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强光胁迫对转玉米C_(4)型ZmPEPC+ZmPPDK基因小麦光合和生理特性的影响

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作物学报 2024年第7期50卷 1647-1657页

作者：方宇辉齐学礼李艳张煜彭超军华夏陈艳艳郭瑞胡琳许为钢河南省作物分子育种研究院/河南省小麦生物学重点实验室/神农种业实验室河南郑州450002

为研究转玉米C_(4)型PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因)和PPDK(丙酮酸磷酸双激酶基因)双基因小麦对强光胁迫的光合和生理响应,以转ZmPEPC+ZmPPDK基因小麦株系PCK30和PCK60及其野生型对照材料(WT)为试验材料,鉴定了外源基因在转基因小麦... 详细信息

为研究转玉米C_(4)型PEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因)和PPDK(丙酮酸磷酸双激酶基因)双基因小麦对强光胁迫的光合和生理响应,以转ZmPEPC+ZmPPDK基因小麦株系PCK30和PCK60及其野生型对照材料(WT)为试验材料,鉴定了外源基因在转基因小麦中的表达量,在抽穗期和灌浆期测定正常光强(NL)和强光胁迫(HL)处理下转基因小麦的光合酶活性、叶绿素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数、活性氧物质含量和抗氧化酶活性。结果表明,2个转基因株系在转录水平上高效表达了PEPC和PPDK基因。在不同时期NL和HL处理下,转基因小麦的PEPC、PPDK、NADP-ME和Rubisco的酶活均显著高于WT,且HL处理下高出WT的幅度更明显。与NL处理相比,转基因小麦和WT的叶绿素含量在HL处理下显著降低,但转基因株系的下降幅度更小,且HL处理下转基因株系的叶绿素含量显著高于WT。两种水平处理下,转基因小麦PCK30、PCK60的净光合速率(P_(n))均显著高于WT,且HL处理下高出幅度更明显,抽穗期增幅分别为15.26%和17.57%,灌浆期为13.41%和15.82%。气孔导度、F_(v)/F_(m)、q_(p)的变化趋势与P_(n)一致,胞间二氧化碳浓度的变化趋势与P_(n)相反。转基因株系在HL处理下产生的活性氧物质和丙二醛含量显著低于WT,而抗氧化酶变化趋势与之相反。连续2年田间小区产量试验,转基因小麦PCK30和PCK60平均比WT高8.37%和10.16%。PEPC和PPDK在小麦中的过表达增强了小麦内源的光合酶、光化学效率和抗氧化酶活性,增强了强光下的叶片细胞膜的稳定性,保护了光合机构,维持了较高的光合效率,从而提高了转基因小麦的耐强光胁迫能力。

关键词：小麦玉米C_(4)光合基因强光胁迫光合生理特性

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蚂蚁入侵适应性进化及其机制

生态学报 2024年第13期44卷 5423-5434页

作者：倪美虹杨欣怡蒋明星浙江大学昆虫科学研究所/农业农村部农业昆虫学重点实验室/浙江省作物病虫生物学重点实验室杭州310058

入侵种被传至一个新的区域后,在面对当地某些生态因子的胁迫时如何发生适应性变化,是入侵生物学研究的一个重要课题。这方面信息对评价物种的入侵性、制订防控策略具有重要指导意义。入侵性蚂蚁作为无脊椎陆生动物中入侵最成功、危害最... 详细信息

入侵种被传至一个新的区域后,在面对当地某些生态因子的胁迫时如何发生适应性变化,是入侵生物学研究的一个重要课题。这方面信息对评价物种的入侵性、制订防控策略具有重要指导意义。入侵性蚂蚁作为无脊椎陆生动物中入侵最成功、危害最严重的一类,其生物学、生态学已得到大量研究,许多报道表明它们在定殖和扩张过程中会发生适应性变化。基于30多年的文献资料,从蚁群社会结构、超级蚁群形成能力、个体大小、觅食行为、种间竞争、天敌防御、适应低温能力、生态位转变等多个角度进行了全面总结,并针对这些方面适应性变化的机制,从表型可塑性、适应性进化、自身遗传学基础、与共生微生物的互利关系等角度进行了剖析。提出了今后有待重点研究的几个问题。将有助于深化对蚂蚁成功入侵机制的认识,为推进我国红火蚁(Solenopsis invicta Buren)、小火蚁(Wasmannia auropunctata Roger)等入侵性蚂蚁的研究与治理提供参考。

