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氧化石墨烯对黑麦草种子内生真菌群落结构和多样性的影响

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生态学报 2024年第8期44卷 3550-3559页

作者：多立安杨超杰马美晨宋狄亚赵树兰天津师范大学生命科学学院天津市动植物抗性重点实验室天津300387

为了探究氧化石墨烯(GO)对黑麦草种子内生真菌群落结构和多样性的影响,将黑麦草种子在0.4%、0.8%和1.2%水平的GO溶液中胁迫4 d,采用高通量测序技术,分析GO胁迫下黑麦草种子内生真菌群落组成和多样性的变化。结果显示,4个样本所有样品共... 详细信息

为了探究氧化石墨烯(GO)对黑麦草种子内生真菌群落结构和多样性的影响,将黑麦草种子在0.4%、0.8%和1.2%水平的GO溶液中胁迫4 d,采用高通量测序技术,分析GO胁迫下黑麦草种子内生真菌群落组成和多样性的变化。结果显示,4个样本所有样品共分离获得303种真菌,归属于10门39纲84目160科240属。在门分类水平上,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)是主要的内生真菌类群;在属分类水平上,各处理的共有优势菌属为链格孢属(Alternaria)。不同GO处理黑麦草种子内生真菌群落结构存在差异,随着GO浓度的增加,子囊菌门的丰度出现下降,0.8%和1.2%GO处理较对照分别显著降低了19%和20%(P<0.05);所有GO处理的担子菌门丰度均显著高于对照(P<0.05);1.2%处理链格孢属的丰度较对照显著降低了37.36%。与对照相比,1.2%GO处理内生真菌的丰富度和多样性显著增加,ACE、Chao1和Shannon指数分别增加了123.5%、127.4%和117.5%(P<0.05)。主坐标分析(PCoA)分析表明,1.2%GO处理内生真菌群落结构与其他处理有较大差异;线性判别分析(LEfSe)分析发现,各处理差异指示种明显不同。可见,GO改变了黑麦草种子内生真菌群落的组成和多样性,尤其是高浓度处理(1.2%)。研究可为碳纳米材料暴露对共生物种的潜在影响研究提供参考。

关键词：氧化石墨烯黑麦草高通量测序内生真菌多样性

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旱柳对土壤纳米二氧化钛与镉单一及共存体系的响应特征

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生态学杂志 2024年

作者：王玥睿王思源朱珺张炫宇陈春源王若曦宋佳怡邹金华天津师范大学生命科学学院天津市动植物抗性重点实验室

镉(Cd)是一种长期存在于自然界的剧毒重金属元素。纳米二氧化钛(TiO2NPs)是一种新型纳米材料，由于其特殊的表面性质，TiO2NPs在各个领域得到广泛应用，不可避免地进入到环境中与Cd共存，Cd和TiO2NPs在土壤中共存必定会对植物产生一系... 详细信息

镉(Cd)是一种长期存在于自然界的剧毒重金属元素。纳米二氧化钛(TiO2NPs)是一种新型纳米材料，由于其特殊的表面性质，TiO2NPs在各个领域得到广泛应用，不可避免地进入到环境中与Cd共存，Cd和TiO2NPs在土壤中共存必定会对植物产生一系列的影响。本研究以广泛栽种的旱柳无性系植株为材料，通过形态学、细胞学、亚细胞学观察及生理生化指标的测定，研究土壤中Cd和TiO2NPs单一及共存处理对旱柳的影响。结果表明：Cd和TiO2NPs单独处理时抑制旱柳生长发育，产生过氧化损伤，降低光合作用，改变组织和亚细胞中的分布。Cd和TiO2NPs共存时，低浓度的TiO2NPs会通过改变Cd的亚细胞分布而降低Cd的生物毒性，缓解Cd对旱柳的过氧化损伤和光合作用的抑制作用；而高浓度的TiO2NPs则会提高Cd在细胞器组分中的分布，加重植物Cd毒性而抑制植物生长。因此，合适浓度的TiO2NPs能缓解环境Cd胁迫对旱柳的毒害作用，提高其植物修复效率。这将为旱柳应用于植物修复实践提供了一定的理论基础。

关键词：旱柳镉纳米二氧化钛植物修复

水稻黄化早抽穗突变体hz1的基因鉴定及功能分析

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生物技术通报 2024年

作者：庞梦真徐汉琴刘海燕宋娟王佳涵孙丽娜姬佩梅尹泽芝胡又川赵晓萌梁闪闪张泗举栾维江天津师范大学生命科学学院天津市动植物抗性重点实验室

【目的】水稻的抽穗期对水稻地域适应性及水稻产量至关重要，对水稻抽穗期基因进行鉴定及功能分析，可以为水稻育种提供优异的基因资源。【方法】通过BSA-seq方法对一个黄化早抽穗突变体hz1(huangzao 1)进行基因定位克隆及连锁分析；利... 详细信息

