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生育期基因E1～E4不同突变组合对大豆纬度适应性的影响

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作物学报 2024年

作者：方然袁丽媚王玉林芦思佳孔凡江刘宝辉孔令平广州大学生命科学学院/分子遗传与进化创新研究中心广东省植物适应性与分子设计重点实验室

大豆作为重要的油料作物，是人类优质蛋白和食用油的主要来源之一。大豆产量、种子品质和生育期性状密切相关，生育期性状主要受一系列生育期相关基因的控制。本研究以Harosoy为遗传背景创制了E1～E4不同基因组合的16种近等基因系材料... 详细信息

大豆作为重要的油料作物，是人类优质蛋白和食用油的主要来源之一。大豆产量、种子品质和生育期性状密切相关，生育期性状主要受一系列生育期相关基因的控制。本研究以Harosoy为遗传背景创制了E1～E4不同基因组合的16种近等基因系材料，种植在石家庄和合肥试验田，调查了生育期、品质及产量性状，以此来了解E1～E4不同突变组合对中纬度种植区域的适应性。研究结果表明，16种近等基因系材料，对光周期敏感程度不同，开花期存在差异，WT和e4单突近等基因系由于晚花晚熟、产量低，不适合在石家庄种植，而所有的近等基因系在合肥种植时均能正常成熟。E1～E4不同等位基因组合还影响株高、节间距、单株产量、品质等农艺性状。本研究发现，在长日照条件下，e3或e4单独突变可以提前开花，同时还会使大豆产生避荫反应，株高增高、节间距变大。测量种子的蛋白质、油分和蔗糖含量时发现，WT材料在较高纬度的石家庄地区种植时，种子不能正常成熟，含油量最低，而蔗糖的含量最高。整体来看，其余近等基因系的种子在石家庄地区种植时总油分、蔗糖含量高于合肥，而蛋白含量总体低于合肥地区。因此，在评估大豆品种的纬度适应性时，需综合考察生育期基因对光周期敏感性、品质和产量的影响。

关键词：大豆生育期产量品质适应性

大豆雄蕊优势表达基因GmARFA1a通过调控花粉萌发影响结实率

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植物遗传资源学报 2024年第6期25卷 990-1000页

作者：姚士恩王一帆王宁周铭辉陈一飞张曼婷李嘉欣宫雯珺方小龙李美娜广州大学生命科学学院/广东省植物适应性与分子设计重点实验室/分子遗传与进化创新研究中心广州510006

大豆(Glycine max (L.) Merr.)是自花授粉作物,通过人工去雄的办法生产杂交种,不仅繁琐且成本高。雄性不育基因功能的研究是大豆杂种优势利用的前提之一,大豆雄性不育位点报道较少,定位及功能研究进展缓慢。随着大豆转基因体系的成熟及... 详细信息

大豆(Glycine max (L.) Merr.)是自花授粉作物,通过人工去雄的办法生产杂交种,不仅繁琐且成本高。雄性不育基因功能的研究是大豆杂种优势利用的前提之一,大豆雄性不育位点报道较少,定位及功能研究进展缓慢。随着大豆转基因体系的成熟及生物技术的发展,利用反向遗传学研究大豆雄性不育基因的功能变得相对容易。本研究通过转录组数据分析发现大豆中编码小G蛋白的GmARFA1a受到大豆雄性育性控制基因MS1(Male Sterile 1)和MS2的调控,公共数据库数据表明GmARFA1a在大豆未开放的花中表达量最高,而qRT-PCR数据进一步明确GmARFA1a在大豆授粉前雄蕊中优势表达。花粉萌发实验及结实率统计发现Gmarfa1a突变体花粉活力下降导致结实率受到明显抑制。本研究对GmARFA1a基因功能进行了初步解析,明确其对大豆雄性育性存在一定影响。研究结果不仅丰富了对GmARFA1a乃至ARF基因家族成员功能的认识,也为后续深入研究大豆GmARFA1a功能及大豆杂种优势利用奠定了基础。

关键词：大豆杂种优势雄性不育基因基因编辑技术花粉活力

拟南芥和大豆中用于RNA研究的细胞核制备和优化

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植物生理学报 2024年第5期60卷 823-836页

作者：何思豪苏京董志诚刘敏朱家富广东省植物适应性与分子设计重点实验室广州市作物基因编辑重点实验室分子遗传与进化创新中心广州大学生命科学学院广州510006

本研究旨在优化植物细胞核提取方法,以支持对核RNA完整性要求严格的转录组研究,如新生RNA检测方法、单细胞核RNA测序及其他组学技术。核心实验基于改进的Honda提取液配方,通过结合甘油、蔗糖和己二醇等三种渗压剂,并在此基础上添加或不... 详细信息

