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植物生理学报 2025年第3期61卷 337-347页

作者：陈彤董心仪高向博朱祯煜王超东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室哈尔滨150040

植物特异性转录因子家族YABBY具有典型的N端C2C2型锌指结构域和C端YABBY保守结构域,在植物生长发育和形态发生中起着重要的作用。尽管YABBY的功能已在多种物种中已有广泛研究,但其在杨树中的研究仍然相对缺乏。本研究克隆得到山新杨的YA... 详细信息

植物特异性转录因子家族YABBY具有典型的N端C2C2型锌指结构域和C端YABBY保守结构域,在植物生长发育和形态发生中起着重要的作用。尽管YABBY的功能已在多种物种中已有广泛研究,但其在杨树中的研究仍然相对缺乏。本研究克隆得到山新杨的YABBY基因PdaYABBY1,其ORF全长633 bp,编码210个氨基酸。PdaYABBY1具有典型的YABBY蛋白结构特征,含有2个保守基序,由α螺旋和β折叠形成蛋白三级结构,定位于细胞核中。系统进化树分析表明,PdaYABBY1与毛果杨(Populus trichocarpa)和葡萄(Vitis vinifera)的YABBY蛋白亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果表明,PdaYABBY1基因在叶片中表达量较高,而在根部表达量较低。此外,PdaYABBY1响应盐胁迫与干旱胁迫,干旱胁迫下,其在根部的表达量显著增加,而在盐胁迫下,其在叶片中的表达量显著增加。这些结果表明PdaYABBY1可能在山新杨的抗旱和耐盐过程中起着重要作用。

关键词： YABBY 山新杨基因表达非生物胁迫

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BpGLK1基因干扰表达对裂叶桦叶色及生长的影响

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年第1期48卷 18-28页

作者：杨蕴力曹俐王阳顾宸瑞陈坤刘桂丰林木遗传育种全国重点实验室(东北林业大学)

【目的】为培育更多的彩叶树种，以满足人们对城市园林绿化美景的追求，采用分子设计育种手段创制黄叶裂叶桦（Betula pendula‘Dalecarlica’）。【方法】以裂叶桦茎段为材料，通过农杆菌介导法将前期构建的35S::BpGLK1-RNAi载体导入... 详细信息

【目的】为培育更多的彩叶树种，以满足人们对城市园林绿化美景的追求，采用分子设计育种手段创制黄叶裂叶桦（Betula pendula‘Dalecarlica’）。【方法】以裂叶桦茎段为材料，通过农杆菌介导法将前期构建的35S::BpGLK1-RNAi载体导入其基因组中，进而对获得的抗性转基因株系进行DNA水平及mRNA的检测，同时测定裂叶桦BpGLK1干扰表达株系的叶色、光合色素及光合参数、株高生长、基因表达特性。【结果】实验共获得8个抗除草剂再生转化株系，分子检测表明，BpGLK1干扰序列分别整合于8个转基因株系基因组中，且这些转基因株系中的BpGLK1相对表达量均呈下调表达。对移栽田间的1年生转基因株系叶色、叶色参数和叶绿素相对含量调查发现，8个转基因株系中RE1—RE5为黄叶株系，RE6—RE8为绿叶株系；相对于WT及绿叶株系，黄叶株系叶色参数L*及b*显著升高，叶绿素a及叶绿素b含量降低，但叶绿素a与b的比值呈上升趋势。转基因株系与野生型（WT）株系相比净光合速率（P_n）没有显著差异。株高分析显示，4个转基因株系显著高于WT株系；3个株系与WT株系差异不显著。基于RNA-Seq找到的显著下调的差异基因BpCOL、BpLCHⅡ、BpPDS和BpFKBP的qRT-PCR分析显示，上述4个基因在RE1—RE3中均呈显著下调表达趋势。【结论】导入的GLK1干扰靶序列能够降低转基因裂叶桦BpGLK1基因表达量，并获得了在园林绿化中具有潜在应用价值的黄叶裂叶桦。

