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金属抗性促生细菌Burkholderia sp.减缓玉米幼苗镉毒害和阻抗镉转运

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农业环境科学学报 2024年第4期43卷 763-773页

作者：庄杰孙乐妮杨恩东欧阳文凯曹媛媛张夕红安徽农业大学生命科学学院合肥230036

为探明金属抗性促生细菌对减缓玉米镉毒害和阻抗镉转运的影响,本研究采用砂培试验向营养液中添加不同浓度重金属镉,研究接种镉抗性促生细菌YM3(Burkholderia sp.)对玉米苗干质量、生理指标、镉含量及金属转运基因表达情况的影响。结果表... 详细信息

为探明金属抗性促生细菌对减缓玉米镉毒害和阻抗镉转运的影响,本研究采用砂培试验向营养液中添加不同浓度重金属镉,研究接种镉抗性促生细菌YM3(Burkholderia sp.)对玉米苗干质量、生理指标、镉含量及金属转运基因表达情况的影响。结果表明,接种菌株YM3能促进玉米生长,且在镉胁迫环境中菌株促生效果更显著,使玉米根、茎、叶干质量分别增加9.09%~40.00%、63.33%~84.41%、48.50%~67.48%;接种处理玉米叶绿素总量增加1.70%~53.17%、根系活力增加7.40%~16.93%;游离脯氨酸降低3.04%~21.82%;当镉浓度为12 mg·L^(-1)时,丙二醛含量降低26.37%;接种菌株显著降低玉米地上部镉含量,使茎、叶镉含量分别降低13.64%~41.84%和17.85%~20.29%;q-PCR对金属转运相关基因HMA2、HMA3和Nramp5进行表达量的检测,结果表明接种菌株对重金属转运相关基因转录水平的表达调控受镉浓度影响。在0 mg·L^(-1)和8 mg·L^(-1)镉处理中,接菌处理HMA2、HMA3和Nramp5表达量在根中均表现为下调,在8 mg·L^(-1)和12 mg·L^(-1)镉处理中,接菌处理HMA2和Nramp5表达量在叶中均表现为下调。接菌处理通过不同程度影响基因HMA2、HMA3和Nramp5表达量来阻控玉米苗对镉的吸收转运。研究表明,在镉胁迫环境下接种镉抗性促生菌株Burkholderia ***3能促进玉米苗生长,减缓玉米苗镉毒害,并阻控镉从根部向地上部转运,这对于玉米安全生产具有重要应用潜力。

关键词：金属抗性促生细菌玉米镉转运基因生理特性

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小麦根系构型及抗旱性研究进展

中国农业科学 2024年第9期57卷 1633-1645页

作者：张余周王一钊高茹茜刘逸凡西北农林科技大学生命科学学院

小麦是全球最重要的粮食作物之一，干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官，直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来，越来越多的研究表明，根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要... 详细信息

小麦是全球最重要的粮食作物之一，干旱是影响其生长发育最重要的非生物胁迫因子。根系作为作物获取水分和养分的重要器官，直接决定了作物对土壤水分的利用效率。近年来，越来越多的研究表明，根系构型在植物干旱胁迫响应中发挥了重要功能。本文综述了目前根系构型在调控小麦抗旱性方面的研究进展。首先概述了根向性生长，特别是根向重力性生长对植物根系结构的塑造作用，重点总结了目前挖掘到参与根系向重力性生长的相关基因及其分子调控机制，并阐述了根向性生长调控的根系构型是如何介导小麦对干旱胁迫的适应。除了根向性生长，根系的发育过程也参与了对植物根系构型的调控，并决定植物对干旱胁迫的适应能力，因此，本文进一步综述了在干旱胁迫条件下小麦如何通过调控根系发育来改变根系形态，包括增加根长、调控侧根数量和根毛密度等，来增强小麦对土壤水分的吸收和对干旱环境的适应；同时，系统总结了干旱胁迫条件下参与调控作物（尤其是小麦）根系发育的相关基因。此外，根系作为植物地下部分，其构型的解析一直是本领域研究难点，阻碍了对根系结构与植物耐旱性关系的进一步解析，因此，本文也归纳了目前可用于小麦根系二维结构和三维结构表型分析的技术。这些技术可测量和分析小麦根系的长度、密度、生长方向和形态等参数，为深入理解根系构型与小麦抗旱性关系提供技术支撑。最后，展望了改良根系结构在小麦抗旱育种中的应用前景，并对如何挖掘更多潜在的小麦根系构型调控基因，及解析相关基因的调控机理进行了讨论。综上所述，小麦根系结构与小麦抗旱性关系密切，随着测序和分析技术的不断发展，以及小麦根系结构调控机制研究的不断深入，为未来培育抗旱小麦新品种提供了新的手段和策略。