本研究旨在优化植物细胞核提取方法,以支持对核RNA完整性要求严格的转录组研究,如新生RNA检测方法、单细胞核RNA测序及其他组学技术。核心实验基于改进的Honda提取液配方,通过结合甘油、蔗糖和己二醇等三种渗压剂,并在此基础上添加或不添加聚蔗糖和葡聚糖T-40(Ficoll&Dextran T-40),形成六种不同的细胞核提取液。这些提取液被用于评估其在拟南芥和大豆样本中提取细胞核的效果。结果表明,含有己二醇的提取液在提取细胞核RNA及蛋白质方面表现出最高的得率,此外己二醇结合Ficoll&Dextran T-40能显著增强核RNA的纯度和完整性。此项研究为植物科学领域的组学研究提供了一种高效的细胞核提取方法,具有重要的参考价值。

关键词：细胞核RNA 拟南芥大豆核提取缓冲液己二醇

RNA聚合酶Ⅱ大亚基羧基末端结构域：简单重复不简单

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遗传 2024年

作者：李淇董志诚刘敏广州大学广东省植物适应性与分子设计重点实验室广州市作物基因编辑应用重点实验室分子遗传与进化创新研究中心生命科学学院

转录作为遗传信息传递的关键步骤，由DNA依赖的RNA聚合酶执行。真核生物中，蛋白编码基因的转录由RNA聚合酶Ⅱ(polymerase Ⅱ,Pol Ⅱ)完成，Pol Ⅱ最大亚基RPB1羧基末端结构域（carboxy-terminal domain, CTD）包含特殊的串联七肽重复... 详细信息

转录作为遗传信息传递的关键步骤，由DNA依赖的RNA聚合酶执行。真核生物中，蛋白编码基因的转录由RNA聚合酶Ⅱ(polymerase Ⅱ,Pol Ⅱ)完成，Pol Ⅱ最大亚基RPB1羧基末端结构域（carboxy-terminal domain, CTD）包含特殊的串联七肽重复序列，这些序列对转录过程至关重要。本文系统回顾并总结了真核生物RPB1 CTD的序列特征、演化历程，及其在转录过程中的调控作用，特别是通过翻译后修饰的动态变化来参与调控转录和加工过程，以加深人们对真核生物基因转录的复杂调控机制的理解，并为RPB1 CTD作用机制的进一步研究提供参考和借鉴。

关键词： RNA聚合酶Ⅱ 羧基末端结构域转录磷酸化相分离

大豆磷脂酶D家族基因全基因组鉴定及耐盐性分析

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大豆科学 2024年

作者：何芳蕾李兰馨卢秋连曹婕秦君孔凡江苏彤林春云南农业大学农学与生物技术学院/云南农业大学特色小宗作物研究中心广州大学生命科学学院/分子遗传与进化创新中心/广东省植物适应与分子设计重点实验室河北省农林科学院粮油作物研究所

磷脂酶D(Phospholipase D,PLD)及其产物磷脂酸(Phosphatidic Acid,PA)在植物生长发育和胁迫响应的调控中起着重要作用。目前,对大豆PLD基因家族的研究仍不够全面。为进一步寻找与大豆抗逆性相关的潜在候选基因,本研究利用全基因组分析... 详细信息

磷脂酶D(Phospholipase D,PLD)及其产物磷脂酸(Phosphatidic Acid,PA)在植物生长发育和胁迫响应的调控中起着重要作用。目前,对大豆PLD基因家族的研究仍不够全面。为进一步寻找与大豆抗逆性相关的潜在候选基因,本研究利用全基因组分析方法对28个GmPLDs的基因结构、蛋白保守结构域、共线性和系统发育关系等进行研究,并采用qRT-PCR方法分析基因在盐胁迫下的表达量。结果表明:大豆PLD家族基因分布在16条染色体上,片段复制在大豆PLD基因家族的扩展中发挥了重要作用。基因表达模式分析显示GmPLDs在不同组织中的表达存在差异,启动子顺式作用元件分析显示GmPLDs具有参与非生物胁迫和激素途径的潜在功能。qRT-PCR分析显示,18个大豆PLDs基因表达受盐胁迫诱导显著上调,可能参与大豆耐盐胁迫。研究结果为解析及克隆大豆耐盐基因提供理论依据,并为挖掘响应非生物逆境胁迫GmPLDs基因提供了基础信息。

