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陆地棉耐镉胁迫的遗传与QTL定位分析

棉花学报 2024年第3期36卷 225-236页

作者：钟镇涛赵天伦陈进红祝水金浙江大学农业与生物技术学院/浙江省作物种质资源重点实验室杭州310058

【目的】棉花是1种较耐重金属镉的作物,培育与种植耐镉胁迫棉花品种对于镉污染土壤的修复具有重要意义。本文旨在研究陆地棉耐镉性的遗传并对相关数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)进行定位分析。【方法】以陆地棉种质HS46和... 详细信息

【目的】棉花是1种较耐重金属镉的作物,培育与种植耐镉胁迫棉花品种对于镉污染土壤的修复具有重要意义。本文旨在研究陆地棉耐镉性的遗传并对相关数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)进行定位分析。【方法】以陆地棉种质HS46和MARCABUCAG8US-1-88为亲本构建的188个重组自交系(recombinant inbred line, RIL)为材料,调查RIL群体在镉胁迫条件下的发芽率、发芽势,以及苗期叶片的叶绿素含量、株高和干/鲜物质质量等表型数据,并计算各家系的镉胁迫系数;采用完备区间作图法对RIL群体的各性状的镉胁迫系数及镉胁迫综合系数进行QTL定位和遗传分析。【结果】MARCABUCAG8US-1-88为耐镉材料,HS46则为镉敏感材料,188个RIL家系的耐镉性相关性状基本服从正态分布,包含强耐镉型材料23份、耐镉型材料49份、中等耐镉型材料67份、镉敏感型材料49份。连锁分析共鉴定到28个与镉胁迫系数相关的QTL,分布于14条染色体上,单个位点解释1.58%~8.41%的表型变异,其中根鲜物质质量镉胁迫系数位点qRFW-13-1在2个环境下均被检测到,分别解释7.66%和7.71%的表型变异。【结论】棉花耐镉性为多基因控制的数量遗传,受环境影响较大,定位到的耐镉QTL qRFW-13-1为稳定QTL,该结果对于棉花耐镉分子育种具有一定的应用价值。

关键词：棉花镉胁迫 QTL定位

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尖镰孢5-氧脯氨酸酶基因的鉴定及功能分析

中国农业科学 2024年第10期57卷 1915-1929页

作者：娄慧朱金成韩泽刚张薇石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆农垦科学院生物技术研究所/作物种质创新与基因资源利用兵团重点实验室浙江大学农业与生物技术学院/现代种业研究所

【目的】5-氧脯氨酸酶（5-oxoprolinase,OXP）是γ-谷氨酰循环中6种核心酶之一。鉴定尖镰孢（Fusarium oxysporum）5-氧脯氨酸酶基因，明确其与尖镰孢致病力的关系，为解析尖镰孢致病分子机制以及棉花枯萎病防治提供理论依据。【方法】... 详细信息

【目的】5-氧脯氨酸酶（5-oxoprolinase,OXP）是γ-谷氨酰循环中6种核心酶之一。鉴定尖镰孢（Fusarium oxysporum）5-氧脯氨酸酶基因，明确其与尖镰孢致病力的关系，为解析尖镰孢致病分子机制以及棉花枯萎病防治提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法从尖镰孢基因组中鉴定FoOXP，分析其基因结构、编码蛋白的结构域、染色体定位及进化关系。通过基因敲除突变株和回补菌株分析FoOXP2突变后尖镰孢的表型，并检测突变株和野生型菌株对棉花幼苗的致病力差异。利用寄主诱导的基因沉默（host-induced gene silencing,HIGS）技术调查转化棉花的病级率及病情指数。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测棉花中真菌生物量和转化FoOXP2干扰片段的棉花茎中FoOXP2的表达量。【结果】在尖镰孢基因组中共鉴定出两个FoOXP(FoOXP1和FoOXP2)，其编码序列长度分别为4 080和3 921 bp，分别编码1 359和1 306个氨基酸，蛋白质分子量分别为14.90和14.07 kDa，理论等电点分别为5.73和5.30。FoOXP1蛋白定位于线粒体，FoOXP2蛋白定位于细胞骨架。FoOXP1位于染色体JH657921,FoOXP2位于染色体JH657938，未形成基因簇，其序列相似性为52.00%。系统发育分析发现，FoOXP1和FoOXP2分属于两个亚群。与野生型菌株相比，FoOXP2敲除突变株产孢量和孢子萌发率显著降低，穿透能力丧失，对刚果红和山梨醇的耐受力有所增强，但对细胞壁胁迫（SDS和CFW）、氧化胁迫（H2O2）和渗透胁迫（NaCl和KCl）更敏感。同时，对棉花的致病力显著下降。HIGS结果表明，接菌14和21 d后，FoOXP2基因沉默后的棉花植株发病明显减轻，其病情指数（17.3和40.2）显著低于对照（28.2和77.1）,FoOXP2表达量和真菌生物量显著低于对照。【结论】FoOXP2正向调控尖镰孢的致病力，推测其在宿主-病原体互作过程中发挥重要作用。