关键词：小麦根系结构根系向性生长根系发育抗旱性根系可视化

转录组分析拟南芥对锰胁迫及恢复过程中的分子响应

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生物工程学报 2024年第4期40卷 1138-1156页

作者：杨丽彭佳师唐婷湖南科技大学生命科学与健康学院湖南湘潭411100

锰是植物必需元素,参与多种代谢过程,然而,锰过量会对植物造成毒害。为探究植物在锰胁迫和恢复期的各种生理生化活动规律,本研究以拟南芥(Arabidopsis)为实验对象,将在MS培养基上生长5 d的幼苗,分别置于含1 mmol/L MnCl2的MS培养基上1 d... 详细信息

锰是植物必需元素,参与多种代谢过程,然而,锰过量会对植物造成毒害。为探究植物在锰胁迫和恢复期的各种生理生化活动规律,本研究以拟南芥(Arabidopsis)为实验对象,将在MS培养基上生长5 d的幼苗,分别置于含1 mmol/L MnCl2的MS培养基上1 d和3 d,随后将锰处理3 d的幼苗转移到MS培养基上恢复1 d进行各种生理指标检测及转录组分析。结果显示,拟南芥在恢复阶段叶片出现轻微变黄症状,叶绿素和类胡萝卜素浓度显著减少,而丙二醛(malondialdehyde,MDA)和可溶性糖含量在恢复阶段增加。转录组测序数据显示,差异基因的表达模式呈现三大类型:早期响应、晚期响应和恢复期响应。京都基因与基因组百科全书(Kyoto encylopaedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析发现,差异代谢通路包括植物激素信号传导(plant hormone signal transduction)、丝裂原活化蛋白激酶(mitosolysis activates protein kinase,MAPK)信号通路、苯丙烷合成代谢途径(phenylpropanoid biosynthesis)、ABC转运蛋白(ATP binding cassette transporters)和甘油磷脂代谢(glycosphingolipid biosynthesis)等。在锰胁迫及恢复阶段,筛选到了与苯丙烷合成代谢途径、ABC转运蛋白和甘油磷脂代谢相关的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),随机选取16个差异基因进行qRT-PCR验证,结果与RNA-seq数据表达趋势一致。结果表明,植物可能通过调节苯丙烷类合成代谢途径,促进多酚类物质的积累以清除在恢复阶段产生的过氧化物;激活ABC转运蛋白,提高锰离子在植物体内的运输,减轻锰离子对植物的毒害作用;通过启动甘油磷脂代谢,调整细胞膜脂组成和含量,以适应锰胁迫。本研究结果为拟南芥应对锰胁迫并恢复时作出反应的分子机理提供了新见解,也为植物耐锰新品种培育提供了参考。

关键词：拟南芥锰胁迫转录组分析甘油磷脂 ABC转运蛋白

FitDockApp:基于模板的分子对接PyMOL插件图形化计算软件

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生物化学与生物物理进展 2024年第3期51卷 716-725页

作者：王有钧杨羽婵刘扬肖智雄曹洋四川大学生命科学学院成都610065 四川大学计算机学院成都610065

目的分子对接在预测分子之间的结合模式和亲和力方面起着至关重要的作用,是计算结构生物学和计算机辅助药物设计研究的重要方法。本研究团队近期开发了一款基于模板的新型对接方法FitDock,当存在近似的蛋白质配体模板时,它在准确性和速... 详细信息

目的分子对接在预测分子之间的结合模式和亲和力方面起着至关重要的作用,是计算结构生物学和计算机辅助药物设计研究的重要方法。本研究团队近期开发了一款基于模板的新型对接方法FitDock,当存在近似的蛋白质配体模板时,它在准确性和速度方面都超过了业界常用的分子对接方法。为了增强FitDock方法的可用性,使其在分子模拟领域得到更广泛的应用,很有必要发展图像化的软件工具。方法基于Python图像化编程,本文开发了FitDockApp,这是分子可视化软件PyMOL的插件软件。结果FitDockApp能够通过操作窗口界面,实现基于模板的分子对接和配体结构比对,实时显示预测三维结构,并提供将对接文件上传到实验室服务器获取最优模板的便利。此外,FitDockApp还具备批量对接功能。结论FitDockApp通过用户友好的界面简化了对接过程,并提供丰富的功能,帮助研究人员获得精确的对接结果。FitDockApp是一款免费软件,兼容Windows和Linux系统,可在http://***/fitdock/下载。

