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秦川牛Snail1克隆、表达特性分析及其对牛脂肪细胞增殖的作用研究

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中国农业科学 2024年第13期57卷 2674-2686页

作者：朱炳霖于嘉莉陈嘉玥田媛万媛刘晨阳王晓宇王苗力成功西北农林科技大学动物科技学院国家肉牛改良中心

【目的】肉牛肌内脂肪沉积与牛肉的风味、多汁性和嫩度密切相关。脂肪沉积过程表现为脂肪细胞的增殖（数量增多）和分化（脂质生成），受到了多基因协同调控。前人研究发现，小鼠中Snail1可以参与肌肉发育和脂质稳态调控，但其在牛脂肪... 详细信息

【目的】肉牛肌内脂肪沉积与牛肉的风味、多汁性和嫩度密切相关。脂肪沉积过程表现为脂肪细胞的增殖（数量增多）和分化（脂质生成），受到了多基因协同调控。前人研究发现，小鼠中Snail1可以参与肌肉发育和脂质稳态调控，但其在牛脂肪生成过程中的作用仍未知，有待进一步研究。【方法】以秦川牛为研究对象，克隆得到Snail1 CDS区序列，构建Snail1时空表达谱，运用生物信息学软件对其功能结构及靶基因进行预测。进一步，通过RNAi干扰结合CCK8、EdU、细胞流式及实时荧光定量PCR等方法探究Snail1对牛脂肪细胞增殖的影响。【结果】秦川牛Snail1与NCBI公布序列相比存在2处碱基同义突变，其在秦川牛新生牛肺、肾周脂肪、小肠呈现较高丰度表达；而在成年牛中，Snail1在肾周脂肪组织中的表达量最高，背最长肌中的表达量次之，肺脏组织中的表达量最低。生物信息学分析发现，Snail1启动子区存在1个651 bp CpG岛及C/EBP、PPARα等与脂肪生成相关的转录因子结合位点。CKⅠ(Ser92/96)、CKⅡ（Ser25/119,Thr89）、CDK1(Ser13/104/112/119/143/183/214/221)、CDK5(Ser105/107）等多个细胞周期相关激酶可能参与了Snail1蛋白的磷酸化修饰。通过对牛已注释基因启动子区提取、靶基因预测及KEGG动态网络构建发现，成脂相关的MAPK、PI3K-Akt、mTOR等信号通路为Snail1参与脂肪生成相关的潜在节点信号通路。进一步，通过RNAi干扰试验对其功能研究表明，Snail1下调促进了牛前体脂肪细胞的增殖，增加了复制期阳性细胞的比例（P<0.01）且促进了G1/S细胞周期转换。RT-qPCR和Western-blot检测表明，干扰Snail1显著上调了促增殖调控基因CCNB1、CCND2、CDK2、CDK4(P<0.05)和蛋白的表达。【结论】Snail1在新生牛肾周脂肪及成年牛肾周脂肪和背最长肌中表达量相对较高。干扰Snail1促进了牛前体脂肪细胞的增殖、G1/S细胞周期转变和CCNB1、CCND2、CDK2、CDK4等增殖相关基因表达；CKⅠ、CKⅡ、CDK1/5等多个细胞周期相关激酶可能通过磷酸化修饰Snail1蛋白进而参与细胞增殖调控，而MAPK、PI3K-Akt、mTOR等为Snail1影响牛脂肪细胞增殖潜在的关键节点通路。研究结果为进一步探究Snail1参与牛脂肪生成作用机制奠定了基础。

关键词：牛 Snail1 脂肪沉积 KEGG动态网络 RNAi 细胞增殖

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2022年度中国玉米生物学研究进展

玉米科学 2024年第1期32卷 1-10页

作者：陈建刘秋杰宋伟彬赖锦盛中国农业大学/国家玉米改良中心北京100193

2022年我国玉米生物学研究快速发展,创新研究成果不断涌现。我国玉米生物学研究团队共在87个SCI或SCIE期刊上发表玉米生物学研究论文573篇,其中在国际高水平期刊发表论文88篇。本文概括性地综述2022年我国科学家在玉米生物学研究领域取... 详细信息

2022年我国玉米生物学研究快速发展,创新研究成果不断涌现。我国玉米生物学研究团队共在87个SCI或SCIE期刊上发表玉米生物学研究论文573篇,其中在国际高水平期刊发表论文88篇。本文概括性地综述2022年我国科学家在玉米生物学研究领域取得的代表性研究成果,涉及玉米组学、玉米子粒发育遗传调控、玉米穗部性状遗传调控、玉米株型相关性状遗传调控、玉米抗生物和非生物胁迫遗传调控、玉米养分利用遗传调控和玉米育种技术研究等方面的研究内容。