关键词：入侵性蚂蚁定殖社会结构性状可塑性适应性进化

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菊花脑管状花响应蔗糖饲喂的差异基因分析

园艺学报 2024年第6期51卷 1297-1310页

作者：王稳张鹏王志敏刘根忠包志龙马方放山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

为探明蔗糖饲喂对菊花脑花苞总黄酮积累的影响及其机制,以中国特有的菊属野生二倍体物种菊花脑(Chrysanthemum nankingense)为试材,对其离体花苞进行蔗糖饲喂,测定饲喂后0、12、36和60 h管状花和舌状花总黄酮和总酚的动态变化,并对管状... 详细信息

为探明蔗糖饲喂对菊花脑花苞总黄酮积累的影响及其机制,以中国特有的菊属野生二倍体物种菊花脑(Chrysanthemum nankingense)为试材,对其离体花苞进行蔗糖饲喂,测定饲喂后0、12、36和60 h管状花和舌状花总黄酮和总酚的动态变化,并对管状花进行转录组测序。结果发现:蔗糖饲喂24 h以内菊花脑管状花类黄酮和总酚的含量显著增加,而同类物质在舌状花中变化较为平缓。蔗糖饲喂60h与同时间无蔗糖饲喂相比,转录组分析仅获得3 423个差异表达基因;而与0 h无蔗糖饲喂相比,可获得最多的差异表达基因(9 135个),说明随饲喂时间的增加,管状花在生化层面上对蔗糖的响应程度增加。经KEGG分析,类黄酮生物合成途径被显著富集,32个类黄酮生物合成结构基因具有差异表达。相关性分析表明转录因子MYB、WRKY和MADS-box与类黄酮生物合成结构基因表达具有较强的共表达关系。在上述差异基因中随机挑选9个进行qRT-PCR验证,结果表明转录组数据具有较高的准确性;并对其中2个转录因子的编码基因进行了时空表达分析和蛋白亚细胞定位,为从代谢工程的角度研究菊花脑次生代谢筛选了目标基因。

关键词：菊花脑蔗糖响应类黄酮生物合成差异表达基因管状花

寄主植物及猎物对杂食性天敌烟盲蝽若虫存活和发育的影响

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中国生物防治学报 2024年第3期40卷 542-549页

作者：田艳丽杨亦心章雨璐王晓伟刘银泉浙江大学昆虫科学研究所/农业农村部分子生物学重点实验室/浙江省作物病虫生物学重点实验室杭州310058

杂食性昆虫烟盲蝽是多种害虫的重要捕食性天敌,它在猎物缺乏时可通过取食一些植物维持生存。因此,了解烟盲蝽在不同植物上的生物学特性以及有无猎物对其生物学特性的影响,是利用烟盲蝽创建储蓄植物系统开展害虫生物防治的基础。本研究... 详细信息

杂食性昆虫烟盲蝽是多种害虫的重要捕食性天敌,它在猎物缺乏时可通过取食一些植物维持生存。因此,了解烟盲蝽在不同植物上的生物学特性以及有无猎物对其生物学特性的影响,是利用烟盲蝽创建储蓄植物系统开展害虫生物防治的基础。本研究通过室内离体叶片添加或不添加猎物烟粉虱、以及整株植物饲喂若虫的方法,测试了烟盲蝽在芝麻、香雪球和荞麦3种蜜源植物以及棉花和小白菜两种作物上的存活、发育及性比。结果表明,无猎物时,烟盲蝽若虫在芝麻和小白菜离体叶片上能发育至成虫,成虫获得率分别是85.2%和80.0%,若虫发育历期分别为15.0d和19.2d,但在荞麦、香雪球、棉花离体叶片和清水对照上分别只发育至4龄、3龄、3龄和2龄。添加猎物时,烟盲蝽若虫在5种植物离体叶片上都能发育至成虫,其中在芝麻上的若虫期最短,为11.8d,成虫获得率最高,为83.3%。烟盲蝽若虫在几种整株植物上的存活和发育与离体叶片上的结果相似,即只能在芝麻和小白菜上发育至成虫,成虫获得率分别为93.3%和66.7%。所有测试条件下饲养的烟盲蝽雌性比都在0.6左右,且雌、雄虫的若虫发育历期差异不显著。最后讨论了利用烟盲蝽这一重要杂食性天敌创建储蓄植物系统实施害虫生物防治的可行性。

