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大白菜DABB基因家族的全基因组鉴定及盐碱胁迫下的表达分析

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生物技术通报 2025年

作者：孙天国衣兰秦旭洋乔梦雪谷新颖韩艺沙伟张梅娟马天意齐齐哈尔大学生命科学与农林学院黑龙江省抗性基因工程与寒地生物多样性保护重点实验室

【目的】DABB (dimeric α+β barrel domain protein, Dabb)是含1-2个二聚化α+β桶状结构域的蛋白质，在多种植物逆境胁迫响应过程中发挥作用。预测大白菜DABB蛋白质的特性，并探究这些基因在盐碱胁迫耐性不同的大白菜品种中响应盐碱... 详细信息

【目的】DABB (dimeric α+β barrel domain protein, Dabb)是含1-2个二聚化α+β桶状结构域的蛋白质，在多种植物逆境胁迫响应过程中发挥作用。预测大白菜DABB蛋白质的特性，并探究这些基因在盐碱胁迫耐性不同的大白菜品种中响应盐碱胁迫的表达变化，为研究大白菜DABB基因家族的抗逆功能提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法对大白菜DABB家族进行全基因组范围鉴定，分析其亲缘关系、所编码蛋白质理化性质、染色体定位情况和基因结构；利用实时荧光定量PCR技术分析这些基因在不同大白菜品种中盐碱胁迫下的表达模式。【结果】在大白菜中共鉴定出7个DABB基因，分布在5条染色体上，亲缘关系较近的DABB基因结构也较为相似；DABB基因编码蛋白质氨基酸数为79-495 aa，相对分子质量为8.94-54.19 kD，大部分为稳定蛋白质，亚细胞定位预测显示，多数DABB蛋白质定位于细胞质膜。盐碱胁迫处理下，6个大白菜DABB基因具有差异表达响应，但在耐盐碱性不同的大白菜品种表达模式不同，其中，BrcDABB1-1和BrcDABB2表达变化较为剧烈。【结论】在大白菜基因组中共鉴定出7个含有DABB结构域蛋白质的编码基因，其中6个基因在盐碱胁迫处理下具有差异表达响应，这些基因不同的表达模式可能与大白菜的盐碱胁迫耐性相关。

关键词：大白菜 DABB基因盐碱胁迫全基因组鉴定表达分析

一株玉米根际促生菌Leclercia adecarboxylata LN01促生效果研究及其基因组分析

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生物技术通报 2025年第1期41卷 263-275页

作者：张婷万雨欣徐伟慧王志刚陈文晶胡云龙齐齐哈尔大学生命科学与农林学院齐齐哈尔161006 黑龙江省农业微生物制剂产业化技术创新中心齐齐哈尔161006 黑龙江省农业生物制剂产业化协同创新中心齐齐哈尔161006

【目的】有益植物根际微生物通过加强土壤与农作物间互作以促进农作物生长。菌株LN01是一株玉米根际促生菌,探究菌株LN01对玉米植株生长的促进机制。【方法】采用16S rRNA和全基因组学测序,明确菌株LN01分类学地位;其次,通过盆栽实验验... 详细信息

