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陆地棉GhCOMT28对干旱胁迫的响应

中国农业科技导报 2024年

作者：陈宜新杨秀波田士军王聪白志英李存东张科河北农业大学农学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省作物生长调控实验室河北农业大学实验实训中心河北农业大学生命科学学院

褪黑素作为一种吲哚胺类化合物，对调节植物生长发育及抵御逆境胁迫有广泛作用。COMT(caffeic acid O-methyltransferase)是一种O-甲基转移酶，在苯丙烷代谢途径中发挥重要作用，是褪黑素合成的关键酶。陆地棉中共有57个GhCOMT同源基因... 详细信息

褪黑素作为一种吲哚胺类化合物，对调节植物生长发育及抵御逆境胁迫有广泛作用。COMT(caffeic acid O-methyltransferase)是一种O-甲基转移酶，在苯丙烷代谢途径中发挥重要作用，是褪黑素合成的关键酶。陆地棉中共有57个GhCOMT同源基因，其中GhCOMT28和GhCOMT55与拟南芥AtCOMT同源性最高，以GhCOMT28为例，对其生物学功能进行了解析，发现GhCOMT28和GhCOMT55在棉花根和茎的表达量最高，定位于细胞质。GhCOMT28受干旱胁迫诱导，沉默GhCOMT28(TRV2:GhCOMT28)导致叶片中褪黑素水平降低，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）等抗氧化酶活性降低，自由基（H2O2和O2-）积累增加，植株耐旱性下降。在拟南芥中超表达GhCOMT28(35S:GhCOMT28-GFP)则显著提高植株耐旱性。揭示了GhCOMT28对于棉花幼苗抵御干旱有重要调控作用，在耐旱品种改良中具有利用潜力。

关键词：棉花褪黑素 GhCOMT28 非生物胁迫干旱胁迫

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马铃薯AQP基因家族鉴定及表达分析

生物技术通报 2024年第9期40卷 51-63页

作者：满全财孟姿诺李伟蔡心汝苏润东付长青高顺娟崔江慧河北农业大学农学院河北省作物种质资源重点实验室华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室保定071000

【目的】水通道蛋白(Aquaporins,AQPs)在植物非生物胁迫下的植物生长发育、水分运输和应激反应等生理过程中至关重要,本研究旨在揭示马铃薯StAQP家族的特性及功能。【方法】对马铃薯StAQP基因家族进行全基因组鉴定,利用生物信息学手段... 详细信息

【目的】水通道蛋白(Aquaporins,AQPs)在植物非生物胁迫下的植物生长发育、水分运输和应激反应等生理过程中至关重要,本研究旨在揭示马铃薯StAQP家族的特性及功能。【方法】对马铃薯StAQP基因家族进行全基因组鉴定,利用生物信息学手段对基因结构、保守基序、顺式作用元件、染色体定位以及基因共线性等进行分析,并结合转录组数据以及RT-qPCR对基因表达模式进行验证。【结果】马铃薯StAQP基因家族的44个成员分布在PIP、TIP、NIP、SIP和XIP五个亚族中,相同亚族的家族成员的基因结构和保守基序基本一致,同时马铃薯AQP家族成员大多数分布在质膜上;马铃薯StAQP家族成员中含有大量和光反应以及胁迫响应有关的顺式作用元件;共线性结果表明,马铃薯AQP家族与拟南芥、烟草、番茄和辣椒4个物种的AQP家族之间存在大量同源基因对;转录组和RT-qPCR验证结果表明,马铃薯StAQP家族成员在干旱胁迫和盐胁迫下高度表达,不同家族成员表达存在差异,同时相同基因在不同胁迫下的表达情况也存在差异,其中StAQP7、StAQP28和StAQP31这3个基因是StAQP家族响应非生物胁迫的关键基因。【结论】StAQPs基因在马铃薯的生长发育和非生物胁迫响应中发挥重要作用。

关键词：马铃薯水通道蛋白生物信息学非生物胁迫表达分析

杨树UGT198基因的生物信息学分析、基因克隆及功能初探

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西南农业学报 2024年第1期37卷 14-22页

作者：杨改霞王春雨龙连香王世杰顾丽姣河北农业大学林学院/河北省林木种质资源与森林保护重点实验室河北保定071001

【目的】研究UGT198基因是否参与调控烟草抗虫性,为未来探索其参与调控杨树抗虫性奠定基础。【方法】前期通过分析公共转录组数据发现PtrUGT198基因在杨树响应虫害的转录组中高调表达,对其进行生物信息学及进化分析。以107杨为材料,克隆... 详细信息