【目的】水稻的抽穗期对水稻地域适应性及水稻产量至关重要，对水稻抽穗期基因进行鉴定及功能分析，可以为水稻育种提供优异的基因资源。【方法】通过BSA-seq方法对一个黄化早抽穗突变体hz1(huangzao 1)进行基因定位克隆及连锁分析；利用RT-qPCR技术分析目的基因HZ1的表达谱，并用水稻原生质体瞬时转化查明HZ1的亚细胞定位；对突变体的抽穗期、叶绿素含量、过氧化氢含量等生理指标进行测定，详细分析其表型变化。【结果】田间表型观察发现hz1表现早抽穗，长日照（long-day,LD）及短日照（short-day, SD）条件下hz1的抽穗期相同，分别比野生型（wild type, WT）早抽穗43 d和26 d，表明hz1是一个光周期不敏感的突变体。同时hz1表现黄化表型，相比WT，叶绿素含量下降。遗传分析表明hz1由隐性单基因控制，F2混池高通量测序将目的基因定位于水稻第6染色体上17.8 Mb区间内，分析发现该区间内一个T-DNA插入位点LOC＿Os06g40080与hz1目标性状完全连锁，LOC＿Os06g40080为已知的SE5基因，编码血红素加氧酶1(heme oxygenase 1, HO1)。HZ1/SE5在叶片中高表达，在LD及SD条件下具有昼夜节律性表达。亚细胞定位发现HZ1/SE5蛋白定位于叶绿体中。表达调控分析表明HZ1/SE5主要通过调控水稻成花素Hd3a和RFT1的表达来调控水稻的抽穗期；并通过调控叶绿素合成途径相关基因的表达水平影响水稻叶绿素水平变化。【结论】黄化早抽穗突变体hz1由于血红素加氧酶编码基因SE5突变导致其对光周期不敏感，HZ1/SE5基因通过调控水稻成花素基因及叶绿素合成途径相关基因的表达而影响水稻的抽穗期及叶片的黄化。

关键词：水稻黄化早抽穗突变体基因克隆血红素加氧酶1

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外源钙缓解小麦幼苗盐胁迫的作用机制

生物技术通报 2024年第1期40卷 207-221页

作者：焦进兰王文文介欣芮王华忠岳洁瑜天津师范大学生命科学学院天津市动植物抗性重点实验室天津300387

【目的】探究自噬参与调控外源钙维持盐胁迫下小麦幼苗稳态的机制,为进一步揭示植物盐胁迫应答机制提供分子证据。【方法】以小麦品种河农6425为材料,通过水培培养小麦幼苗,利用叶绿素荧光、组织原位染色、荧光定量PCR、激光共聚焦显微... 详细信息

【目的】探究自噬参与调控外源钙维持盐胁迫下小麦幼苗稳态的机制,为进一步揭示植物盐胁迫应答机制提供分子证据。【方法】以小麦品种河农6425为材料,通过水培培养小麦幼苗,利用叶绿素荧光、组织原位染色、荧光定量PCR、激光共聚焦显微镜等生理及分子生物学技术开展研究。【结果】150 mmol/L NaCl胁迫显著抑制小麦幼苗生长,导致光系统II(photosystem II, PSII)受损,抗氧化能力减弱,细胞活力降低,自噬活性升高。随着NaCl处理时间的延长,小麦幼苗根和叶片中的自噬小体显著增多,细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)水平升高。正常条件下,外源施加Ca^(2+)对小麦幼苗根和叶片中自噬小体数量没有明显影响。而在NaCl胁迫下,外源Ca^(2+)处理能够在一定时间内维持NaCl胁迫诱导的自噬维持在促存活的水平,减少PCD。【结论】Ca^(2+)通过调控小麦幼苗根和叶片的自噬水平限制PCD的规模,缓解NaCl胁迫对小麦幼苗的损伤。

