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辣椒CaPEX3基因克隆及表达分析

西北植物学报 2024年第10期 1597-1605页

作者：臧巧路柳璐刘涵王静王梦成妍山西农业大学园艺学院

【目的】PEX基因参与调控植物花粉发育过程，在花粉小孢子胚胎发生及单倍体培养中发挥重要作用。研究克隆了辣椒中CaPEX3基因，并分析其蛋白结构及表达模式，为研究CaPEX3基因功能提供理论依据。【方法】用PCR技术克隆辣椒CaPEX3基因，... 详细信息

【目的】PEX基因参与调控植物花粉发育过程，在花粉小孢子胚胎发生及单倍体培养中发挥重要作用。研究克隆了辣椒中CaPEX3基因，并分析其蛋白结构及表达模式，为研究CaPEX3基因功能提供理论依据。【方法】用PCR技术克隆辣椒CaPEX3基因，并用生物信息学手段分析其蛋白结构、进化及基因调控关系，用qRT-PCR技术检测CaPEX3在不同组织及不同品种花粉中的表达量，用染色法检测不同辣椒品种的花粉活力并分析其与CaPEX3表达量的关系。【结果】CaPEX3编码区全长1 581 bp,编码526个氨基酸，属于LRX基因家族。该蛋白有磷酸化和糖基化位点，存在信号肽和跨膜结构域。CaPEX3在花中表达量最高，且在花粉活力高的组织中基因表达量相对较高。调控网络预测发现CaPEX3可能通过与花发育相关基因作用参与调控花粉发育过程。【结论】CaPEX3在花中特异表达，且表达量与花粉活力存在一定关系。基因表达分析及相关载体构建为后续研究基因功能及遗传机制提供理论基础及技术支持。

关键词：辣椒 CaPEX3 生物信息学分析表达模式花粉活力

紫花苜蓿MsBBX20基因克隆及耐盐功能分析

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草业学报 2024年第10期33卷 55-73页

作者：周昕越蒋庆雪贾会丽马琳樊璐王学敏中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193 山西农业大学草业学院山西太原030032

BBX家族转录因子参与光形态建成、成花生理、避荫反应、种子生长发育、激素信号转导及对逆境胁迫的响应等植物重要生长发育过程。紫花苜蓿是耐盐性较强的牧草饲料作物,其品质优良,有“牧草之王”的美誉。发掘并探索紫花苜蓿MsBBX20基因... 详细信息

BBX家族转录因子参与光形态建成、成花生理、避荫反应、种子生长发育、激素信号转导及对逆境胁迫的响应等植物重要生长发育过程。紫花苜蓿是耐盐性较强的牧草饲料作物,其品质优良,有“牧草之王”的美誉。发掘并探索紫花苜蓿MsBBX20基因响应非生物胁迫的分子机理,有助于揭示紫花苜蓿抗逆生物学基础,为紫花苜蓿抗逆分子育种提供新的基因资源。通过RT-PCR、3'/5'RACE PCR技术克隆得到MsBBX20基因cDNA序列,生物信息学分析发现其CDS全长834 bp,编码278个氨基酸,该基因编码的蛋白质为锌指结构蛋白家族成员。利用qRTPCR技术分析MsBBX20在紫花苜蓿不同组织和不同非生物胁迫下的表达模式。通过基因枪轰击技术,在洋葱表皮瞬时表达MsBBX20进行亚细胞定位。克隆得到大小为1737 bp的MsBBX20启动子序列并分析了顺式作用元件,该启动子可驱动GUS报告基因在烟草的叶、茎和根中高效表达。将MsBBX20启动子序列与包含GUS基因的pCAMBIA-1301载体连接,瞬时转化烟草并通过组织化学染色对不同组织进行GUS活性分析。构建pCAMBIA3301-MsBBX20植物超表达载体,通过农杆菌介导的方法遗传转化野生型拟南芥,获得超表达MsBBX20的拟南芥株系。用不同浓度盐溶液(150、200和300 mmol·L^(-1)NaCl)处理拟南芥转基因株系并分析其MDA含量和抗氧化酶活性。进化分析表明紫花苜蓿MsBBX20蛋白与红三叶TpBBX20的亲缘关系最近。MsBBX20蛋白定位于细胞核。MsBBX20基因在花中表达量最高,且MsBBX20可以响应干旱、盐、冷、脱落酸、赤霉素、光照等多种非生物胁迫。遗传转化获得MsBBX20过表达拟南芥株系,并选择3个高表达阳性株系进行功能验证。在不同浓度NaCl处理条件下,过量表达MsBBX20的拟南芥株系的丙二醛(MDA)含量显著低于对照,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均显著高于对照。克隆获得紫花苜蓿锌指蛋白转录因子基因MsBBX20,该基因在花中表达量最高,能够响应多种非生物逆境胁迫和外源激素处理,表明MsBBX20可能参与紫花苜蓿的多个逆境响应过程。进一步的研究证明MsBBX20可能通过调节植物的抗氧化酶系统,缓解逆境造成的植物细胞氧化损伤,提高转基因拟南芥对盐胁迫的抗性,进而增强植株的耐盐性。