关键词：棉花尖镰孢枯萎病 5-氧脯氨酸酶寄主诱导的基因沉默

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真菌发光途径的研究与应用进展

生物工程学报 2024年第1期40卷 1-14页

作者：吴予杰许嘉锐陈泓雨都浩浙江大学农业与生物技术学院现代种业研究所浙江杭州310058 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311215

真菌发光途径(fungal bioluminescence pathway,FBP)是一种来源于真菌的生物发光代谢途径。其能够利用FBP途径基因簇表达的蛋白,以咖啡酸为底物,合成真菌荧光素,在真菌荧光素酶的催化下,生成不稳定高能小分子,之后分子能量衰减释放出波... 详细信息

真菌发光途径(fungal bioluminescence pathway,FBP)是一种来源于真菌的生物发光代谢途径。其能够利用FBP途径基因簇表达的蛋白,以咖啡酸为底物,合成真菌荧光素,在真菌荧光素酶的催化下,生成不稳定高能小分子,之后分子能量衰减释放出波长约为520nm的绿色荧光。在发光真菌中,真菌发光途径基因在进化上非常保守。与其他生物发光系统不同的是,真菌发光途径适合于真核生物,特别是植物中的工程化应用。目前,经过代谢路径优化的发光植物可以持续发出肉眼可见光,照亮周围环境。该发光系统在生物检测、生物传感器、发光园艺植物培育和绿色照明等领域具有广阔的应用前景。

关键词：真菌发光系统植物咖啡酸代谢路径基因工程

大豆荚皮和种皮高表达的三个蔗糖合酶基因的表达与功能分析

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植物生理学报 2024年第7期60卷 1119-1131页

作者：黄俊铭傅旭军寿惠霞浙江大学农业与生物技术学院现代种业研究所杭州310058 浙江大学海南研究院种子工程与产业化团队海南三亚572000 浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所杭州310021

蔗糖是高等植物光合产物的主要运输形式,蔗糖合酶(sucrose synthase,SUS)是一类糖基转移酶,在库组织同化产物的代谢中发挥关键作用,影响作物产量和品质。本研究前期通过RNA-Seq数据分析,发现大豆SUS5亚家族基因——GmSUS5a、GmSUS5b、Gm... 详细信息

蔗糖是高等植物光合产物的主要运输形式,蔗糖合酶(sucrose synthase,SUS)是一类糖基转移酶,在库组织同化产物的代谢中发挥关键作用,影响作物产量和品质。本研究前期通过RNA-Seq数据分析,发现大豆SUS5亚家族基因——GmSUS5a、GmSUS5b、GmSUS5c在豆荚和种子中高表达,但它们的时空表达模式和功能尚有待解析。生物信息学分析表明,3个GmSUS5s蛋白相似度在82.0%以上,编码840~845个氨基酸,定位于细胞质中。对不同发育阶段荚皮和种子取样分析表明,三基因在花后7周鼓粒期的荚皮与种皮中表达最高,以Gm SUS5a表达量最高。对基因编辑获得的GmSUS5单、双和三突变体进行了表型观察,发现GmSUS5突变体因豆荚和种胚糖供应不足,造成坐果困难花期延长。本研究明确了大豆GmSUS5s参与种子蔗糖供应,从而影响大豆种子的发育。研究结果为进一步研究大豆蔗糖合酶基因GmSUS5s的功能和作用机制奠定了基础。

关键词：大豆(Glycine max) 蔗糖合酶 GmSUS5 基因表达基因编辑

一对大豆淀粉分支酶基因SBE2的表达模式和功能分析

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植物生理学报 2024年第10期60卷 1537-1547页

作者：陈丁毅寿惠霞浙江大学农业与生物技术学院现代种业研究所浙江大学生命科学学院

淀粉分支酶(starch branching enzyme, SBE)是淀粉合成中的关键酶,催化α-1,6糖苷键分支点形成支链淀粉,其功能在大豆(Glycine max)中尚未见报导。大豆种子中淀粉的积累、转化是关系其产量、品质的重要性状,因而对SBE功能的研究在大豆... 详细信息