关键词：裂叶桦 BpGLK1 转基因叶色

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红松天然种群遗传多样性分析及核心种质构建

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年第5期48卷 69-80页

作者：闫平玉张磊王佳兴冯可乐王浩浩张含国东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室

【目的】红松（Pinus koraiensis）是分布在中国东北地区的珍贵树种，由于近百年的人类干扰，其自然种群分布数量及范围逐渐减少。探究红松的遗传多样性和构建天然红松的核心种质，可为有效保存、管理和利用红松种质资源提供科学依据。... 详细信息

【目的】红松（Pinus koraiensis）是分布在中国东北地区的珍贵树种，由于近百年的人类干扰，其自然种群分布数量及范围逐渐减少。探究红松的遗传多样性和构建天然红松的核心种质，可为有效保存、管理和利用红松种质资源提供科学依据。【方法】以东北地区黑龙江省鹤北、五营、小北湖和鸡西，以及吉林省露水河5个保存现状良好的红松种群为研究对象，采用表型数据和分子标记相结合的方法，进行其核心种质构建。【结果】分子和表型方差分析结果均表明：红松天然种群的遗传变异主要来源于个体间，分别占总变异的96%和72.84%。鸡西种群与其他种群有着较远的遗传距离，平均遗传分化指数(Fst)为0.026 8,同时具有较高的遗传多样性，Shannon指数和表型多样性指数分别为1.111和2.00。结构分析表明5个红松天然种群没有明显亚群结构。不同林龄红松种群的遗传多样性没有明显变化，且较小林龄的种群不存在杂合缺失和近亲繁殖的现象，针叶性状与地理因素存在广泛的相关性，造成不同红松种群的表型分化。【结论】以分子和表型标记共同构建30%取样比例的红松核心种质，Shannon指数与表型多样性指数分别为1.076、2.018,能够较好地代表红松天然种群的遗传现状，也能更好地促进红松种质资源管理、保护和利用；根据红松遗传结构特征，建议重点从原地保护方面开展对红松天然种质的保护，以促进红松天然种群的生态恢复、种质保护及利用。

关键词：红松天然种群遗传多样性遗传结构核心种质林木育种乡土树种

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长白落叶松自由授粉家系生长变异及优良家系早期选择

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年第5期48卷 81-89页

作者：王佳兴闫平玉孙佰飞刘劲宏冯可乐张含国东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室

【目的】通过对4个长白落叶松种子园的40个自由授粉家系在4个地点建立子代测定林，对其生长性状进行遗传变异和稳定性分析，初步选出长白落叶松优良家系。【方法】对来自鹤岗、林口、永吉、大孤家4个地点的长白落叶松家系6～8年生子代... 详细信息

【目的】通过对4个长白落叶松种子园的40个自由授粉家系在4个地点建立子代测定林，对其生长性状进行遗传变异和稳定性分析，初步选出长白落叶松优良家系。【方法】对来自鹤岗、林口、永吉、大孤家4个地点的长白落叶松家系6～8年生子代林树高、胸径进行单点方差分析、多年多点联合方差分析、遗传参数分析、稳定性分析及育种值估算，进行长白落叶松优良家系早期选择。【结果】单点方差分析表明，长白落叶松家系生长性状在家系间差异极显著；多年多点联合方差分析表明，长白落叶松家系树高性状在家系、地点、年份及互作间均差异极显著；遗传参数分析发现，不同地点不同年度树高家系遗传力均大于单株遗传力，各地点家系遗传力为0.611～0.852,4个地点联合家系遗传力为0.646,受到较强遗传控制。4个地点联合家系表型变异系数和遗传变异系数分别为41.36%和3.87%。20%入选率时8年生各地点树高性状遗传增益为23.35%～38.89%。以育种值估算结果为主，结合树高平均值和稳定性参数，选出CH309、CH349、HG5、BS349和HG13为高产稳产家系，平均育种值为0.528,平均树高为4.00 m,高出对照25.78%,平均稳定性参数为0.085,适宜在4个地点进行推广。【结论】长白落叶松家系生长性状在家系间、不同年度及不同地点间具有丰富的遗传变异，筛选出的优良家系适合在东北三省及立地条件相似的地区进行推广。

关键词：长白落叶松生长性状遗传变异稳定性分析优良家系早期选择

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CRISPR/Cas9核糖核蛋白介导的无T-DNA插入的白桦BpGLK1精准突变