关键词：紫花苜蓿 MsBBX20 基因克隆耐盐性功能分析

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藜麦茎部响应瓜笄霉侵染的代谢组分析

微生物学通报 2024年

作者：彭玉飞王天禧杨振永田淼任璐吕红秦楠殷辉赵晓军山西农业大学植物保护学院

【背景】藜麦笄霉软腐病(quinoa Choanephora rot)的病原为瓜笄霉(Choanephora cucurbitarum)，但藜麦响应其侵染后的代谢变化尚未明确。【目的】研究瓜笄霉侵染藜麦后的代谢物变化及关键代谢途径，以利于了解该病的生理生化机制。【方... 详细信息

【背景】藜麦笄霉软腐病(quinoa Choanephora rot)的病原为瓜笄霉(Choanephora cucurbitarum)，但藜麦响应其侵染后的代谢变化尚未明确。【目的】研究瓜笄霉侵染藜麦后的代谢物变化及关键代谢途径，以利于了解该病的生理生化机制。【方法】基于非靶向代谢组学研究技术，结合多元统计分析方法，分析瓜笄霉侵染藜麦茎部代谢物差异及代谢途径变化。【结果】与对照组相比瓜笄霉侵染藜麦后，显著差异代谢物有512种(P<0.01)，其中283种为上调，229种为下调。KEGG富集分析发现藜麦茎部响应瓜笄霉侵染的主要差异代谢物共19种(P<0.05)，这些主要代谢物显著富集到花生四烯酸代谢、亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢、黄酮和黄酮醇的生物合成共4条代谢通路。【结论】瓜笄霉侵染可导致藜麦中花生四烯酸代谢、亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢、黄酮和黄酮醇的生物合成等代谢途径发生变化，其中α-亚麻酸代谢及其相关代谢物茉莉酸的积累、黄酮和黄酮醇的生物合成受阻，可能是藜麦响应是瓜笄霉侵染的主要方式。

关键词：藜麦笄霉软腐病瓜笄霉非靶向代谢组学代谢物

在红枣汁中乳酸菌、酵母菌单一及偶联发酵特征物质差异分析

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现代食品科技 2024年第5期40卷 64-72页

作者：张江宁叶峥杨春山西农业大学山西功能食品研究院山西太原030031

该试验以红枣为原料,研究乳酸菌、酵母菌单一及偶联发酵对枣汁总糖、总酸、总酚、黄酮和酒精含量的影响,使用液相色谱-质谱联用(Liquid Chromatograph-Mass Spectrometer,LC-MS)技术进行游离型酚酸差异分析,气相色谱-离子迁移谱联用(Gas... 详细信息