淀粉分支酶(starch branching enzyme, SBE)是淀粉合成中的关键酶,催化α-1,6糖苷键分支点形成支链淀粉,其功能在大豆(Glycine max)中尚未见报导。大豆种子中淀粉的积累、转化是关系其产量、品质的重要性状,因而对SBE功能的研究在大豆品种改良中具有重要意义。对大豆SBE基因的生物信息学分析表明,大豆基因组中有6个SBE基因,其中一对编号为GmSBE2a和GmSBE2b的基因表达量较高,分别编码868和870个氨基酸的蛋白质,蛋白相似度在90%以上,与多种豆科SBE位于同一进化分支。组织表达模式分析表明大豆SBE基因主要在茎和叶中表达,其蛋白定位于叶绿体中。运用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了Gm SBE2s的双突变体,其初荚时间显著晚于野生型,且在营养生长早期突变体的叶绿体发育缓慢。研究结果为大豆淀粉分支酶基因GmSBE2s的功能研究提供了一定的理论基础。

关键词：大豆淀粉分支酶表达分析基因编辑功能

柑橘褐斑病菌的种群构成及优势种——盖森链格孢对两种SDHIs杀菌剂的敏感基线

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植物病理学报 2024年

作者：叶璐张超凡程苗嘉王文马慧王璟睿李红叶焦晨农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室/浙江省作物病虫生物学重点实验室/浙江大学农业与生物技术学院

为了明确中国柑橘褐斑病菌的种群组成及优势种对琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHIs）的敏感性，本研究针对7个柑橘主产区的135个柑橘褐斑病样品进行了病原分离鉴定和优势种群的药剂敏感性测试。在本次分离获得的155个链格孢属（Alternaria）菌... 详细信息

为了明确中国柑橘褐斑病菌的种群组成及优势种对琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHIs）的敏感性，本研究针对7个柑橘主产区的135个柑橘褐斑病样品进行了病原分离鉴定和优势种群的药剂敏感性测试。在本次分离获得的155个链格孢属（Alternaria）菌株中，盖森链格孢（***）的数量已超越交链格孢（***），成为新的优势病原种群。采用菌丝生长速率法测定了100个盖森链格孢菌株对啶酰菌胺和氟吡菌酰胺的敏感性，结果表明：啶酰菌胺对供试菌株的EC50值范围为0.4129～4.7137 mg·L-1，平均值为1.9257 mg·L-1；对于氟吡菌酰胺的EC50值范围为0.1272～3.3648 mg·L-1，平均值为1.1149 mg·L-1。盖森链格孢群体对这两种药剂的敏感性分布均为连续的单峰曲线，且通过K-S检验（Kolmogorov-Smirnov test）验证符合正态分布，未发现抗药性菌株。因此，1.9257 mg·L-1和1.1149 mg·L-1可分别被确定为盖森链格孢对啶酰菌胺和氟吡菌酰胺的敏感性基线。此外，来自不同地区的盖森链格孢对这两种药剂的敏感性差异不显著（P>0.05），所有供试菌株对氟吡菌酰胺的敏感性普遍高于啶酰菌胺。本研究为利用啶酰菌胺和氟吡菌酰胺防治柑橘褐斑病提供了重要的数据支持和技术依据。

关键词：柑橘褐斑病盖森链格孢交链格孢啶酰菌胺氟吡菌酰胺敏感基线

基于表面等离子体共振的外泌体PD-L1蛋白检测技术

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第9期40卷 1300-1307页

作者：屈丽思彭宇彦俞泽涛叶子弘夏文强中国计量大学生命科学学院浙江省生物计量及检验检疫技术重点实验室杭州310018 浙江大学农业与生物技术学院现代种业研究所杭州310058

血清中可溶性程序性死亡-配体1(programmed cell death 1 ligand 1,PD-L1)蛋白的存在形式包括外泌体表面、微囊泡表面以及分泌的游离形式等。前期研究表明,血清中外泌体表面PD-L1含量与多种癌症的预后评估显著相关,然而目前的常规检测... 详细信息

血清中可溶性程序性死亡-配体1(programmed cell death 1 ligand 1,PD-L1)蛋白的存在形式包括外泌体表面、微囊泡表面以及分泌的游离形式等。前期研究表明,血清中外泌体表面PD-L1含量与多种癌症的预后评估显著相关,然而目前的常规检测方法通常将血清中所有可溶性PD-L1蛋白作为一个整体进行检测,无法有效分辨外泌体PD-L1与其他形式的PD-L1。本研究基于表面等离子体共振技术,建立了一种外泌体PD-L1的特异性检测方法。该方法首先通过抗体识别PD-L1蛋白,并将其捕获至检测芯片表面;再利用α-溶血素在外泌体膜上形成多个寡聚体,从而特异性检测外泌体PD-L1。该方法通过α-溶血素结合过程的信号变化对外泌体PD-L1含量进行检测,可以有效降低检测背景噪音并放大信号。使用α-溶血素放大信号前的线性范围为0.035~2.208 pg/mL,信号放大后的线性范围为0.004-0.552 pg/mL。方法学验证实验表明,该方法特异性、灵敏度和精密度良好,具有一定的临床应用前景。

