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分子植物育种 2024年

作者：陈碧环刘祥宇李翠霞王益娜彭素芳和四梅张广辉杨生超字淑慧云南农业大学农学与生物技术学院西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心云南省药用植物生物学重点实验室云南特色植物提取实验室

人参皂苷Re是人参属植物的主要活性成分，对其生物合成最后一步的鼠李糖糖基转移酶已有研究，但是西洋参的鼠李糖糖基转移酶仍然不清楚，糖基转移酶(UGT)的功能验证对于丰富人参皂苷的多样化具有重要意义。本研究基于转录组分析，克隆... 详细信息

人参皂苷Re是人参属植物的主要活性成分，对其生物合成最后一步的鼠李糖糖基转移酶已有研究，但是西洋参的鼠李糖糖基转移酶仍然不清楚，糖基转移酶(UGT)的功能验证对于丰富人参皂苷的多样化具有重要意义。本研究基于转录组分析，克隆得到一个西洋参的UGT基因(PqUGT1)，将其构建pET28a载体并在大肠杆菌中异源表达获得可溶性蛋白，通过体外酶促的方式验证其功能。结果表明，PqUGT1全长1 401 bp，编码467个氨基酸，PqUGT1蛋白质相对分子量为52.10 kDa，理论等电点为5.51，预测为亲水性蛋白。能够催化PPT型人参皂苷Rg1鼠李糖基化生成人参皂苷Re，本试验首次鉴定了西洋参中的鼠李糖基转移酶PgUGT1的功能，为进一步阐明西洋参其它类型人参皂苷如拟人参皂苷F11等合成的UGT基因奠定了基础。

关键词：西洋参人参皂苷鼠李糖糖基转移酶原核表达

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三七Expansin家族基因的鉴定及生物信息分析

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分子植物育种 2021年第19期19卷 6365-6375页

作者：李雪娇早浩龙卢迎春赵雁向贵生范伟杨生超云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学园林园艺学院昆明650201

扩展蛋白(Expansins)作为细胞壁松弛蛋白,是调控细胞壁延展的重要调节因子,参与调控植物细胞壁松弛、细胞膨大与胁迫反应等过程。本研究从三七基因组中共鉴定到24个Expansins基因,其中,EXPA亚家族成员17个,EXPB亚家族成员3个,EXLA亚家... 详细信息

扩展蛋白(Expansins)作为细胞壁松弛蛋白,是调控细胞壁延展的重要调节因子,参与调控植物细胞壁松弛、细胞膨大与胁迫反应等过程。本研究从三七基因组中共鉴定到24个Expansins基因,其中,EXPA亚家族成员17个,EXPB亚家族成员3个,EXLA亚家族成员1个,EXLB亚家族成员3个,系统进化分析显示它们与不同物种间有一定亲缘关系,表明该家族基因具有一定保守性。通过分析6个生长时期的三七主根中Expansins家族基因表达热图,发现Pn EXP15、Pn EXP17、Pn EXP22、Pn EXP24在三七主根发育过程中显著高表达,可能参与调控细胞壁松弛来调节三七主根的发育,以促进三七主根的膨大。本研究为深入探索三七扩展蛋白家族基因的功能、物种间的进化关系和三七分子育种提供科学参考依据。

关键词：三七 Expansin 生物信息基因表达

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比较转录组分析云南黄连开花过程对低温的应答

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分子植物育种 2022年第14期20卷 4642-4653页

作者：余成华朱春艳段绍凤杨秋雄陈丹韩俊梁艳丽云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201

为了研究云南黄连在开花过程中对低温的响应,本研究观测了云南黄连在不同温度条件下的开花率和开花过程中花朵内温度和环境温度的变化,并对早(6:00)、中(12:00)、晚(18:00)3个时间段的云南黄连花朵进行转录组测序,比较云南黄连花朵3个... 详细信息