该试验以红枣为原料,研究乳酸菌、酵母菌单一及偶联发酵对枣汁总糖、总酸、总酚、黄酮和酒精含量的影响,使用液相色谱-质谱联用(Liquid Chromatograph-Mass Spectrometer,LC-MS)技术进行游离型酚酸差异分析,气相色谱-离子迁移谱联用(Gas Chromatography-Ion Migration Spectrum,GC-IMS)技术进行挥发性有机物差异分析。结果表明,原枣汁无论是单一菌种发酵还是混合菌种发酵,总糖、黄酮含量降低,总酸、总酚含量、酒精度均增加,反式阿魏酸、4-羟基苯甲酸、氢化肉桂酸、香草酸、苯甲酸、丁香酸增加;酵母菌发酵枣汁总酚、黄酮、酒精度、苯丙氨酸、儿茶素、表儿茶素、丁香酸、芥子酸含量均高于乳酸菌发酵枣汁,总酸含量低于乳酸菌发酵枣汁;经混菌偶联发酵,糖类物质降解效率、产酸效率、总酚生成率、黄酮留存率以及产酒精效率更高;游离型酚酸反式阿魏酸、反式肉桂酸、香草酸、没食子酸、对香豆酸、苯甲酸、原儿茶酸、咖啡酸、丁香酸较单菌发酵样品高;挥发性成分53种,包括11种醇类化合物、9种酯类化合物、8种酮类化合物、8种醛类化合物、2种酸类化合物、2种吡嗪吡嗪类化合物,混菌发酵样品中风味物质酯类、醇类、醛类分别占17.2%、58.2%、和1.3%,酯类和醛类显著高于乳酸菌发酵样品、酵母菌发酵样品及原枣汁,香味浓烈,因此采用酵母菌、乳酸菌混合发酵,可以有效地增强发酵枣汁的品质,丰富口感,该研究为推动混菌发酵在红枣酵素发酵生产行业的应用,提供相应的理论基础和科学实践依据。

关键词：红枣混菌发酵游离型酚酸风味物质

中华蜜蜂Smoothened基因的鉴定、表达及生物信息学分析

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华北农学报 2024年第3期39卷 230-238页

作者：于点点申红英王珏郭媛郭丽娜山西农业大学动物科学学院山西太谷030801 山西农业大学园艺学院山西太谷030801

旨在明确中华蜜蜂Smoothened基因(AcerSmo)的序列特征及表达特性,为进一步研究其在蜜蜂体内的功能奠定理论基础,对中华蜜蜂AcerSmo基因DNA序列进行扩增鉴定,运用多种生物信息学软件对其进行结构和功能分析,并采用RT-qRCR对中华蜜蜂不同... 详细信息

旨在明确中华蜜蜂Smoothened基因(AcerSmo)的序列特征及表达特性,为进一步研究其在蜜蜂体内的功能奠定理论基础,对中华蜜蜂AcerSmo基因DNA序列进行扩增鉴定,运用多种生物信息学软件对其进行结构和功能分析,并采用RT-qRCR对中华蜜蜂不同组织和发育时期的表达特性进行检测。序列分析结果表明,基因cDNA全长3 495 bp(GenBank登录号:OP616035),其中开放阅读框(ORF)区域2 952 bp,共编码936个氨基酸。该蛋白理论分子质量为111.15 ku,理论等电点为8.82,属于不稳定的两性蛋白。该蛋白N-末端有一段含21个氨基酸的信号肽,有6个跨膜结构域,亚细胞定位主要在内质网和细胞核。该蛋白二级结构和三级结构以无规则卷曲(50.76%)为主,其次为α-螺旋(25.33%),从昆虫到哺乳动物,AcerSmo蛋白序列高度保守;荧光定量PCR结果表明,AcerSmo在30日龄中华蜜蜂不同组织中均存在表达,而在触角与头的表达量显著高于其他组织,在中华蜜蜂触角与头组织中,5日龄时AcerSmo的mRNA表达量最高。AcerSmo蛋白具有Smoothened蛋白的保守结构,且在触角中呈高丰度表达,推测AcerSmo基因可能在蜜蜂的嗅觉识别过程发挥着重要作用。

关键词：中华蜜蜂 Smoothened 序列特征生物信息学表达特性

基于55K SNP芯片的山西冬小麦种质资源遗传多样性分析

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中国农业科学 2024年第10期57卷 1845-1856页

作者：雷梦林刘霞王艳珍崔国庆穆志新刘龙龙李欣逯腊虎李晓丽张晓军山西农业大学农业基因资源研究中心/农业农村部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室山西农业大学农学院/作物遗传与分子改良山西省重点实验室山西农业大学小麦研究所