【目的】研究UGT198基因是否参与调控烟草抗虫性,为未来探索其参与调控杨树抗虫性奠定基础。【方法】前期通过分析公共转录组数据发现PtrUGT198基因在杨树响应虫害的转录组中高调表达,对其进行生物信息学及进化分析。以107杨为材料,克隆UGT198基因,构建过量表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草获得过量表达转基因株系。通过棉铃虫饲虫试验初步验证UGT198基因是否参与调控抗虫性,分析UGT198基因在调控抗虫性中发挥的功能。【结果】PtrUGT198基因完整的ORF区为1440 bp,编码479个氨基酸,理论分子量为53.14 kDa,等电点为5.92,编码不稳定疏水性蛋白。PtrUGT198蛋白的二级结构α⁃螺旋占41.75%,β⁃折叠占14.61%,β⁃转角占7.10%,无规卷曲占6.53%。PtrUGT198蛋白不存在跨膜区,预测其不属于膜蛋白,为非分泌性蛋白,该蛋白的磷酸化修饰以丝氨酸为主。同源序列对比结果显示PtrUGT198蛋白的C末端存在高度保守的植物次生产物糖基转移酶(Plant secondary product glycosyltransferase,PSPG)基序。系统进化树分析发现,PtrUGT198蛋白与同属植物毛白杨、银白杨和胡杨亲缘关系最近,其次和模式植物烟草有较近的亲缘关系。成功克隆杨树UGT198基因,构建pNC⁃UGT198基因过量表达载体,并转化烟草获得过量表达转基因株系,进行饲虫实验,得到高表达量烟草相对抗虫。【结论】首次成功克隆了UGT198基因,并初步解析其调控抗虫性的功能,为深入了解UGT198基因调控杨树抗虫机理提供参考价值。

关键词：杨树 UGT198 生物信息学基因克隆过表达转基因株系

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稀溶液中大幅拉伸高分子单链的弛豫动力学

高等学校化学学报 2024年第4期45卷 134-141页

作者：姚宁王海军李江涛顾芳廖琦河北大学化学与材料科学学院保定071002 河北大学河北省化学生物学重点实验室保定071002 河北大学药物化学与分子诊断教育部重点实验室保定071002 中国科学院北京化学研究所北京100190

针对大幅拉伸的高分子单链在Θ溶剂和良溶剂中的弛豫过程,分别通过解析理论和分子动力学模拟方法研究了弛豫动力学.对比研究发现,相对于研究高分子链在平衡态下的弛豫动力学(利用有关物理量的自关联函数),本文的非平衡态方法可以明确地... 详细信息

针对大幅拉伸的高分子单链在Θ溶剂和良溶剂中的弛豫过程,分别通过解析理论和分子动力学模拟方法研究了弛豫动力学.对比研究发现,相对于研究高分子链在平衡态下的弛豫动力学(利用有关物理量的自关联函数),本文的非平衡态方法可以明确地揭示弛豫时间与简正模式之间标度行为的动态演化.结果表明,相关的物理量在弛豫初期均受到非平衡态的影响,而在较长时间后,高分子链的弛豫动力学则与平衡态下的结果相吻合;在高分子链的最长弛豫时间与链长的标度关系方面,平衡态和非平衡态两种方法的研究结果也一致.研究结果表明,高分子链在非平衡态下的短时和长时弛豫动力学可以更加细致地阐明弛豫全过程,给出更加丰富的结构-特征关系,从而为深入探讨高分子链的非平衡弛豫提供可借鉴的线索.

关键词：高分子单链弛豫动力学简正模式弛豫时间

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基于YOLOv4的水下海参检测与计数算法

中国农机化学报 2024年第9期45卷 258-264页

作者：宋小鹿冯娟梁翔宇周玺兴河北农业大学信息科学与技术学院河北保定071001 河北省农业大数据重点实验室河北保定071001 河北农业大学机电工程学院河北保定071001

针对智慧水产养殖中海参自动采捕和高效计量应用需求,提出一种基于YOLOv4的水下海参检测与计数算法。该算法利用暗通道先验算法对数据集进行预处理,增强图像数据的可检测性;采用迁移学习方法训练YOLOv4网络,并用Swish函数替换骨干网络... 详细信息

