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毛果杨类胡萝卜素裂解双加氧酶基因家族全基因组水平鉴定及其干旱与盐胁迫响应分析

植物研究 2021年第6期41卷 993-1005页

作者：田双慧程赫张洋刘聪夏德安魏志刚林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学哈尔滨150040 国家林业和草原局盐碱地研究中心中国林业科学研究院北京100091

CCD基因编码的类胡萝卜素裂解双加氧酶催化胡萝卜素共轭双键裂解形成脱辅基类胡萝卜素及其衍生物,研究表明CCD基因在植物生长发育与逆境胁迫响应中发挥着重要作用。然而,目前尚无木本模式植物毛果杨(Populus trichocarpa)PtrCCD的研究报... 详细信息

CCD基因编码的类胡萝卜素裂解双加氧酶催化胡萝卜素共轭双键裂解形成脱辅基类胡萝卜素及其衍生物,研究表明CCD基因在植物生长发育与逆境胁迫响应中发挥着重要作用。然而,目前尚无木本模式植物毛果杨(Populus trichocarpa)PtrCCD的研究报导,本研究发现其在盐胁迫和干旱胁迫下的表达量存在明显差异,据此拟从分子水平上揭示该基因家族成员功能。本研究从全基因组水平对毛果杨PtrCCD基因家族成员数量、进化关系、染色体位置、基因结构、编码蛋白基本特征和启动子顺式作用元件等特征进行了分析。结果表明:PtrCCD家族由11个基因组成,可分为CCD4和CCD8两个亚族,分别包括9个和2个基因;PtrCCD家族存在5对Ka/Ks均远小于1的旁系同源基因;PtrCCD家族编码蛋白均含有5个共有保守结构域Motif 1、Motif 2、Motif 3、Motif 9和Motif 11,且处于同一进化分支的基因编码蛋白序列高度保守;PtrCCD家族基因启动子区含有大量非生物胁迫和激素响应元件,其中PtrCCD8a启动子含有5种类型、16个元件。PtrCCD家族基因表达特性分析表明:PtrCCD家族基因在根、茎和叶中表达量存在明显差异,并且多数成员在茎部表达量要高于其他2个部位;干旱胁迫不同时间下,处于同一进化分支的基因表达模式基本相同,不同分枝的基因表达量存在明显差异;NaCl胁迫不同时间下,PtrCCD家族各基因在根、茎和叶中表达量不同、但均表现出先上升后下降再上升的变化趋势,处于同一进化分支的基因表达模式基本相同。PtrCCD家族基因在干旱和盐胁迫情况下具有不同程度的响应能力,进一步表明该基因家族在非生物胁迫中具有重要作用。

关键词：毛果杨 CCD基因家族全基因组干旱胁迫盐胁迫响应特性

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毛白杨BABY BOOM基因的克隆及生物信息学分析

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植物生理学报 2021年第11期57卷 2155-2166页

作者：杨紫彤姜廷波魏建华丁莉萍东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室哈尔滨150040 北京市农林科学院北京农业生物技术研究中心农业基因资源与生物技术北京市重点实验室北京100097

BBM(BABY BOOM)转录因子是植物细胞全能性和胚胎发生的关键调控因子。利用PCR技术从毛白杨‘BJHR01’幼叶cDNA中克隆得到PtoBBM1和PtoBBM2基因,利用生物信息学软件,对这两个基因的序列和功能进行分析。结果表明:毛白杨中PtoBBM1蛋白与... 详细信息

