的直接原因是叶片中的色素含量与比例改变。叶色变异受内部遗传因素和外界环境因素共同影响,通过控制光照和温度等条件可对叶色进行调控。随着对木本植物叶色变异机制研究的探索,目前在木本植物中已挖掘出多个调控叶色变异的关键基因和调控模式。该文从环境因素、叶片微观结构、叶色变异的分子机制等方面总结木本彩叶植物叶色变异的研究进展,为进一步完善木本植物叶色变异机制及培育观赏彩叶树种提供参考。

关键词：叶色变异环境因素分子机制木本植物

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KNOX2转录因子研究进展

植物生理学报 2024年第9期60卷 1367-1374页

作者：王聪侯思佳张倩倩陈静杜俊红梁丹邬荣领郭允倩北京林业大学生物科学与技术学院计算生物学中心林木育种国家工程实验室林木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083

KNOX (KNOTTED1-like homeobox)是植物中一类具有重要功能的转录因子,属于同源异形盒基因超家族中TALE (three amino-acid loop extension)的亚族。研究表明该家族成员广泛参与植物生长发育和形态建成。本文主要对KNOX2基因的结构、分... 详细信息

KNOX (KNOTTED1-like homeobox)是植物中一类具有重要功能的转录因子,属于同源异形盒基因超家族中TALE (three amino-acid loop extension)的亚族。研究表明该家族成员广泛参与植物生长发育和形态建成。本文主要对KNOX2基因的结构、分类、生物学功能及参与的分子互作机制进行综述性介绍,并对近年来的最新研究成果进行总结,以期为进一步探究KNOX2基因在植物生长发育过程中的相关机制及其他物种中的功能提供参考。

关键词： KNOX2 次生细胞壁珠被结瘤

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空间代谢组技术在植物研究中的应用与前景

植物科学学报 2024年第5期42卷 654-663页

作者：李晓旭王晨璨丁文静梅曼张玉倩蔺宏霞赵媛媛北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学树木发育与基因编辑研究院北京100083 北京林业大学林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 北京林业大学树木资源高效生产全国重点实验室北京100083

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要... 详细信息

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要。本文介绍了空间代谢组技术的研究现状,重点综述了空间代谢组技术在植物组织研究方面的前沿应用,探讨了空间代谢组技术在植物单细胞水平研究领域中的应用与挑战,以期为研究植物生长发育及空间代谢网络的调控提供新的途径,为解决农业生产、植物能源开发等领域的问题提供关键支持。

关键词：空间代谢组技术质谱成像代谢物空间分布植物生长发育

基于EST-SSR标记的沙棘品种鉴定及指纹图谱构建

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生态与农村环境学报 2024年第3期40卷 374-385页

作者：赵雨欣张哲文考惠霞孙永江辛智鸣赵喆董树斌程瑾北京林业大学生物科学与技术学院/林木育种与生态修复国家工程中心/花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京100083 北京林业大学林学院/森林培育与保护教育部重点实验室北京100083 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口015200

以沙棘(Hippophae rhamnoides)优良品种“实优1号”为材料,对其叶片进行转录组测序,利用微卫星识别软件(microsatellite identification tool,MISA)和Primer 3(version 2.3.4)对获得的序列进行简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)位点挖掘和引物设计,以收集的42份沙棘品种为研究材料,开展聚合酶链式反应(PCR)和毛细管电泳检测,旨在开发一套多态性高、稳定性好和通用性强的表达序列标签微卫星(express sequence tags from simple sequence repeat,EST-SSR)引物,构建沙棘指纹图谱,从而实现沙棘品种的快速准确鉴定,并对沙棘品种间亲缘关系进行分析。“实优1号”转录组测序共获得6196个SSR位点,其中,重复基元类型为182种,SSR基序长度主要分布在10~21 bp区间,占全部SSR的81.58%,主要SSR重复类型为单核苷酸重复(48.72%)、二核苷酸重复(22.68%)和三核苷酸重复(18.85%)。利用筛选出的28对引物在42份沙棘品种中共检测出193个等位基因,等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、多态信息含量(PIC)和Shannon信息指数(I)等遗传多样性参数的均值分别为6.964、3.495、0.617、0.671、0.623和1.384。UPGMA聚类分析表明,42份沙棘品种间的遗传相似性系数为0.601~0.990,当遗传相似性系数为0.694时,供试品种可分为2组;当遗传相似性系数约为0.7402时,供试品种可分为3组。优选6对引物构建指纹图谱,可以实现沙棘品种的快速准确鉴定。该研究可为沙棘的良种鉴定、指纹图谱构建以及遗传多样性和亲缘关系分析等提供分子水平的理论基础和数据支撑。

关键词：沙棘表达序列标签微卫星指纹图谱遗传多样性

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蛋白质寡聚化的活体检测技术及其研究进展

科学通报 2024年第8期69卷 1034-1046页

作者：罗鹏云李岩竣左新秀钱虹萍徐昌文林金星崔亚宁林木育种与生态修复国家工程研究中心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

蛋白质寡聚在许多生理过程中起着非常重要的作用,分析蛋白寡聚化有利于深层次解析蛋白质-蛋白质/配体相互作用、信号转导以及疾病发生相关机制等生物学过程.近年来,随着一些新兴技术的涌现,实时、动态、活体观测蛋白与蛋白相互作用的研... 详细信息

蛋白质寡聚在许多生理过程中起着非常重要的作用,分析蛋白寡聚化有利于深层次解析蛋白质-蛋白质/配体相互作用、信号转导以及疾病发生相关机制等生物学过程.近年来,随着一些新兴技术的涌现,实时、动态、活体观测蛋白与蛋白相互作用的研究已成为热点.通过提高时间分辨率和空间分辨率,可以更准确地观察和研究蛋白质的动态行为和相互作用.同时,新兴技术与算法的结合进一步扩展了对蛋白质在时间和空间尺度上的研究范围,使我们能更深入地探索蛋白质结构与功能之间的关系.本文首先简要介绍了寡聚蛋白质的分类和形成机制,随后从蛋白标记技术和活体检测技术两个方面综述了用于分析蛋白复合体寡聚化的几种主要技术以及其研究进展.最后,展望了蛋白质寡聚化研究的发展前景,希望为研究者在选择适合的分析技术时提供一些理论参考.

关键词：蛋白质寡聚化蛋白质-蛋白质相互作用蛋白质标记活体检测