关键词：外泌体程序性死亡-配体1 α-溶血素生物标志物

烟草BTB/POZ蛋白家族的鉴定及其在抗马铃薯Y病毒中的作用

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第2期50卷 295-307页

作者：张劭文赵天伦肖钦之祝水金陈进红浙江大学农业与生物技术学院浙江杭州310058 浙江大学海南研究院海南三亚572025 浙江省作物种质资源重点实验室浙江杭州310058 湖南省烟草公司永州市公司湖南永州425000

马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)侵染烟草(Nicotiana tabacum)会引起烟草脉带病,造成烟叶品质下降。broad complex,tramtrack,and bric-à-brac/pox virus and zinc finger(BTB/POZ)是动植物体内广泛存在的蛋白质家族,在植物生长和发育的各个环节都起着非常重要的作用。本研究鉴定到90个烟草BTB/POZ家族蛋白,对应71个基因。在这些蛋白质的序列中,识别到9种保守基序(motif),并根据其出现顺序将BTB/POZ家族成员划分至6个亚家族。结构域分析表明,BTB/POZ同一亚家族成员的结构域具有一致性。对BTB/POZ蛋白的三维构象进行预测发现,所有亚家族成员结构都以α螺旋为主,同一亚家族成员的三维构象相似。烟草品种K326和突变体M867(抗PVY)的BTB/POZ家族基因表达模式分析显示,叶片接种PVY后,NtBTB2M、NtBTB2K、NtBTB2L、NtBTB6E基因的表达丰度显著增加,这可能与烟草M867对PVY的抗性较强有关。顺式作用元件分析显示,NtBTB2K、NtBTB2L、NtBTB2M和NtBTB6E基因的上游2000 bp区域内含有若干逆境响应相关元件,包括水杨酸响应元件、MYB结合位点等,可能和这些基因的上调表达有关。本研究为BTB/POZ蛋白的功能研究提供了理论依据,为烟草抗病育种提供了一定参考。

关键词：烟草 BTB/POZ家族保守基序顺式作用元件

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Pool-ARMS:一种高效检测混合遗传样本中特定单核苷酸变异的方法

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核农学报 2024年第2期38卷 235-242页

作者：曹丽淼谭瑗瑗汪庆钱秋于清涛舒庆尧浙江大学现代种业研究所/水稻生物育种全国重点实验室浙江杭州310058 浙江大学新农村发展研究院浙江杭州310058 无锡哈勃生物种业技术研究院有限公司江苏无锡214100 哈尔滨市农业科学院黑龙江哈尔滨150029 浙江省作物种质资源重点实验室浙江杭州310058

单核苷酸变异(SNV)是控制人类疾病和动植物经济性状的遗传基础之一,经济、简便和高效的检测体系可助力遗传病筛查和植物碱基编辑与诱变群体中携带SNV的个体的定向筛选。本研究根据扩增阻滞突变系统PCR(ARMS-PCR)的原理,设计了一种适合... 详细信息

单核苷酸变异(SNV)是控制人类疾病和动植物经济性状的遗传基础之一,经济、简便和高效的检测体系可助力遗传病筛查和植物碱基编辑与诱变群体中携带SNV的个体的定向筛选。本研究根据扩增阻滞突变系统PCR(ARMS-PCR)的原理,设计了一种适合在水稻混合样本中筛选特定SNV个体的方法 Pool-ARMS。该方法的要点是:设计聚合酶链式反应(PCR)引物、建立特异性扩增携带SNV片段的PCR程序;分析不同组织和样品混合比例提取DNA的扩增效果;建立筛选特定SNV的Pool-ARMS体系。以控制光周期敏感性雄性不育(PGMS)水稻的两个基因为例,通过优化PCR引物和反应程序,建立了利用叶片和芽鞘组织混样提取DNA检测突变的体系,前者突变检出水平为1∶49,后者为1∶24。利用该技术体系对63份碱基编辑水稻幼苗进行检测,结果与Sanger测序分析一致。本研究建立的Pool-ARMS方法有望应用于包括水稻在内的动植物单碱基编辑群体和理化诱变群体中目标变异的定向筛选。

关键词：变异检测碱基编辑诱发突变单核苷酸变异水稻

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