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植物科学学报 2024年第5期42卷 654-663页

作者：李晓旭王晨璨丁文静梅曼张玉倩蔺宏霞赵媛媛北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学树木发育与基因编辑研究院北京100083 北京林业大学林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 北京林业大学树木资源高效生产全国重点实验室北京100083

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要... 详细信息

空间代谢组技术是一种整合了质谱成像和代谢组学的新兴研究技术,该项技术可以获得生物组织中大量已知或未知内源性代谢物分子的结构、含量和空间分布信息,精准定位组织中的代谢物分布,对揭示植物代谢物的合成、积累和调控机理至关重要。本文介绍了空间代谢组技术的研究现状,重点综述了空间代谢组技术在植物组织研究方面的前沿应用,探讨了空间代谢组技术在植物单细胞水平研究领域中的应用与挑战,以期为研究植物生长发育及空间代谢网络的调控提供新的途径,为解决农业生产、植物能源开发等领域的问题提供关键支持。

关键词：空间代谢组技术质谱成像代谢物空间分布植物生长发育

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梅花PmMYB21在花丝伸长过程中的功能与表达调控分析

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园艺学报 2023年第5期50卷 1048-1062页

作者：袁茜张曼马开峰王佳张启翔北京林业大学园林学院花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室园林环境教育部工程研究中心林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083

MYB21是调控雄蕊花丝伸长的关键转录因子。以梅花(Prunusmume)早花品种‘粉红朱砂’与晚花品种‘早绿萼’的花芽为材料,分别克隆得到两个序列完全一致的PmMYB21。序列分析表明PmMYB21蛋白含有MYB转录因子的R2R3保守结构域,系统进化分析... 详细信息

MYB21是调控雄蕊花丝伸长的关键转录因子。以梅花(Prunusmume)早花品种‘粉红朱砂’与晚花品种‘早绿萼’的花芽为材料,分别克隆得到两个序列完全一致的PmMYB21。序列分析表明PmMYB21蛋白含有MYB转录因子的R2R3保守结构域,系统进化分析表明PmMYB21与其他物种的MYB21有较高的同源性,亚细胞定位结果显示其位于细胞核内。PmMYB21的表达水平在两个梅花品种开花过程中随花丝伸长而升高;相对于晚花品种,早花品种表达上调时间显著提前。在两个梅花品种的PmMYB21启动子–1529~–1243 bp区域中均检测到CG序列型的甲基化水平下调,该区域甲基化水平与PmMYB21的表达量呈负相关;并在此区域检测到脱落酸、赤霉素和光响应元件,推测这些调控过程可能受到甲基化修饰的影响。加权基因共表达网络分析(WGCNA)结果显示,5296个差异表达基因与Pm MYB21具有连通性,显著富集于激素响应等生物过程。结合WGCNA筛选结果和表达趋势分析,预测Pm MYB21介导生长素(IAA)、赤霉素(GA)和茉莉酸(JA)等激素的信号转导,进而参与梅花花丝的伸长。

关键词：梅花花丝伸长 PmMYB21 甲基化修饰 WGCNA 激素响应

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空间转录组技术在植物研究中的应用及前景

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植物研究 2025年第1期45卷 3-14页

作者：梅曼王晨璨蔺宏霞张玉倩丁文静赵媛媛北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学树木与基因编辑研究院北京100083 北京林业大学林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 河北省农林科学院植物保护研究所保定071000

空间转录组(spatial transcriptomics,ST)是一种用于从空间层面上解析RNA-seq数据的技术,利用该技术解析单个组织切片中的所有mRNA。空间条形码逆转录oligo(dT)引物在显微镜载玻片表面的有序附着,使得在mRNA样品处理和后续测序过程中编... 详细信息