BBM(BABY BOOM)转录因子是植物细胞全能性和胚胎发生的关键调控因子。利用PCR技术从毛白杨‘BJHR01’幼叶cDNA中克隆得到PtoBBM1和PtoBBM2基因,利用生物信息学软件,对这两个基因的序列和功能进行分析。结果表明:毛白杨中PtoBBM1蛋白与毛果杨中PtrBBM1(B9HHX9)蛋白相似性高达96%;PtoBBM2与PtrBBM2(B9HYI0)蛋白相似性达到98%。此外,PtoBBM1和PtoBBM2蛋白均含有2个AP2保守结构域,三级结构预测它们均和乙烯反应性转录因子ERF096模型高度相似。理化性质分析推测PtoBBM1和PtoBBM2均是不稳定的亲水蛋白,不具有信号肽,亚细胞定位预测PtoBBM1和PtoBBM2蛋白均定位于细胞核,都具有跨膜结构。进化树分析显示,杨树BBM与蓖麻、棉花BBM归为一个分支,亲缘关系较近。组织表达分析表明,PtoBBM1主要在根中表达,叶和茎中表达量较低;PtoBBM2主要在叶和根中表达,茎中表达量较低,2个同源基因表达具有组织部位的差异性。在胚性愈伤组织形成过程中,PtoBBM1和PtoBBM2基因均在胚性愈伤组织形成期表达量最高,说明PtoBBM1和PtoBBM2基因可能在杨树胚性愈伤组织形成中发挥作用。

关键词：毛白杨 BBM基因克隆生物信息学

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梓属5个种对干旱胁迫的生理响应

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植物研究 2021年第1期41卷 44-52页

作者：于晓池杨桂娟董菊兰王军辉麻文俊张鹏东北林业大学哈尔滨150040 中国林业科学研究院林业研究所林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 甘肃省小陇山林业实验局林业科学研究所天水741022

为分析梓属5个种干旱胁迫响应程度,为梓属耐旱树种的筛选、抗旱育种及栽培工作提供理论依据。本研究选取梓属的黄金树、滇楸、灰楸、梓树和楸树为试材,将其在浇水量为700 mL和400 mL的水分条件下培养50 d,测量其苗高、地径、叶水势、叶... 详细信息

为分析梓属5个种干旱胁迫响应程度,为梓属耐旱树种的筛选、抗旱育种及栽培工作提供理论依据。本研究选取梓属的黄金树、滇楸、灰楸、梓树和楸树为试材,将其在浇水量为700 mL和400 mL的水分条件下培养50 d,测量其苗高、地径、叶水势、叶绿素相对含量、叶绿素荧光参数和比叶重等指标,并运用隶属函数法对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在2种水分条件下,生长状态最好的为楸树,梓树相对较差。在干旱胁迫条件下,除黄金树外,其他各树种的叶片水势(ΨL)都降低,最大气孔导度(Gs)均增加。不同种的叶绿素相对含量(SPAD)值均在干旱胁迫条件下升高。除滇楸和楸树外,各树种的光系统Ⅱ最大光能转换效率(Fv/Fm)随干旱胁迫而增加。除灰楸外,干旱胁迫增加了其他树种的比叶重(LMA)。利用隶属函数法综合评价抗旱性的结果为:灰楸>梓树>滇楸>楸树>黄金树。说明梓属不同树种间有着不同的抗旱能力。综合分析,楸树和灰楸的抗旱能力较强,滇楸和梓树的抗旱能力次之,黄金树的抗旱能力最差。

关键词：梓属干旱胁迫生理响应差异

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不同产地三花槭繁殖体表型变异及选择研究

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林业科学研究 2022年第4期35卷 112-122页

作者：孙安然张明庞忠义于海洋于海洋谢影张世凯赵曦阳林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学黑龙江哈尔滨150040 四平市林业科学研究院吉林四平136000 国有新民市机械林场辽宁新民110300 吉林省红石林业局吉林红石132405

[目的]阐明东北地区不同产地三花槭繁殖体表型性状变异规律,为三花槭种质资源保护和良种选育提供基础。[方法]以黑龙江、辽宁和吉林三省的4个产地的三花槭繁殖体为材料,对其表型和活力等性状进行测定分析。[结果]果实方差分析结果表明:... 详细信息

