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番茄糖基转移酶基因SlUDP提高拟南芥镉胁迫耐性的作用研究

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植物遗传资源学报 2024年

作者：张美玉马玉芳罗宇芳耿鑫鑫郭静张欣欣陈超金晓霞哈尔滨师范大学生命科学与技术学院植物生物学黑龙江省高校重点实验室/黑龙江省道地野生药材种质资源研究中心

镉(Cd)胁迫严重限制了植物的生长，因此筛选并鉴定与植物镉胁迫耐受性相关的基因显得尤为重要。前期，我们通过转录组数据筛选获得番茄UDP-糖基转移酶基因(SlUDP)，其响应植株镉胁迫的反应。在本研究中，我们首先克隆SlUDP基因的编码区... 详细信息

镉(Cd)胁迫严重限制了植物的生长，因此筛选并鉴定与植物镉胁迫耐受性相关的基因显得尤为重要。前期，我们通过转录组数据筛选获得番茄UDP-糖基转移酶基因(SlUDP)，其响应植株镉胁迫的反应。在本研究中，我们首先克隆SlUDP基因的编码区全长序列，基因表达分析表明，其在叶片和果实中表达量较高，并且受到镉胁迫诱导上调表达。酵母遗传转化试验表明，含有INVSc1-pYES2-SlUDP质粒的酵母菌株在不同浓度镉胁迫下表现出一定的耐受性。进一步构建SlUDP过表达载体转化模式植物拟南芥，获得过表达拟南芥株系。当SlUDP过表达拟南芥植株暴露于镉胁迫(40、60、80 μmol/L)时，其存活率>50%，而野生拟南芥的存活率植物更好的耐镉性。此外，金属离子转运相关基因(ZIP1、IRT1、COPT2和CSD1)在过表达植株中的表达量约为野生型植株的3.1、1.5、1.6、2.1倍。上述结果表明，番茄SlUDP基因可能通过活性氧清除系统和金属离子转运途径来提高植株对镉胁迫的耐受性。本研究为糖基转移酶基因在植物耐受镉胁迫中的作用研究提供一定的理论依据，并为园艺植物抗性分子育种提供了候选基因。

关键词：番茄 SlUDP基因镉活性氧清除系统金属转运基因

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土壤脲酶酶促反应对3种有机氮肥施用的响应

中国生态农业学报（中英文） 2024年第6期32卷 1033-1042页

作者：李佳旺徐嘉于航罗慧沈菊培陈超白鑫岳中辉哈尔滨师范大学生命科学与技术学院/黑龙江省普通高等学校植物生物学重点实验室哈尔滨150025 福建师范大学地理科学学院福州350007

土壤脲酶(URE)是催化土壤氮素转化的重要酶类,其酶促反应的动力学和热力学特性能够反映土壤氮素转化的方向和强度,研究不同形式有机氮肥施用后的土壤脲酶酶促反应过程,对于维持农田土壤氮素的供应有积极意义。通过为期60 d的小麦盆栽试... 详细信息

土壤脲酶(URE)是催化土壤氮素转化的重要酶类,其酶促反应的动力学和热力学特性能够反映土壤氮素转化的方向和强度,研究不同形式有机氮肥施用后的土壤脲酶酶促反应过程,对于维持农田土壤氮素的供应有积极意义。通过为期60 d的小麦盆栽试验,测定尿素(UR)、猪粪(PM)和白星花金龟子虫粪(BM)施用后土壤脲酶活性在不同温度和底物浓度下的变化,运用公式计算酶动力学和热力学参数,并分析其与土壤碳氮组分的关系。结果表明:氮肥对土壤脲酶动力学和热力学参数均有显著影响(P学参数和热力学参数ΔG有显著影响(P学和热力学参数都显著增加(P学参数ΔH显著降低和ΔS显著增加(P学和热力学参数与土壤碳氮组分间存在一定的相关关系,脲酶动力学和热力学参数是土壤氮素转化的主要因子。综上所述,3种氮肥处理对土壤脲酶酶促反应的影响存在差异,可以利用土壤脲酶酶促反应参数来指示氮肥施用后的土壤氮素变化;与UR和PM相比,BM能够维持土壤脲酶与底物的结合能力,降低反应所需的能量,提高反应自发程度,更有利于土壤氮素的转化。

