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拟南芥ATLP-3基因的表达模式探究

分子植物育种 2024年第6期22卷 1910-1917页

作者：郭苏娴罗文杰高子栋万智远江苏师范大学生命科学学院徐州221116

拟南芥(Arabidopsis thaliana) ATLP-3 (AT1G75030)基因编码蛋白是类甜蛋白家族(Thaumatin-Like Protein Superfamily)成员之一。目前对于类甜蛋白功能的研究主要集中于抗病和环境胁迫响应两方面,而对于蛋白的基础功能解析和调控机理研... 详细信息

拟南芥(Arabidopsis thaliana) ATLP-3 (AT1G75030)基因编码蛋白是类甜蛋白家族(Thaumatin-Like Protein Superfamily)成员之一。目前对于类甜蛋白功能的研究主要集中于抗病和环境胁迫响应两方面,而对于蛋白的基础功能解析和调控机理研究较少。本实验通过分析转录组数据发现ATLP-3基因在花器官发育过程中高量表达,通过构建ATLP-3启动子连接GUS的转基因植株,染色并进行石蜡切片分析发现该基因在花药发育的第5期到第10期绒毡层中特异表达,说明该蛋白可能参与调控绒毡层的功能。进一步分析发现花药发育过程中发挥调控功能的转录因子TDF1、AMS和MS188在ATLP-3启动子区均有结合位点,高通量测序结果显示ATLP-3表达量在以上转录因子的突变体中相比于野生型显著下调。进一步实验发现,将ProATLP-3:GUS引入AMS功能缺失的突变体背景中,GUS信号相比于野生型明显下降,说明ATLP-3的表达受到AMS的正向调控。本实验还获得了ATLP-3基因功能缺失突变体并分析其花粉表型。以上研究结果将为深入探究ATLP-3基因的功能提供依据,为更多类甜蛋白家族成员功能的解析提供参考。

关键词：拟南芥 ATLP-3基因花药绒毡层表达分析转录因子AMS

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姜黄素衍生碳点缓解甘薯镉毒害的作用机制

江苏农业科学 2024年第7期52卷 65-71页

作者：高佳潘志远夏楠李宗芸孙健李艳娟江苏师范大学生命科学学院江苏徐州221116

为研究碳点缓解植物镉胁迫的作用机制,为植物非生物胁迫下外源施用生物质碳点提供科学依据,以生物质姜黄素为碳源,通过简单的一步水热法制备水溶性碳点(CDs)。以甘薯为植物模型,设置如下4个试验处理:霍格兰营养液(CK);含0.7 mg/mL CDs... 详细信息

为研究碳点缓解植物镉胁迫的作用机制,为植物非生物胁迫下外源施用生物质碳点提供科学依据,以生物质姜黄素为碳源,通过简单的一步水热法制备水溶性碳点(CDs)。以甘薯为植物模型,设置如下4个试验处理:霍格兰营养液(CK);含0.7 mg/mL CDs的霍格兰营养液(CDs);含100μmol/L CdCl_(2)的霍格兰营养液(Cd);同时含有0.7 mg/mL CDs、100μmol/L CdCl2的霍格兰营养液(Cd+CDs),研究不同处理对甘薯叶片光合特性、根系抗氧化系统及NO积累量、镉离子吸收情况的影响。结果表明,合成的CDs平均尺寸为2.29 nm,表面富含酚羟基、甲氧基,保留了姜黄素的药理学特性;与受到镉胁迫的甘薯幼苗相比,添加CDs后,受到镉胁迫的甘薯幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量分别增加了55.0%、41.3%、51.6%,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率分别提高了168.9%、33.8%、29.5%,胞间二氧化碳浓度显著降低了41.9%,MDA、脯氨酸含量、硝酸还原酶活性、NO积累水平显著降低,根尖镉离子内流显著减少。综上所述,CDs通过降低镉胁迫下甘薯幼苗体内的硝酸还原酶活性来减少甘薯体内镉诱导的NO积累,从而减少镉离子内流,缓解甘薯幼苗受到的镉胁迫,提高甘薯叶绿素含量和光合速率。

关键词：镉胁迫甘薯碳点光合作用一氧化氮

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草莓YABBY基因家族的鉴定及表达分析

生物工程学报 2024年第1期40卷 104-121页

作者：余婷婷沈淑容许以灵王欣雨余瑶马伯军陈析丰浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004

YABBY蛋白是一类调控植物形态建成与器官发育的重要转录因子。为了研究草莓YABBY,通过生物信息学技术鉴定了森林草莓(二倍体)与栽培草莓(八倍体)的YABBY基因家族成员及其序列特征,构建了各成员与植物YABBY的系统发育树与共线性关系图,... 详细信息