针对智慧水产养殖中海参自动采捕和高效计量应用需求,提出一种基于YOLOv4的水下海参检测与计数算法。该算法利用暗通道先验算法对数据集进行预处理,增强图像数据的可检测性;采用迁移学习方法训练YOLOv4网络,并用Swish函数替换骨干网络中的激活函数,提升自建数据集的海参检测性能;提出基于相近帧目标质心定位偏移的降重计数方法,优化目标计数结果。试验结果表明:该检测算法识别水下海参目标的平均检测精度的平均值mAP达91.0%,分别比原始YOLOv4、YOLOv3、Faster R-CNN和SDD高4.5%、6.9%、5.0%、29.9%;降重计数算法获得海参数量与人工计数结果间的均方根误差RMSE为29.8、平均计数精度ACP为95.8%、决定系数R2为0.998。

关键词：海参暗通道先验 YOLOv4 迁移学习降重计数

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保定市售面粉重金属含量特征及健康风险评价

环境化学 2024年

作者：李鼎豪陈苗苗高培培华桂丽耿丽平刘文菊薛培英河北农业大学资源与环境科学学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省农田生态环境重点实验室

本研究以保定市售面粉为研究对象，利用红外石墨消解仪消解-电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)测定面粉中重金属铅(Pb)、镉(Cd)和砷(As)的含量，对比分析了不同筋力水平和加工精度小麦面粉中的重金属含量特征，并采用化学致癌物和化学非致... 详细信息

本研究以保定市售面粉为研究对象，利用红外石墨消解仪消解-电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)测定面粉中重金属铅(Pb)、镉(Cd)和砷(As)的含量，对比分析了不同筋力水平和加工精度小麦面粉中的重金属含量特征，并采用化学致癌物和化学非致癌物模型进行人体健康风险评价.结果表明：采集的100份市售面粉中重金属Pb含量范围为ND—0.098 mg·kg-1,Cd含量范围为0.0043—0.043 mg·kg-1,As含量范围为ND—0.032 mg·kg-1，均未超过我国食品安全限量标准(GB 2762-2022)，食用该面粉对人体造成的致癌风险在人体可接受水平之内，且不会造成非致癌风险；不同筋力面粉中Pb、Cd和As平均含量均表现为低筋面粉显著低于中筋面粉和高筋面粉，分别为中筋面粉和高筋面粉的0.81—0.94倍、0.26—0.28倍和0.40—0.46倍，中筋面粉和高筋面粉中Pb、Cd和As含量差异均不显著；随着加工精度增加，面粉中Cd和Pb含量呈降低趋势，全麦面粉中Cd和Pb含量最高，分别为特制一等粉的1.95倍和1.90倍(P<0.05)，不同加工精度面粉中As含量无显著差异.总之，面粉加工精度和筋力水平影响重金属分布，高筋面粉和低加工精度面粉中重金属含量较高，但是食用市售面粉均不会造成健康风险，该结果可为小麦安全加工和食用提供保障.

关键词：面粉重金属筋力加工精度健康风险评价

表面展示SARS-CoV-2抗原蛋白乳酸乳球菌工程菌的构建

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河北农业大学学报 2024年第1期47卷 83-90页

作者：王佳莹张祖朔陈佰胜王丹丹于飞檀建新河北农业大学食品科技学院河北保定071000 河北农业大学河北省人畜共患病原微生物分析与防空重点实验室河北保定071000 河北农业大学生命科学学院河北保定071000

利用乳酸菌表达系统构建表达抗原蛋白的工程菌是探讨抗原应用的重要手段之一。本研究利用融合PCR技术将信号肽-细胞壁锚定蛋白结构域序列(Usp45-3LysM)分别与绿色荧光蛋白(GFP)、Omicron变异株上S1蛋白的受体结合位点结构域(RBD)序列融... 详细信息

利用乳酸菌表达系统构建表达抗原蛋白的工程菌是探讨抗原应用的重要手段之一。本研究利用融合PCR技术将信号肽-细胞壁锚定蛋白结构域序列(Usp45-3LysM)分别与绿色荧光蛋白(GFP)、Omicron变异株上S1蛋白的受体结合位点结构域(RBD)序列融合,构建表达载体pNZ8149-GFP、pNZ8149-2RBD、pNZ8149-3RBD,转化乳酸乳球菌NZ3900(Lactococcus lactis NZ3900)构建了GFP、2RBD、3RBD表面展示工程菌菌株。结果表明工程菌受Nisin诱导表达GFP的最佳浓度和时间分别为20 ng/mL和20 h。蛋白质免疫印迹法(Western blot)和间接免疫荧光检测结果证明,3种目的蛋白都成功表达并展示于工程菌的细胞壁上,表明表面展示SARS-CoV-2抗原蛋白乳酸乳球菌工程菌已构建成功。本研究为新冠病毒或其他动物病毒的新型乳酸菌口服疫苗的研制及其相关产品的研发打下基础。