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年第1期48卷 11-17页

作者：王伟邱志楠李爽白向东刘桂丰姜静林木遗传育种全国重点实验室(东北林业大学)

【目的】CRISPR/Cas9 RNP系统是一种高效的基因编辑技术，具有简单、精准等特点，已被广泛应用于动、植物的基因编辑研究中。目前，通过微粒轰击技术将Cas9蛋白和gRNA核糖核蛋白复合体(RNP)导入受体细胞，获得无选择标记的基因编辑植物... 详细信息

【目的】CRISPR/Cas9 RNP系统是一种高效的基因编辑技术，具有简单、精准等特点，已被广泛应用于动、植物的基因编辑研究中。目前，通过微粒轰击技术将Cas9蛋白和gRNA核糖核蛋白复合体(RNP)导入受体细胞，获得无选择标记的基因编辑植物，该技术的提出为快速创制植物突变体提供了崭新思路。【方法】本研究以白桦(Betula platyphylla×***)BpGLK1基因为编辑的靶基因，采用CRISPR/Cas9 RNP技术开展无T-DNA插入的BpGLK1基因编辑。在白桦BpGLK1基因的第1外显子处设计靶位点，采用PCR扩增技术获得BpGLK1-E1靶位点片段；采用酶切及连接技术构建pAbAi-BpGLK1-E1重组质粒，将该质粒线性化后与Cas9蛋白作用，体外检测CRISPR/Cas9 RNP活性及gRNA的精准性。以白桦合子胚诱导的愈伤组织为受体，采用微粒轰击技术进行BpGLK1定向诱变。【结果】CRISPR/Cas9 RNP体外活性检测显示：Cas9蛋白及gRNA复合体具有裂解活性，可在BpGLK1靶位点的特定位点进行有效切割。以白桦成熟胚为材料，在无光照条件下培养25 d左右可获得幼嫩愈伤组织，以其为受体在轰击距离为12 cm、7 584.5 kPa条件下，用包被Cas9蛋白与gRNA(RNP)金粒进行轰击，随后经过分化培养及继代培养可获得叶色呈现黄绿色的glkc突变株，测序结果显示，该突变株的BpGLK1基因产生18 bp的纯合缺失突变。【结论】利用CRISPR/Cas9编辑技术可实现无T-DNA插入的白桦BpGLK1精准突变。

关键词： CRISPR/Cas9系统无T-DNA插入基因编辑白桦

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基于转录组测序的关联分析定位裂叶桦叶形调控基因

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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年第1期48卷 39-46页

作者：顾宸瑞袁启航姜静穆怀志刘桂丰林木遗传育种全国重点实验室(东北林业大学) 北华大学林学院

【目的】针对调控裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)叶形的基因进行初步定位，筛选并注释可能的候选基因，为后续的验证实验和机理研究奠定基础。【方法】以来自1株裂叶桦母树的24株子代个体为试验材料，其包括了正常叶、浅裂叶、... 详细信息

【目的】针对调控裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)叶形的基因进行初步定位，筛选并注释可能的候选基因，为后续的验证实验和机理研究奠定基础。【方法】以来自1株裂叶桦母树的24株子代个体为试验材料，其包括了正常叶、浅裂叶、深裂叶等类型，扫描每单株的5个叶片，使用衡量叶片不规则度的指标计算每株个体的叶形不规则度，分析个体之间的差异显著性，测定每单株RNA-Seq数据，分析其中的SNP/InDel信息，并结合叶片不规则度进行关联分析，划定关联区。根据RNA-Seq数据分析实验材料全基因组的基因表达量，计算基因差异显著性，继而挑选出关联区中的差异基因。将关联区中受关联性SNP影响的基因和差异表达的基因作为候选基因，使用在线数据库进行基因功能注释。【结果】试验群体叶形不规则度的变异系数达60.51%,满足关联分析的需求。对实验群体全基因组中1 367 359个SNP/InDel标记的关联分析结果显示，裂叶桦叶形调控基因所在的关联区长9.18 MbP,包含400个基因，关联区内61个关联性SNP影响了17个基因的编码。基因表达量分析结果显示，关联区中有25个基因在不同叶形桦树之间存在极显著差异(P<0.01)。对上述候选基因进行功能注释，根据注释结果，预测其中3个转录因子和1个生长素转运蛋白可能是调控裂叶桦叶形的关键基因。【结论】调控裂叶桦叶片分裂性状的基因定位在7号染色体7466344—16651477的区间，包含候选基因40个。根据基因注释结果，建议后续研究重点针对其中3个转录因子和1个生长素外排体基因开展。