YABBY蛋白是一类调控植物形态建成与器官发育的重要转录因子。为了研究草莓YABBY,通过生物信息学技术鉴定了森林草莓(二倍体)与栽培草莓(八倍体)的YABBY基因家族成员及其序列特征,构建了各成员与植物YABBY的系统发育树与共线性关系图,并利用RNA-seq数据与定量逆转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction,qRT-PCR)技术分析其表达模式,构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)融合表达载体,在烟草叶细胞中瞬时表达观察其亚细胞定位。研究结果表明,森林草莓有6个FvYABBY基因,栽培草莓有26个FxaYABBY基因;FvYABBY基因家族成员可归为5个不同的进化分支,与拟南芥AtYABBY基因家族存在5对直系同源。在森林草莓中,所有Fv YABBY在根和花托中基本不表达,FvYABBY1、FvYABBY2、FvYABBY5和FvYABBY6在叶、茎、花和瘦果中高表达;在栽培草莓中,FxaYABBY1、FxaYABBY2、FxaYABBY5和FxaYABBY6在瘦果中表达,所有FxaYABBY在花托中为低表达或不表达。此外,在低温、高盐和干旱等非生物胁迫下,FvYABBY1、FvYABBY3、FvYABBY4和FvYABBY6下调表达,FvYABBY5上调表达,FvYABBY2则先上调后下调表达。在烟草叶细胞中,所有FvYABBY蛋白均定位在细胞核。以上结果为草莓YABBY基因的后续功能研究奠定了基础。

关键词：草莓 YABBY基因家族序列分析表达模式亚细胞定位

基于功能性状的中亚热带岩溶常绿落叶阔叶混交林物种多样性维持研究

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生态学报 2024年第10期44卷 4400-4411页

作者：李玉玲梁素周丽珠梁士楚宁钧莹莫君容李东蓉广西师范大学生命科学学院桂林541006

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响。为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm~2的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数... 详细信息

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响。为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm~2的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数据进行了分析。包括基于功能性状计算功能多样性、构建功能实体计算功能冗余以及采用Pearson相关分析和Mantel检验评估物种多样性指标在生态系统的维持机制。结果显示:(1)青冈+大叶榉树群落的功能多样性指标均低于鱼骨木+青冈+圆叶乌桕群落,且两个群落间功能均匀度不相关(P>0.05),功能丰富度、功能离散度和Rao′s二次熵呈现极显著相关性(P植物功能性状间、不同功能多样性指标间和不同功能冗余指标间的相关性较强,功能多样性指标和功能冗余指标间无显著相关性,但功能性状与功能多样性指标、功能性状与功能冗余指标均存在不同程度的相关性。而在功能实体与物种多样性指标的相关性方面,呈现出同物种丰富度与物种多样性指标相似的显著度。另外,物种多度与物种丰富度、功能分散度、功能离散度、Rao′s二次熵及功能脆弱性均显著相关。总之,在岩溶石山常绿落叶阔叶混交林中,高功能多样性的群落存在高功能冗余的现象,但功能多样性和功能冗余是相互独立的因素;物种丰富度高的群落所提供的保险效应无法抵消其生态系统的脆弱性。因此,不能仅通过保护物种丰富度来维持生态系统的特有功能,还应充分考虑多度对生态系统功能的贡献,以更有效地实现对岩溶石山森林生态系统的保护。

关键词：功能多样性功能冗余岩溶石山常绿落叶阔叶混交林物种多样性

光周期调控维西堇菜与裂叶堇菜开放花和闭锁花的发育

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生物多样性 2024年第6期32卷 47-55页

作者：李巧峡李有龙李纪纲陈晨龙孙坤西北师范大学生命科学学院兰州730070

两型闭花受精现象是指在植物个体发育的不同时期或不同部位会形成两种形态完全不同的花,即异花传粉的开放花(chasmogamous flower,CH)与自花传粉的闭锁花(cleistogamous flower,CL)。维西堇菜(Viola monbeigii)与裂叶堇菜(***)在早春时... 详细信息