【目的】有益植物根际微生物通过加强土壤与农作物间互作以促进农作物生长。菌株LN01是一株玉米根际促生菌,探究菌株LN01对玉米植株生长的促进机制。【方法】采用16S rRNA和全基因组学测序,明确菌株LN01分类学地位;其次,通过盆栽实验验证菌株LN01对玉米的促生效果,通过全基因组数据挖掘与促生特性相关基因信息并借助碳氮分析仪、钼锑抗比色法、火焰分光光度计、Salkowski比色法、Chrome Azurol Sulfonate(CAS)蓝色定性检测平板研究菌株LN01固氮、溶磷、解钾、产吲哚乙酸(IAA)和铁载体能力。【结果】菌株LN01促进玉米植株生物量累积并有效提高土壤营养成分。经鉴定菌株LN01为Leclercia adecarboxylata,菌株LN01基因组中存在参与铁获取(fhuBCDEF、afuABC、efeOBU和fepCDG)、磷酸盐溶解(pstABCS、phoABER、phnACDEFGHIJKLP和ugpABCE)、生物固氮(nirBCD、nasA、glnA、gltBD和nrtABC)、解钾(kdpABC、kefBCFG、trkAH和kup)的基因簇和IAA生物合成基因簇(trpABSCFRGD)。通过antiSMASH分析,在整个基因组中发现了促进植物生长的4种次级代谢物的生物基因合成簇,包括非核糖体肽合成酶(NRPS)、萜烯、硫肽和芳基多烯。菌株LN01固氮量、磷酸盐溶解活性、解钾能力、IAA产量分别为15.14、58.33、15.6和42.2 mg/L,并具有产生铁载体能力。【结论】菌株LN01具有固氮溶磷、解钾作用、铁载体生产及IAA分泌相关基因,帮助玉米植株固定营养成分,促进玉米植株发育。

关键词： Leclercia adecarboxylata LN01 根际促生菌全基因组测序促生效果

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PBL 教学法在微生物学实验教学改革中的应用

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高师理科学刊 2025年第2期45卷 100-104页

作者：孟庆欣于志丹胡云龙莫继先齐齐哈尔大学生命科学与农林学院黑龙江齐齐哈尔161006

以教学内容和教学模式为教学改革侧重点,将项目式学习教学方法(project-based learning,PBL)应用在微生物学实验的教学改革中.以土壤中功能菌株的筛选鉴定为导向问题,引导学生主动思考,根据实际问题设计实验方案,增加学生的主观能动性,... 详细信息

以教学内容和教学模式为教学改革侧重点,将项目式学习教学方法(project-based learning,PBL)应用在微生物学实验的教学改革中.以土壤中功能菌株的筛选鉴定为导向问题,引导学生主动思考,根据实际问题设计实验方案,增加学生的主观能动性,团队协作能力.在学习微生物学实验基本操作的同时完成科研项目,提高学生的学习兴趣、科研素质及创新能力.以多样全面的考核方式对实验方案设计、实验操作及实验报告进行更科学合理的评价.实践表明,项目式学习教学方法可以提高学生动手及解决问题的能力,从而提高微生物学实验教学的效果.

关键词：微生物学实验教学改革项目式教学方法科研项目

甲酸脱氢酶及其编码基因在植物胁迫响应中的功能研究进展

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高师理科学刊 2025年第2期45卷 57-62页

作者：梁舒婷韩艺闫恩典孙铭钰马天意齐齐哈尔大学生命科学与农林学院黑龙江齐齐哈尔161006 齐齐哈尔大学抗性基因工程与寒地生物多样性保护黑龙江重点实验室黑龙江齐齐哈尔161006

甲酸脱氢酶(Formate dehydrogenase,FDH)广泛存在于各类生物体内,归属D-2-羟基酸脱氢酶超家族,主要依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)或氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADP+)作为辅因子,催化甲酸氧化生成CO_(2)和水.FDH在不同研究中被发现具有多种重要的生物学功能,如在植物中FDH参与一碳化合物代谢过程,并且在响应环境胁迫(包括低氧或缺氧等)条件下发挥重要作用.对FDH及其编码基因的功能和在植物逆境胁迫响应中的作用等方面的研究结果进行总结概述,为深入研究植物FDH提供理论基础.