关键词：裂叶桦叶形转录组测序关联分析

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白桦BpGRFs基因鉴定与功能初步分析

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植物研究 2025年第2期45卷 191-201页

作者：孙子腾王新宇侯丽丽刘月影郑志民东北林业大学林学院林木遗传育种全国重点实验室哈尔滨150040

生长调节因子(GROWTH-REGULATING FACTOR,GRF)是一种植物中广泛存在的特异性转录因子,在植物的生长发育和胁迫响应过程中发挥着重要作用。该研究对白桦(Betula platyphylla)GRF基因家族进行生物信息学分析发现,白桦中包含9个GRF基因家... 详细信息

生长调节因子(GROWTH-REGULATING FACTOR,GRF)是一种植物中广泛存在的特异性转录因子,在植物的生长发育和胁迫响应过程中发挥着重要作用。该研究对白桦(Betula platyphylla)GRF基因家族进行生物信息学分析发现,白桦中包含9个GRF基因家族成员,均具有保守的WRC和QLQ结构域,启动子顺式作用元件预测分析发现,BpGRFs家族基因的启动子区域包含丰富的响应生长发育、激素代谢和胁迫反应等的相关元件。qRT-PCR结果表明,BpGRF4在白桦的各组织中均呈现高水平表达,进而通过农杆菌介导法获得了白桦过表达BpGRF4株系(OE-1、OE-2、OE-3),用以探究BpGRF4在白桦发育过程中的作用,过表达BpGRF4株系在株高、地径、节间长度、分枝长度均显著提升。另外,OE-3株系的皮层、韧皮部和髓心面积显著增大,叶片表皮细胞较野生型增大约51.6%。综上,过表达BpGRF4的白桦植株生长发育受到了积极调控作用,该结果为解析GRF基因家族在白桦生长发育过程中发挥的功能提供了一定理论依据。

关键词：白桦生长调节因子生物信息学生长发育

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转PsnNAC007高耐旱性小黑杨种质创制及其特性分析

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植物研究 2024年第3期44卷 349-360页

作者：武晓倩何旭高境烩李爽林木遗传育种全国重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

小黑杨(Populus simonii×***)是东北地区速生、耐寒、材性优良的树种。为了创制适种范围广、耐旱性状明显改良的林木新种质,利用小黑杨为材料,以干旱胁迫关键响应因子PsnNAC007转录因子为对象,创制了小黑杨过表达OE-PsnNAC007转基... 详细信息

小黑杨(Populus simonii×***)是东北地区速生、耐寒、材性优良的树种。为了创制适种范围广、耐旱性状明显改良的林木新种质,利用小黑杨为材料,以干旱胁迫关键响应因子PsnNAC007转录因子为对象,创制了小黑杨过表达OE-PsnNAC007转基因植株。对OE-PsnNAC007转基因植株的生长指标、干旱胁迫适应能力、净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))、导水率指标、细胞形态和木材组分进行分析。结果显示:与野生型小黑杨相比,转基因植株的生长情况无明显差异,而干旱胁迫成活率提高了26.15%。在干旱胁迫条件下,转基因植株气孔导度减小、蒸腾速率下降、水分利用效率明显提高,植株茎干的导水率损失显著减少。解剖学分析发现,PsnNAC007的过量表达导致植株茎干产生更多、更小的导管细胞,这种细胞特性有利于植株在干旱条件下维持水分连续高效的运输。木材组分分析发现,转基因植株茎干木质素沉积明显增强,构成纤维素、半纤维素的单糖含量均无明显变化。

关键词：小黑杨干旱胁迫转录因子遗传转化

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毛果杨PtrWRKY13基因的克隆及生物信息学分析

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分子植物育种 2024年

作者：赵浩钦石琳李亚琪李慧李晶晶杨静莉东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室

WRKY转录因子在植物抗逆防御应答过程中起着关键性作用。本研究为探明PtrWRKY13基因在毛果杨中的生物学功能，以毛果杨材料克隆PtrWRKY13基因，对其进行了生物信息学分析，并通过qRT-PCR分析PtrWRKY13在4种不同胁迫下的表达模式。研究... 详细信息