为了研究云南黄连在开花过程中对低温的响应,本研究观测了云南黄连在不同温度条件下的开花率和开花过程中花朵内温度和环境温度的变化,并对早(6:00)、中(12:00)、晚(18:00)3个时间段的云南黄连花朵进行转录组测序,比较云南黄连花朵3个时间段的基因表达差异。结果发现,云南黄连阳坡(>10℃)开花率显著高于阴坡(<5℃),早上时云南黄连花朵内温度是1.19℃,显著高于环境温度。在转录组分析结果中共得到了67607 Unigenes差异表达分析确定,在早上和中午的花朵比较中共得到4839个差异基因,中午和晚上的花朵比较中共得到2287个差异基因。差异基因的KEGG和GO富集结果表明,温度越低云黄连花朵能量代谢过程越快,大量抗逆境基因高表达,提高云南黄连花朵的抗逆性,保证了云南黄连生殖生长的顺利进行。云南黄连是典型的高山耐寒濒危药用植物,通过云黄连开花过程中对低温的响应研究,揭示了云南黄连抗低温的分子机制,有利于云黄连的繁育,同时也为植物响应低温的热感应途径提供新的依据。

关键词：云黄连温度开花能量代谢

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灯盏花Eb14-3-3基因的克隆及表达分析

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分子植物育种 2021年第20期19卷 6653-6661页

作者：宋婉玲卢迎春李锐范伟龙光强刘冠泽张广辉杨生超赵艳云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201

为探究灯盏花Eb14-3-3基因表达特征,本研究从灯盏花基因组数据库中克隆了拟南芥同源基因灯盏花14-3-3υ序列信息,利用生物信息学方法对该蛋白的功能和活性位点进行预测,通过荧光定量PCR分析在非生物胁迫条件下该基因的表达变化。结果表... 详细信息

为探究灯盏花Eb14-3-3基因表达特征,本研究从灯盏花基因组数据库中克隆了拟南芥同源基因灯盏花14-3-3υ序列信息,利用生物信息学方法对该蛋白的功能和活性位点进行预测,通过荧光定量PCR分析在非生物胁迫条件下该基因的表达变化。结果表明,Eb14-3-3的ORF序列长804 bp,编码267个氨基酸;该蛋白的分子量和理论等电点分别为65296 k D和5.16。Eb14-3-3蛋白序列中富含磷酸化位点,为一个非分泌型蛋白,并且在其结构中无跨膜结构域。二级结构分析显示有156个α-螺旋,47个片层延伸,9个β转角,55个无规则卷曲,属于14-3-3蛋白家族成员。RT-qPCR表达模式分析表明,5%PEG处理后,灯盏花叶、花和茎中Eb14-3-3基因的表达量在24 h明显上升,但在处理48 h后,Eb14-3-3的表达量大幅度下降;Eb14-3-3基因在灯盏花根部的表达量,在5%PEG处理10 h后,其表达量显著上升,并在处理后48 h呈现显著下降趋势。本研究将为培育新的灯盏花抗逆种质资源提供研究理论基础。

关键词：灯盏花 Eb14-3-3 生物信息学非生物胁迫

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云南省野生半夏资源调查及种质评价

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南方农业学报 2021年第8期52卷 2069-2077页

作者：寸竹董益张广辉陈军文云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201

【目的】调查野生半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Berit.]在云南省的分布状况,并对采集区的野生半夏资源进行评价,为半夏优良品种的选育及野生半夏的保护和可持续利用提供理论基础。【方法】采取文献查阅、实地走访和样方调查相结合的方... 详细信息