关键词：乳酸乳球菌 Omicron变异株 RBD结构域表面展示

复合频率刺激对后肢去负荷小鼠海马齿状回区颗粒神经元作用的电生理研究

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生物化学与生物物理进展 2024年第7期51卷 1670-1686页

作者：赵峻峤朱明强朱海军付蕊张泽王佳乐丁冲河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北省生物电磁与神经工程重点实验室(河北工业大学) 天津300130 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省数字医疗工程重点实验室(河北大学) 保定071002

目的近年来,失重环境对航天员神经系统造成的负面影响受到广泛关注。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)技术对神经、精神类疾病的治疗效果有着显著积极影响。复合频率(不同频率刺激模式组成)的rTMS对... 详细信息

目的近年来,失重环境对航天员神经系统造成的负面影响受到广泛关注。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)技术对神经、精神类疾病的治疗效果有着显著积极影响。复合频率(不同频率刺激模式组成)的rTMS对由失重环境引起的神经系统功能障碍的改善作用仍有待深入研究。探索复合频率刺激(combined frequency stimulation,CFS)对失重环境造成的多种神经系统疾病的治疗效果以及电生理机制,对于脑科学及磁刺激的临床应用具有重要意义。方法本研究采用40只C57BL/6小鼠,所有小鼠随机分为5组:假刺激组、后肢去负荷(HU)组、10 Hz组、20 Hz组和CFS(10 Hz+20 Hz,CFS)组。对除sham组以外的小鼠建立维持14 d的模拟失重效应并同期进行14 d的rTMS。通过蔗糖偏好实验和水迷宫实验验证CFS对负性情绪和空间认知能力的改善效果。最后,通过膜片钳技术记录海马齿状回(dentate gyrus,DG)颗粒神经元的动作电位、静息膜电位以及离子通道的动力学特性。结果行为学结果表明,CFS(10 Hz+20 Hz)显著改善了模拟失重小鼠的认知障碍和负性情绪;电生理实验结果显示,HU操作后小鼠海马DG区颗粒神经元的兴奋性降低,而CFS显著提高了神经元的兴奋性并改善了电压门控Na^(+)、K^(+)通道的动力学特性。结论复合频率的rTMS(10 Hz+20 Hz)能够有效地改善模拟失重小鼠的认知障碍和负面情绪,这种改善可能与CFS对神经元兴奋性以及Na^(+)、K^(+)通道动力学特性的影响有关。因此,本文有望为CFS改善失重环境下所产生的空间认知和负性情绪障碍提供理论依据。

关键词：复合频率刺激重复经颅磁刺激后肢去负荷空间认知障碍负性情绪神经元兴奋性离子通道

陆地棉GhSNAT3A响应干旱胁迫的功能研究

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河北农业大学学报 2024年第4期47卷 1-9页

作者：杨秀波王聪田士军白志英张科李存东河北农业大学农学院/省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物生长调控实验室河北保定071000 河北农业大学实验实训中心河北保定071000 河北农业大学生命科学学院河北保定071000

褪黑素作为一种吲哚胺类化合物,对调节植物生长发育及抵御逆境胁迫有着广泛作用。SNAT基因编码的血清素N-乙酰转移酶是褪黑素合成的关键酶,同时也参与了褪黑素对环境胁迫的响应过程。陆地棉中共有52个SNAT同源基因,其中GhSNAT3A和GhSNA... 详细信息

褪黑素作为一种吲哚胺类化合物,对调节植物生长发育及抵御逆境胁迫有着广泛作用。SNAT基因编码的血清素N-乙酰转移酶是褪黑素合成的关键酶,同时也参与了褪黑素对环境胁迫的响应过程。陆地棉中共有52个SNAT同源基因,其中GhSNAT3A和GhSNAT3D与拟南芥AtSNAT1同源性最高,本研究以GhSNAT3A为例,对其生物学功能进行了解析,发现GhSNAT3A和GhSNAT3D在棉花叶片中的表达量最高,在细胞中GhSNAT3A定位于叶绿体。GhSNAT3A mRNA受干旱胁迫诱导,沉默GhSNAT3A(TRV2:GhSNAT3A)导致叶片中褪黑素水平降低,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)等抗氧化酶活性降低,自由基(H2O2和O2-)积累增加,植株耐旱性下降,在拟南芥中超表达GhSNAT3A则显著提高植株耐旱性。本研究揭示了GhSNAT3A对于棉花幼苗抵御干旱有重要调控作用,在耐旱品种改良中具有利用潜力。

关键词：褪黑素 GhSNAT3A 非生物胁迫干旱胁迫

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