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ZmMYC7转录因子调控玉米抗病相关功能的初步研究

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农业生物技术学报 2024年第1期32卷 1-10页

作者：王永桂李薇崔婷茹张福源杨文皓许荡非邢继红曹宏哲董金皋河北农业大学华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省植物生理与分子病理学重点实验室保定市气象局张家口市林业工作总站

玉米(Zea mays)是全球最重要的粮食作物之一，病原菌引起的玉米病害直接影响玉米生产，导致巨大的经济损失。转录因子MYC2在植物抗病领域发挥重要作用。本实验室前期获得拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtMYC2在玉米中的同源基因ZmMYC7(Z... 详细信息

玉米(Zea mays)是全球最重要的粮食作物之一，病原菌引起的玉米病害直接影响玉米生产，导致巨大的经济损失。转录因子MYC2在植物抗病领域发挥重要作用。本实验室前期获得拟南芥(Arabidopsis thaliana) AtMYC2在玉米中的同源基因ZmMYC7(Zm00001d030028)。为了探究转录因子ZmMYC7在调控玉米抗病过程中的功能，本研究检测ZmMYC7突变体对4种玉米真菌病害的敏感性，利用qRT-PCR技术检测ZmMYC7突变对病程相关蛋白(pathogenesis-related protein, PR)基因表达的影响。结果显示，ZmMYC7与高粱(Sorghum bicolor) SbMYC2的同源性最高(90%);ZmMYC7在玉米的叶和花药中表达水平较高，紫外照射和禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)侵染会上调ZmMYC7基因表达；ZmMYC7突变后，玉米对叶和茎部病害的敏感性显著增加，病程相关蛋白基因ZmPRs的表达显著下调(P<0.01)。上述结果提示ZmMYC7可能在玉米抗病过程中发挥作用。本研究为深入解析ZmMYC7调控玉米抗病的分子机制提供基础资料。

关键词： ZmMYC7 病程相关蛋白(PR) 病原体禾谷镰刀菌转录因子

肥胖成因的新视角:代谢性炎症诱导食物奖赏异常

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生物化学与生物物理进展 2024年第6期51卷 1327-1340页

作者：代玉玺何玉秀陈巍河北师范大学体育学院石家庄050024 河北省人体运动生物信息测评重点实验室石家庄050024

近年来,肥胖已成为全球亟待解决的重要公共卫生问题。越来越多的研究发现,食物奖赏在肥胖的形成与发展过程中发挥重要作用。最近的研究表明,由于能量过剩引发的代谢性炎症可能通过多种生理途径干扰正常的奖赏信号传递,从而促进肥胖的发... 详细信息

近年来,肥胖已成为全球亟待解决的重要公共卫生问题。越来越多的研究发现,食物奖赏在肥胖的形成与发展过程中发挥重要作用。最近的研究表明,由于能量过剩引发的代谢性炎症可能通过多种生理途径干扰正常的奖赏信号传递,从而促进肥胖的发展。基于这一观点,推测产生肥胖的原因可能与代谢性炎症诱导食物奖赏异常有关。因此,深入探讨肥胖、食物奖赏和代谢性炎症之间的关系,总结代谢性炎症诱导食物奖赏异常的可能机制,可为预防和治疗肥胖提供新的思路和理论支持。

关键词：肥胖食物奖赏代谢性炎症

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花药壁组织与雄性不育的研究进展

植物生理学报 2024年第5期60卷 762-772页

作者：芦莉雲孙然田芸杜克久李玉灵徐振华河北农业大学林学院河北保定071000 河北林木种质资源与森林保护重点实验室河北保定071000 河北省林业和草原科学研究院石家庄050067

雄性不育作为植物生殖生物学领域研究热点一直备受关注,相关研究涉及核、细胞质不育分子调控以及全基因组范围内的DNA甲基化修饰、组蛋白修饰等表观遗传学方面的深入系统的解析。花药壁作为花药的重要结构与小孢子的发育密切相关,花药... 详细信息

雄性不育作为植物生殖生物学领域研究热点一直备受关注,相关研究涉及核、细胞质不育分子调控以及全基因组范围内的DNA甲基化修饰、组蛋白修饰等表观遗传学方面的深入系统的解析。花药壁作为花药的重要结构与小孢子的发育密切相关,花药壁层异常发育将导致小孢子败育。近年来在花药壁发育、结构、功能及介导小孢子发育分子调控机制等方面已有大量新的发现。本文对草本模式植物和作物有关花药壁组织的发育最新研究发现进行综述,挖掘花药壁与小孢子发育关联机制,为深入解析植物雄性不育分子机制以及以此为基础的植物育种提供线索和思路。

