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生物技术通报 2024年第4期40卷 52-66页

作者：袁笑妍张御格姚丽娟唐晨李晓娟北京林业大学生物科学与技术学院林木资源高效生产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、花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学林学院林木有害生物防治北京市重点实验室北京100083

病毒(virus)是一种专营胞内寄生的简单微生物,是造成动植物病害的主要病原体之一。病毒的侵染过程高度动态且复杂,单病毒示踪技术的发展为揭示病毒生命活动的精细过程提供了可能。单病毒示踪是一种基于荧光标记与高时空分辨率成像的新方... 详细信息

病毒(virus)是一种专营胞内寄生的简单微生物,是造成动植物病害的主要病原体之一。病毒的侵染过程高度动态且复杂,单病毒示踪技术的发展为揭示病毒生命活动的精细过程提供了可能。单病毒示踪是一种基于荧光标记与高时空分辨率成像的新方法,允许对单一或多个病毒的生命活动进行观察。近几年,单病毒示踪技术在病毒入胞、复制、细胞间传染等方面的研究中获得广泛应用,使病毒感染机制的研究取得较大的进展。本文介绍了病毒入侵细胞机制的研究进展,重点总结了荧光标记在单病毒示踪上的应用,特别是对病毒不同结构的标记和成像方法进行了详细论述,以期为优化标记策略、解决对不同种类和结构的病毒实现高效标记等问题提供新思路。

关键词：病毒标记单病毒示踪荧光染料荧光蛋白量子点

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高温诱导银灰杨花粉败育的细胞学机理研究

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北京林业大学学报 2023年第5期45卷 25-34页

作者：李智群孔博程雪桐李亮张平冬林木资源高效生产全国重点实验室林木、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

【目的】研究高温处理对银灰杨小孢子发生的影响,揭示高温处理导致杨树花粉败育的细胞学机理,旨在完善高温处理诱导配子染色体加倍、选育林木三倍体的技术。【方法】本研究以银灰杨为试验材料,利用38℃和41℃的高温,对不同减数分裂时期... 详细信息

【目的】研究高温处理对银灰杨小孢子发生的影响,揭示高温处理导致杨树花粉败育的细胞学机理,旨在完善高温处理诱导配子染色体加倍、选育林木三倍体的技术。【方法】本研究以银灰杨为试验材料,利用38℃和41℃的高温,对不同减数分裂时期的银灰杨花粉母细胞进行3、6 h处理,研究处理温度、减数分裂时期以及持续处理时间对败育花粉比率的影响。在此基础上,通过比较未经高温处理和高温处理后银灰杨花粉母细胞减数分裂染色体行为、微管骨架动态变化以及减数后绒毡层细胞发育的差异,揭示高温处理诱导银灰杨花粉败育的细胞学机理。【结果】(1)减数分裂时期、处理温度、持续处理时间以及减数分裂时期与处理温度、减数分裂时期与持续处理时间的交互作用均对败育花粉比率具有极显著的影响。41℃高温于中期Ⅰ持续处理3 h的败育花粉比率最高,为(25.11±4.28)%。(2)与对照组相比,银灰杨雄花芽经高温处理后,花粉母细胞减数分裂微管骨架表现出不同程度的解聚,中期Ⅰ和中期Ⅱ的部分纺锤体微管缺失,致使后期Ⅰ和后期Ⅱ的同源染色体或姊妹染色单体分离异常,产生大量的落后染色体。这些落后染色体被遗弃在细胞质中,引起微核的产生,四分体时期形成多分体而导致花粉败育。(3)高温处理可导致银灰杨花药绒毡层退化延迟,但仍能正常开裂,释放出花粉粒,因此绒毡层延迟退化不是高温处理诱导银灰杨花粉败育的原因。【结论】高温处理诱导银灰杨花粉母细胞中期Ⅰ和中期Ⅱ的部分纺锤体微管缺失,致使后期Ⅰ和后期Ⅱ产生大量的落后染色体,引起大量多分体的产生,是高温处理诱导银灰杨花粉败育的细胞学机理。

