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芦苇群落水体质量与芦苇转录本的相关性

生态学报 2024年第2期44卷 819-831页

作者：张茜崔继鹏王紫瑶李利崔素霞首都师范大学生命科学学院北京100048 植物基因资源与低碳环境生物技术北京市重点实验室北京100048

芦苇(Phragmites australis)是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的... 详细信息

芦苇(Phragmites australis)是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的研究热点。目前,北京自然和人工湿地中大量栽植芦苇,其主要功能是净化水体、稳定水体自净能力。为深入了解水体质量对芦苇转录本的影响及二者之间的相关性,首先对北京及河北白洋淀共计32个采样点的8项水质指标进行了检测。结果表明,32个采样点的水体整体处于污染状态,主要污染物为总氮(TN)和生物需氧量(BOD),并且水质均略偏碱性,且具有高氮(N)、高磷(P)、高BOD和高化学需氧量(COD)等特征。主成分分析(PCA)表明8项水质指标间具有相关性,可被降至3个维度,第一维度是BOD/COD/高锰酸盐指数(CODMn);第二维度是TN/氨氮(NH3-N)/总磷(TP);第三维度是pH/溶解氧(DO)。对水质指标与芦苇叶片RNA-seq转录本进行皮尔森系数相关性分析,筛选出247个与水质指标相关的转录本。其中,232个基因(93.9%)的转录水平与水质指标呈现正相关性。经实验室单一因子或双因子验证确定了PB.4621.1(编码GMP合酶)和PB.12079.1(编码LEA14蛋白)两个基因更适合用于监测水体中的氮和磷水平。研究为后续芦苇监测水质技术的开发与利用奠定了理论基础。

关键词：芦苇水质指标水体质量转录组相关性

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离缘蝽的触角转录组和嗅觉相关基因

云南农业大学学报（自然科学版） 2024年第2期39卷 10-16页

作者：柳大军付淑慧郭青枝靳辉施宝仪王洪潇张虎芳史晓晶忻州师范学院生物系山西忻州034000

【目的】获得离缘蝽(Chorosoma macilentum)成虫触角的转录组数据,通过功能注释鉴定嗅觉相关基因,以期为研究离缘蝽触角信息交流的分子基础提供理论依据。【方法】采用Illumina HiSeq高通量测序平台对离缘蝽雌、雄成虫触角转录组进行测... 详细信息

【目的】获得离缘蝽(Chorosoma macilentum)成虫触角的转录组数据,通过功能注释鉴定嗅觉相关基因,以期为研究离缘蝽触角信息交流的分子基础提供理论依据。【方法】采用Illumina HiSeq高通量测序平台对离缘蝽雌、雄成虫触角转录组进行测序,并对相关数据进行注释和表达差异分析。【结果】经组装后获得93395条unigenes,其中22904条在NR数据库得到注释,与茶翅蝽(Halyomorpha halys)相似性最高,为42.84%。GO注释结果显示:26769条unigenes根据其功能注释到细胞组分、分子功能和生物学过程3类53个亚类。KEGG代谢通路分析结果显示:10831条unigenes参与了5类代谢通路,且以信号转导占比最高,为11.62%。基于注释信息,在离缘蝽触角转录组中挖掘出94个嗅觉相关基因,包括54个嗅觉受体基因、25个气味结合蛋白基因、7个化学感受蛋白基因、5个味觉受体基因和3个感觉神经元膜蛋白基因。表达差异分析显示:与雌虫触角转录组相比,离缘蝽雄虫触角转录组包括131个上调表达基因和171个下调表达基因,下调表达基因中包含1个化学感受蛋白基因,且有5个嗅觉受体基因仅在雄成虫触角中表达。【结论】本研究测得了离缘蝽成虫触角转录组,筛选出嗅觉相关基因,推测雌、雄离缘蝽成虫对外界气味化合物的识别存在差异,差异表达基因可能在离缘蝽信息识别过程中发挥着重要作用。

关键词：离缘蝽触角转录组测序嗅觉相关基因差异表达基因

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拟南芥伤害诱导的钙信号传递模式的研究

首都师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：冯长鑫刘禹卿王晓蒋亚云陈洁婷侯聪聪李乐攻首都师范大学生命科学学院