关键词：甲酸脱氢酶植物胁迫响应研究进展

猫爪草治疗结直肠癌的网络药理学分析和分子对接预测

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高师理科学刊 2025年第2期45卷 50-56,62页

作者：张春云李泽彦冯丽学殷慧琪张琳王艺涵姜皓怡田雨菲杨清竹齐齐哈尔大学生命科学与农林学院黑龙江齐齐哈尔161006 齐齐哈尔大学抗性基因工程与寒地多样性保护黑龙江省重点实验室黑龙江齐齐哈尔161006

以网络药理学和分子对接技术探讨猫爪草治疗结直肠癌的作用机制.通过TCMSP数据库检索筛选出符合条件的猫爪草的主要活性成分,并用Swiss TargetPrediction数据库预测其潜在靶点.利用DisGeNET和GeneCards数据库搜索筛选符合条件“colorect... 详细信息

以网络药理学和分子对接技术探讨猫爪草治疗结直肠癌的作用机制.通过TCMSP数据库检索筛选出符合条件的猫爪草的主要活性成分,并用Swiss TargetPrediction数据库预测其潜在靶点.利用DisGeNET和GeneCards数据库搜索筛选符合条件“colorectal cancer”的靶点,利用Venn2.1.0取交集.使用Cytoscape_v3.10.1绘制“活性成分-结直肠癌”网络图.通过STRING数据库构建PPI网络,导入Cytoscape_v3.10.1进行分析并筛选出关键靶点.运用微生信平台对关键靶点进行GO功能和KEGG通路富集分析,使用GEPIA数据库分析关键靶点在癌组织中和癌旁组织表达的差异.使用分子对接技术预测猫爪草中的核心活性成分和关键靶点能否结合.结果表明,猫爪草治疗结直肠癌的有效成分有9种;共同作用靶点有54个;PPI网络构建分析显示,SRC,EGFR,HIF1A等15个靶点为关键靶点,并且其涉及的信号通路主要在癌症途径、癌症中的蛋白聚糖、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药性、PI3K-Akt信号通路等.GEPIA分析发现,BCL2L1,GSK3B,MMP9在结直肠癌的组织中相对于癌旁组织呈现出高表达;分子对接显示核心成分Truflex OBP,CLR,7-O-Methyleriodictyol与BCL2L1,GSK3B,MMP9蛋白均具有良好的亲和力.猫爪草可以通过多个靶点和途径治疗结直肠癌,为结直肠癌的治疗提供了新契机.

关键词：猫爪草结直肠癌网络药理学分子对接

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植物甘油醛-3-磷酸脱氢酶研究进展

高师理科学刊 2025年第1期45卷 83-88页

作者：闫恩典韩艺鞠艳彭疑芳马天意齐齐哈尔大学生命科学与农林学院黑龙江齐齐哈尔161006 齐齐哈尔大学抗性基因工程与寒地生物多样性保护黑龙江省重点实验室黑龙江齐齐哈尔161006

在植物细胞中,甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)具有十分重要的功能.胞质型GAPDH主要参与糖酵解以及调节植物的抗氧化反应,在应对干旱、盐等胁迫时具有一定的作用.叶绿体GAPDH是卡尔文循环的关键... 详细信息

在植物细胞中,甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)具有十分重要的功能.胞质型GAPDH主要参与糖酵解以及调节植物的抗氧化反应,在应对干旱、盐等胁迫时具有一定的作用.叶绿体GAPDH是卡尔文循环的关键酶之一,主要负责碳固定和能量转换,其活性受光照强度和氧化还原状态的调节.GAPDH可以通过糖酵解提供能量,还可以通过活性氧清除和基因表达调控,在植物抗逆过程中发挥关键作用.另外,GAPDH同时受植物激素的调控,在逆境胁迫下体现了多功能性.GAPDH还与细胞信号传导有关,通过与细胞骨架蛋白的相互作用调控植物细胞的形态变化.因此,GAPDH不仅在能量代谢中发挥重要作用,还在植物的抗逆性和发育调控中起到了多种作用.对植物中GAPDH的结构功能、逆境应答、植物激素调控以及细胞信号传导方面的研究进展进行概括总结,为进一步研究植物GAPDH在植物生长发育调控、抗逆过程中的机制以及利用植物GAPDH进行优良品种选育提供参考.