空间转录组(spatial transcriptomics,ST)是一种用于从空间层面上解析RNA-seq数据的技术,利用该技术解析单个组织切片中的所有mRNA。空间条形码逆转录oligo(dT)引物在显微镜载玻片表面的有序附着,使得在mRNA样品处理和后续测序过程中编码和获取位置信息成为可能。与传统的转录组技术相比,空间转录组技术能获得细胞在组织原位环境下真实的基因表达特征,以及与微环境的关系,为基因表达提供高精度、高分辨率原位的空间信息。近年来,空间转录组技术取得了重要进展,检测的细胞通量、转录本数量和质量不断提高,空间定位信息更加准确全面,并已在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、杨树(Populus)等植物中展开研究。该文阐述了空间转录组技术在植物动态发育轨迹、不同组织和细胞类型差异分析、解码植物与微生物群相互作用等研究中的成功应用,讨论了空间转录组测序在植物组织原位测序中存在的问题和挑战,揭示了其在植物研究中的巨大潜力,为相关领域的进一步研究和应用提供了新的视角。

关键词：空间转录组技术空间分布模式发育谱系细胞类型鉴定细胞间相互作用

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不同株龄鲁菏红细根内生微生物群落变化特征

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浙江农业学报 2024年第1期36卷 115-126页

作者：乔红雍袁涛赵信勇杨会岩北京林业大学园林学院花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室国家花卉工程技术研究中心城乡生态环境北京实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 曹州牡丹园山东菏泽274000

通过比较和分析不同株龄牡丹品种鲁菏红细根内生微生物群落结构、功能特征和网络关系,为探究株龄对牡丹内生微生物的影响和丰富牡丹内生微生物资源提供理论支持。本研究以株龄5(ART1)、12(ART2)、20(ART3)和30年(ART4)的鲁菏红细根(≤2 ... 详细信息

通过比较和分析不同株龄牡丹品种鲁菏红细根内生微生物群落结构、功能特征和网络关系,为探究株龄对牡丹内生微生物的影响和丰富牡丹内生微生物资源提供理论支持。本研究以株龄5(ART1)、12(ART2)、20(ART3)和30年(ART4)的鲁菏红细根(≤2 mm)为样品,基于16S rDNA和ITS高通量测序技术开展相关生物信息学分析。鲁菏红细根内生细菌和内生真菌样本97%序列分别被聚类为4 994个和1 485个运算分类单元(OTUs),株龄并不影响其内生微生物群落丰度和多样性。鲁菏红细根内生细菌以蓝细菌门(Cyanobacteria/Chloroplast)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)为优势菌群,株龄超过20年后放线菌门和拟杆菌门显著减少,而酸杆菌门逐渐增加;鲁菏红细根内生真菌以子囊菌门(Ascomycota)占绝对优势,高达93.99%~96.14%。细根纤维素含量、POD和CAT活性随株龄的增加显著增加,且显著影响了内生细菌的群落结构。PICRUSt2和FUNGuild结果分别表明,内生细菌功能以新陈代谢为主,变化较小,株龄主要影响内生真菌的生态功能,在株龄12年以上的鲁菏红细根中病理营养型真菌显著增加,易感染病害。MENA分析显示株龄的增加加剧了内生微生物间的竞争关系,减弱其网络连接性。株龄引起牡丹细根内生微生物群落发生不同程度的变化,在株龄20年后有害内生微生物的增加,使其易发生病害,本研究结果可为预防大龄牡丹病害奠定理论基础。

关键词：牡丹内生微生物株龄群落结构功能预测分子网络

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Halo-tag标记技术及其在植物细胞成像中的应用

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植物学报 2023年第3期58卷 475-485页

作者：钱虹萍罗鹏云刘帅徐昌文殷金环崔亚宁林金星林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 中国林业科学研究院林木遗传育种全国重点实验室北京100091

细胞是生物体的基本结构和功能单位,其内部复杂的组织结构、相互作用及动力学过程等决定着整个生物体的生命形态和生命过程。开展活体状态下细胞结构和功能研究,对于探索和掌握生命的本质具有重要意义。随着科学技术的不断进步,一系列... 详细信息