关键词：雄性不育花药壁小孢子发育花药开裂

河北省黑龙港区有机肥替代氮肥对小麦产量形成及土壤微生物群落的影响

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中国土壤与肥料 2024年第8期 119-127页

作者：郭婷门杰卢萍萍马阳付鑫郝立岩张忠义彭正萍河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室河北保定071001 省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北保定071001 武强县农业农村局河北武强053300 河北省农业技术推广总站河北石家庄050011

探索有机肥替代氮肥对小麦生长及土壤微生物群落的影响,为合理利用有机废弃物、减少化学氮肥施用量、丰富土壤微生物群落提供科学依据。在河北省黑龙港区武强县3个不同地块分别进行田间小区试验,分别设置5个有机肥替代氮肥处理:常规施肥... 详细信息

探索有机肥替代氮肥对小麦生长及土壤微生物群落的影响,为合理利用有机废弃物、减少化学氮肥施用量、丰富土壤微生物群落提供科学依据。在河北省黑龙港区武强县3个不同地块分别进行田间小区试验,分别设置5个有机肥替代氮肥处理:常规施肥(T1)、优化施化肥(T2)、有机肥替代15%氮肥(T3)、有机肥替代30%氮肥(T4)和有机肥替代50%氮肥(T5),研究有机肥替代不同比例氮肥对冬小麦叶绿素SPAD值、养分吸收、产量及土壤微生物的影响。结果表明,有机肥替代氮肥提高生育期小麦叶片叶绿素SPAD值,其中小麦灌浆期有机肥替代30%氮肥显著提高叶片叶绿素SPAD值。随小麦生育期的推进,各处理植株体内干物质与氮磷钾积累量逐渐增加,成熟期有机肥替代30%氮肥的小麦干物质积累量较其他处理显著提高15.83%~61.77%,植株氮、磷、钾积累量分别增加12.38%~53.95%、7.88%~21.03%、10.31%~30.32%,小麦产量较其他处理提高14.96%~15.73%。施用有机肥增加土壤微生物多样性,平衡各菌门间的相对丰度。综合分析,有机肥替代30%氮肥丰富土壤微生物群落、促进土壤养分吸收、提高小麦养分利用、增加干物质积累和籽粒产量,对减少化肥用量、推动有机肥安全利用、发展绿色可持续农业有重要意义。

关键词：有机肥替代氮肥小麦养分利用产量土壤微生物多样性

玉米大斑病菌bZIP基因家族鉴定及HT-毒素诱导过程中的表达

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微生物学报 2024年

作者：张淑红张运峰高凤菊武秋颖李亚子许可范永山刘玉卫唐山师范学院生命科学系河北省植物生物技术研究与应用重点实验室唐山市农业病原真菌与毒素重点实验室河北农业大学生命科学学院河北省农业微生物生物信息利用技术创新中心

【目的】碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper， bZIP)蛋白是真核生物中最大且最保守的转录因子之一，参与许多植物病原真菌的生长发育和致病过程。本文旨在对玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica) bZIP转录因子进行全基因组鉴定，并探... 详细信息

【目的】碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper， bZIP)蛋白是真核生物中最大且最保守的转录因子之一，参与许多植物病原真菌的生长发育和致病过程。本文旨在对玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica) bZIP转录因子进行全基因组鉴定，并探讨它们在HT-毒素诱导过程中的表达规律。【方法】从玉米大斑病菌基因组数据库中筛选鉴定bZIP家族成员，分析其理化性质、保守结构域、亚细胞定位、顺式作用元件、系统进化关系和蛋白质互作网络，利用RNA-seq数据库分析bZIP家族成员在HT-毒素诱导过程中的表达情况。【结果】从玉米大斑病菌基因组筛选到14个bZIP家族成员(StbZIP1-14)，其理化性质差异较大，编码氨基酸226-613个，相对分子量25.24-66.30 kD，等电点4.66-10.36；亚细胞定位均为细胞核，含有非生物因素胁迫、激素诱导、细胞周期调控和增强子、核心启动子等660个顺式作用响应元件。与11个其他重要植物病原真菌的系统进化分析结果表明，StbZIPs可分为10个类群(groups)，与互隔交链孢霉(Alternaria alternata)的AabZIPs存在明显的共线性关系。分析StbZIPs在HT-毒素诱导过程中的表达情况，发现StbZIP1、StbZIP5、StbZIP7、StbZIP10、StbZIP11与HT-毒素诱导显著相关，其中StbZIP5表达量最高并在HT-毒素诱导21 d和28 d时显著上调。分析了StbZIPs的蛋白质互作网络，提供了3条以StbZIP5为中心的StbZIPs互作途径。【结论】玉米大斑病菌bZIP转录因子家族成员具有显著的理化性质和结构差异、广泛的遗传多样性和显著的功能分化，并在HT-毒素诱导过程中发挥重要的转录调控作用。