两型闭花受精现象是指在植物个体发育的不同时期或不同部位会形成两种形态完全不同的花,即异花传粉的开放花(chasmogamous flower,CH)与自花传粉的闭锁花(cleistogamous flower,CL)。维西堇菜(Viola monbeigii)与裂叶堇菜(***)在早春时期为CH花,夏季为CL花,光周期可能调控着两种花型的发育。本研究对维西堇菜和裂叶堇菜不同光周期下的花型进行了形态观察与统计,以探究光周期对两种花型发育的调控作用,并阐明两种花型不同发育阶段的主要形态差异。结果表明:维西堇菜和裂叶堇菜的CH和CL花的差异主要体现在花瓣与雄蕊的大小与数量、蜜腺体的有无、花丝长短、柱头有无弯曲等方面。CH花5个花瓣,下花瓣有一长距,5枚雄蕊,花丝很短,2枚雄蕊背部的蜜腺体伸入下花瓣形成的距中,雌蕊花柱直立并高于雄蕊;CL花雄蕊2枚,花丝较长,无蜜腺体,其余雄蕊与5个花瓣均为原基状,雌蕊的柱头通常弯向2枚发育最好的雄蕊。另外存在着花瓣与雄蕊数量介于CH与CL花之间的过渡闭锁花(intermediate cleistogamous flower,inCL),其花部特征与闭锁花一样,花萼一直包裹着其他3轮花器官。中短日照(12 h及以下光照)下诱导的花芽大部分为CH花,长日照(16 h光照)下诱导的大部分花芽为完全CL花。两个物种的CH花与CL花在4轮花器官原基形成后出现明显的形态差异,并随着花芽发育的成熟,形态差异更加明显。本研究揭示了光周期对维西堇菜与裂叶堇菜CH和CL花发育的调控作用,阐明了CH与CL花出现明显差异的时期与具体形态差异,为堇菜属两型闭花受精适应性进化研究提供了理论依据。

关键词：光周期调控花发育维西堇菜裂叶堇菜

氨对蚤状溞诱导型反捕食生活史防御的抑制效应

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生态与农村环境学报 2024年第2期40卷 245-254页

作者：刘琪孙运菲谷磊杨州南京师范大学生命科学学院江苏南京210023

氨是水体中常见且毒性较强的含氮污染物之一,不仅会对水生生物产生直接毒害作用,甚至在不产生直接危害的情况下严重威胁水生生物的种间关系。诱导型防御是猎物应对捕食风险所表现出的典型的适应性响应,是重要的捕食与防御关系。目前,尚... 详细信息

氨是水体中常见且毒性较强的含氮污染物之一,不仅会对水生生物产生直接毒害作用,甚至在不产生直接危害的情况下严重威胁水生生物的种间关系。诱导型防御是猎物应对捕食风险所表现出的典型的适应性响应,是重要的捕食与防御关系。目前,尚不清楚氨是否会干扰猎物诱导型反捕食防御性状的表达。为此,研究选择浮游动物代表性物种蚤状溞(Daphnia pulex)作为受试生物,检验了不同浓度氨对蚤状溞反捕食(鳑鲏鱼作为捕食风险源)生活史防御策略的影响以及处于诱导防御的蚤状溞对氨胁迫敏感性的变化。结果表明,氨会对蚤状溞的生活史表现产生毒害作用,例如,当氨浓度达到0.6 mg·L^(-1)时,首窝产卵时间延迟了4.2 h,成熟体长和尾刺长分别缩短了5.72%和3.74%,后代数量降低了39.7%。就蚤状溞的生活史防御而言,随着氨浓度的升高,蚤状溞响应鱼类捕食风险而表现出的体长减小(-11.13%)、生长速率减缓(-24.18%)、产卵提前等防御表现被明显抑制,并且这种对蚤状溞诱导型防御的抑制作用随着氨暴露时间的延长而累积。此外,经捕食者信息素诱导后形成反捕食防御的蚤状溞更容易受到环境压力的胁迫,即捕食风险会削弱蚤状溞对氨的耐受性。该研究不仅从种间关系的角度揭示了氨的广泛负面效应,同时也为捕食风险下生物个体应对环境胁迫能力的变化提供了新的见解。

关键词：蚤状溞诱导型防御氨污染捕食风险信息素

大豆AGB1同源基因在防御反应中起正向调控作用

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生物工程学报 2024年第4期40卷 1050-1064页

作者：吴楠兰胡娇黄敏君王文絮刘建中浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院浙江省特色经济植物生物技术重点实验室浙江金华321004

由Gα、Gβ和Gγ这3个亚基组成的异源三聚体GTP结合蛋白(简称G蛋白)在真核生物的信号转导中起着重要作用。拟南芥基因组中仅有1个Gβ亚基编码基因AGB1,在免疫反应中起着正调控作用,然而AGB1在大豆防御中的作用尚不清楚。鉴于大豆是四倍... 详细信息