细胞是生物体的基本结构和功能单位,其内部复杂的组织结构、相互作用及动力学过程等决定着整个生物体的生命形态和生命过程。开展活体状态下细胞结构和功能研究,对于探索和掌握生命的本质具有重要意义。随着科学技术的不断进步,一系列新的活细胞标记技术被不断革新。近年来,Halo-tag标记技术逐渐发展成为一种广泛应用的新型分子标记技术,在活细胞成像和追踪研究领域取得了极大进展,并逐渐在植物细胞成像中得到应用。该文首先系统介绍了Halo-tag标记技术的定义、分类和发展过程,然后详细介绍了Halo-tag标记技术发生脱卤有机反应的机制及其荧光配基的种类,最后从观察分子的精细定位、追踪分子的实时运动和检测分子间的相互作用3方面着重阐述了该技术在植物活细胞成像中的最新进展,以期为后续Halo-tag标记技术在植物中的潜在应用奠定理论基础并提供技术支持。

关键词：新型标记技术 Halo-tag标签 Halo-tag配基活细胞成像

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胡杨PeMAX2调控拟南芥耐旱性

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北京林业大学学报 2024年第6期46卷 106-117页

作者：马思圆尧俊李静安珂悦赵瑞赵楠周晓阳陈少良北京林业大学生物科学与技术学院林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 广东省森林培育与保护利用重点实验室广东省林业科学研究院广东广州510520 北京林业大学验室与设备管理处北京100083

【目的】MAX2能抑制植物的分枝,且是独角金内酯信号传导途径的关键调控因子。MAX2同时还参与多种激素间的交叉互作,在植物抵御生物和非生物胁迫中发挥至关重要的作用。前期研究发现胡杨PeMAX2能调控拟南芥的离子平衡和耐盐性,但对于PeM... 详细信息

【目的】MAX2能抑制植物的分枝,且是独角金内酯信号传导途径的关键调控因子。MAX2同时还参与多种激素间的交叉互作,在植物抵御生物和非生物胁迫中发挥至关重要的作用。前期研究发现胡杨PeMAX2能调控拟南芥的离子平衡和耐盐性,但对于PeMAX2的耐旱功能还知之甚少,本文将探索胡杨PeMAX2调控拟南芥耐旱性的作用机制。【方法】将胡杨PeMAX2在拟南芥中异源表达,进行渗透胁迫和干旱胁迫,研究过表达PeMAX2拟南芥的生理和分子响应机制。【结果】(1)在长期干旱胁迫下,胡杨叶片PeMAX2基因表达水平升高。(2)甘露醇处理后,PeMAX2转基因拟南芥的种子萌发率和根长均高于野生型拟南芥(WT)和max2突变体,并且转基因株系细胞膜受损较轻。渗透胁迫后,转基因株系超氧化歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性及其编码基因上调表达的升高幅度均显著高于拟南芥WT和max2突变体,转基因株系调控根细胞H_(2)O_(2)水平的能力更强。(3)土壤干旱处理10 d后,转基因株系叶绿素含量下降幅度低于WT和max2突变体,而且过表达株系在干旱胁迫下能维持较高水平的PSⅡ最大光化学效率、相对电子传递效率和实际光合量子产量;在碳同化和气孔导度方面,转基因拟南芥叶片的净光合速率和气孔导度均高于WT和突变体,说明过表达PeMAX2提高了拟南芥转基因植株在干旱条件下光合作用的能力。土壤复水后WT和突变体叶绿素含量、荧光和光合作用的恢复程度也明显低于转基因株系。【结论】过表达胡杨PeMAX2可以提高拟南芥的耐旱性,主要是由于过表达Pe MAX2提高了转基因拟南芥活性氧平衡的调控能力,减弱了干旱胁迫对生物膜的氧化损伤和光合作用的抑制。

关键词：胡杨 PeMAX2 拟南芥耐旱性抗氧化酶光合作用

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电子森林罗盘仪的研发与试验

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中国农业科技导报 2024年第2期26卷 120-126页

