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利用CRISPR/Cas9技术创建水稻OZ家族基因突变体

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分子植物育种 2024年

作者：李明鸿谭杰谢小艳郝培媛张毅王忠伟云南大学资源植物研究院重庆市农业科学院生物技术研究所

CRISPR/Cas9技术是近年来发展起来的一种简单而高效的基因编辑技术，已被广泛应用于植物基因功能研究和作物遗传改良。OZ蛋白属于锌指蛋白家族，在拟南芥和水稻基因组中各包括OZ1、OZ2、OZ3和OZ4四个家族成员，在拟南芥中OZ1和OZ2分别... 详细信息

CRISPR/Cas9技术是近年来发展起来的一种简单而高效的基因编辑技术，已被广泛应用于植物基因功能研究和作物遗传改良。OZ蛋白属于锌指蛋白家族，在拟南芥和水稻基因组中各包括OZ1、OZ2、OZ3和OZ4四个家族成员，在拟南芥中OZ1和OZ2分别被报道与RNA编辑和剪接相关，而在水稻中尚没有OZ蛋白家族的相关报道。为了探究OsOZ1、OsOZ2、OsOZ3、OsOZ4在水稻中的相关功能，本研究构建了4个水稻OZ基因的CRISPR/Cas9编辑载体，利用农杆菌介导法转化水稻‘中花11’，分别获得了20、17、13和19株T0阳性转基因植株。测序结果显示：T0阳性转基因植株发生了不同类型的突变，包括单碱基与多碱基的插入、删除和替换。本研究利用CRISPR/Cas9技术创制了水稻OZ基因家族突变体材料，为进一步研究水稻OZ蛋白家族的功能奠定了基础。

关键词：水稻锌指蛋白 OZ蛋白家族 CRISPR/Cas9

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高通量技术在萜类合成酶筛选中的应用

微生物学报 2024年第2期64卷 408-431页

作者：李贝邓子新徐敏侯安伟中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 合成生物学海河实验室天津300308 江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

萜类化合物种类繁多,生物活性多样,在食品、药品与化妆品等行业中具有广泛的应用。萜类化合物多来源于植物,然而随着合成生物学的快速发展,相较于传统的天然植物提取与化学合成方法,利用工程微生物进行萜类化合物异源合成的方法显得更... 详细信息

萜类化合物种类繁多,生物活性多样,在食品、药品与化妆品等行业中具有广泛的应用。萜类化合物多来源于植物,然而随着合成生物学的快速发展,相较于传统的天然植物提取与化学合成方法,利用工程微生物进行萜类化合物异源合成的方法显得更为经济与环保。萜类合成酶的催化活性及合成产物的结构特性是萜类化合物异源合成的关键。通过蛋白定向进化与理性设计可以有针对性地优化萜类合成酶的催化性能及产物专一性,但该方案需要一个特异的筛选方法来实现蛋白突变体库的高通量筛选。近年来,一系列高通量筛选方法的建立使得萜类合成酶的筛选变得更加灵敏与高效。本文对近期建立的萜类合成酶高通量筛选方法进行了综述,简要概述了各种筛选方法的基本原理与优缺点,并对高通量筛选技术在萜类合成酶改造中的应用做出了展望。

关键词：高通量筛选萜类合成酶定向进化萜类化合物

基于转录组学探究高糖饮食诱导秀丽线虫衰老的分子机制

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食品科学 2024年第11期45卷 24-30页

作者：李蓉徐艳缪园欣陶明芳荆楚理工学院农业生物技术研究所湖北荆门448000 湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所农产品营养品质与安全湖北省重点实验室湖北武汉430064

为了揭示高糖饮食对衰老影响的分子机制,利用转录组学技术探究高糖饮食对秀丽线虫体基因表达谱的影响。结果表明,高糖饮食造成线虫体内4183个基因表达发生显著变化。此外,基因本体论富集分析表明,高糖处理后线虫差异表达基因在衰老、未... 详细信息