为了研究植物系统性钙信号的产生和传递，本研究采用化学损伤和机械损伤等刺激方式，利用能够实时记录细胞质中游离钙离子浓度变化的GCaMP6s荧光指示器，观察并比较拟南芥叶片受到刺激后产生的钙离子信号变化，系统地记录和分析不同损... 详细信息

为了研究植物系统性钙信号的产生和传递，本研究采用化学损伤和机械损伤等刺激方式，利用能够实时记录细胞质中游离钙离子浓度变化的GCaMP6s荧光指示器，观察并比较拟南芥叶片受到刺激后产生的钙离子信号变化，系统地记录和分析不同损伤诱导的钙离子信号在植物体内的长距离传递模式。结果显示，水滴加到拟南芥叶表面会引起较为微弱的钙信号产生，沿叶片发育顺序传递。化学刺激和损伤刺激诱导的钙信号主要由损伤组织产生并传递至临近叶片，其中强酸刺激和切除叶片时，植物体内钙离子信号的长距离传递速度较快。不同类型的伤害信号导致植物钙信号在长距离传递的速度、强度和模式上存在差异，表明植物采用多样的长距离信号传导方式以适应环境变化。

关键词：拟南芥化学损伤机械损伤钙信号长距离信号传导

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植物糖转运蛋白SWEETs研究进展

首都师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 58-67页

作者：宋春晖杨梓健罗志勇李长远张睿龙刘良玉首都师范大学生命科学学院北京100048

植物碳水化合物在“源流库”不同组织器官中的合成、代谢及转运对有机体维持正常生命活动至关重要。其中,以蔗糖、葡萄糖和果糖为代表的糖类短距离或长距离运输在源到库的“流”中占有关键作用,在此过程中,碳水化合物的转运与分配需要... 详细信息

植物碳水化合物在“源流库”不同组织器官中的合成、代谢及转运对有机体维持正常生命活动至关重要。其中,以蔗糖、葡萄糖和果糖为代表的糖类短距离或长距离运输在源到库的“流”中占有关键作用,在此过程中,碳水化合物的转运与分配需要多种细胞糖转运体的协同参与。糖外排转运蛋白(SWEETs)能够调节植物营养的分配、利用,决定组织器官的生长与发育,维持或调节细胞糖响应浓度,调节寄主-病原体相互作用等生物与非生物胁迫。本综述介绍了SWEETs基因家族基本结构特征、生理功能和胁迫应答等方面的研究进展,对植物细胞生理功能的理解和生物育种等研究具有重要意义。

关键词：糖转运蛋白 SWEETs 生长发育生物胁迫非生物胁迫

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拟南芥损伤诱导的钙信号传递模式的研究

首都师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 42-47页

作者：冯长鑫刘禹卿王晓蒋亚云陈洁婷侯聪聪李乐攻首都师范大学生命科学学院北京100048

为了研究植物系统性钙信号的产生和传递,本研究采用化学损伤和机械损伤等刺激方式,利用能够实时记录细胞质中游离钙离子浓度变化的GCaMP6s荧光指示器,观察并比较拟南芥叶片受到刺激后产生的钙离子信号变化,系统地记录和分析不同方式诱... 详细信息

为了研究植物系统性钙信号的产生和传递,本研究采用化学损伤和机械损伤等刺激方式,利用能够实时记录细胞质中游离钙离子浓度变化的GCaMP6s荧光指示器,观察并比较拟南芥叶片受到刺激后产生的钙离子信号变化,系统地记录和分析不同方式诱导的钙离子信号在植物体内的长距离传递模式。结果显示:水滴加到拟南芥叶表面会引起较为微弱的钙信号产生,沿叶片发育顺序传递;化学损伤和机械损伤刺激诱导的钙信号主要由损伤组织产生并传递至临近叶片,其中强酸刺激和切除叶片时,植物体内钙离子信号的长距离传递速度较快。不同类型的损伤信号导致植物钙信号在长距离传递的速度、强度和模式上存在差异,表明植物采用多样的长距离信号传导方式适应环境变化。

关键词：拟南芥化学损伤机械损伤钙信号长距离信号传导

CpOGA^(D298N)与核心链霉亲和素Stv13融合表达用于检测蛋白质O⁃GlcNAc修饰

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中国生物化学与分子生物学报 2024年第4期40卷 513-519页