[目的]阐明东北地区不同产地三花槭繁殖体表型性状变异规律,为三花槭种质资源保护和良种选育提供基础。[方法]以黑龙江、辽宁和吉林三省的4个产地的三花槭繁殖体为材料,对其表型和活力等性状进行测定分析。[结果]果实方差分析结果表明:除翅果长宽比(P=0.787)外,其它性状在产地间均差异极显著(P<0.01),不同产地间三花槭表型性状存在显著差异。各性状间相关性分析结果表明:果实长与果实宽、翅果长、着生痕长、翅长和空壳率呈显著正相关(0.368≤r≤0.421),种子生活力与空壳率和翅果长呈极显著负相关(r=−0.897,r=−0.507)。三花槭繁殖体与环境因子的相关性分析表明:翅果长、翅果宽、果实厚度和翅长均与海拔呈极显著负相关(−0.556≤r≤−0.529),果实长、果实宽和千粒质量与海拔呈显著负相关(−0.456≤r≤−0.380),空壳率与年均气温呈极显著负相关(r=−0.549),种子生活力与年均气温呈极显著正相关(r=0.516)。利用多性状综合评价法对产地和家系进行综合评价,P2产地综合评价值较高,果实长等现实增益为2.83%~22.08%。以20%的入选率,初选出6个优良家系,果实长等现实增益为1.13%~78.65%。[结论]三花槭繁殖体表型性状存在丰富的差异,主要受海拔和年均气温2个环境因子的影响。根据多性状综合评价初步选定P2产地和家系19、12、6、22、27、28为优良材料。

关键词：三花槭果实性状遗传变异家系选择产地选择现实增益

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文冠果DREB转录因子家族鉴定及非生物胁迫表达分析

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分子植物育种 2023年第15期21卷 4948-4961页

作者：陆昕苟亚夫李显玉乌志颜关岛杨素芝李英爽郑志民东北林业大学林学院林木遗传育种国家重点实验室哈尔滨150040 赤峰市林业科学研究所赤峰024000 国家林业草原文冠果工程技术研究中心赤峰024000 赤峰市林业和草原局赤峰024000 赤峰市森林草原保护发展中心赤峰024000

转录因子(TF)对于调节植物靶基因的表达起到关键作用。脱水响应元件结合因子(DREB)是植物特异性转录因子家族,其成员参与调控植物对各种非生物胁迫的反应。然而,DREB家族尚未在油料树种文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)中得以鉴定... 详细信息

转录因子(TF)对于调节植物靶基因的表达起到关键作用。脱水响应元件结合因子(DREB)是植物特异性转录因子家族,其成员参与调控植物对各种非生物胁迫的反应。然而,DREB家族尚未在油料树种文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge)中得以鉴定,文冠果是中国北方最重要的耐逆树种之一。因此,本研究旨在以文冠果全基因组测序数据为基础,系统鉴定并表征文冠果中的DREB家族成员,利用转录组测序的方法分析XsDREB基因对于非生物胁迫的特异性响应。在本研究共获得54个文冠果DREB家族成员,它们均编码AP2结构域且大多数成员基因中缺乏内含子,可根据系统发育情况分为6个亚组。此外,RNA-seq结果显示14个XsDREB基因在冷胁迫下上调或下调,8个基因被发现参与盐胁迫响应。本研究结果为进一步研究文冠果DREB基因的功能奠定了基础,并将有利于文冠果的遗传改良。

关键词：文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge) DREB 转录因子系统发育分析非生物胁迫响应

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镉胁迫下美洲黑杨无性系‘中菏1号’转录组分析

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北京林业大学学报 2021年第7期43卷 12-21页

作者：宋润先李翔毛秀红王丽陈香丽姚俊修赵曦阳李善文东北林业大学林学院林木遗传育种国家重点实验室黑龙江哈尔滨150040 山东省林业科学研究院山东省林木遗传育种改良重点实验室山东济南250014 山东省林业监测规划院山东济南250014 单县国有故道林场山东单县274300

【目的】通过转录组测序和分析,发掘美洲黑杨无性系‘中菏1号’耐镉关键功能基因,揭示美洲黑杨在镉胁迫下的响应机制。【方法】以‘中菏1号’为试验材料,通过沙培试验法对处在不同质量浓度(0 mg/L(ZH1C0),10 mg/L(ZH1C1),20 mg/L(ZH1C2)... 详细信息