关键词：大豆磷脂酶 PLD 基因家族盐胁迫

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植物光信号转导研究领域近十年重要研究进展

植物生理学报 2024年第3期60卷 399-429页

作者：林荣呈刘宏涛李继刚孔凡江刘斌王海洋杨洪全钟上威朱丹萌淮俊玲李洪刘双荣王璠王文秀茅志磊邓兴旺中国科学院植物研究所光生物学重点实验室北京100093 中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032 中国农业大学生物学院植物抗逆高效全国重点实验室北京100193 广州大学生命科学学院分子遗传与进化创新研究中心广东省植物适应性与分子设计重点实验室广州510006 中国农业科学院作物科学研究所作物基因与分子设计中心作物基因资源与育种全国重点实验室北京100081 华南农业大学生命科学学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642 上海师范大学生命科学学院上海市植物分子科学重点实验室上海200234 北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871 北京大学现代农业研究院潍坊现代农业山东省实验室小麦育种全国重点实验室山东潍坊261325 北京大学现代农学院小麦育种全国重点实验室北京100871

光是影响植物生长和发育的一种环境信号,在植物的整个生命周期中发挥关键的调控功能。光信号转导的研究已有一百多年的历史,一直都是植物生物学研究领域的一个热点。本文从光敏色素、隐花素、紫外B受体等3种信号转导途径、光信号转导的... 详细信息

光是影响植物生长和发育的一种环境信号,在植物的整个生命周期中发挥关键的调控功能。光信号转导的研究已有一百多年的历史,一直都是植物生物学研究领域的一个热点。本文从光敏色素、隐花素、紫外B受体等3种信号转导途径、光信号转导的共性调控机制、光信号与内源激素信号和其他环境信号的互作、以及作物光形态建成等方面,对植物光信号转导研究领域近十年来的重要进展进行了概述。

关键词：光受体光信号转导信号互作

两种重要经济石斑鱼肠道微生物群落结构及代谢功能的比较分析

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海洋与湖沼 2024年第1期55卷 253-264页

作者：杜倩平谢广婷钟仲轩张明清吴锦辉舒琥广州大学生命科学学院广东广州510006 中山大学生命科学学院广东广州510275 广东省农业技术推广中心广东惠州516081

为揭示虎龙杂交斑(Epinephelus fuscoguttatus♀×***♂)和斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)肠道微生物群落的结构及功能差异,利用16S rDNA高通量测序技术对其肠道微生物群落进行分析。结果表明:(1)虎龙杂交斑肠道微生物群落以变形菌门... 详细信息

为揭示虎龙杂交斑(Epinephelus fuscoguttatus♀×***♂)和斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)肠道微生物群落的结构及功能差异,利用16S rDNA高通量测序技术对其肠道微生物群落进行分析。结果表明:(1)虎龙杂交斑肠道微生物群落以变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)为主,斜带石斑鱼中以变形菌门、梭杆菌门(Fusobacteria)和厚壁菌门为主。(2)在属水平,虎龙杂交斑和斜带石斑鱼肠道中均含有高丰度的弧菌属(Vibrio)。鲸杆菌属(Cetobacterium)、发光杆菌属(Photobacterium)和丙酸菌属(Propionigenium)是斜带石斑鱼肠道中的标志微生物,而虎龙杂交斑肠道中的标志微生物为棒状杆菌属1(Corynebacterium 1)、变形杆菌属(Proteus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)和类香菌属(Myroides)。(3)网络分析显示,变形菌门在两种石斑鱼肠道中均占主导地位。(4)功能预测表明,虎龙杂交斑肠道微生物群落中抗坏血酸与糖醛酸代谢、植物-病原体相互作用和胰岛素信号通路显著高于斜带石斑鱼,斜带石斑鱼肠道微生物群落的功能在万古霉素类抗生素和链霉素生物合成、亚油酸代谢、双酚降解以及类黄酮生物合成的相关途径中显著富集。研究结果有望加深对石斑鱼肠道微生物群落的认识,为选择合适的石斑鱼养殖品种,提高石斑鱼养殖产业的经济效益提供科学参考。

关键词：虎龙杂交斑(Epinephelus fuscoguttatus♀×E.lanceolatus♂) 斜带石斑鱼(Epinephelus coioides) 肠道微生物物种特异性代谢功能

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植物ABCG转运蛋白功能的研究进展

科学通报 2024年第14期69卷 1866-1880页

作者：孙洁婷敬雪皎赵丹妮潘烨鑫罗启哲向垒莫测辉侯学文华南农业大学生命科学学院光合作用与植物逆境生物学研究中心广州510642 华南农业大学生命科学学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642 暨南大学生命科学技术学院广东省环境污染控制与修复材料工程中心广州510632