关键词：玉米大斑病菌碱性亮氨酸拉链蛋白系统进化分析 HT-毒素表达分析

玉米大斑病菌小分子热激蛋白基因克隆与表达分析

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中国农业科学 2024年第17期57卷 3384-3397页

作者：张淑红张运峰高凤菊武秋颖许可李亚子李艳梅谷守芹范永山巩校东唐山师范学院生命科学系/河北省植物生物技术研究与应用重点实验室/唐山市农业病原真菌与毒素重点实验室河北农业大学生命科学学院/河北省农业微生物生物信息利用技术创新中心

【目的】克隆玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）小分子热激蛋白（small heat shock protein,sHSP）基因，分析其结构及在病菌发育和HT-毒素诱导过程中的表达模式。【方法】利用隐马尔可夫模型（hidden Markov model,HMM）筛选玉米... 详细信息

【目的】克隆玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）小分子热激蛋白（small heat shock protein,sHSP）基因，分析其结构及在病菌发育和HT-毒素诱导过程中的表达模式。【方法】利用隐马尔可夫模型（hidden Markov model,HMM）筛选玉米大斑病菌全基因组范围内的sHSP家族成员，采用PCR技术克隆玉米大斑病菌01-23菌株的sHSP，通过生物信息学方法进行sHSP的理化性质分析、亚细胞定位、结构预测和系统发育分析，RNA-Seq和RT-qPCR分析sHSP在玉米大斑病菌不同发育阶段和HT-毒素诱导过程中的表达情况。【结果】从玉米大斑病菌基因组筛选到3个sHSP家族成员（StHSP37.2、StHSP37.0和StHSP22.6），克隆了01-23菌株中3个sHSP的DNA序列，编码的sHSP蛋白均属于弱酸、亲水蛋白，无跨膜结构域和信号肽；二级结构中无规则卷曲占58.97%—60.35%，而β-转角仅为2.69%—7.83%；亚细胞定位预测StHSP37.2和StHSP37.0位于细胞核，而StHSP22.6位于细胞核和细胞质；均含有近C端的ACD＿sHSP-like结构域，StHSP37.2、StHSP37.0和StHSP22.6分别有2、3和5个保守基序；利用SWISS-Model和AlphaFill构建了sHSP单体的三级结构模型；系统发育分析结果表明，StHSP22.6与链格孢（Alternaria alternata）、StHSP37.2和StHSP37.0与玉米小斑病菌（Bipolaris maydis）的sHSP亲缘关系较近；玉米大斑病菌sHSP在菌丝中表达量最高，其次为芽管、附着胞和侵入钉，在分生孢子中表达量最低；StHSP22.6和StHSP37.2与玉米大斑病菌HT-毒素诱导显著负相关，在14 d时相对基因表达量分别上调6.45和18.12倍，21、28 d时StHSP37.2表达量仅上调2.56、1.78倍，而StHSP22.6表达量与WT无显著差异；StHSP37.0与HT-毒素诱导显著正相关，14、21和28 d时相对基因表达量分别下调59.23%、86.30%和88.11%；通过与玉米大斑病菌sHSP显著相关的表达基因挖掘，推测StHSP37.2和StHSP22.6主要与HSP90、HSP104、分解代谢及线粒体Mg2+转运有关，而StHSP37.0主要与液泡碱性氨基酸转运、有机合成和分泌有关。【结论】玉米大斑病菌sHSP家族成员既具有高度保守性，又与其他sHSP有结构和系统发育的差异性；不仅与玉米大斑病菌菌丝、芽管、附着胞和侵入钉发育相关，在HT-毒素诱导过程中也发挥重要调控作用。

关键词：玉米大斑病菌小分子热激蛋白基因克隆结构分析 HT-毒素诱导

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高粱根际土壤细菌群落对盐胁迫的响应

生物技术通报 2024年第4期40卷 203-216页

作者：高玉坤张建东杨溥原陈东明王志博田颐瑾 Zakey Eldinn.E.A.Khlid 崔江慧常金华河北农业大学农学院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】探究盐胁迫下高粱根系微生物群落结构变化,以及高粱根系微生物群落网络特征。【方法】以2种耐盐性不同的高粱品种河农16(盐敏感)和高粱蔗(耐盐)为试验材料,通过盆栽种植,不同盐胁迫处理,利用16S扩增子测序技术对其根系微生物组... 详细信息