关键词：银灰杨高温败育花粉减数分裂微管骨架绒毡层

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单叶蔷薇种群结构与结实能力

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1534-1542页

作者：张晓龙李娜钟浚锋张晨洁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

以4个单叶蔷薇种群为研究对象,对年龄结构与动态、空间分布类型、结实能力3个方面进行分析,评价生存状况,探讨单叶蔷薇致危机理。结果表明:单叶蔷薇种群第Ⅰ、Ⅵ~Ⅷ龄级个体数量较少,中间龄级个体数量较多,总体呈“中间高、两侧低”的... 详细信息

以4个单叶蔷薇种群为研究对象,对年龄结构与动态、空间分布类型、结实能力3个方面进行分析,评价生存状况,探讨单叶蔷薇致危机理。结果表明:单叶蔷薇种群第Ⅰ、Ⅵ~Ⅷ龄级个体数量较少,中间龄级个体数量较多,总体呈“中间高、两侧低”的不规则金字塔型分布。虽然4个单叶蔷薇种群整体上为增长型,但易受外部环境干扰(V_(pi)′>0,P_(max)>0),死亡率(q_(x))和消失率(K_(x))均在第Ⅴ龄级时达到最大值,植株数量锐减;期望寿命(e_(x))随龄级增加呈递减趋势,且均在第Ⅷ龄级时出现最小值,说明在此阶段植株活力最低。时间序列分析表明,未来4个单叶蔷薇种群的第Ⅰ~Ⅳ龄级个体数量缺乏,第Ⅴ~Ⅷ龄级将占主导地位,单叶蔷薇种群在未来会趋于老龄化。种群空间分布主要为聚集类型,4个种群的聚集强度大小排布为P_(4)>P_(3)>P_(1)>P_(2)。P_(3)、P_(4)种群植株结实能力优于P_(1)、P_(2)种群。百果重与株高、冠幅,种子总数量与冠幅、百果重之间呈显著正相关。

关键词：单叶蔷薇年龄结构空间结构结实能力致危机理

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北京地区四种百合病毒的检测及病毒序列分析

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农业生物技术学报 2024年第10期32卷 2424-2436页

作者：鲁婧童孔祥凤李介文贾桂霞北京林业大学园林学院/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/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

百合属植物(Lilium spp.)易受多种病毒复合侵染，病毒检测与序列分析有助于明确感染病毒种类、揭示病毒变异情况。本研究基于百合无症病毒(Lily symptomless virus, LSV)、百合斑驳病毒(Lily mottle virus, LMoV)、黄瓜花叶病毒(Cucumbe... 详细信息

百合属植物(Lilium spp.)易受多种病毒复合侵染，病毒检测与序列分析有助于明确感染病毒种类、揭示病毒变异情况。本研究基于百合无症病毒(Lily symptomless virus, LSV)、百合斑驳病毒(Lily mottle virus, LMoV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus, CMV)和车前草花叶病毒(Plantago asiatica mosaic virus, PLAMV)中保守基因序列的4对引物，通过优化PCR延伸时间建立上述4种病毒的多重RT-PCR检测方法，并利用该方法抽检了北京地区田间种植百合的病毒感染情况，进一步分离4种病毒产物进行测序与比对，构建系统进化树。结果表明，在多重RT-PCR反应中，增加延伸反应时间至90 s时可扩增出全部4种病毒及18S rRNA (内参基因)条带；抽样检测结果显示，田间种植的百合多受2种及以上病毒复合侵染，其中病毒检出率由大到小依次为LSV (100%)>CMV (92.31%)>LMoV (30.77%)>PLAMV(15.38%)；序列分析发现，4种病毒分离物与其各自同种病毒序列平均相似性在84.4%以上，证明检测所得4种病毒为目标病毒；4种病毒变异分析发现，CMV分离物以百合为寄主时单独聚为一个分支，具有寄主差异性；LMoV在系统发育关系上可分为2个分支，实验中的分离物属于分支Ⅱ；LSV和PLAMV未见明显分支模式。本研究为百合病毒病的常规分子诊断与研究提供技术支持，为病害防治提供基础参考。

关键词：百合病毒检测多重RT-PCR 序列分析

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单叶蔷薇的开花特性和繁育系统

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草地学报 2024年第11期32卷 3490-3498页