作者：黎先感杨明鲁莹李玲马骞李静张连文南开大学药学院天津分子药物研究重点实验室天津300350 首都师范大学生命科学学院 DNA损伤应答北京市重点实验室北京100048

氧连接的β-N-乙酰葡萄糖胺修饰(O-GlcNAc修饰)是一种发生在蛋白质丝氨酸、苏氨酸羟基上的一种动态、可逆的翻译后修饰。O-GlcNAc修饰在细胞的许多关键过程中发挥重要作用,也是研究阿尔茨海默病和糖尿病等的重要途径,但是常用于O-GlcNA... 详细信息

氧连接的β-N-乙酰葡萄糖胺修饰(O-GlcNAc修饰)是一种发生在蛋白质丝氨酸、苏氨酸羟基上的一种动态、可逆的翻译后修饰。O-GlcNAc修饰在细胞的许多关键过程中发挥重要作用,也是研究阿尔茨海默病和糖尿病等的重要途径,但是常用于O-GlcNAc蛋白检测的抗体特异性或者检测分子量范围仍存在问题且耗时(~36 h)过长,对后续研究造成困扰。在本研究中,我们设计构建了产气荚膜梭菌OGA(O-GlcNAcase)突变体(CpOGA^(D298N))与核心链霉亲和素Stv13融合表达质粒pET28a-CpOGA^(D298N)-Stv13。将质粒pET28a-CpOGA^(D298N)-Stv13转化到大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达,获得了融合蛋白质CpOGA^(D298N)-Stv13。通过CpOGA^(D298N)特异性结合O-GlcNAc的能力及生物素-亲和素特异性亲和作用,设计了Far-Western blot(Far-WB)用于检测蛋白质O-GlcNAc修饰,利用sOGT(short form O-GlcNAc transferase)、去O-GlcNAc修饰sOGT、细胞裂解液样本及人肝细胞核因子1A(hepatocyte fuclear factor 1A,HNF1A)对该方法进行验证。本研究成功构建了一种蛋白质O-GlcNAc修饰检测方法,耗时相对O-GlcNAc特异性抗体缩短至5~7 h,丰富了蛋白质O-GlcNAc修饰的检测方法,为其后续研究奠定了基础。

关键词：氧连接的β-N-乙酰葡萄糖胺修饰 CpOGA^(D298N)-Stv13 生物素 Far-Western blot

软腐病菌Dickeya fangzhongdaiOnc5菌株vfmH和vfmI基因的克隆、原核表达及蛋白纯化

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福建农林大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王文婷张晨燕赵可冉丁建华荆恩荣杨超忻州师范学院生物系福建农林大学园艺学院

【目的】双组分系统VfmH/VfmI与Dickeya属病原菌的致病因子和致病过程有关。研究D fangzhongdai Onc5菌株vfmH和vfmI基因的克隆、原核表达及蛋白纯化，为明确VfmH/VfmI的调控机理提供依据。【方法】采用RT-PCR方法扩增D. fangzhongdai O... 详细信息

【目的】双组分系统VfmH/VfmI与Dickeya属病原菌的致病因子和致病过程有关。研究D fangzhongdai Onc5菌株vfmH和vfmI基因的克隆、原核表达及蛋白纯化，为明确VfmH/VfmI的调控机理提供依据。【方法】采用RT-PCR方法扩增D. fangzhongdai Onc5菌株，获取vfmH和vfmI基因开放阅读框（ORF）。随后将目的基因克隆至原核表达质粒pET-32a，构建重组质粒pET-32a-VfmH和pET-32a-VfmI，经异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导表达后，利用SDS-PAGE和Western blot鉴定重组蛋白，并利用Ni2+-NTA琼脂糖亲和层析柱对重组蛋白进行纯化。【结果】D. fangzhongdai Onc5菌株vfmH和vfmI的ORF大小分别为1 401 bp和1 320 bp，分别编码466个和439个氨基酸；同源性分析表明，其氨基酸序列与Dickeya属其他菌种的vfmH和vfmI序列具有很高的相似性；SDS-PAGE和Western blot鉴定分析表明：添加0.5 mmol·L-1IPTG，可诱导重组质粒pET-32a-VfmH转化株和pET-32a-VfmI转化株表达产生大量携带His-tag的融合重组蛋白；同时，成功纯化出目的蛋白。【结论】本研究首次克隆出D. fangzhongdai中双组分系统基因vfmH和vfmI，并成功纯化出VfmH和VfmI蛋白。