关键词：氮肥脲酶酶促反应动力学参数酶促反应热力学参数尿素猪粪金龟子虫粪

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乳酸菌葡聚糖蔗糖酶的研究进展

食品工业科技 2024年第4期45卷 354-361页

作者：石贺于连升齐心彤钱志刚阚连宝杜仁鹏黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒区植物基因与生物发酵重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室黑龙江哈尔滨150080 河北环境工程学院河北省农业生态安全重点实验室河北秦皇岛066102 上海交通大学微生物代谢国家重点实验室上海200240

葡聚糖蔗糖酶(Glucansucrase)(EC.2.***.5.1)是一类α-转糖苷酶(Glucosyltransferase),主要由明串珠菌属(Leuconostoc)、链球菌属(Streptococcus)及乳杆菌属(Lactobacillus)等乳酸菌产生。葡聚糖蔗糖酶的结构和催化机制具有多样性,是生物合成胞外多糖的一种重要工具酶。本文主要综述了乳酸菌葡聚糖蔗糖酶的来源、分类、结构、反应机制,以及介绍培养基组成、培养条件对酶产量的影响,重点阐述葡聚糖蔗糖酶的优化方法、分离纯化过程及酶学性质,并对其发展趋势进行展望,以期为葡聚糖蔗糖酶在相关领域开展研究提供参考。

关键词：葡聚糖蔗糖酶结构催化机理优化分离纯化应用

桑葚发酵前后酚类组成变化及其抗氧化活性分析

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食品工业科技 2024年第2期45卷 280-288页

作者：韩晓云陶雨婷战佳莹李俊宏杜宝昌陈婧孙庆申黑龙江大学生命科学学院农业微生物技术教育部工程研究中心黑龙江省寒地生态修复与资源利用重点实验室黑龙江省普通高校微生物重点实验室黑龙江哈尔滨150080 甘南林场黑龙江齐齐哈尔162100 河北环境工程学院河北农业生态安全重点实验室河北秦皇岛066102

目的:旨在分析桑葚饮料发酵前后酚类物质的组成变化和抗氧化功能差异。方法:利用毕赤酵母菌(Pichia kudriavzevii)和融合魏斯氏乳酸菌(Weissella confusa)通过二次发酵桑葚制备桑葚饮料,比较桑葚发酵前后酚类物质对DPPH、OH、ABTS+自由... 详细信息

目的:旨在分析桑葚饮料发酵前后酚类物质的组成变化和抗氧化功能差异。方法:利用毕赤酵母菌(Pichia kudriavzevii)和融合魏斯氏乳酸菌(Weissella confusa)通过二次发酵桑葚制备桑葚饮料,比较桑葚发酵前后酚类物质对DPPH、OH、ABTS+自由基的清除能力及还原力,并通过非靶向代谢组学技术对不同组别样品差异代谢物进行鉴定,进而探究发酵前后酚类物质组成变化与抗氧化性能之间的相关性。结果:发酵后桑葚酚类物质(1 mg/mL)对DPPH自由基清除率由发酵前的45.97%±2.23%提高到59.01%±3.59%(P0.05)。从发酵前后桑葚酚类物质中共筛选出46种差异代谢物,包括3种花色苷类、10种酚酸类、18种类黄酮及15种其它酚类物质,其中发酵后上调和下调的代谢物分别为26种和20种,共涉及4个相关代谢通路,包括植物次生代谢产物的生物合成、苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成和花色苷生物合成。58.70%的酚类物质与DPPH和OH自由基清除率呈正相关。结论:桑葚经发酵后酚类物质组成变化及含量的增加使得抗氧化能力得到明显上调。

关键词：桑葚饮料发酵酚类抗氧化活性非靶向代谢组学

五味子多糖提取、结构特征及生物活性研究进展

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食品工业科技 2024年第3期45卷 1-9页

作者：司洲陈昊翔樊梓鸾东北林业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150040 黑龙江省森林食品资源利用重点实验室黑龙江哈尔滨150040

五味子是木兰科植物五味子(Schisandra chinensis(Turcz.)Baill),或华中五味子(Schisandra sphenanchera Rehd.etWils.)的干燥成熟果实,富含多糖、木脂素、挥发油、多酚等多种活性成分。多糖作为其主要的活性成分,提取工艺有双水相萃取... 详细信息