【目的】探究盐胁迫下高粱根系微生物群落结构变化,以及高粱根系微生物群落网络特征。【方法】以2种耐盐性不同的高粱品种河农16(盐敏感)和高粱蔗(耐盐)为试验材料,通过盆栽种植,不同盐胁迫处理,利用16S扩增子测序技术对其根系微生物组进行高通量测序。【结果】随着盐胁迫的加剧,高粱根系的总酚和总黄酮含量逐渐增加,适宜的盐胁迫通过诱导酚酸类化合物的合成来提高高粱的耐盐性。高粱根际土壤优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)。盐胁迫条件下Proteobacterisa、Bacteroidetes和Pseudomonas的相对丰度随盐胁迫的加剧显著升高。盐胁迫下高粱根际细菌组成受生育时期的影响较小,高粱根际细菌的群落结构均随盐胁迫程度的加剧而变迁。加权基因共表达相关网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)鉴定了12个基因共表达模块,其中pink模块与盐胁迫显著正相关,greenyellow模块与生育时期和盐处理后的根系总酚、总黄酮含量显著正相关。低盐土壤细菌共现网络比高盐土壤更为复杂,表现为节点和连接更多。鉴定出13个网络关键OTUs,OTU8480、OTU6866、OTU3247和OTU3499是S0网络中的关键OTUs,S3网络中为OTU6895、OTU4206、OTU6470、OTU1810和OTU4916,S7网络以OTU4217、OTU8426、OTU4847和OTU6066为关键类群。【结论】盐胁迫下高粱根系微生物的多样性发生改变,共现网络更为复杂,OTUs间联系更为紧密。

关键词：高粱根际微生物群落结构盐胁迫

过瘤胃淀粉酶对泌乳中期奶牛生产性能、瘤胃发酵参数和菌群组成的影响

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动物营养学报 2024年

作者：赵玉萍徐宏建王美美李妍陈攀亮刘洁梁紫恒王猛李建国高艳霞沈宜钊河北农业大学动物科技学院农业农村部奶牛健康养殖重点实验室(部省共建) 沧州师范学院生命科学学院河北农业大学动物医学院河北省牛羊胚胎技术创新中心河北省乳制品产业技术研究院

本试验旨在研究不同水平过瘤胃淀粉酶对泌乳中期奶牛生产性能、瘤胃发酵参数和菌群组成的影响。选取60头胎次[（2.91±0.23）胎]、产奶量[（41.10±1.63） kg/d]、泌乳天数[（143.20±2.81） d]相近的荷斯坦奶牛,随机分为4组,每组15头... 详细信息

本试验旨在研究不同水平过瘤胃淀粉酶对泌乳中期奶牛生产性能、瘤胃发酵参数和菌群组成的影响。选取60头胎次[（2.91±0.23）胎]、产奶量[（41.10±1.63） kg/d]、泌乳天数[（143.20±2.81） d]相近的荷斯坦奶牛,随机分为4组,每组15头奶牛。对照组奶牛直接饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中分别添加10、20和30 g/（d·头）的过瘤胃淀粉酶。试验期9周,其中预试期1周,正试期8周。结果表明:1)添加过瘤胃淀粉酶对干物质采食量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、乳尿素氮含量、总固形物含量和体细胞数无显著影响（P>0.05）,但乳产量、3.5%乳脂校正乳、能量校正乳、饲料效率、乳脂产量、乳蛋白产量和乳糖产量均与过瘤胃淀粉酶添加水平呈现二次曲线关系（P0.05）,但有机物、粗脂肪、中性洗涤纤维、非纤维性碳水化合物和淀粉表观消化率与过瘤胃淀粉酶添加水平呈现二次曲线关系（P生物蛋白、总挥发性脂肪酸、氨态氮含量及乙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸摩尔比例无显著影响（P>0.05）,但瘤胃液pH（P=0.09）和乙酸/丙酸（P=0.07）有线性降低趋势,丙酸摩尔比例有线性升高的趋势（P=0.08）。4)不同处理对Observedspecies、Faithpd、Goodscoverage、Pielou、Simpson和Shannon指数均无显著影响（P>0.05）,随着过瘤胃淀粉酶添加水平的增加,Chao1指数有线性降低的趋势（P=0.08）。5)在门水平上,随着过瘤胃淀粉酶添加水平的增加,拟杆菌门的相对丰度有线性升高的趋势（P=0.09）,变形菌门的相对丰度有线性降低的趋势（P=0.07）。在属水平上,随着过瘤胃淀粉酶添加水平的增加,普雷沃氏菌属（P=0.07）和解琥珀酸菌属（P=0.08）的相对丰度有线性升高趋势。综上所述,在泌乳中期奶牛饲粮中添加过瘤胃淀粉酶可以提高淀粉表观消化率和改善瘤胃菌群组成,进而提高奶牛的生产性能。在本试验中,过瘤胃淀粉酶的最佳添加水平为20 g/（d·头）。

关键词：泌乳奶牛过瘤胃淀粉酶瘤胃发酵生产性能

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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