作者：肖丽张晓龙李娜张晨洁卢昕妤于超张启翔罗乐北京林业大学园林学院北京100083 花卉种质创新与分子育种重点实验室北京100083 国家花卉工程技术研究中心北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 教育部园林环境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 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

为了解单叶蔷薇(Rosa persica)的开花特性与繁育类型,通过对野生种群进行实地观察,观测花部特征、花粉活力、柱头可授性等开花动态特征,运用杂交指数(Outcrossing index,OCI)、花粉胚珠比(Pollen-ovule ratio,P/O)等指标综合分析其繁育... 详细信息

为了解单叶蔷薇(Rosa persica)的开花特性与繁育类型,通过对野生种群进行实地观察,观测花部特征、花粉活力、柱头可授性等开花动态特征,运用杂交指数(Outcrossing index,OCI)、花粉胚珠比(Pollen-ovule ratio,P/O)等指标综合分析其繁育系统特点。本研究结果表明,单叶蔷薇种群花期为5月上旬至5月下旬,单花、单株和群体水平的开放持续时间分别为1~1.5 d,10~20 d,23 d;单花开花进程可分为6个时期(花蕾期、显色期、初开期、盛开期、衰败期、凋谢期);雌雄异位且成熟期高度重叠,柱头在显色期开始具有可授性,花粉活力最高达86.91%;P/O为13087.22,OCI为4,访花者涉及6目18科,其中主要传粉昆虫为意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica);繁育系统为混合交配系统,异交需要传粉媒介。该结果可为深入研究单叶蔷薇的生殖策略和资源保护提供理论依据。

关键词：单叶蔷薇开花特性繁育系统传粉昆虫

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单叶蔷薇基因组SSR标记开发与应用

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中南林业科技大学学报 2024年第6期44卷 186-196页

作者：张雪云张晓龙李娜孔青洋于超潘会堂张启翔罗乐北京林业大学花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室北京100083 北京林业大学国家花卉工程技术研究中心北京100083 北京林业大学城乡生态环境北京实验室北京100083 北京林业大学园林环境教育部工程研究中心北京100083 北京林业大学林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京林业大学园林学院北京100083

【目的】单叶蔷薇是蔷薇属唯一的单叶物种,目前已被列为国家二级濒危保护植物,开发高效的分子标记可以为单叶蔷薇居群遗传多样性分析、克隆生长格局等研究提供重要的数据支撑,为其居群遗传资源的保育提供理论指导。【方法】利用Krait v... 详细信息

【目的】单叶蔷薇是蔷薇属唯一的单叶物种,目前已被列为国家二级濒危保护植物,开发高效的分子标记可以为单叶蔷薇居群遗传多样性分析、克隆生长格局等研究提供重要的数据支撑,为其居群遗传资源的保育提供理论指导。【方法】利用Krait v1.3软件对单叶蔷薇全基因组序列中1~6核苷酸重复的SSR位点进行搜索并分析其序列特征,进而采用Primer Premier3.0软件设计引物。选取16个单叶蔷薇样本通过琼脂糖凝胶电泳和毛细管电泳检验引物的有效性和多态性。最后用POPGENE32软件和PowerMarker3.25软件对高多态性引物扩增产物数据进行遗传参数分析,利用软件NTSYS-pc2.10对16个单叶蔷薇样本进行聚类分析。【结果】单叶蔷薇基因组序列上共识别出142 083个SSR位点,其中二核苷酸重复类型数目最多,占比46.95%。单核苷酸至六核苷酸重复型中占比最高的基序类型分别为A/T、AT/AT、AAG/CTT、AAAT/ATTT、AAAAT/ATTTT和AAAAAG/CTTTTT,充分表明A/T为优势碱基。单叶蔷薇基因组SSR序列长度变化范围为12~1 026 bp,不同的核苷酸重复类型均呈现长度越长数量越少的规律,区间长度为10~15 bp的SSR位点数量最多,占比47.42%。合成的140对引物中112对可以获得清晰的目的条带,引物有效率为80%;最后筛选出多态性高、稳定性好的14对引物在16份单叶蔷薇样本中检测到等位基因58个,PIC值在0.314 3~0.675 9之间,等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Shannon信息指数(I)及PIC值平均分别为4.142 9、2.576 9、1.080 8和0.529 2。Pearson相关分析结果表明所筛选引物的PIC值与SSR长度间并无显著相关性。通过聚类分析发现,筛选出的14对引物能够将基于不同居群的单叶蔷薇进行较好地区分,遗传相似系数在0.45~0.86之间。【结论】利用单叶蔷薇全基因组大规模开发的SSR标记数量丰富且类型多样,筛选出的高多态性SSR位点将为后续单叶蔷薇居群遗传多样性研究发挥重要作用。