关键词：玉米基因组遗传育种生物学研究进展

高粱SbPGAM5基因克隆及生物信息学分析

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西南农业学报 2024年

作者：石文淇李鲁华贵州大学农学院国家小麦改良中心贵州分中心

【目的】探明SbPGAM5基因在高粱生长发育中的生物学功能，为研究PGAM家族在高粱中的生物学功能提供依据。【方法】采用生物信息学工具与qRT-PCR等方法从高粱BTx642中克隆得到SbPGAM5基因并对其相关生物信息学分析及其在根、茎、叶中的... 详细信息

【目的】探明SbPGAM5基因在高粱生长发育中的生物学功能，为研究PGAM家族在高粱中的生物学功能提供依据。【方法】采用生物信息学工具与qRT-PCR等方法从高粱BTx642中克隆得到SbPGAM5基因并对其相关生物信息学分析及其在根、茎、叶中的表达进行研究。【结果】成功克隆高粱SbPGAM5基因，基因开放阅读框为912 bp，包含303个氨基酸的编码序列。其基因编码蛋白为无信号肽的不稳定亲水性非分泌蛋白，共有35个磷酸化位点，定位于叶绿体上。基因启动子顺式作用元件中含生长素、脱落酸、赤霉素和茉莉酸甲酯4种植物激素的作用元件，以及响应无氧、干旱、光反应的作用元件。系统进化树显示，SbPGAM5蛋白与谷子亲缘关系最近。多重序列比对结合蛋白三级结构预测推测结果SbPGAM5蛋白在生物学功能上与水稻同源蛋白更接近。组织表达模式检测结果发现，SbPGAM5基因在不同组织中的表达呈现组织特异性，其在叶中的表达量最高，可能表明该基因参与高粱光合作用等叶片生理过程。结合SbPGAM5基因启动子顺势作用元件分析，其可能表明SbPGAM5在植物的光合作用等叶片生理活动与环境干旱胁迫中具有重要调控作用。【结论】本研究成功克隆SbPGAM5基因，进行了初步的生物信息学分析并检测了其在根、茎、叶中的表达情况，为深入了解该基因的生物学功能提供了一定理论支持。

关键词：高粱 SbPGAM5 生物信息学基因克隆

利用CRISPR/Cas9技术编辑MODD增强水稻休眠性

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中国农业科学 2024年第2期57卷 227-235页

作者：郭乃辉张文忠圣忠华胡培松沈阳农业大学水稻研究所中国水稻研究所/国家水稻改良中心

【目的】休眠是水稻重要的农艺性状。适当的休眠可以抑制水稻的穗发芽现象，是确保产量和品质的关键因素。然而，水稻休眠调控的基因及其调控网络仍需进一步研究。已知基因MODD编码未知功能的蛋白，负向调控水稻脱落酸信号和抗旱性，但... 详细信息

【目的】休眠是水稻重要的农艺性状。适当的休眠可以抑制水稻的穗发芽现象，是确保产量和品质的关键因素。然而，水稻休眠调控的基因及其调控网络仍需进一步研究。已知基因MODD编码未知功能的蛋白，负向调控水稻脱落酸信号和抗旱性，但其调控水稻休眠的功能未知。研究MODD在调控水稻休眠中的功能，有助于完善水稻休眠调控网络，同时为抗穗发芽遗传育种提供新的理论基础和种质资源。【方法】根据RGAP数据库公布的基因序列，构建MODD的CRISPR-Cas9敲除载体，通过农杆菌介导的遗传转化方法转化中花11(ZH11)愈伤组织，从而获得水稻转基因植株；利用PCR扩增、测序技术及qRT-PCR技术筛选并鉴定MODD敲除纯合系；根据2个突变系（KO-1和KO-2）的CDS得到突变系的氨基酸序列，然后，用DNAMAN对比ZH11和2个突变系（KO-1和KO-2）的蛋白序列；利用Linux系统筛选出MODD在水稻中的同源基因；取开花后35 d的种子，调查ZH11和敲除系的发芽率；利用酵母单杂和LUC试验验证MODD的上游基因。【结果】查找到水稻中有6个MODD的同源基因，分别为LOC＿Os07g41160、LOC＿Os03g30570、LOC＿Os03g53630、LOC＿Os04g35430、LOC＿Os03g17050和LOC＿Os06g01170；成功构建了敲除载体，并转入ZH11中，获得2个纯合突变系（KO-1和KO-2）;qRT-PCR结果表明，2个突变系（KO-1和KO-2）的MODD表达量显著降低；蛋白序列分析表明，KO-1和KO-2的移码突变造成了蛋白翻译的提前终止；发芽率结果显示，2个突变系（KO-1和KO-2）的发芽率在吸水第3天比ZH11分别显著降低了15%和15%；之后差异逐渐扩大，在第6天差异达到最大，比ZH11分别显著降低35%和35%;2个突变系（KO-1和KO-2）的穗发芽现象显著低于ZH11；酵母单杂试验结果表明，在酵母中，ABI5可以结合MODD的启动子区域，并且进一步把结合范围缩小至300 bp以内；LUC结果显示，加入ABI5的荧光值是单独加NONE空载荧光值的2.6倍，说明ABI5可以激活MODD的表达。【结论】敲除MODD可以增加种子的休眠，MODD可能通过ABA信号途径调控种子休眠。