【目的】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行... 详细信息

【目的】分析山西省冬小麦种质资源的遗传多样性演变规律，为山西省小麦育种的亲本选配和品种选育提供更丰富多样的原始亲本材料。【方法】以山西省冬小麦323份地方品种和105份育成品种为自然群体，利用55K SNP芯片对428份自然群体进行全基因组扫描，分析品种间的遗传多样性、遗传结构、主成分、遗传聚类及亲缘关系。【结果】SNP位点在21条染色体上的分布范围为329—1 639个，平均值为1 152个；7个部分同源群中的分布范围为2 154—3 852个，平均值约为3 456个；基因组的分布规律为：B基因组>A基因组>D基因组；基因组注释多态性标记，在基因间区分布最多，约占50%，分析表明，SNP位点在21条染色体、7个同源群和3个基因组上均有覆盖，但分布各异，多态性比率为45.60%。整个群体的平均观测杂合度（0.0185）均低于平均期望杂合度（0.4992），整个自然群体的香农-威纳指数和多态性信息含量的变化幅度不大。对比自然群体多样性各参数，发现群体的遗传多样性不高，育成品种的遗传多样性比地方品种略高。群体结构分析将群体分为2个类群，第Ⅰ类群307份材料，以地方品种为主；第Ⅱ类群121份材料，以育成品种为主。主成分和聚类分析均将自然群体分为5个类群，第Ⅰ类群品种间的遗传距离平均值为0.21831，变幅为0.00127—0.72461；第Ⅱ类群品种间的遗传距离平均值为0.14619，变幅为0.00038—0.76489；第Ⅲ类群品种间的遗传距离平均值为0.16521，变幅为0.00049—0.43033；第Ⅳ类群品种间的遗传距离平均值为0.17643，变幅为0.00118—0.60496；第Ⅴ类群品种间的遗传距离平均值为0.12039，变幅为0.00042—0.37032，可见，山西省冬小麦品种间的遗传距离变异幅度较大，但平均遗传距离值较低，聚类分群明显，类群中部分品种的遗传关系较近。经对比，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的平均遗传距离均要高于第Ⅱ类群、第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，第Ⅰ类群和第Ⅳ类群的遗传距离变幅大于第Ⅲ类群和第Ⅴ类群，可知，育成品种的遗传距离普遍大于地方品种。【结论】利用55K SNP芯片对山西省冬小麦种质资源进行遗传多样性分析，明确了山西省冬小麦育成品种和地方品种在基因组层面上的遗传多样性分布特点，育成品种通过外源基因的导入有利于品种的遗传多样性提高，地方品种的遗传多样性相对较低，同时，极少数品种的亲缘关系呈两极分化，在后续利用时应合理地区分利用。

关键词：小麦地方品种育成品种遗传多样性 55K SNP

谷子黄绿叶突变体ygl7的精细定位及候选基因分析

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华北农学报 2024年第2期39卷 27-38页

作者：连世超韩康妮杜晓芬王智兰李禹欣李颜方成锴张林义王军山西农业大学谷子研究所山西长治046011 山西省后稷实验室山西太原030031

叶色突变体是研究C4光合途径及叶绿素代谢机制的理想材料。为了研究谷子黄绿叶突变的分子机制,为黄绿叶基因的功能研究及叶绿素代谢的分子机制解析奠定基础,在长农35号甲基磺酸乙酯(EMS)突变体库中鉴定到1份可稳定遗传的谷子黄绿叶突变... 详细信息

叶色突变体是研究C4光合途径及叶绿素代谢机制的理想材料。为了研究谷子黄绿叶突变的分子机制,为黄绿叶基因的功能研究及叶绿素代谢的分子机制解析奠定基础,在长农35号甲基磺酸乙酯(EMS)突变体库中鉴定到1份可稳定遗传的谷子黄绿叶突变体ygl7,并对突变体及野生型进行农艺性状调查、光合色素含量及光合参数测定、叶绿体超微结构观察;同时对突变体叶色进行遗传分析,采用BSA法进行基因初定位,利用F_(2)群体进行精细定位,并根据功能注释结合RNA-Seq预测候选基因。采用qRT-PCR进行表达模式分析,采用酵母双杂交试验进行蛋白互作验证。结果表明,与野生型相比,ygl7苗期、拔节期叶片呈明显黄绿色,抽穗期逐步转为浅绿色,ygl7整个生育期叶绿素含量及光合速率都显著低于野生型,且叶绿体结构出现异常。遗传分析表明,ygl7黄绿叶表型由1对隐性单基因控制,基因精细定位将黄绿叶基因定位于第Ⅶ染色体434.9 kb区间内,候选基因分析预测编码原卟啉Ⅸ镁鳌合酶Ⅰ亚基的Seita.7G290300为调控黄绿叶的候选基因。qRT-PCR结果显示,Seita.7G290300在叶片中高表达,且在突变体中的表达量低于野生型;叶绿素合成途径(CHLD、CHLI)和光系统(LHCB1、LHCB6)相关基因在突变体中均下调表达。酵母双杂交试验表明,SiYGL7与MORF_(2)存在互作。