关键词：小麦盐胁迫外源Ca^(2+) 细胞自噬细胞程序性死亡

水稻组蛋白H1三突变体的创建和转录组学分析

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生物技术通报 2024年第4期40卷 85-96页

作者：杨淇魏子迪宋娟童堃杨柳王佳涵刘海燕栾维江马轩天津师范大学生命科学学院天津市动植物抗性重点实验室天津300387

【目的】组蛋白H1对于染色质高级结构的维持和稳定具有重要作用,研究水稻H1对基因表达的影响,为深入理解水稻H1的生物学调控功能提供依据。【方法】通过半定量RT-PCR与RT-qPCR对水稻4个H1基因进行表达分析,利用CRISPR技术创建水稻H1基... 详细信息

【目的】组蛋白H1对于染色质高级结构的维持和稳定具有重要作用,研究水稻H1对基因表达的影响,为深入理解水稻H1的生物学调控功能提供依据。【方法】通过半定量RT-PCR与RT-qPCR对水稻4个H1基因进行表达分析,利用CRISPR技术创建水稻H1基因编辑植株,鉴定突变体表型,对突变体进行转录组学分析。【结果】水稻4个H1基因的表达比较广谱,在根中的表达较低;在T_(0)代CRISPR突变体筛选过程中发现H1.1-H1.4发生多种突变;在T_(1)代筛选到一株Osh1.1 Osh1.3 Osh1.4纯合三突变体,该三突变体具有多种发育缺陷,成为转录组分析的材料;进一步在T_(2)代得到三突和四突群体,该群体约25%为白化苗,植株生长迟缓,在响应干旱胁迫方面发生缺陷;对三突变体进行转录组学分析,鉴定到1055个差异表达基因,显著上调的基因约为下调基因的2.5倍,说明H1可能具有抑制基因表达的功能。【结论】在突变体中,光合作用、胁迫响应、氨基酸代谢和RNA代谢等多种途径均发生调控紊乱;其中,核糖体蛋白和光合作用相关基因显著上调,与干旱胁迫相关的脱氢酶基因显著下调。核糖体途径基因过量表达可能造成蛋白质稳态失调,导致植物发育缺陷。

关键词：水稻组蛋白H1 CRISPR 转录组测序 RT-qPCR

小麦烯醇化酶基因ENO2的可变翻译分析和原核表达

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生物技术通报 2024年第5期40卷 112-119页

作者：张娜刘梦楠屈展帆崔祎平倪嘉瑶王华忠天津师范大学生命科学学院天津市动植物抗性重点实验室天津300387

【目的】鉴定重要农作物小麦(Triticum aestivum L.)上参与糖酵解的烯醇化酶家族成员ENO2编码基因TaENO2,分析TaENO2的可变翻译特征及产物蛋白的烯醇化酶活性。【方法】采用生物信息学方法鉴定小麦基因组中的TaENO2基因;选择1个TaENO2... 详细信息

【目的】鉴定重要农作物小麦(Triticum aestivum L.)上参与糖酵解的烯醇化酶家族成员ENO2编码基因TaENO2,分析TaENO2的可变翻译特征及产物蛋白的烯醇化酶活性。【方法】采用生物信息学方法鉴定小麦基因组中的TaENO2基因;选择1个TaENO2为代表,以原生质体为受体通过外源表达方法分析该基因的可变翻译产物,通过原核表达和亲和层析过程纯化该基因的重组蛋白产物并测定其烯醇化酶活性。【结果】小麦的六倍体基因组中含有3个部分同源的TaENO2基因,3个基因的产物蛋白含有保守的烯醇化酶活性中心,编码烯醇化酶蛋白序列第94位甲硫氨酸残基(M94)的ATG密码子(ATG^(M94))是潜在的内部可变翻译起始位点。在原生质体中,外源导入的TaENO2表达出定位于细胞质和细胞核的全长产物烯醇化酶和定位于细胞核的N端截短产物转录抑制因子TaMBP-1两种蛋白,而外源导入的突变ATG^(M94)后的TaENO2基因只表达全长产物烯醇化酶。获得了纯度较高的可溶性重组蛋白GST-TaENO2,该重组蛋白在体外能够催化由2-磷酸-甘油酸(2-PGA)向磷酸烯醇丙酮酸(PEP)转变的烯醇化酶反应。【结论】小麦基因组含有3个烯醇化酶ENO2编码基因TaENO2。在外源表达的情况下,TaENO2表现可变翻译特征,可分别从第一起始密码子和内部ATG^(M94)密码子处起始表达出全长形式的烯醇化酶蛋白和N端截短形式的TaMBP-1蛋白。原核表达的重组蛋白GST-TaENO2具有体外烯醇化酶活性。