为了揭示高糖饮食对衰老影响的分子机制,利用转录组学技术探究高糖饮食对秀丽线虫体基因表达谱的影响。结果表明,高糖饮食造成线虫体内4183个基因表达发生显著变化。此外,基因本体论富集分析表明,高糖处理后线虫差异表达基因在衰老、未折叠蛋白反应、压力应激响应、自噬、转移酶活力、催化酶活力、热休克蛋白连接等方面显著富集。京都基因与基因组百科全书富集分析表明,差异表达基因在线虫寿命调节途径、自噬调节、丙酮酸代谢、FOXO信号通路、糖酵解/糖异生、谷胱甘肽代谢、转化生长因子-β信号通路也显著富集。通过对相关差异基因表达进行验证,发现高糖会上调胰岛素信号通路相关基因和糖脂代谢相关基因的表达,下调热应激抗性和抗氧化调控相关基因的表达。本研究结果可为深入阐释高糖饮食对寿命及代谢影响的分子机制提供理论依据。

关键词：高糖饮食秀丽隐杆线虫转录组学衰老

抗枯萎病香蕉品种宿根连作根际土壤微生物群落结构特征变化分析

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南方农业学报 2024年第1期55卷 1-12页

作者：赵明苏祖祥龙芳邹瑜莫天利黄相李凯陈宇丰盛静文武鹏广西农业科学院生物技术研究所广西南宁530007 中国热带农业科学院热带生物技术研究所海南海口571101

【目的】分析抗枯萎病香蕉品种宿根连作根际土壤微生物群落结构特征变化,为深入研究抗枯萎病香蕉品种宿根连作抗性增强的作用机制及利用生防微生物进行香蕉枯萎病绿色防控提供理论依据。【方法】以抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉为试验材料,在... 详细信息

【目的】分析抗枯萎病香蕉品种宿根连作根际土壤微生物群落结构特征变化,为深入研究抗枯萎病香蕉品种宿根连作抗性增强的作用机制及利用生防微生物进行香蕉枯萎病绿色防控提供理论依据。【方法】以抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉为试验材料,在枯萎病发病严重土壤上宿根连续种植3造:组培苗第一代(第1造)、宿根第一代(第2造)和宿根第二代(第3造),调查各造枯萎病发病率,四分法采集各造土壤样本并测定土壤化学性质;采集第1造健康和发病植株、第2和第3造健康植株的根际土壤样本,分别编号为S1、V、S2和S3,重复3次,利用Illumina高通量测序平台对12个土壤样本的细菌16Sr RNA和真菌ITS区进行测序分析;采用样本复杂度(Alpha多样性指数)、主坐标(PCoA)和UPGMA聚类分析土壤样本细菌和真菌群落的丰富度和多样性、门和属水平上的群落构成及相对丰度差异;通过Spearman分析优势微生物群落与镰刀菌属的相关性。【结果】抗枯萎病香蕉品种宝岛蕉连续种植3造根际土壤化学性质未发生明显改变,种植第3造的香蕉枯萎病发病率显著低于第1和第2造(P生物的群落构成,S2和S3细菌和真菌的群落结构相近,明显与S1和V群落结构分离。S2和S3的壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度较S1分别低88.02%和89.51%,Fungi_phy_Incertae_sedis的相对丰度分别高41.56%和82.81%,S3镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度较S1、S2分别低45.60%和50.47%,与留芽种植宿根蕉抗性表现增强相关。发病植株根际土壤中变形菌门(Proteobacteria)和担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度较高,而酸杆菌门(Acidobacteriota)的相对丰度较低。球囊菌门(Glomeromycota)、毛霉门(Mucoromycota)、隐真菌门(Rozellomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)的相对丰度均与镰刀菌呈负相关。【结论】宿根第3造蕉的发病率最低,其根际土壤与第1造发病植株根际土壤的细菌和真菌群落差异明显,推测根际土壤微生物群落丰富度、多样性和群落构成改变是抗枯萎病香蕉品种宿根连作抗性增强的原因。

关键词：香蕉抗枯萎病宿根连作根际土壤微生物群落

水稻OsDR8基因的稻瘟病抗性评价及优异单倍型鉴定

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中国水稻科学 2024年

作者：张彬涛刘聪聪郭明亮杨绍华吴世强郭龙彪朱义旺青岛农业大学福建省农业科学院生物技术研究所/福建省农业遗传工程重点实验室中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所中农常乐(深圳)生物育种技术有限公司中国水稻研究所水稻生物育种国家重点实验室