【目的】调查野生半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Berit.]在云南省的分布状况,并对采集区的野生半夏资源进行评价,为半夏优良品种的选育及野生半夏的保护和可持续利用提供理论基础。【方法】采取文献查阅、实地走访和样方调查相结合的方法对云南省野生半夏资源分布及生境条件进行详细考证,同时测定分析不同采集地的野生半夏农艺性状和鸟苷含量,并进行综合评价。【结果】云南省野生半夏分布在滇东北地区和滇东南地区的大关、马关、丘北、建水、砚山、师宗、宣威、开远、寻甸、鲁甸和会泽等11个县(市)。半夏生长于山野林下草地和栽培地的田间地头(以杂草式生长),常见于草坡、荒地、玉米地、烟草地、石缝处、田边或疏林下,其中,多数分布于玉米地或烟草地。野生半夏资源分布于814~2096 m的海拔范围内,但集中分布于1562~2096 m海拔范围内;采集区内年平均气温为12.0~19.9℃,年降水量为815.0~1600.0 mm,但主要集中于降水量大于900.0 mm的地区。野生半夏叶柄长15.2~27.1 cm,以宣威、寻甸、丘北和师宗等县较长;中裂片长为5.4~11.9 cm,以师宗、寻甸和马关等县的半夏中裂片长较长;中裂片宽为2.4~4.3 cm,各县的中裂片宽均无显著差异(P>0.05,下同);块茎重为1.0~2.5 g,以大关、马关、砚山和师宗等县的半夏块茎较重;叶片数为2.4~2.9,以会泽县的半夏叶片数最少;株芽数为0.9~1.7,以师宗县半夏株芽数最多;块茎直径为10.7~16.5 mm,以砚山县和师宗县的半夏较大。不同采集地的半夏鸟苷含量为0.00420%~0.04250%,以寻甸、师宗和宣威等县(市)的野生半夏鸟苷含量较高,以鲁甸县和丘北县的野生半夏鸟苷含量较低。【结论】云南省野生半夏喜温暖、湿润和荫蔽的生态环境,主要分布在云南省滇东北和滇东南片区,生境条件为海拔1500~2100 m,降水量高于900.0 mm,年平均气温为15.0℃左右。师宗县和砚山县及其周边类似生态区适宜野生半夏的生长和有效成分鸟苷的积累。

关键词：野生半夏资源调查种质评价云南

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假地豆碳糖基转移酶基因的克隆、生物信息分析及原核表达

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分子植物育种 2022年第17期20卷 5569-5577页

作者：袁慧娟向贵生郝冰杨生超云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201

碳糖基转移酶(CGTs)是植物中黄酮碳苷生物合成途径中关键酶,具有催化黄酮类底物生成黄酮苷类化合物的功能。本研究对药用植物假地豆(Desmodium heterocarpon(L.)DC.)中黄酮碳糖基转移酶基因(DhCGT1)进行克隆、生物信息学分析、异源表达... 详细信息

碳糖基转移酶(CGTs)是植物中黄酮碳苷生物合成途径中关键酶,具有催化黄酮类底物生成黄酮苷类化合物的功能。本研究对药用植物假地豆(Desmodium heterocarpon(L.)DC.)中黄酮碳糖基转移酶基因(DhCGT1)进行克隆、生物信息学分析、异源表达和蛋白纯化。结果表明DhCGT1基因全长1446 bp,含481个氨基酸,DhCGT1蛋白的相对分子质量为53.55 kD,含47个极性氨基酸残基,51个非极性氨基酸残基,等电点(pI)为6.44,分子式CHNOS,脂溶系数为88.38,平均疏水性为0.822,半衰期为30 h。不稳定指数为47.80,属于不稳亲水蛋白。DhCGT1蛋白是非分泌蛋白,没有信号肽识别功能,并且该蛋白不存在跨膜区,亚细胞定位预测分析结果显示DhCGT1蛋白位于质膜上。经多序列比对和亲缘关系分析显示,DhCGT1基因编码的氨基酸序列与大豆(Glycine max)和豇豆(Vigna unguiculata)序列相似度高达67.38%。作为黄酮碳苷的生物合成过程中的关键酶,CGTs催化并生成了多种具有重要活性的黄酮碳苷类化合物。本研究首次成功克隆、异源表达并纯化了山蚂蝗属假地豆植物中的DhCGT1基因,这为进一步研究DhCGT1基因功能及假地豆中黄酮碳苷合成途径的分子机制提供基础。