由Gα、Gβ和Gγ这3个亚基组成的异源三聚体GTP结合蛋白(简称G蛋白)在真核生物的信号转导中起着重要作用。拟南芥基因组中仅有1个Gβ亚基编码基因AGB1,在免疫反应中起着正调控作用,然而AGB1在大豆防御中的作用尚不清楚。鉴于大豆是四倍体植物,存在基因功能冗余,本研究利用菜豆豆荚斑驳病毒诱导的基因沉默技术同时沉默大豆基因组中同源性高达86%−97%的4个GmAGB1同源基因,以探究其在大豆免疫中的作用。沉默GmAGB1导致大豆植株出现矮化表型,暗示GmAGB1可能参与大豆的生长发育;抗病性分析表明沉默GmAGB1导致大豆对大豆斑疹病菌的抗性降低,而该抗性的降低与GmAGB1沉默植株叶片中病原菌侵染诱导的活性氧的积累量的显著下降以及细菌中保守的鞭毛蛋白N端22个氨基酸小肽flg22诱导的GmMPK3激活程度的显著降低相关联。此外,酵母双杂交实验证明大豆中的GmAGB1可能与GmAGG1存在互作关系。综上所述,GmAGB1是大豆防御反应中的正调控因子,且大豆中G蛋白也可能以进化上保守的异源三聚体的形式发挥作用。

关键词： GmAGB1 G蛋白病毒诱导的基因沉默技术防御反应活性氧

植物黄嘌呤脱氢酶参与代谢途径及其功能研究进展

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生物工程学报 2024年

作者：徐江民刘之陶蒋丹莹徐雨青陈欣雨饶玉春浙江师范大学生命科学学院

黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase， XDH)是一种含钼氧化还原酶，属于钼羟化酶黄蛋白家族，广泛存在于真核生物、细菌和古细菌中，迄今已有100多年的研究历史。XDH可以催化黄嘌呤和次黄嘌呤生成尿酸，再经一系列反应形成尿囊素... 详细信息

黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase， XDH)是一种含钼氧化还原酶，属于钼羟化酶黄蛋白家族，广泛存在于真核生物、细菌和古细菌中，迄今已有100多年的研究历史。XDH可以催化黄嘌呤和次黄嘌呤生成尿酸，再经一系列反应形成尿囊素和尿囊酸。研究表明，植物中的XDH在各种代谢过程中发挥着重要作用，主要包括植物的嘌呤代谢、氮代谢、激素代谢、活性氧代谢、生物胁迫和非生物胁迫等过程。本文对植物XDH的结构特征、代谢途径、基因家族生物学功能及国内外最新研究进展等方面进行了综述，以助于理解植物嘌呤代谢的分子机制，并对XDH应用前景进行了展望，以期为农作物的生长发育和抗逆性研究提供参考。

关键词：植物黄嘌呤脱氢酶结构特征代谢途径生物学功能

沉默大豆GmWRKY33B基因导致大豆抗病性降低

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生物工程学报 2024年第1期40卷 163-176页

作者：钟晨丽王文絮廖莉娜刘建中浙江师范大学生命科学学院浙江金华321004 浙江师范大学生命科学学院浙江省特色经济植物生物技术重点实验室浙江金华321004

WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子,在防御中起着重要作用。通过生物信息学分析,本研究在古四倍体大豆(Glycine max)基因组中找到一对同源性高达93%的WRKY33同源基因,并将其命名为GmWRKY33B。从GmWRKY33B的两个同源基因保守区... 详细信息

WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子,在防御中起着重要作用。通过生物信息学分析,本研究在古四倍体大豆(Glycine max)基因组中找到一对同源性高达93%的WRKY33同源基因,并将其命名为GmWRKY33B。从GmWRKY33B的两个同源基因保守区域选取一个315bp片段构建至菜豆豆荚斑驳病毒(bean pod mosaic virus,BPMV)沉默载体(BPMV-VIGS)上,以期同时沉默上述2个GmWRKY33B基因。结果表明,同时沉默2个GmWRKY33B基因并不显著改变沉默植株的表型,但却显著降低了大豆对大豆斑点病菌以及大豆花叶病毒的抗性,说明GmWRKY33B在大豆免疫反应中起正调控作用。激酶分析表明,GmWRKY33B沉默植株中flg22诱导的GmMPK6的磷酸化水平较空载体BPMV-0植株显著降低,说明GmWRKY33B可以通过调控GmMPK6的激酶活性而参与大豆的免疫反应。抗毒素为大豆中主要起防御作用的植保素,而大豆异黄酮类特异性异戊烯基转移酶(prenyltransferase,PT)基因家族是参与大豆抗毒素生物合成的主要基因,许多PT基因启动子区含有与WRKY特异性结合的W-box序列。在丁香假单胞菌pv.甘氨酸(Pseudomonas syringae ***,Psg)侵染条件下,4个PT基因的表达水平在沉默株系中显著降低,说明GmWRKY33B参与PT基因的转录激活。综上所述,GmWRKY33B通过调控GmMPK6的激活以及调控大豆抗毒素生物合成途径中关键酶编码基因的表达而参与免疫反应。

关键词： GmWRKY33 利用病毒诱导基因沉默免疫反应 GmMPK3/6 异戊烯基转移酶大豆抗毒素