作者：付贺宁冯仲科孙林豪苏珏颖马天天王智超北京林业大学精准林业北京市重点实验室北京100083 海南大学林学院热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室海口570228

树高和树木位置是森林经营决策中重要的指标,常用于估计森林生长量、树龄、材积、生物量和碳储量等立木参数,其精度对立木质量的评价及森林生长的预测分析影响较大。为解决当前森林调查仪器价格昂贵、移动不便、测量周期长、人力耗损大... 详细信息

树高和树木位置是森林经营决策中重要的指标,常用于估计森林生长量、树龄、材积、生物量和碳储量等立木参数,其精度对立木质量的评价及森林生长的预测分析影响较大。为解决当前森林调查仪器价格昂贵、移动不便、测量周期长、人力耗损大等问题,基于三维电子罗盘和激光测距雷达研发了一种电子森林罗盘仪。该仪器设计了嵌入式软硬件,开发了与之配套的Android端应用,实现了树高和树木位置数据测量的电子化和数字化。为验证仪器的精准度与效率,选取59株立木进行试验。结果表明:在精准度上,方位角的绝对误差均值为4.5°,树高的相对精度为96.95%;在作业效率上,该仪器约为全站仪的2倍。该仪器携带方便、制造成本低、内外业一体化,能够满足国家森林资源连续清查中的测量精度要求,在森林资源调查中具有广阔的应用前景。

关键词：罗盘树高方位角内外业一体化

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质膜蛋白动力学的调控及其研究方法

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植物学报 2023年第4期58卷 590-601页

作者：罗鹏云钱虹萍刘艳徐昌文崔亚宁北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083 微山县自然资源和规划局济宁277600

质膜蛋白是细胞膜的重要组分之一,在细胞的物质转运、离子交换、信号转导以及代谢过程中起着重要作用。质膜蛋白在膜上是运动的,生长发育和环境因素均可改变其运动方式。因此,研究影响质膜蛋白运动的因素及调控机制对于理解植物生长发... 详细信息

质膜蛋白是细胞膜的重要组分之一,在细胞的物质转运、离子交换、信号转导以及代谢过程中起着重要作用。质膜蛋白在膜上是运动的,生长发育和环境因素均可改变其运动方式。因此,研究影响质膜蛋白运动的因素及调控机制对于理解植物生长发育和应对环境改变至关重要。近年来,显微技术发展迅速,使得关于质膜蛋白动力学调控机制的研究逐步深入。该文详细介绍了质膜蛋白动力学及其影响因素,概述了近几年在质膜蛋白动力学研究中常用的显微成像技术,以期为深入研究质膜蛋白的生物学功能提供参考。

关键词：质膜蛋白动力学膜筏单分子成像技术

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不同培养条件及其组合对杉木无性系T-c22组培苗不定根诱导的影响

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北京林业大学学报 2023年第1期45卷 59-69页

作者：郭琪伍越郑会全胡德活胡瑞阳韩娟李云孙宇涵林木育种国家工程实验室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北京100083 广东省森林培育与保护利用重点实验室广东省林业科学研究院广东广州510520 中国林业科学研究院华北林业实验中心北京102300

【目的】不定根诱导是杉木优良无性系繁殖的重要手段,杉木组织培养中不定根诱导受到多种因素影响,但起主导作用的关键因素尚不清楚。本研究通过比较不同培养条件对杉木不定根诱导的影响,以期研究出最适宜杉木生根的培养因素,为后续试验... 详细信息