关键词：软腐病双组分系统狄克氏菌 vfmH基因 vfmI基因原核表达

马铃薯通用应激蛋白StUSP基因家族的鉴定及逆境表达模式分析

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 32-42页

作者：王泽民田渺侯乐乐晋昕张国栋杨江伟张宁司怀军甘肃农业大学干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学生命科学技术学院甘肃兰州730070 忻州师范学院生物系山西忻州034099

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族,并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’(L)和干旱敏感型品种‘大西洋’(D)为试验材料,利用高通量... 详细信息

在全基因组和转录组水平系统鉴定马铃薯USP通用应激蛋白基因家族,并对该家族成员的基本特征及其在不同逆境胁迫下的表达模式进行分析。同时以马铃薯干旱耐受型品种‘陇薯10号’(L)和干旱敏感型品种‘大西洋’(D)为试验材料,利用高通量测序全面分析StUSP家族成员在干旱胁迫下的表达特性,筛选干旱胁迫关键差异表达基因。结果表明:马铃薯基因组中共有42个基因编码含有USP结构域的蛋白质,在11条染色体上不对称分布,且主要分布在1~6号染色体上。绝大多数StUSPs含有多个内含子。胁迫表达分析显示StUSPs能够响应多种非生物胁迫,且在干旱耐受性不同的马铃薯品种中差异表达。同时,利用qRT-PCR分析了12个成员干旱胁迫下表达模式,除StUSP12、StUSP22下调表达外,其余10个基因均正响应干旱胁迫。

关键词：马铃薯 USP基因家族鉴定逆境干旱胁迫表达模式

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亮氨酸与异亮氨酸太赫兹光谱的振动模式分析

光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1255-1261页

作者：刘晓松赵国忠屈媛首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室教育部太赫兹光电子重点实验室北京100048 内蒙古大学物理科学与技术学院内蒙古呼和浩特010021

氨基酸是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物,是构成蛋白质的基本单位,其种类,数量和排列直接影响蛋白质的生物功能,对维持机体功能有重要意义。氨基酸分子间振动模式(扭转,氢键和集体振动)大部分处于太赫兹(THz)波段,表现出独特的吸... 详细信息

氨基酸是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物,是构成蛋白质的基本单位,其种类,数量和排列直接影响蛋白质的生物功能,对维持机体功能有重要意义。氨基酸分子间振动模式(扭转,氢键和集体振动)大部分处于太赫兹(THz)波段,表现出独特的吸收特征,因此,对氨基酸进行THz光谱研究,能够更全面了解生物特性。总结前人实测的亮氨酸与异亮氨酸位于0.2~2.6 THz波段的吸收谱,同时,利用量子化学计算方法解释其形成机理。使用Gaussian09软件对单分子构型模拟计算,模拟方法为半经验法(PM6),从头计算法(HF,MP2)和密度泛函理论(B3LYP,M06-2X)结合6-311+G(d,p)高斯型基组;使用Materials Studio 2019软件对晶胞构型模拟计算,模拟方法为广义梯度近似的PBE,PBEsol,RPBE和WC等四种密度泛函结合平面波基组。结果表明:单分子构型模拟均缺少吸收峰位,不同方法对同一振动模式的峰位计算不同,因此,对分子间相互作用较强的结构,进行单一方法的该构型模拟,很大程度不能正确匹配振动模式,且受原子轨道线性组合方法影响,与输入结构相比,输出结构由COO^(-)和NH_(3)^(+)基团变为COOH和NH_(2),无法体现实际振动模式;晶胞构型模拟对分子内和分子间振动模式描述,吸收峰位与实测值匹配较好,不存在质子转移情况,较好指认实测峰位的振动模式。亮氨酸与异亮氨酸使用PBEsol泛函计算结果最接近实测值,说明模拟计算需充分考虑结构与泛函的匹配性,即对结构交换关联能的描述,也说明同一泛函对异构体的普适性,此外,不能以结构优化后差异作为判断泛函是否适用的标准。晶胞构型计算结果包含分子间振动模式,是单分子构型无法得到的结果,且数据进行半峰全宽拟合,导致两种构型结果在某一实测峰位处的振动模式存在差异。

关键词：太赫兹吸收谱氨基酸量子化学计算振动模式异构体