关键词：甘油醛-3-磷酸脱氢酶植物逆境胁迫抗性植物激素调控细胞信号传导

OsAOS2基因在水稻抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用

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福建农林大学学报(自然科学版) 2025年第2期54卷 145-156页

作者：周永林庄小倩王朝露林巧霞李正康许丹洁陈晓婷福建农林大学生命科学学院生物农药与化学生物学教育部重点实验室福建省教育厅植物微生物互作重点实验室福建福州350002

【目的】研究OsAOS2在水稻抵抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用,为水稻抗病育种工作提供依据。【方法】采用同源重组方法和CRISPR/Cas9系统分别构建OsAOS2的过表达载体和敲除载体,遗传转化获得转基因水稻,筛选得到过表达株系(OsAOS2-OE)... 详细信息

【目的】研究OsAOS2在水稻抵抗稻瘟病菌和白叶枯病菌中的作用,为水稻抗病育种工作提供依据。【方法】采用同源重组方法和CRISPR/Cas9系统分别构建OsAOS2的过表达载体和敲除载体,遗传转化获得转基因水稻,筛选得到过表达株系(OsAOS2-OE)和纯合敲除株系(OsAOS2-KO)。将野生型水稻日本晴(NPB)植株分别接种稻瘟病菌和白叶枯病菌后,通过qRT-PCR检测OsAOS2表达量的变化情况;将OsAOS2转基因水稻和NPB分别接种稻瘟病菌和白叶枯病菌后,观察植株表型的变化;在稻瘟病菌侵染下,对OsAOS2转基因水稻和NPB进行抗病相关基因的qRT-PCR分析;在几丁质和flg22诱导下,检测水稻活性氧(ROS)积累情况;同时,分析接种稻瘟病菌24 h后OsAOS2-KO和NPB的转录组数据。【结果】qRT-PCR分析表明,NPB接种稻瘟病菌48 h和白叶枯病菌8 d时,OsAOS2表达量显著上调。对OsAOS2转基因水稻和NPB喷雾接种稻瘟病菌7 d后,NPB病斑面积显著大于OsAOS2-OE且小于OsAOS2-KO;剪叶法接种白叶枯病菌14 d后,NPB病斑面积显著小于OsAOS2-KO。对OsAOS2转基因水稻接种稻瘟病菌后,抗病相关基因OsPBZ1、OsPR1a、OsPAL1、OsLOX5在OsAOS2-OE中的表达量显著上调。在几丁质和flg22诱导下,OsAOS2-KO中ROS的积累量显著低于NPB,但是起峰时间比NPB有所提前。转录组数据分析表明,上调基因和下调基因分别有1 605个和1 151个。上调差异基因主要富集在金属离子结合和核糖体通路,下调差异基因主要富集在翻译通路和细胞外区域。韦恩图显示:52个基因在NPB中受稻瘟病菌诱导,但在OsAOS2-KO中受到抑制;11个基因在NPB中受抑制,但在OsAOS2-KO中受诱导。对这63个表达模式相反的差异基因进行GO和KEGG分析发现,参与应激反应和植物激素信号转导通路的基因数最多。【结论】稻瘟病菌和白叶枯病菌可以诱导OsAOS2的表达,OsAOS2通过病原菌分子模式触发的免疫(PTI)途径和茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)介导的抗病反应正调控水稻对稻瘟病菌的抗性,同时,OsAOS2在水稻抵御白叶枯病菌中也起重要作用。

关键词： OsAOS2 茉莉酸抗病性稻瘟病白叶枯病转录组分析

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基因组精准编辑技术及其在林木育种中的应用

南京林业大学学报(自然科学版) 2025年第1期49卷 11-20页

作者：姜波安新民林木遗传育种全国重点实验室林木育种与生态修复国家工程中心林木分子设计育种高精尖创新中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院

基因组精准编辑技术正在重新定义对生命奥秘的理解，其核心在于能够在特定的基因组位点精确地插入、删除或替换DNA序列，从而实现对生物体内遗传信息的定向精准编辑。这些技术已经成为现代生物领域研究的基石，从早期的探索到CRISPR系... 详细信息