五味子是木兰科植物五味子(Schisandra chinensis(Turcz.)Baill),或华中五味子(Schisandra sphenanchera Rehd.etWils.)的干燥成熟果实,富含多糖、木脂素、挥发油、多酚等多种活性成分。多糖作为其主要的活性成分,提取工艺有双水相萃取、酶解法、超声法、微波法、超声微波协同、微波酶法协同、水提法等,其中双水相萃取效率最高,超声法和水提法应用最广泛。五味子多糖主要由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖和半乳糖醛酸组成,平均分子量大致范围在10^(3)~10^(5) Da。现代药理学研究表明,五味子多糖具有显著的抗氧化、免疫调节、抗肿瘤、保肝、降血糖、血脂等功效,在食品、医药领域高值化开发具有重要的意义。因此,本文对近年来国内外五味子多糖提取工艺、结构特征和生物活性及其相关机制进行系统总结,并对其研究方向与应用前景进行展望,以期为五味子深入研究和应用开发提供参考。

关键词：五味子多糖提取工艺结构生物活性

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生物法绿色合成纳米银及其抗菌应用进展

精细化工 2024年第1期41卷 13-22页

作者：魏国涛张群利崔琳琳东北林业大学工程技术学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨商业大学药学院黑龙江哈尔滨150076 森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室黑龙江哈尔滨150040

纳米银是研究和应用最广泛的纳米材料之一。近年来,为避免纳米银合成过程中产生有毒副产物,研究者在纳米银的绿色合成方面进行了诸多研究。首先,综述了生物法绿色合成纳米银,重点介绍了微生物法、植物提取物法;接着,介绍了纳米银抗菌性... 详细信息

纳米银是研究和应用最广泛的纳米材料之一。近年来,为避免纳米银合成过程中产生有毒副产物,研究者在纳米银的绿色合成方面进行了诸多研究。首先,综述了生物法绿色合成纳米银,重点介绍了微生物法、植物提取物法;接着,介绍了纳米银抗菌性的机理和影响因素;然后,总结了纳米银的抗菌应用;最后,指出植物各组织和微生物细胞中富含的各类天然化合物均可完成纳米银的绿色合成,不同生物源合成纳米银的潜力有待进一步发掘。纳米银尺寸和形状的可控化以及在使纳米银发挥抗菌作用的前提下减少迁移、减少副作用是下一步的研究重点,对未来发展提出了建议。

关键词：纳米材料银绿色合成抗菌性能抗菌应用

冻融季温带森林土壤真菌群落结构及功能类群对不同土壤有机碳输入的响应

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生态学报 2024年第6期44卷 2244-2255页

作者：陈羽彤张利敏王思琪周利军哈尔滨师范大学寒区地理环境监测与空间信息服务黑龙江省重点实验室哈尔滨师范大学地理科学学院哈尔滨150025 绥化学院农业与水利工程学院绥化152061

根系与凋落物有机碳输入变化对土壤生物群落的影响研究是目前学术界关注的热点问题,但冻融季不同有机碳输入方式将对土壤真菌群落结构及功能类群产生何种影响尚不明确。土壤真菌群落是调节森林生态系统稳定性的重要因素,有助于维持生态... 详细信息