关键词：分子对接 PyMOL FitDock

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大别山黏菌的物种多样性调查

生物多样性 2024年第2期32卷 81-90页

作者：林迪陈双林杜榷宋文龙饶固闫淑珍南京师范大学生命科学学院南京210023

为揭示大别山黏菌的物种组成和分布特征,在2020年8月至2022年9月期间,作者先后对大别山21个自然保护区和国家森林公园进行了黏菌物种调查。通过野外采集和基物湿室培养,获得黏菌标本984份。按照形态分类学鉴定为6目13科32属93种,其中,1... 详细信息

为揭示大别山黏菌的物种组成和分布特征,在2020年8月至2022年9月期间,作者先后对大别山21个自然保护区和国家森林公园进行了黏菌物种调查。通过野外采集和基物湿室培养,获得黏菌标本984份。按照形态分类学鉴定为6目13科32属93种,其中,11种为丰富种(相对多度RA>3%),8种为常见种(RA=1.5%–3%),30种为偶见种(RA=0.5%–1.5%),44种为稀有种(RA<0.5%)。苔生高杯菌(Crateriummuscorum)和易碎双皮菌(Didermafragile)在我国现仅知分布于大别山,掌状夹被菌(Ophiothecapedata)、草生发网菌(Stemonitisherbatica)、环壁团毛菌(Trichiavaria)等48种首次在大别山报道。丰富度分析表明,大别山不同调查地点、林型和基物类型的黏菌物种数量和种属比存在差异,大别山区域的河南董寨自然保护区黏菌物种数量高于其他地点,发现黏菌41种,种属比为1.95,特有种为3种;针阔混交林中的黏菌物种数量高于针叶林和阔叶林两种单一林型,生长黏菌81种,种属比为2.89,独有种有28种;生长于腐木上的黏菌77种,物种数量高于凋落物、活草和树皮等基物,种属比为2.75,腐木上特有种有42种。研究结果表明,黏菌在大别山21个自然保护区和国家森林公园具有不同的物种组成和丰富度,从而形成了不同的分布格局,且物种多样性在腐木上和针阔混交林中高于其他生长基物和单一林型,为全面认识大别山的黏菌生物多样性奠定了良好基础。

关键词：华中地区黏菌物种组成相对多度分布格局

低温处理对段殖黄线藻生长、油脂积累、光合及抗氧化酶活性的影响

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水生生物学报 2024年第4期48卷 653-664页

作者：邓仟朱瑞鸿高保燕于博涵唐子涵张成武暨南大学生命科学学院生态学系广州510632

以丝状产油微藻段殖黄线藻(Xanthonema hormidioides)作为实验材料,经过低温(5℃)预处理后的藻种与常温(25℃)条件下的藻种进行对比实验,研究段殖黄线藻在不同温度(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃)和高、低氮浓度(18和3 mmol/L)条件下的... 详细信息

以丝状产油微藻段殖黄线藻(Xanthonema hormidioides)作为实验材料,经过低温(5℃)预处理后的藻种与常温(25℃)条件下的藻种进行对比实验,研究段殖黄线藻在不同温度(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃)和高、低氮浓度(18和3 mmol/L)条件下的生长和油脂积累及低温(5℃)对这两种状态下的藻种光合活性和抗氧化酶系统的影响。结果显示:低温预处理后的段殖黄线藻在各温度下积累的生物量要高于常温条件下的段殖黄线藻,在15℃时可达到最高生物量为10.1 g/L,20℃条件下可获得最高油脂和脂肪酸绝对含量,分别占干重的64.20%和49.05%(3 mmol/L),蛋白质含量在15℃时达到最高为43.5%(18 mmol/L),总碳水化合物则基本维持在10%—25%。5℃下段殖黄线藻对光的利用率(α)及最大电子传递速率(ETRmax)均受到明显抑制,低温预处理后的段殖黄线藻叶绿素a含量、Fv/Fm和Fv/Fo值均在第9天后超过常温实验组,最高分别可达9.98 mg/g、2.99和0.75(3 mmol/L)。与常温实验组相反,低温预处理后段殖黄线藻在5℃下ETRmax和对强光的耐受能力(IK)均有所升高。此外,低温预处理后段殖黄线藻超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的最大活性可达65.6和0.56 U/mg protein,均显著高于常温段殖黄线藻(P<0.05)。综上,低温预处理后的段殖黄线藻生长和代谢产物的积累更具优势,并且在低温适应性、光合效率及抗氧化应激方面的能力也得到显著提升。