关键词：假地豆碳糖基转移酶生物信息学分析原核表达

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半夏光系统对光照和温度日变化的适应

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广西植物 2021年第9期41卷 1486-1496页

作者：董益陈军文谢世清张金燕云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201

为探讨半夏(Pinellia ternate)光系统对光照强度和温度日变化的适应机理,该文连续3 d模拟了在同一种变化的光照强度(0~1600μmol·m^(-2)·s^(-1))日变化下低温(10~18℃)、中温(20~28℃)和高温(28~38℃)的环境条件,测定了光系统... 详细信息

为探讨半夏(Pinellia ternate)光系统对光照强度和温度日变化的适应机理,该文连续3 d模拟了在同一种变化的光照强度(0~1600μmol·m^(-2)·s^(-1))日变化下低温(10~18℃)、中温(20~28℃)和高温(28~38℃)的环境条件,测定了光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统I(PSⅠ)的叶绿素荧光参数,通过PSⅡ和PSⅠ光合活性和电子传递能力的变化来研究半夏光合系统对光照强度和温度日变化的适应。结果表明:(1)PSⅡ最小荧光(F o′)和PSⅡ反应中心激发能捕获效率(F v′/F m′)随光照强度的增加而降低,光照强度的增加是导致光系统的活性降低的主要原因,低温会进一步导致光系统活性的降低;(2)光照强度和温度的增加使PSⅠ受体端热耗散效率[Y(ND)]上升,而PSⅠ供体端热耗散效率[Y(NA)]则降低,光照强度的增加不会导致供体侧较大的激发压,但会使受体侧开始积累较大的激发压,而较低的温度会导致受体侧活性降低,使供体侧积累较高的激发压;(3)高光(光强>900μmol·m^(-2)·s^(-1))对半夏的光抑制和光损伤导致了PSⅡ实际光化学量子产量[Y(Ⅱ)]和PSⅠ实际光化学量子产量[Y(I)]的降低,低温进一步加剧了Y(Ⅱ)和Y(I)的降低;(4)在高光下,PSⅠ的电子传递速率ETR(I)的增加启动了环式电子传递(CEF),较高的CEF稳定了高温下的PSⅡ电子传递速率ETR(Ⅱ)的同时也保护PSⅡ免受光的损伤;(5)在3 d的处理中,虽然非光化学猝灭系数(NPQ)随光照强度的增加而上升,但是相对于高温,在低温处理下,半夏较低的NPQ使PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]一直处于最高水平,表现出明显的光抑制。综上结果表明,低温降低了半夏对高光环境的适应能力,而高温通过增强NPQ,加速CEF的产生,减少光抑制的产生,从而加速光反应的电子传递和维持光反应系统的稳定性。因此,低温胁迫会加剧半夏光系统的损伤,适当提高温度可以增强半夏光反应系统对高光的适应性。

关键词：半夏光照温度光系统叶绿素荧光参数

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药用植物四环三萜皂苷生物合成及代谢研究进展

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世界科学技术-中医药现代化 2018年第6期20卷 1018-1025页

作者：杨玲范伟孟珍贵龙光强李龙根张广辉杨生超陈军文云南农业大学农学与生物技术学院昆明650201 云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室昆明650201 云南农业大学西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心昆明650201

三萜皂苷是药用植物中一种重要的次生代谢物,而四环三萜皂苷作为其中的主要一大类,具有极高的药用价值及市场需求,但目前对其研究尚未有系统性论述,因此阐明药用植物四环三萜皂苷的生物合成途径及代谢调控具有重要的理论意义与广阔的应... 详细信息

三萜皂苷是药用植物中一种重要的次生代谢物,而四环三萜皂苷作为其中的主要一大类,具有极高的药用价值及市场需求,但目前对其研究尚未有系统性论述,因此阐明药用植物四环三萜皂苷的生物合成途径及代谢调控具有重要的理论意义与广阔的应用前景。本文主要对药用植物四环三萜皂苷生物合成途径及代谢调控等方面展开论述,重点介绍了以达玛烷型为主的几类四环三萜皂苷的代谢合成途径以及利用基因工程等技术手段对其进行遗传改良等方面的研究进展,为进一步了解药用植物皂苷次生代谢框架、准确定位次生代谢及其关键酶、推动药用植物资源可持续利用等方面提供参考。