WRKY转录因子在植物抗逆防御应答过程中起着关键性作用。本研究为探明PtrWRKY13基因在毛果杨中的生物学功能，以毛果杨材料克隆PtrWRKY13基因，对其进行了生物信息学分析，并通过qRT-PCR分析PtrWRKY13在4种不同胁迫下的表达模式。研究结果表明：PtrWRKY13的CDS序列699 bp，其编码232个氨基酸序列，编码的氨基酸种类中所占比例最高的是丝氨酸(Ser)，最低的是色氨酸(Trp)；PtrWRKY13蛋白是一种亲水性蛋白；二级结构由无规卷曲61.21%，α-螺旋(22.84%)，延伸链(12.50%)，β-折叠(3.45%)组成；PtrWRKY13基因与胡杨(Populus euphratica)、白杨(Populus alba)同源基因的亲缘关系最近；PtrWRKY13基因在NaCl、ABA、7%PEG和SA胁迫下信号转导中呈现正响应模式，可能参与多种抗逆响应，为阐明其生物学功能提供科学依据。

关键词：毛果杨 PtrWRKY13 生物信息学分析抗逆响应

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长白落叶松bZIP家族基因的鉴定及表达模式分析

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分子植物育种 2024年

作者：谢苗苗张含国张磊东北林业大学林木遗传育种全国重点实验室

本研究旨在分析长白落叶松bZIP转录因子家族的基因特征和表达模式。以bZIP转录因子家族的15条LobZIP基因为研究对象，首先，运用生物信息学方法，进行了基因的亚家族分类、亚细胞定位预测、结构域预测分析及蛋白理化性质等基因特征的分... 详细信息

本研究旨在分析长白落叶松bZIP转录因子家族的基因特征和表达模式。以bZIP转录因子家族的15条LobZIP基因为研究对象，首先，运用生物信息学方法，进行了基因的亚家族分类、亚细胞定位预测、结构域预测分析及蛋白理化性质等基因特征的分析。结果发现：这些bZIP基因分属于10个亚家族(A， C， D， E， F， G， H， I， S， K)；这15条基因主要定位在细胞核；CDS长度范围在489 bp～1 752 bp之间；蛋白质相对分子质量范围为18 101.31～63 650.45；等电点(pI)介于5.11～9.94；都具有特征亮氨酸拉链与碱性结构域；大都属于不稳定的亲水性非跨膜蛋白(LobZIP13有一个跨膜结构)等。其次，采用实时荧光定量(qRT-PCR)对基因的表达模式分析，结果表明：这15条基因在长白落叶松中存在组织特异性表达，且不同程度的响应PEG模拟干旱的胁迫。在干旱胁迫下，S亚家族的LobZIP2和LobZIP10在根中各个时间段都上调表达，在茎中都于处理24 h时上调表达10倍以上，在叶中的表达于96h才有上调。其中，LobZIP2在根中于48 h时最高上调表达为对照的18倍，在茎中于处理24 h时最高上调表达约对照的30倍；LobZIP10在根和茎中均于处理24 h时上调表达明显，分别上调表达约为对照的9倍、14倍。鉴于S亚族的俩基因LobZIP2和LobZIP10在干旱胁迫处理前后的基因表达量差异显著，选作后续研究的主要基因。进一步进行盐与激素处理分析，发现在NaCl和IAA处理下主要在叶中差异表达，除LobZIP2在IAA处理下的叶中差异表达40倍(48 h)以上，其余的大都在10倍以下；在6-BA处理下，只在茎中差异表达，且表达倍数不高(10倍以下)；在ABA处理下，主要在根中差异表达，但差异表达倍数较低，说明这两条基因可能为不依赖于ABA途径调控落叶松响应干旱胁迫的基因。本研究可为落叶松干旱胁迫分子机理的研究奠定基础，为抗逆分子育种提供候选基因。

关键词：长白落叶松 bZIP转录因子基因特征胁迫处理表达模式

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