基因组精准编辑技术正在重新定义对生命奥秘的理解，其核心在于能够在特定的基因组位点精确地插入、删除或替换DNA序列，从而实现对生物体内遗传信息的定向精准编辑。这些技术已经成为现代生物领域研究的基石，从早期的探索到CRISPR系统的开创性应用，每一步都展示了科学探索的深远影响。CRISPR系统的应用带来了基因组编辑的巨大飞跃，它催化了更精准的编辑工具出现，如碱基编辑器和先导编辑器等，它们显著增强了精准编辑基因组的能力。这一历史性转变已经在农业改良、疾病治疗等领域展现出巨大的潜力。基因编辑技术的应用前景广阔，CRISPR/Cas系统能敲除多个基因，具有高靶向效率、易于设计和操作，且成本较低等优点，因此在作物、林木遗传改良中被广泛应用；但它也有不少不足之处，而每一款新编辑工具的出现都使这一技术得以不断完善。随着技术的不断进步，基因编辑技术有望在未来解决更多复杂的生物学问题，为人类健康和农林业发展带来更多的创新和突破力。

关键词： CRISPR Cas9 胞嘧啶碱基编辑器腺嘌呤碱基编辑器糖基化酶碱基编辑器双碱基编辑器先导编辑器

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植物热激转录因子研究进展与展望

华北农学报 2025年第01期 1-13页

作者：郭秀林戚润思孟祥照张华宁马贞玉段硕楠李国良刘子会尚忠林河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所河北省植物基因工程重点实验室河北师范大学生命科学学院

作为植物抵御多种逆境胁迫的重要调节因子，植物热激转录因子(Hsf)家族基因数目多，结构、特性和功能复杂多样。植物Hsf不仅通过直接转录调控热激蛋白和相关基因的表达，参与对多种逆境胁迫的响应和适应过程，还介导植物诸多生命活动过... 详细信息

作为植物抵御多种逆境胁迫的重要调节因子，植物热激转录因子(Hsf)家族基因数目多，结构、特性和功能复杂多样。植物Hsf不仅通过直接转录调控热激蛋白和相关基因的表达，参与对多种逆境胁迫的响应和适应过程，还介导植物诸多生命活动过程。自20世纪80年代酵母Hsf被首先克隆以来，多个物种的Hsf家族被识别和研究，模式植物番茄和拟南芥Hsf研究比较早且相对深入，研究主要集中在HsfA族，B族研究较少，C族报道更少。随着全球气候变化，极端高温事件频发，已严重威胁小麦、玉米等粮食作物的产量和品质，深入研究作物耐热性机制从而挖掘功能基因、通过生物技术方法改良作物的耐热性，是抵抗高温逆境的关键。大田作物中Hsf家族数目大小不等，基因组复杂，研究起步晚。为此，植物生理与分子生物学研究室从2009年开始对作物Hsf家族基因进行研究，依据最新的基因组信息，确定了家族基因数目及核酸和蛋白质结构特性、明确了家族基因的时空表达特性及其对多种非生物逆境的响应规律。克隆获得多个基因并借助遗传转化和基因编辑技术创制转基因材料和突变体，对其耐热性以及抗逆性调控功能多层面进行了鉴定，并对下游调控机制进行了深入解析。研究不仅丰富了大田作物耐热性调控理论基础，也为作物耐热性研究和生物育种提供优异新种质。目前，关于Hsf的研究主要集中在功能鉴定和对下游基因的转录调控方面，其上游哪些组分通过何种方式介导Hsf参与耐热性调控方面的研究还缺乏证据，机制尚不清楚。基于本研究室多年来对小麦、玉米Hsf家族的研究结果，结合他人的相关研究报道，详述了近年来植物Hsf在抗逆性响应和适应过程中调控功能、机制及其主要研究进展，以期为深入阐明Hsf家族的作用及其调控网络提供理论依据，为耐热生物育种挖掘强效的基因资源和备选位点。

关键词：植物热激转录因子非生物胁迫功能与机制调控网络