【目的】水稻（Oryza sativa L.）是全球重要的主粮作物，其生产安全受到稻瘟病的严重威胁。抗稻瘟病材料的鉴定及相关抗稻瘟病基因的解析，有助于揭示稻瘟病抗性机制。本研究旨在系统创制和鉴定水稻抗稻瘟病基因OsDR8的遗传材料，并对... 详细信息

【目的】水稻（Oryza sativa L.）是全球重要的主粮作物，其生产安全受到稻瘟病的严重威胁。抗稻瘟病材料的鉴定及相关抗稻瘟病基因的解析，有助于揭示稻瘟病抗性机制。本研究旨在系统创制和鉴定水稻抗稻瘟病基因OsDR8的遗传材料，并对其进行单倍型和进化分析，以期筛选优异单倍型，探究其亚群分化，为OsDR8基因的抗病育种应用提供理论依据。【方法】本研究创制了水稻OsDR8基因的过表达株系和敲除株系，并用RO1-1和RB22稻瘟菌对过表达株系、纯合敲除株系和对应野生型材料进行稻瘟病抗病性鉴定。同时，基于水稻超级泛基因组变异图谱，进行OsDR8基因的单倍型分析和进化分析。【结果】通过对这些材料进行表型观察和稻瘟病抗性鉴定，相比野生型株系，敲除突变体株系病斑显著增大、发病叶面积占比也显著上升；而过表达株系病斑显著减小、发病叶面积占比也显著降低。结合单倍型及进化分析，表明携带优异单倍型Hap2的材料抗病性较强，籼稻亚群中94.96%材料为Hap2单倍型。【结论】OsDR8基因正调控水稻稻瘟病抗性，优异单倍型Hap2可能与籼稻群体的稻瘟病抗性较强有关。

关键词：水稻稻瘟病优异单倍型育种应用

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抑制交替氧化酶对水稻稻瘟菌防治的影响初探

作物学报 2024年第11期50卷 2908-2916页

作者：徐飞刘杨许健成余璐璐武汉生物工程学院/应用生物技术研究中心湖北武汉430415

水稻(Oryza sativa L.)是世界主要粮食作物之一。中国作为世界上最大的稻米生产国,每年因稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病受到广泛关注。稻瘟病在水稻整个生育期中均可发生,从而引起水稻大幅度减产,甚至颗粒无收。值得注意的是... 详细信息

水稻(Oryza sativa L.)是世界主要粮食作物之一。中国作为世界上最大的稻米生产国,每年因稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病受到广泛关注。稻瘟病在水稻整个生育期中均可发生,从而引起水稻大幅度减产,甚至颗粒无收。值得注意的是,交替氧化酶(alternative oxidase,AOX)广泛存在于植物和真菌中,是线粒体呼吸电子传递链中的末端氧化酶,被证实参与了胁迫条件下植物的生长发育调节以及真菌胁迫响应等。本文比较分析了水稻AOX和稻瘟菌AOX蛋白结构差异,并利用AOX抑制剂开展稻瘟菌防治试验。结果表明,水稻AOX和稻瘟菌AOX蛋白的双铁催化活性中心的氨基酸残基相对保守,但其在泛醌通道大小、氨基酸组成以及形成的疏水口袋等方面有较大差异。通过AOX抑制剂处理可明显减缓稻瘟菌菌丝的生长,并减轻水稻叶片稻瘟菌病害症状。本研究表明,AOX可作为有效靶标用于抑制稻瘟菌,在水稻稻瘟菌病害防治方面具有潜在应用价值。

关键词：水稻交替氧化酶稻瘟菌病害防治抑制剂

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澳洲香水石斛花香成分及DeTPS6的克隆与表达

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核农学报 2024年第11期38卷 2095-2105页

作者：孔兰叶秀仙钟声远林榕燕林兵钟淮钦福建省农业科学院作物研究所(福建省种质资源中心) 福建福州350013 福建省特色花卉工程技术研究中心福建福州350013

花香是评价石斛商业价值的重要性状之一。为探究石斛花香物质的形成机理,本研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(HS-SPME-GC-MS)、转录组测序和PCR技术分析了不同花期澳洲香水石斛花香物质变化及其与萜类合成关键酶基因表达间... 详细信息