【目的】不定根诱导是杉木优良无性系繁殖的重要手段,杉木组织培养中不定根诱导受到多种因素影响,但起主导作用的关键因素尚不清楚。本研究通过比较不同培养条件对杉木不定根诱导的影响,以期研究出最适宜杉木生根的培养因素,为后续试验和研究奠定基础。【方法】以杉木T-c22无性系为试验材料,通过改变营养物质条件、植物生长调节剂种类及浓度、去除针叶情况、有无活性炭、光照条件以及不同光质等不同培养因素,统计杉木生根的各种指标,研究不同培养因素以及不同因素与光照之间的交互作用对杉木生根的影响。【结果】(1)光照比黑暗显著提高杉木组培苗的株高、生根率、平均根数以及平均根长,显著抑制杉木的根鲜质量。(2)白光和红光均能提高杉木的生根率,生根率达100%;白光能够显著提高杉木的生根数量;红光和蓝光均会显著降低杉木的根长,但能够显著提高杉木无菌苗的株高。(3)添加IBA、NAA等单一植物生长调节剂显著提高杉木的株高、平均生根数量、平均根长、根鲜质量以及根干质量;光照和单一生长调节剂的交互作用显著提高平均根数以及平均根长。(4)培养基中含有适量营养成分会显著提高杉木的生根率、生根数量、平均根长、平均根鲜质量以及平均根干质量;光照和有无营养的交互作用显著提高杉木的株高和平均根长。(5)去针叶显著提高杉木无菌苗株高、根的平均长度及平均干质量;光照和有无去针叶的交互作用对杉木不定根的诱导没有显著的影响。(6)活性炭显著降低杉木无菌苗的生根率、生根数量、根鲜质量以及根干质量;活性炭和光照的交互作用显著降低杉木的生根率以及平均根长。【结论】本研究中影响杉木T-c22无性系生根的因素重要性排序为:营养物质>植物生长调节剂的种类和浓度>不同光质>光照时间以及光照与其他因素的交互作用>有无去针叶和活性炭。最适宜杉木T-c22无性系生根的培养基配方为1/2MS+NAA 0.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L;最适宜杉木生根的培养条件为添加适宜的营养物质、适宜浓度的植物生长调节剂(NAA 0.5 mg/L)、去除部分针叶以及红光(16 h/d)处理。

关键词：杉木不定根诱导光照植物生长调节剂活性炭组织培养

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观赏植物叶斑的研究进展

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植物遗传资源学报 2024年第5期25卷 704-717页

作者：冉浩然张毓陈简村于超张启翔罗乐北京林业大学园林学院/城乡生态环境北京实验室/花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室/教育部园林环境工程研究中心/林木花卉遗传育种教育部重点实验室/国家花卉工程技术研究中心/林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 国家植物园北京100093

斑叶植物种类丰富,其叶片上色彩各异的斑纹具有特殊的观赏性,不仅是植物重要的观赏性状,还有着一定的生物学和生态学意义,具有帮助繁衍、抵御天敌和适应环境变化等作用。本文综述了近年来观赏植物叶斑分类和形成的相关进展,根据叶片中... 详细信息

斑叶植物种类丰富,其叶片上色彩各异的斑纹具有特殊的观赏性,不仅是植物重要的观赏性状,还有着一定的生物学和生态学意义,具有帮助繁衍、抵御天敌和适应环境变化等作用。本文综述了近年来观赏植物叶斑分类和形成的相关进展,根据叶片中不同的色素积累和结构区别,在微观结构上对叶斑类型进行划分并总结了叶斑形成的分子机制。现有研究表明,叶片发育过程中色素合成和代谢有关的结构基因和转录因子CHLH、DFR、CRD1等的改变、细胞器发育的受损、细胞发育和分化基因ZAT10、VAR3等的突变会通过影响色素的差异积累、改变叶片结构直接或间接的参与叶斑的形成。虽然目前已有较多对于观赏植物叶斑形成机制的研究,但观赏植物叶斑的遗传机制尚不清晰,叶斑部分的差异基因表达的原因、叶斑图案的空间分布机制等仍有待进一步研究。未来可以通过对斑叶植物中模式植物的筛选,构建泛基因组,与基因组学、蛋白组学、代谢组学等多组学技术结合,研究叶斑的起源、斑叶植物对于环境的适应等问题,探索植物的重要性状与环境适应的进化机制。

关键词：叶斑形成观赏植物分子机制叶斑分型

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