根系与凋落物有机碳输入变化对土壤生物群落的影响研究是目前学术界关注的热点问题,但冻融季不同有机碳输入方式将对土壤真菌群落结构及功能类群产生何种影响尚不明确。土壤真菌群落是调节森林生态系统稳定性的重要因素,有助于维持生态系统生产力时间尺度的稳定性。为了探索冻融季温带森林土壤真菌群落对控制根系和凋落物有机碳输入方式的响应特征,通过在帽儿山生态站设置4种碳源输入控制处理植物残体添加去除(DIRT):去除凋落物仅根系输入处理、去除根系仅凋落物输入处理、无碳源输入处理和同时进行根系与凋落物输入处理,采用ITS rDNA高通量测序技术和FUNGuild功能预测平台,来分析控制根系和凋落物有机碳输入方式对温带森林土壤真菌群落结构和功能类群的影响。研究结果显示:(1)不同有机碳输入方式改变了土壤真菌类群的多度:与自然生长状态下有机碳输入方式相比,根系有机碳输入比凋落物有机碳输入对土壤真菌类群多度影响更明显,去除根系碳源输入处理使真菌群落中子囊菌门含量升高19.52%,担子菌门含量下降16.77%。(2)有机碳输入方式对土壤真菌群落功能类群产生影响:与自然生长状态下有机碳输入方式相比,去除根系碳源输入处理使群落内腐生营养型真菌、病原营养型真菌数量占比增加9.79%、1.22%;去除凋落物碳源输入处理下群落内腐生营养型、病原营养型真菌数量占比下降7.58%、0.85%。(3)有机碳输入方式对真菌群落结构的影响与土壤理化环境因子有关,微生物氮的含量是主导土壤真菌群落结构出现显著差异的关键因子。以上结果表明有机碳输入方式对土壤真菌群落结构及功能类群有重要调控作用,研究结果丰富了温带森林土壤微生物群落的研究内容,为研究土壤微生态环境的变化对生态系统过程的影响提供理论支持和参考依据,此外未来的研究应重点关注不同季节间凋落物和根系输入处理对土壤真菌群落的长期影响。

关键词：植物残体添加去除 FUNGuild功能预测高通量测序 alpha多样性冻融季

大豆GmALMT33基因在镉胁迫应答中的功能分析

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植物遗传资源学报 2024年第6期25卷 1014-1026页

作者：翟佳悦宁伊刘丽媛王全伟哈尔滨师范大学生命科学与技术学院/黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室哈尔滨150025

由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康。铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用。为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以... 详细信息

由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康。铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用。为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板,利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因。该基因CDS区全长1622 bp,编码553个氨基酸,含有1个ALMT结构域。qRT-PCR结果表明,GmALMT33在大豆根部的表达水平最高;镉胁迫后,该基因表达量呈现先升高后降低的趋势。构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化,转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明,镉(66μmol/L CdCl_(2))胁迫下,转基因烟草叶片黄化、褪绿,边缘褐化程度明显低于野生型烟草。转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株。在镉胁迫处理7 d后,转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照,丙二醛含量均低于对照。在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后,转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照,丙二醛含量均低于对照,表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力。本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据,并为大豆抗逆育种提供了新的基因。

关键词：苹果酸转运蛋白镉胁迫生物信息学分析功能分析

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肌醇代谢在植物响应非生物胁迫中的作用

植物遗传资源学报 2024年第2期25卷 162-170页

作者：于点郭卫冷丁炀刘磊郭睿王丹孙玉刚郭长虹哈尔滨师范大学生命科学与技术学院/黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室哈尔滨150000

非生物胁迫制约了植物的生长和发育,降低作物的产量,严重时导致植物死亡。为了应对非生物胁迫,植物在进化过程中形成了一系列胁迫响应机制,包括肌醇(MI,myo-inositol)代谢途径。肌醇为一类化学性质稳定的极性小分子,植物可通过积累其糖... 详细信息

非生物胁迫制约了植物的生长和发育,降低作物的产量,严重时导致植物死亡。为了应对非生物胁迫,植物在进化过程中形成了一系列胁迫响应机制,包括肌醇(MI,myo-inositol)代谢途径。肌醇为一类化学性质稳定的极性小分子,植物可通过积累其糖苷类衍生物参与渗透调节途径,从而响应非生物胁迫。肌醇-1-磷酸合酶(MIPS,myo-inositol-1-phosphate synthase)、肌醇单磷酸酶(IMP,inositol monophosphtease)和肌醇加氧酶(MIOX,myo-inositol oxygenase)在肌醇的生物合成或分解过程中发挥作用,它们通过调控植物中肌醇的含量,以及后续一系列复杂的转化途径,参与L-抗坏血酸(L-AsA,Lascorbic acid)和部分细胞壁多糖的合成,响应盐、干旱、碱和低温等非生物胁迫。本文综述了肌醇的结构、生物学作用、肌醇代谢途径相关酶和肌醇衍生物在植物响应非生物胁迫中的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为利用肌醇代谢增强植物对非生物胁迫的抗性,培育抗逆植物品种提供理论基础。

关键词：肌醇代谢非生物胁迫肌醇-1-磷酸合酶肌醇单磷酸酶肌醇加氧酶