关键词：药用植物四环三萜皂苷合成途径次生代谢代谢调控

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双水相法萃取白及多糖及其对亚硝酸盐的清除作用

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北方园艺 2021年第3期 114-121页

作者：武洪敏高青青陈庚陈军文沙本才赵艳云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心云南昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院云南昆明650201

以白及块茎为试材,采用超声辅助聚乙二醇6000/磷酸氢二钾(PEG 6000/K2HPO4)双水相法提取白及多糖,通过单因素和响应面(BBD中心组合)试验相结合分析料液比、提取时间、多糖粗提液体积、PEG 6000用量、K2HPO4用量对多糖提取率的影响,以期... 详细信息

以白及块茎为试材,采用超声辅助聚乙二醇6000/磷酸氢二钾(PEG 6000/K2HPO4)双水相法提取白及多糖,通过单因素和响应面(BBD中心组合)试验相结合分析料液比、提取时间、多糖粗提液体积、PEG 6000用量、K2HPO4用量对多糖提取率的影响,以期为高效提取白及多糖提供参考依据。结果表明:多糖粗提液体积和PEG 6000用量、PEG 6000用量和K2HPO4用量交互作用显著,而多糖粗提液体积和K2HPO4用量的交互作用较弱,对白及多糖提取率的影响因素大小为PEG 6000用量>多糖粗提液体积>K2HPO4用量;最佳工艺条件为多糖粗提液体积5.0 mL,K2HPO4用量1.0 g,PEG 6000用量2.0 g;在最优工艺条件下经过3次平行试验,多糖提取率为72.81%,与预测值的偏差为0.94%,说明工艺条件稳定可行,结果重现性较好。白及多糖对亚硝酸盐有一定的清除作用,并且清除率随多糖浓度提高而增大。由此说明,优选出的白及多糖提取工艺具有良好的预测性。

关键词：双水相法白及多糖工艺优化亚硝酸盐

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不同干燥方法对雪胆湿法改性膳食纤维品质的影响

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北方园艺 2023年第6期 80-86页

作者：高青青刘娟李霞陈庚唐卿雁赵艳云南农业大学云南省药用植物生物学重点实验室西南中药材种质创新与利用国家地方联合工程研究中心云南昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院云南昆明650201

以雪胆块茎中湿法改性的膳食纤维为研究对象,通过热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥和喷雾干燥4种干燥方式处理,考察不同的干燥方式对样品色泽形态和理化性质的影响,以期为雪胆块茎的干燥及后续加工提供参考依据。结果表明:4种干燥方法... 详细信息

以雪胆块茎中湿法改性的膳食纤维为研究对象,通过热风干燥、微波干燥、真空冷冻干燥和喷雾干燥4种干燥方式处理,考察不同的干燥方式对样品色泽形态和理化性质的影响,以期为雪胆块茎的干燥及后续加工提供参考依据。结果表明:4种干燥方法处理后,雪胆膳食纤维的色泽形态与理化性质间存在明显差异。其中,真空冷冻干燥处理后的雪胆膳食纤维色泽较白,疏松多孔;除膨胀力以外,真空冷冻干燥样品的吸湿率,持水力和持油力均显著优于其它3种干燥方式,分别为吸湿率60.1%,持水力3.31 g·g^(-1),持油力4.51 g·g^(-1)。热风干燥的膨胀力最大,为1.36 mL·g^(-1)。真空冷冻干燥的阳离子交换能力和吸附胆固醇能力也均优于其它3种干燥方法。因此,真空冷冻干燥既能最大程度上保持雪胆膳食纤维的色泽形态,又具有高吸湿率、高持水力和高持油力。因此,真空冷冻干燥是获得高品质雪胆膳食纤维的较优选择。

关键词：雪胆块茎干燥方法膳食纤维湿法改性特性品质

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