关键词：蜜源植物储蓄植物系统非作物寄主植物猎物可用性生物防治

敲除OsLRR-RLK18基因提高水稻对褐飞虱的抗性

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植物保护学报 2024年第2期51卷 383-393页

作者：唐璎瑛蒯鹏邱晨吕静娄永根浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所水稻生物学国家重点实验室农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室杭州310058

为明确富亮氨酸重复类受体蛋白激酶(leucine-rich repeat receptor-like kinase,LRR-RLK)编码基因OsLRR-RLK18在调控水稻对褐飞虱Nilaparvata lugens防御中的作用及机理,以野生型水稻品系、OsLRR-RLK18基因敲除纯合水稻品系为研究对象,测定不同水稻品系的株高和根长、不同水稻品系对褐飞虱生物学参数的影响及褐飞虱为害后不同水稻品系中防御信号分子含量和防御化合物含量。结果显示,敲除OsLRR-RLK18基因后水稻株高和根长降低,褐飞虱为害后期诱导的茉莉酸、茉莉酸-异亮氨酸和脱落酸含量显著增加,但水稻组成型(未受褐飞虱为害)和为害早期的水杨酸和过氧化氢含量降低,引起水稻多种挥发物组分释放量增加,木质素、对香豆酰腐胺及樱桃苷、刺苞菊苷和大波斯菊苷3种类黄酮含量下降,最终导致褐飞虱卵孵化率和产卵量显著降低。表明OsLRR-RLK18基因参与了水稻对褐飞虱为害的防御反应,在调控水稻对褐飞虱的抗性中发挥着一定作用。

关键词：水稻褐飞虱诱导防御反应抗虫性基因

平原红猕猴桃花青苷积累规律及合成代谢关键基因发掘

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果树学报 2024年第8期41卷 1534-1545页

作者：王浩哲钱海珍尤红艳叶振风贾兵朱立武安徽农业大学园艺作物品质生物学安徽省重点实验室合肥236400

【目的】探究平原红猕猴桃内果皮着色的分子机制,为培育低海拔、夏季高温地区栽培猕猴桃内果皮着色正常的新品种提供试验依据。【方法】通过高效液相色谱(HPLC)测定平原红和红阳猕猴桃花后30、60、90、120、150 d果肉中的花青苷含量变化... 详细信息

【目的】探究平原红猕猴桃内果皮着色的分子机制,为培育低海拔、夏季高温地区栽培猕猴桃内果皮着色正常的新品种提供试验依据。【方法】通过高效液相色谱(HPLC)测定平原红和红阳猕猴桃花后30、60、90、120、150 d果肉中的花青苷含量变化,同时将果肉样品进行转录组测序,分析两个品种不同时期猕猴桃果肉相关差异表达基因(DEGs)并进行GO和KEGG富集分析,发掘促进猕猴桃内果皮花青苷合成的关键基因,对筛选出的关键基因进行实时荧光定量(RT-qPCR)检验。【结果】花后30~60 d,平原红和红阳猕猴桃果肉中未检出花青苷;花后90~150 d,两个品种猕猴桃果肉中花青苷主要以矢车菊素3-O-半乳糖苷的形式存在,仅在平原红花后90 d果肉样品中检出少量矢车菊素3-O-葡萄糖苷;花后150 d(果实采收时),平原红猕猴桃果肉中花青苷含量显著高于红阳,不仅其花青苷合成量显著增多,而且在夏季高温条件下其花青苷降解的速率也显著降低。转录组测序分析发现,花后90~150 d平原红与红阳猕猴桃果肉中共有2230个DEGs和6个差异表达的MYB家族转录因子;花后90、120、150 d三个时期DEGs的GO和KEGG富集分析表明,多数DEGs集中在与花青苷合成、转运、贮藏有关的功能和代谢途径上;在花青苷合成代谢途径中,筛选出Acc23647(Acc4CL)、Acc23632(AccDFR)两个与花青苷含量变化相吻合的关键DEGs;经过RT-qPCR检验,这两个关键DEGs相对表达量与转录组分析的FPKM值变化趋势一致。【结论】果实采收时,平原红果肉的花青苷含量是红阳猕猴桃的3.97倍;Acc4CL和AccDFR基因的上调表达,促进了平原红猕猴桃果肉中的花青苷合成;MYB家族的转录因子参与了平原红猕猴桃花青苷的合成代谢。