关键词：谷子黄绿叶突变体精细定位镁鳌合酶Ⅰ亚基

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花生RIL群体出仁率的遗传特性分析

花生学报 2024年第3期53卷 9-13页

作者：薛云云张蕙琪张鑫田跃霞李娜梁煜莹张加羽张晓吉王露欢白冬梅山西农业大学经济作物研究所山西太原030031

出仁率是花生的产量性状之一,是籽仁产量的重要影响因子。本研究以花育44×DF12构建的重组自交系(RIL)群体为试验材料,出仁率作为表型数据,利用主基因+多基因混合遗传模型对3个环境下的出仁率进行遗传特性分析。结果表明,3个环境下的出... 详细信息

出仁率是花生的产量性状之一,是籽仁产量的重要影响因子。本研究以花育44×DF12构建的重组自交系(RIL)群体为试验材料,出仁率作为表型数据,利用主基因+多基因混合遗传模型对3个环境下的出仁率进行遗传特性分析。结果表明,3个环境下的出仁率的最适遗传模型均为4MG-AI,即4对加性—上位性主基因调控,3个环境下的主基因遗传率分别为91.93%,90.60%,96.85%。本研究结果为出仁率遗传机制挖掘奠定了重要理论依据。

关键词：花生 RIL群体出仁率主基因+多基因模型

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枣品种资源果实的糖酸含量特征分析

植物遗传资源学报 2024年第1期25卷 60-71页

作者：薛晓芳赵爱玲焦文丽王永康任海燕石美娟苏万龙李毅刘丽李登科山西农业大学果树研究所/果树种质创制和利用山西省重点实验室太原030031 山西农业大学林学院太谷030815

糖和酸是构成果实风味的重要物质,鉴定评价枣品种资源果实的糖酸风味,比较不同资源间的糖酸风味构成差异,建立枣品种资源果实糖酸风味评价体系,对资源高效利用具有重要意义。以210份枣资源脆熟期果实为材料,测定可溶性固形物、可滴定酸... 详细信息

糖和酸是构成果实风味的重要物质,鉴定评价枣品种资源果实的糖酸风味,比较不同资源间的糖酸风味构成差异,建立枣品种资源果实糖酸风味评价体系,对资源高效利用具有重要意义。以210份枣资源脆熟期果实为材料,测定可溶性固形物、可滴定酸以及糖组分含量,并进行相关性分析。结果如下:(1)10项指标的变异系数范围在9.81%~34.70%,其中可溶性固形物含量、甜度值和总糖含量的变异系数较小。蔗糖含量的范围差异最大,其最大值是最小值的84.54倍。果糖、葡萄糖、蔗糖、总糖、可滴定酸、甜度值、固酸比和糖酸比等8项指标符合正态分布,可溶性固形物和甜酸比不符合正态分布。(2)果糖、葡萄糖、蔗糖与总糖含量均呈极显著正相关,果糖与葡萄糖含量呈极显著正相关,总糖、可溶性固形物和甜度值间都呈极显著正相关,可滴定酸与固酸比、糖酸比和甜酸比间都呈极显著负相关,固酸比、糖酸比、甜酸比两两之间都呈极显著正相关。(3)因子分析共提取3个主因子,累积贡献率为91.781%。结合各项指标的聚类分析,筛选出果糖、蔗糖、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比5项评价枣果实糖酸风味的指标。(4)基于5项评价指标进行聚类分析,将210个枣品种分为5个类群,根据各类群不同指标的含量特征,分别定义为低蔗糖型、高酸型、果糖优势型、中间型和蔗糖优势型,其中蔗糖优势型包含的种质最多。可用果糖、蔗糖、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比5项指标对枣果实糖酸风味进行评价,生产中可根据不同类群资源的糖酸指标特点进行针对性应用。

关键词：枣品种资源糖酸风味因子分析聚类分析