关键词：低温预处理生长油脂积累光合活性抗氧化酶段殖黄线藻

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衰老促进主动脉瘤发生的遗传机制

中国临床保健杂志 2024年第1期27卷 35-42页

作者：于振平辛洪波田小利南昌大学生命科学学院人类衰老研究所南昌330031 南昌大学生命科学学院转化医学研究院南昌330031

主动脉瘤是以主动脉局部出现不可逆的永久扩张为特征的一类主动脉疾病。主动脉瘤发病机制复杂,与遗传和增龄密切相关。目前已发现与主动脉瘤相关的基因有超过1000个。一方面,一部分致病或者易感基因在模式生物上得到证实;另一方面,60岁... 详细信息

主动脉瘤是以主动脉局部出现不可逆的永久扩张为特征的一类主动脉疾病。主动脉瘤发病机制复杂,与遗传和增龄密切相关。目前已发现与主动脉瘤相关的基因有超过1000个。一方面,一部分致病或者易感基因在模式生物上得到证实;另一方面,60岁以上人群中主动脉瘤的发病率急剧上升。衰老是否影响主动脉瘤相关基因,促进主动脉瘤的发生,尚不十分清楚。细胞衰老导致的线粒体功能障碍、氧化应激增加及衰老相关分泌表型增加等改变均可促进主动脉瘤的发生。该文重点综述了细胞衰老影响主动脉瘤相关基因及其机制,探讨通过延缓衰老预防主动脉瘤发生的可能性。

关键词：主动脉瘤细胞衰老基因表达调控综述

小麦PLC基因家族鉴定及其低温下的表达模式分析

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植物生理学报 2024年第2期60卷 339-352页

作者：娄贵成任治鹏姜云爽彭瞰看包雨卓王多佳苍晶东北农业大学生命科学学院哈尔滨150030

质体蓝素蛋白(PLC)是一种I型蓝色铜蛋白,在植物生长发育以及响应胁迫过程中具有重要作用,然而目前对小麦(Triticum aestivum) PLC基因家族的研究报道较少。为探究小麦PLC基因的特征,本研究对小麦全基因组进行了分析,共鉴定到74个小麦PL... 详细信息

质体蓝素蛋白(PLC)是一种I型蓝色铜蛋白,在植物生长发育以及响应胁迫过程中具有重要作用,然而目前对小麦(Triticum aestivum) PLC基因家族的研究报道较少。为探究小麦PLC基因的特征,本研究对小麦全基因组进行了分析,共鉴定到74个小麦PLC家族基因,系统发育树分析将其分为6组。将这些基因定位于小麦染色体上,并对它们的理化性质、基因结构、进化树以及共线性进行分析,结果表明:小麦PLC蛋白多数为弱碱性蛋白,亚细胞定位发现主要分布在细胞质和质膜中;小麦PLC蛋白结构域与核心基序排列有序稳定,高度保守。进一步以强抗寒冬小麦品种‘东农冬麦1号’为材料,对其转录组数据库中低温差异表达的12个PLC基因进行实时荧光定量PCR验证,发现这12个基因在不同组织(分蘖节和叶片)中表达量均有差异;在不同温度下,大多数PLC具有相似的表达模式。PLC在小麦抗寒过程中发挥重要作用。

关键词：小麦 PLC 系统发生分析低温胁迫

谷氨酰胺转氨酶介导的荞麦蛋白-花生蛋白交联及其功能特性研究

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中国粮油学报 2024年第2期39卷 104-112页

作者：陈方圆金建蓝许诺西南科技大学生命科学与工程学院绵阳621010

以谷氨酰胺转氨酶(TGase)为交联酶制剂,对荞麦蛋白与花生蛋白进行交联,通过单因素实验对2种蛋白的比例、总蛋白质质量浓度、TG酶添加量、交联温度、交联时间和pH进行了参数优化,并研究了最佳交联工艺条件下制备得到的交联产物的功能特... 详细信息

以谷氨酰胺转氨酶(TGase)为交联酶制剂,对荞麦蛋白与花生蛋白进行交联,通过单因素实验对2种蛋白的比例、总蛋白质质量浓度、TG酶添加量、交联温度、交联时间和pH进行了参数优化,并研究了最佳交联工艺条件下制备得到的交联产物的功能特性。结果表明,荞麦蛋白与花生蛋白的质量比1∶1、总蛋白质量浓度4 g/100 mL、酶质量分数1.25%、反应温度40℃、反应时间120 min、pH 8.0时的交联反应效果最佳,交联度为63.1%。功能特性测定结果表明,与未交联的蛋白质相比,交联后的蛋白质的持水性、持油性和乳化稳定性有所提高,但乳化性、起泡性和起泡稳定性降低;在pH 3~12范围,交联蛋白质的溶解度逐渐升高,尤其在pI 4.0处,溶解度提高最为显著。

关键词：谷氨酰胺转氨酶蛋白质交联功能特性荞麦蛋白花生蛋白