关键词：猕猴桃果实花青苷转录组

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扶桑绵粉蚧共生细菌Delftia的多样性与感染动态

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昆虫学报 2024年

作者：郑奕然倪美虹杨欣怡李紫成蒋明星浙江大学昆虫科学研究所农业部农业昆虫学重点实验室浙江省作物病虫生物学重点实验室

【目的】本研究旨在明确昆虫共生细菌伯克氏菌目(Burkholderiales)丛毛单胞菌科(Comamonadaceae) Delftia在扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis中的多样性、丰度动态、感染部位。【方法】克隆并测序扶桑绵粉蚧5个不同地理种群浙江兰溪[(... 详细信息

【目的】本研究旨在明确昆虫共生细菌伯克氏菌目(Burkholderiales)丛毛单胞菌科(Comamonadaceae) Delftia在扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis中的多样性、丰度动态、感染部位。【方法】克隆并测序扶桑绵粉蚧5个不同地理种群浙江兰溪[(寄主木芙蓉Hibiscus mutabilis)、浙江东阳(寄主辣椒Capsicum annuum)、浙江杭州西湖区(寄主大花马齿苋Portulaca grandiflora)、浙江杭州临平区(寄主大花马齿苋)和广西防城港(寄主朱槿Hibiscus rosa-sinensis)]中细菌的16S rRNA基因片段，对Delftia株系进行鉴定和系统发育分析；采用荧光定量PCR绝对定量方法测定分别取食棉花Gossypium hirsutum和番茄Solanum lycopersicum的扶桑绵粉蚧不同发育期(1-3龄若虫、初羽化、2日龄、4日龄、6日龄成虫以及开始产蚧后2和4 d的成虫)整虫和其中取食番茄的各时期成虫肠道和2日龄、4日龄、6日龄成虫卵巢中的Delftia 16S rRNA基因的拷贝数；借助荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization， FISH)检测扶桑绵粉蚧初羽化成虫肠道和马氏管中Delftia存在部位。【结果】扶桑绵粉蚧各地理种群所感染Delftia菌的16S rRNA基因片段序列极为相似（相似度>99%），为同一个种Delftia sp.的不同菌株，且与部分其他昆虫、植物中及根际的Delftia系统发育关系十分接近。在若虫期，取食棉花和番茄者Delftia丰度均随龄期增大逐渐上升。但成虫期，Delftia丰度变化因寄主植物而异，取食棉花者羽化后2 d内丰度较高，此后至6日龄有一明显下降过程，开始产蚧后4 d内也有下降趋势；取食番茄者Delftia丰度则在羽化后2 d内显著下降，此后至6日龄明显上升，开始产蚧后4 d内也上升。成虫肠道和卵巢中Delftia丰度与宿主发育期关系密切，其中肠道中丰度随成虫发育推进呈缓慢下降趋势，卵巢中则自羽化至6日龄有一逐渐上升过程。FISH荧光信号显示，成虫中肠和马氏管中均存在Delftia，但以马氏管中相对较多。此外还发现，扶桑绵粉蚧及其寄主番茄和棉花中存在极为相似的Delftia株系。【结论】扶桑绵粉蚧中Delftia菌的多样性很低，在肠道、卵巢和马氏管中均有分布，其丰度受宿主生长发育阶段和寄主植物种类影响，在来源上存在从寄主植物获得Delftia的可能性。