关键词：水稻休眠 ABI5 MODD

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茶树苯乙醇樱草糖苷含量相关遗传位点的挖掘

园艺学报 2024年第1期51卷 77-90页

作者：张力岚杨军王让剑福建省农业科学院茶叶研究所国家茶树改良中心福建分中心福州350013

以169个茶树种质作为关联群体,利用基于简化基因组测序(genotyping-by-sequencing,GBS)技术开发的675245个高质量SNP标记在2018—2020年3个年份间,对茶树新梢中苯乙醇樱草糖苷的含量进行了全基因组关联分析(genome-wide association stu... 详细信息

以169个茶树种质作为关联群体,利用基于简化基因组测序(genotyping-by-sequencing,GBS)技术开发的675245个高质量SNP标记在2018—2020年3个年份间,对茶树新梢中苯乙醇樱草糖苷的含量进行了全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)。结果表明,不同年份茶树种质间的苯乙醇樱草糖苷的含量变异系数为61.50%~62.09%,相关系数介于0.95~0.98(P<0.01),广义遗传力为67.49%。3种GWAS分析模型共检测到24个与茶树苯乙醇樱草糖苷含量显著关联的稳定位点(P<0.001),解释表型变异率为0.01%~10.63%。进一步利用等位变异效应分析挖掘到36个具备24个主效位点优异等位变异且苯乙醇樱草糖苷含量显著升高的优异种质。初步筛选出10个与苯乙醇樱草糖苷含量相关的候选基因,分别为TEA020086.1、TEA003248.1、TEA013029.1、TEA021435.1、TEA016196.1、TEA029411.1、TEA014564.1、TEA014567.1、TEA014571.1和TEA014573.1,这些基因主要涉及茶树次生代谢与转录调控分子过程。

关键词：茶树苯乙醇樱草糖苷全基因组关联分析候选基因优异等位变异

‘贵紫麦1号’生长素内输基因GzLAX3-1B的克隆及生物信息学分析

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分子植物育种 2024年第6期22卷 1759-1766页

作者：安畅李鲁华杨文荟熊富敏王颖茜任明见徐如宏贵州大学农学院国家小麦改良中心贵州分中心贵阳550025

为了研究小麦生长素内输基因LAX3在小麦生长发育中的功能。本研究利用RT-PCR方法从‘贵紫麦1号’中获取GzLAX3-1B基因cDNA序列全长,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:Gz LAX3-1B基因开放阅读框(ORF)为1 587 bp,编码... 详细信息

为了研究小麦生长素内输基因LAX3在小麦生长发育中的功能。本研究利用RT-PCR方法从‘贵紫麦1号’中获取GzLAX3-1B基因cDNA序列全长,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:Gz LAX3-1B基因开放阅读框(ORF)为1 587 bp,编码528个氨基酸,具有PLN03074特异性位点,属于SLC5-6-like-sbd超家族。其编码的蛋白含有44个磷酸化位点和10个跨膜结构,是一种无信号肽的不稳定疏水性质膜蛋白。系统进化关系结果表明:‘贵紫麦1号’GzLAX3-1B基因与野生二粒小麦、大麦和油棕的亲缘关系最近。本研究结果为进一步开展小麦LAX3的生物学功能研究提供一定的理论基础和依据。

关键词：贵紫麦1号 GzLAX3-1B 基因克隆生物信息学分析

大豆C_(2)H_(2)型锌指蛋白转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

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大豆科学 2024年第2期43卷 139-150页

作者：郭智滨张亚坤贺紫航周强华蔡占东马启彬年海华南农业大学农学院/国家大豆改良中心广东分中心广东广州510642 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广东广州510642

为进一步寻找与大豆产量相关的潜在候选基因,利用生物信息学与转录组学技术,通过拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)C_(2)H_(2)型锌指蛋白(C_(2)H_(2)zinc finger protein)序列BLAST映射,将从大豆(Glycine max)的基因组数据库中筛选出的44... 详细信息