【目的】通过转录组测序和分析,发掘美洲黑杨无性系‘中菏1号’耐镉关键功能基因,揭示美洲黑杨在镉胁迫下的响应机制。【方法】以‘中菏1号’为试验材料,通过沙培试验法对处在不同质量浓度(0 mg/L(ZH1C0),10 mg/L(ZH1C1),20 mg/L(ZH1C2))Cd^(2+)环境下的无性系进行胁迫处理,而后采集叶片,提取RNA,并使用Illumina HiSeqTM2500系统对转录组进行高通量测序。【结果】主成分分析确定PC1作为区分不同Cd^(2+)浓度样本的标准;经过差异表达分析,在ZH1C0和ZH1C2之间共检测到4109条差异基因,其中2741条基因显著上调表达,1368条基因显著下调表达;在ZH1C1和ZH1C2之间检测到3710条差异基因,其中1969条基因显著上调表达,1741条基因显著下调表达;不同数据库之间的注释表明Cd^(2+)不仅会影响叶绿体、线粒体等细胞器的微结构,而且会干扰光合作用和呼吸作用中的电子传递。转录因子分析发现,WRKY、MYB、ZIP、ERF、bHLH在镉胁迫响应和耐受中具有重要作用。【结论】在‘中菏1号’中,异戊二烯化植物蛋白在阻止Cd^(2+)进入细胞内部发挥了重要作用;谷胱甘肽不仅可以促进细胞内Cd^(2+)的螯合,还可以缓解细胞内的氧化胁迫;ABC家族蛋白和MATE家族蛋白是‘中菏1号’体内转移Cd^(2+)螯合蛋白的关键载体。

关键词：镉胁迫美洲黑杨无性系‘中菏1号’ 转录组

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白桦MYB基因响应激素及盐旱处理的表达研究

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植物研究 2020年第5期40卷 743-750页

作者：刘佳欣刘慧子石晶静于颖王超林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学哈尔滨150040

转录因子参与到植物激素不同的信号通路中及非生物胁迫的调控中,为研究白桦MYB转录因子家族基因对不同激素信号及非生物胁迫的响应,[JP3]本研究以野生型白桦(Betula platyphylla)种子为材料,分别用10μmol·L-1[JP]的茉莉酸甲酯(Me... 详细信息

转录因子参与到植物激素不同的信号通路中及非生物胁迫的调控中,为研究白桦MYB转录因子家族基因对不同激素信号及非生物胁迫的响应,[JP3]本研究以野生型白桦(Betula platyphylla)种子为材料,分别用10μmol·L-1[JP]的茉莉酸甲酯(MeJA)、100μmol·L-1的乙烯利(ETH)、20μmol·L-1的脱落酸(ABA)、50μmol·L-1的细胞激动素(KT)、200 mmol·L-1 NaCl、100 mmol·L-1 Mannitol以及水为对照进行处理,对激素处理4周的白桦下胚轴进行表型观察及基因表达分析,结果显示:激素处理能够影响白桦下胚轴及胚根的生长,经过ETH处理的白桦下胚轴和根短于水处理的对照,KT处理过的白桦下胚轴和根长于水处理的对照;MeJA、Ethylene及ABA处理对大部分BpMYBs的表达存在负调控,而BpMYB2,8,12基因上调表达;KT处理后,只有BpMYB11下调表达,其他的BpMYBs基因上调表达;NaCl处理后,大部分基因表现出先下调后上调的表达模式,在48 h被高度诱导;Mannitol模拟干旱处理条件下,大部分基因表现出先微弱上调后下调的表达模式。这些结果说明白桦MYB家族基因能够响应激素、盐和旱的处理,在调控白桦下胚轴及胚根应答外界信号的发育中起作用。本研究为探索激素调控木本植物生长发育的分子机制研究提供了数据和材料。

关键词：白桦 BpMYBs 胁迫处理表达模式

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毛果杨固有无序蛋白质基因克隆及胁迫响应分析

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植物研究 2020年第4期40卷 575-582页

作者：董实伟杨宇宁王乃锐张含国李淑娟林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学哈尔滨150040

为了解毛果杨中固有无序蛋白PtrIDP1(Potri.010G161200.1)基因的相关信息,探究该基因在毛果杨的不同组织、不同逆境胁迫下的表达特性,本研究根据Phytozome数据库中得到的基因全长序列设计引物,克隆得到该基因的目的片段。该基因完整的CD... 详细信息