关键词：扶桑绵粉蚧共生细菌 Delftia 细菌多样性细菌丰度感染动态

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蚂蚁入侵中的适应性变化及其机制

生态学报 2024年

作者：倪美虹杨欣怡蒋明星浙江大学昆虫科学研究所/农业农村部农业昆虫学重点实验室/浙江省作物病虫生物学重点实验室

入侵种被传至一个新的区域后，在面对当地某些生态因子的胁迫时如何发生适应性变化，是入侵生物学研究的一个重要课题。这方面信息对评价物种的入侵性、制订防控策略具有重要指导意义。入侵性蚂蚁作为无脊椎陆生动物中入侵最成功、危害... 详细信息

入侵种被传至一个新的区域后，在面对当地某些生态因子的胁迫时如何发生适应性变化，是入侵生物学研究的一个重要课题。这方面信息对评价物种的入侵性、制订防控策略具有重要指导意义。入侵性蚂蚁作为无脊椎陆生动物中入侵最成功、危害最严重的一类，其生物学、生态学已得到大量研究，许多报道表明它们在定殖和扩张过程中会发生适应性变化。对此，笔者基于30多年的文献资料，从蚁群社会结构、超级蚁群形成能力、个体大小、觅食行为、种间竞争、天敌防御、适应低温能力、生态位转变等多个角度进行了全面总结，并针对这些方面适应性变化的机制，从表型可塑性、适应性进化、自身遗传学基础、与共生微生物的互利关系等角度进行了剖析。最后提出了今后有待重点研究的几个问题。将有助于深化对蚂蚁成功入侵机制的认识，为推进我国红火蚁（Solenopsis invicta Buren）、小火蚁（Wasmannia auropunctata Roger）等入侵性蚂蚁的研究与治理提供参考。

关键词：入侵性蚂蚁定殖社会结构性状可塑性适应性进化

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糖核苷酸的生物合成和应用

生物化学与生物物理进展 2024年第4期51卷 822-838页

作者：郝萌连佳琪张翠璐关婉怡河北师范大学分子细胞生物学教育部重点实验室河北省分子细胞生物学重点实验室河北师范大学生命科学学院石家庄050024

糖基化是生物体中最重要的反应之一,通过糖基化作用可以形成具有多种生物功能的糖缀合物。糖核苷酸作为Leloir型糖基转移酶催化的转糖基反应的糖基供体,在聚糖和糖缀合物的生物合成中必不可少。然而,糖核苷酸的成本较高、可用性有限等... 详细信息

糖基化是生物体中最重要的反应之一,通过糖基化作用可以形成具有多种生物功能的糖缀合物。糖核苷酸作为Leloir型糖基转移酶催化的转糖基反应的糖基供体,在聚糖和糖缀合物的生物合成中必不可少。然而,糖核苷酸的成本较高、可用性有限等因素阻碍了生物催化级联反应在工业中大规模的应用。因此,人们越来越关注糖核苷酸的合成策略,以实现其在多种领域的广泛应用。目前,糖核苷酸及其衍生物的化学合成方法已经建立起来,但合成反应的产量通常很低,而酶法(化学-酶法)和细胞工厂法在合成糖核苷酸过程中具有显著优势。本文主要围绕哺乳动物中常见的9种糖核苷酸,概述了其类型和结构、酶法(化学-酶法)和细胞工厂法两种制备方法。伴随糖核苷酸的高效合成,其多种功能逐渐被发现和应用。本文进一步概述了糖核苷酸在聚糖及糖缀合物合成、糖基转移酶生化性质表征以及生物正交标记策略等方面的应用,对生物化学、糖生物学的研究以及相关医药产品的研发具有十分重要的意义。

关键词：糖核苷酸糖基转移酶激酶焦磷酸化酶