为进一步寻找与大豆产量相关的潜在候选基因,利用生物信息学与转录组学技术,通过拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)C_(2)H_(2)型锌指蛋白(C_(2)H_(2)zinc finger protein)序列BLAST映射,将从大豆(Glycine max)的基因组数据库中筛选出的44个C_(2)H_(2)锌指蛋白家族成员分成11个亚家族,并对其进行系统进化、保守结构域、顺式作用元件、测序数据和转录组数据等相关分析。结果表明:C_(2)H_(2)锌指蛋白家族成员分布于17条大豆染色体中,且每个亚家族的基因结构域较为相近,呈高度保守性。成员启动子部分含有抗逆境胁迫以及激素相关的调控元件。RNA-seq结果显示,有8个基因在不同植物组织内表达差异显著。荧光定量PCR分析表明,3个基因的分析结果为SUPERMAN的转录调节因子,GmC1-1iZFP42为Ln位点的相应基因,参与大豆叶形和籽粒的调控,GmC1-1iZFP12、GmC1-1iZFP30为SUPERMAN基因的转录调节因子,GmC1-1iZFP21可能参与大豆籽粒形成和发育的过程,为调控相关过程的候选基因。本研究为进一步寻找和挖掘大豆高产基因提供方向,也为C_(2)H_(2)型锌指蛋白和生物信息学在植物中的利用提供参考和启示。

关键词：大豆 C_(2)H_(2) 基因家族表达分析

鲜食玉米播期与密度对大豆、鲜食玉米间作产量的影响

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大豆科学 2024年

作者：张莹莹牛永锋孙海潮董文恒李永江张盼史丽丽卢道文安阳市农业科学院/河南省优质大豆改良工程技术研究中心

为探索黄淮海区适宜的大豆、鲜食玉米间作模式,采用鲜食玉米播期与密度二因素裂区设计,研究了不同鲜食玉米群体对大豆、鲜食玉米间作体系作物的产量、农艺性状及作物间相对竞争力的影响。结果表明:鲜食玉米3个播期A1（6月30日）、A2（7... 详细信息

为探索黄淮海区适宜的大豆、鲜食玉米间作模式,采用鲜食玉米播期与密度二因素裂区设计,研究了不同鲜食玉米群体对大豆、鲜食玉米间作体系作物的产量、农艺性状及作物间相对竞争力的影响。结果表明:鲜食玉米3个播期A1（6月30日）、A2（7月7日）、A3（7月14日）与3个种植密度B1(3.20万株·hm-2)、1B2(3.80万株·hm-2)、B3(4.50万株·hm-2)共9个处理不影响间作的产量优势,土地当量比（LER）都大于1;从播期方面看,A1、A2和A3的LER均值分别为1.26,1.20和1.15,差异达到显著水平（P 大豆的产量、百粒重无显著性影响,对株高、茎粗、单株荚数、单株粒数产生了显著性影响;鲜食玉米产量和百粒重随着播期的延后逐渐变小,A3的百粒重仅为A1的69.1%,且同一播期内百粒重随着密度的增加逐渐变小。鲜食玉米播期推后抑制了大豆、鲜食玉米共生后期鲜食玉米资源竞争力的恢复,共生前期大豆占优势地位,共生后期鲜食玉米的资源竞争力逐渐变强。因此,就本研究而言,大豆、鲜食玉米间作体系中鲜食玉米应不晚于7月7日播种,种植密度3.80万株·hm-2有利于大豆、鲜食玉米间作体系总产量的提高。

关键词：大豆、鲜食玉米间作鲜食玉米播期密度产量

高蛋白高产大豆新品种吉育2517的选育研究

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大豆科学 2024年第3期43卷 389-394页

作者：谢建国王曙明蒋洪蔚王明亮李广张云峰刘井莉郑宇宏吉林省农业科学院大豆研究所/大豆国家工程研究中心吉林长春130033

高蛋白高产大豆新品种吉育2517是由吉林省农业科学院大豆研究所以吉育257为母本、金源71为父本配制杂交组合,采用单粒传法经多年鉴定选育而成。2020—2021年参加吉林省大豆科企联合体中早熟组区域试验平均产量2950.4 kg·hm^(-2),较对... 详细信息

高蛋白高产大豆新品种吉育2517是由吉林省农业科学院大豆研究所以吉育257为母本、金源71为父本配制杂交组合,采用单粒传法经多年鉴定选育而成。2020—2021年参加吉林省大豆科企联合体中早熟组区域试验平均产量2950.4 kg·hm^(-2),较对照品种合交02-69平均增产5.1%。2022年参加生产试验,平均产量3183.9 kg·hm^(-2),较对照品种合交02-69平均增产3.7%。该品种丰产性和稳产性较好,蛋白质含量两年平均为43.13%,属高蛋白品种。2023年通过吉林省农作物品种审定委员会审定。同时对吉育2517适宜的栽培模式进行了探索,并在2022—2023年进行良种良法配套生产示范,两年平均产量3041.9 kg·hm^(-2),较对照增产6.6%。

关键词：大豆品种吉育2517 高蛋白高产栽培模式