为了解毛果杨中固有无序蛋白PtrIDP1(Potri.010G161200.1)基因的相关信息,探究该基因在毛果杨的不同组织、不同逆境胁迫下的表达特性,本研究根据Phytozome数据库中得到的基因全长序列设计引物,克隆得到该基因的目的片段。该基因完整的CDs区序列长度为423 bp,共编码140个氨基酸。构建亚细胞定位表达载体,瞬时转化洋葱表皮细胞,在激光共聚焦显微镜下观察显示,PtrIDP1定位在细胞核内。利用实时定量RT-PCR技术分析了PtrIDP1基因在毛果杨不同组织中的表达特异性和应对非生物胁迫的表达特性。结果表明:PtrIDP1基因在毛果杨的根、茎、叶中均有表达,其中在根部表达量最低,在茎和叶中相对表达量较高。[JP2]PtrIDP1基因在高盐和干旱胁迫诱导时其表达量的变化模式不同,初步分析认为PtrIDP1基因参与了毛果杨非生物逆境胁迫的响应过程。[JP]

关键词：毛果杨基因克隆逆境胁迫响应固有无序蛋白质

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菌毛在生防细菌定殖植物病原线虫中功能的研究进展

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浙江农业科学 2024年第7期65卷 1676-1682页

作者：何杉吴迪赵宇王琦张丽霞牛犇东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150040 中国农业大学植物病理学系北京100193 中农绿康(北京)生物技术有限公司北京102101

植物病原线虫对林业生产危害严重,缺乏有效的防控措施,已造成巨大的经济损失。生防细菌已被用于林木病原线虫的绿色防控,并已取得良好的防治效果。然而,生防细菌防控林木线虫病害的作用机制尚不明确,严重阻碍了防线虫微生物制剂的研发... 详细信息

植物病原线虫对林业生产危害严重,缺乏有效的防控措施,已造成巨大的经济损失。生防细菌已被用于林木病原线虫的绿色防控,并已取得良好的防治效果。然而,生防细菌防控林木线虫病害的作用机制尚不明确,严重阻碍了防线虫微生物制剂的研发与高效应用。目前,已有大量的研究结果证实,生防细菌在线虫上的定殖能力与其杀线防病效果密切相关,且细菌菌毛在生防细菌于线虫宿主的定殖过程中发挥着重要功能。本文综述了革兰氏阴性细菌菌毛的种类以及菌毛在生防细菌定殖线虫中的功能,讨论了生防细菌菌毛对运动性、黏附性、生物膜形成等定殖相关生物学性状的影响,并对菌毛在细菌防控林木线虫病害中功能的研究与应用进行了展望。

关键词：菌毛生防细菌植物病原线虫定殖

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基于生长与结实评价红松种子园亲本

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植物研究 2020年第3期40卷 376-385页

作者：周雪燕高海燕李召珉赵银琨葛丽丽侯庆文丁文雅赵曦阳东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室哈尔滨150040 吉林省临江林业局临江134600

为评价选择优良的红松育种材料,对26和28年生69个红松半同胞家系生长(树高和胸径)和结实性状(单株球果数、鲜塔重、千粒重和单塔出籽量)进行测定分析。结果表明:不同树龄、不同家系间各指标差异均达极显著水平(P <0.01);各指标遗传... 详细信息

为评价选择优良的红松育种材料,对26和28年生69个红松半同胞家系生长(树高和胸径)和结实性状(单株球果数、鲜塔重、千粒重和单塔出籽量)进行测定分析。结果表明:不同树龄、不同家系间各指标差异均达极显著水平(P <0.01);各指标遗传力均较高(0.87~0.96),表型变异系数变化范围为6.30%~63.00%;树高、胸径和单株球果数一般配合力变化范围分别为-1.77~1.83、-9.31~8.67和-15.97~16.03;各生长指标之间相关性均达显著水平(0.716~0.998),其他指标与生长指标多数未达显著水平;利用多性状综合评价法,以10%的入选率对69个半同胞家系的生长性状和结实性状分别进行综合评价,入选的7个生长性状优良家系树高和胸径遗传增益分别为15.66%和35.40%;入选的7个结实性状优良家系单株球果数、鲜塔重和单塔出籽量遗传增益分别为87.30%、1.77%和3.39%。本研究可以为红松优良家系的评价与选择提供依据和材料。

关键词：红松生长结实一般配合力多性状综合评价

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