高等植物中细胞器及细胞之间是由生物膜分隔开来,但在植物的生理代谢及应对逆境胁迫的过程中,细胞器及细胞之间需要大量的信号与物质的交流.多数情况下,这些跨膜交流由膜上的转运蛋白来执行,其中以ABCG亚家族为代表的ABC转运蛋白家族是... 详细信息

高等植物中细胞器及细胞之间是由生物膜分隔开来,但在植物的生理代谢及应对逆境胁迫的过程中,细胞器及细胞之间需要大量的信号与物质的交流.多数情况下,这些跨膜交流由膜上的转运蛋白来执行,其中以ABCG亚家族为代表的ABC转运蛋白家族是一类介导多种不同类型物质的跨膜转运以完成相应功能的转运蛋白.植物比其他真核生物拥有数量更多的ABCG转运蛋白,表明植物中ABCG转运蛋白具有多样且重要的功能. ABCG转运蛋白不仅参与植物正常生长发育过程中许多物质的转运,执行诸多重要的生理功能,还广泛参与植物对干旱、重金属、温度、渗透和抗生素等非生物胁迫,以及病原菌、害虫和植物化感作用造成的生物胁迫响应过程中的信号与物质转运,说明ABCG既与植物的正常生长发育相关,也在植物抵抗逆境胁迫中发挥重要作用.本文对植物ABCG转运蛋白的结构、分类、生理功能及在抗生物与非生物逆境胁迫的功能进行系统总结,为深入了解植物ABCG转运蛋白多样化功能、研究趋势和利用植物分子育种技术对ABCG基因进行表达调控以获得具有优良特性的植物新种质提供重要借鉴和参考.

关键词： ABCG转运蛋白生理代谢生物胁迫非生物胁迫抗逆作用

玉米ACO基因家族生物信息学及表达模式分析

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中国农业科学 2024年第7期57卷 1308-1318页

作者：王程泽张燕付伟贾京哲董金皋申珅郝志敏河北农业大学生命科学学院/华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省农业微生物生物信息利用技术创新中心/河北省植物生理与分子病理学重点实验室邯郸学院

【目的】对玉米1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶ACO基因家族进行全基因组鉴定，分析其在玉米不同器官和不同发育时期以及响应外源激素和病菌侵染中的表达模式，为明确玉米ACO基因家族功能打下基础。【方法】利用生物信息学方法，在玉米B73自... 详细信息

【目的】对玉米1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶ACO基因家族进行全基因组鉴定，分析其在玉米不同器官和不同发育时期以及响应外源激素和病菌侵染中的表达模式，为明确玉米ACO基因家族功能打下基础。【方法】利用生物信息学方法，在玉米B73自交系基因组中鉴定ACO，对其基因结构、蛋白质理化性质、家族成员间的亲缘关系以及保守基序进行分析，利用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)技术分析ZmACO基因家族的表达模式。【结果】除ZmACO11外，ZmACO家族成员均具有Fe2+离子结合位点和底物抗坏血酸结合位点。系统发育分析显示，ZmACO2与ScACO在同一分支，亲缘关系较近，Bootstrap值达98。基因表达分析表明，ZmACO2、5、9、15、20、35在各发育时期均活跃表达，且在叶片中呈优势表达，因此选择上述6个基因进行下一步检测。喷施乙烯利后，上述6个基因的表达均有所波动，其中ZmACO2的表达量受影响较大，变化幅度在8倍左右。在乙烯利处理的0—24 h内这6个基因的表达量存在波动，但在处理后24 h,6个基因的表达量均接近0。水杨酸处理后，ZmACO5的表达量受影响较大，变化倍数在2倍左右。其他基因的表达量在处理后24 h均接近0。ZmACO9、35在3—12 h的表达量存在波动，ZmACO2、15、20表达量呈下调趋势。在响应生物胁迫方面，接种玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）后，ZmACO5、9的表达量变化幅度最大，在接种后第10天，这两个基因的表达量分别升至对照组的50和60倍。接种玉米小斑病菌（Cochlibolus heterostrophus）后，ZmACO5的表达量变化幅度较大，变化倍数在40—90倍。接种立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）后，ZmACO5、35表达量变化幅度最大，在病菌接种的第3天达到200倍。【结论】ZmACO2、5、20、35在玉米生长发育过程中表达变化最活跃；施加外源乙烯利和水杨酸可以对ZmACO的表达水平造成显著影响。病菌侵染玉米后ZmACO的表达水平产生显著变化，与生物胁迫应答关系密切。

关键词：玉米ACO基因家族实时荧光定量PCR 基因表达乙烯利水杨酸玉米大斑病菌玉米小斑病菌立枯丝核菌