关键词：小麦烯醇化酶 ENO2 可变翻译原核表达

互花米草入侵对天津滨海湿地土壤无机磷解磷菌群落组成和多样性的影响

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天津师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：张慧敏李宁宁李俊颖钟晓莹胡曰会朱琳冀佳佳龚佩聪郭宏宇王银华天津师范大学生命科学学院天津师范大学天津市动植物抗性重点实验室

互花米草入侵是当前我国滨海湿地生态系统所面临的重要生态问题之一。为探究互花米草入侵对滨海湿地土壤解磷菌群落的影响，采集天津滨海湿地中不同互花米草入侵程度样地的土壤样品，采用无机磷培养基分离土壤无机磷解磷菌，比较不同样... 详细信息

互花米草入侵是当前我国滨海湿地生态系统所面临的重要生态问题之一。为探究互花米草入侵对滨海湿地土壤解磷菌群落的影响，采集天津滨海湿地中不同互花米草入侵程度样地的土壤样品，采用无机磷培养基分离土壤无机磷解磷菌，比较不同样地土壤无机磷解磷菌群落组成和多样性差异，并对无机磷解磷菌组成与土壤理化性质间相关关系进行冗余分析（RDA）。结果显示：随互花米草入侵程度的增加，天津滨海湿地土壤无机磷解磷菌的数量显著增加；互花米草入侵明显改变了土壤无机磷解磷菌群落组成，总体上互花米草入侵促进了土壤无机磷解磷菌群落多样性的提高。RDA结果显示：对天津滨海湿地土壤无机磷解磷菌群落组成起主导作用的土壤因子为铵态氮含量（解释度37.30%）、总氮含量（解释度33.40%）、pH值（解释度31.40%）、有机质含量（解释度29.30%）和有效磷含量（解释度29.20%）。研究表明，互花米草入侵提高了天津滨海湿地土壤无机磷解磷菌的数量及群落多样性，从而促进了滨海湿地土壤中的磷循环过程，这可能潜在地进一步促进了互花米草在滨海湿地中的入侵。

关键词：滨海湿地互花米草生物入侵解磷菌群落组成多样性

互花米草入侵背景下氮输入增加对天津滨海湿地芦苇凋落物可培养细菌和真菌群落的影响

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天津师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王佳宁张慧敏李宁宁钟晓莹徐阁远朱琳郭宏宇王银华天津师范大学生命科学学院天津师范大学天津市动植物抗性重点实验室

为了探究互花米草入侵和氮输入增加条件下滨海湿地微生物群落的变化，在天津滨海湿地选取3个样地（互花米草入侵程度不同）进行原位模拟增氮实验，分析不同实验条件下芦苇凋落物可培养细菌和真菌群落组成及多样性差异。结果显示，互花... 详细信息

为了探究互花米草入侵和氮输入增加条件下滨海湿地微生物群落的变化，在天津滨海湿地选取3个样地（互花米草入侵程度不同）进行原位模拟增氮实验，分析不同实验条件下芦苇凋落物可培养细菌和真菌群落组成及多样性差异。结果显示，互花米草入侵提高了细菌和真菌的数量及多样性，且随着入侵程度的增加，微生物数量和多样性增加；随着氮输入水平的增加，细菌和真菌数量及多样性先增加后降低。土壤铵态氮含量和pH值是影响细菌群落组成的主导土壤因子，土壤有机质含量和铵态氮含量是影响真菌群落组成的主导土壤因子。

关键词：互花米草入侵芦苇凋落物氮输入增加滨海湿地微生物群落

拟南芥不同dcl突变体中tsRNA的表达分析

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天津师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期44卷 13-18页

作者：张有伟杨柳马轩天津师范大学生命科学学院天津300387 天津师范大学天津市动植物抗性重点实验室天津300387

为了解拟南芥中Dicer-like蛋白对tRNA衍生的小RNA(tRNA-derived small RNAs,tsRNAs)的产生有何影响,对拟南芥野生型和不同Dicer-like(DCL)基因突变体进行tRNA-seq测序,并分析tsRNA和tRNA的表达量.结果显示,DCL4基因突变后tsRNA的表达量明显降低,说明DCL4可能参与tsRNA的产生.拟南芥tRC1位点(Chr1:21268000-21310000)具有大量串联分布的tRNA序列,通过对RNA介导的甲基化(RdDM)途径相关基因CLSY1突变体中tRC1位点的24 nt siRNA和tsRNA进行分析,推断tRC1位点的tsRNA受RdDM途径负调控.综上,本研究鉴定到DCL4在tsRNA生成中的潜在作用,部分tsRNA的生成与RdDM途径有关.

关键词：拟南芥 tsRNA Dicer-like蛋白 tRNA测序