花香是评价石斛商业价值的重要性状之一。为探究石斛花香物质的形成机理,本研究采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(HS-SPME-GC-MS)、转录组测序和PCR技术分析了不同花期澳洲香水石斛花香物质变化及其与萜类合成关键酶基因表达间的关系。结果表明,澳洲香水石斛中共检测到17种花香物质,其中1,4-二甲氧基苯、α-蒎烯和苯乙醇的含量相对较高,盛花期的花香释放量呈现明显的昼夜节律变化和组织特异性。基于转录组数据,筛选到77个与萜类合成相关的差异表达基因(DEGs),并成功克隆DeTPS6的全长,为1749 bp。DeTPS6蛋白具有萜类合成酶家族的保守结构域,属于TPS-b亚家族。亚细胞定位分析结果显示,DeTPS6定位于胞质。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果显示,DeTPS6在澳洲香水石斛的盛花期中高表达,且呈现显著的昼升夜降的变化趋势,与花香物质的含量呈正相关。本研究为DeTPS6生物学功能的探讨提供了理论基础。

关键词：石斛花香顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(HS-SPME-GC-MS) 萜类合成酶基因表达分析

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曲虫主要类群、危害风险性及其防控研究现状

酿酒科技 2024年第9期 109-115页

作者：李莉罗秋成刘滕符金京姚小芳张萌萌刘永翔贵州师范大学生命科学学院贵州贵阳550025 贵州省农科院生物技术研究所贵州贵阳550025

曲虫是指以酒曲为食的昆虫,其栖息在酒曲中,进行取食、排泄和繁殖等活动,对酒曲理化性质、酒品产量和质量带来不利影响,严重时会引发食品安全问题,造成白酒企业的巨大损失。因其种类多、繁殖快、个体小和善于隐蔽等适应性特点,在酒曲仓... 详细信息

曲虫是指以酒曲为食的昆虫,其栖息在酒曲中,进行取食、排泄和繁殖等活动,对酒曲理化性质、酒品产量和质量带来不利影响,严重时会引发食品安全问题,造成白酒企业的巨大损失。因其种类多、繁殖快、个体小和善于隐蔽等适应性特点,在酒曲仓储中不易被发现,一旦猖獗繁殖,会引起酒曲仓库周围环境的仓储害虫滋生和惊扰民生等问题。为了明确曲虫发生情况和防治策略,本文从曲虫的主要种类、生物学习性、为害特点和管理现状等方面进行综述,以期为曲虫的有效防控提供参考。

关键词：曲虫主要种类生物学习性为害特点管理现状

基于LC-MS的UV-B胁迫下水稻‘中花11’代谢物变化

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分子植物育种 2024年

作者：贺肚峻孙阳阳海南大学热带作物学院海南省农科院三亚研究院

为研究水稻‘中花11’在UV-B胁迫下的代谢物变化规律，本研究通过LC-MS对UV-B照射6、12、24h后的水稻幼苗体内的代谢物进行检测，采用PCA分析和OPLS-DA分析筛选出差异代谢物。结果表明，与不进行UV-B照射相比，UV-B照射6、12、24 h后，... 详细信息

为研究水稻‘中花11’在UV-B胁迫下的代谢物变化规律，本研究通过LC-MS对UV-B照射6、12、24h后的水稻幼苗体内的代谢物进行检测，采用PCA分析和OPLS-DA分析筛选出差异代谢物。结果表明，与不进行UV-B照射相比，UV-B照射6、12、24 h后，分别筛选到32、50、72个差异代谢物。韦恩图分析发现3组的共同差异代谢物有14种，其中氨基酸及其衍生物类代谢物的占比较大。对共同的差异代谢物进行KEGG富集分析，结果显示这些差异代谢物主要富集在8条代谢通路上，其中L-谷氨酸参与了其中7条代谢通路，腐胺和L-丙氨酸参与了2条代谢通路，它们参与多条代谢通路，对代谢通路的影响较大。本研究为研发抗UV-B辐射水稻提供一定的理论依据。

关键词：水稻中花11 UV-B LC-MS KEGG富集分析