关键词：单叶蔷薇 SSR 标记开发多态性

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光电关联显微镜技术及其在植物学研究中的应用

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生物技术通报 2022年第1期38卷 278-288页

作者：武欣媛王广超林金星荆艳萍北京林业大学林木育种国家工程实验室北京100083 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

光电关联显微镜技术(correlative light and electron microscopy,CLEM)将光学显微镜的高灵敏度和大视场与电子显微镜的高分辨率相结合,弥补了各自成像的局限,可在原位获得更全面、更精细的定位及结构信息,近年来受到广泛关注。目前,该... 详细信息

光电关联显微镜技术(correlative light and electron microscopy,CLEM)将光学显微镜的高灵敏度和大视场与电子显微镜的高分辨率相结合,弥补了各自成像的局限,可在原位获得更全面、更精细的定位及结构信息,近年来受到广泛关注。目前,该技术广泛应用于亚细胞结构与特定结构的观察、蛋白质的精确定位、囊泡运输及植物免疫等多个重要研究领域。本文总结了CLEM的概念和原理,对标记探针进行了总结分类,着重就该技术在植物学领域的应用以及存在的问题进行了讨论,并对该技术未来的发展与应用作出了展望。

关键词：光电联用探针结构观察蛋白定位囊泡运输植物免疫

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木质素单体跨膜转运的技术研究进展

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生物技术通报 2024年第10期40卷 198-207页

作者：毛馨艺兰芸张准张叶卓金琪赵美棋曾子柽李晔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 北京林业大学生物科学与技术学院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

木质素(lignin)作为一种重要的可再生资源,主要集中在植物的次生细胞壁中,在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节:单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深入探究... 详细信息

木质素(lignin)作为一种重要的可再生资源,主要集中在植物的次生细胞壁中,在植物的营养物质运输、机械支持和病原体防御等生理过程中发挥着关键作用。木质素的形成过程包括3个主要环节:单体的胞内合成、跨膜转运以及胞外聚合。深入探究木质素单体跨膜转运的分子机制,对揭示细胞壁形成分子机制及木材改良具有重要意义。基于此,本综述从转录组学、基因工程、点击化学、荧光显微成像、分子模拟等技术角度,对木质素单体跨膜转运的相关进展和最新技术进行了梳理和总结,阐述了木质素单体跨膜转运相关研究的新技术和存在的技术瓶颈,并对比分析了不同技术之间的优缺点,最后提出了木质素单体跨膜转运机制研究中仍存在的问题和面临的挑战。相信随着成像技术、结构生物学、人工智能等科技的飞速发展,将为进一步阐明木质素单体跨膜转运的分子机理提供有效的技术手段。期望本综述为木质素单体的相关研究提供新的思路和方法。

关键词：木质素单体跨膜转运点击化学分子模拟荧光显微成像

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高等植物启动子元件鉴定与合成研究进展

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植物学报 2024年第5期59卷 691-708页

作者：宋想王璐瑶富博晓李双达魏媛媛洪艳戴思兰北京林业大学园林学院林木花卉遗传育种教育部重点实验室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国家花卉工程技术研究中心北京100083

启动子是高等植物中驱动基因表达不可或缺的重要调控序列。启动子元件的不同功能是导致基因表达效率和时空特异性差异的根本原因,鉴定其结构和功能对理解植物生长发育进程、环境胁迫反应和进化发育均具有重要意义。随着高通量测序技术... 详细信息

启动子是高等植物中驱动基因表达不可或缺的重要调控序列。启动子元件的不同功能是导致基因表达效率和时空特异性差异的根本原因,鉴定其结构和功能对理解植物生长发育进程、环境胁迫反应和进化发育均具有重要意义。随着高通量测序技术、人工智能和合成生物学的发展,鉴定植物顺式作用元件组,将符合设计需求的元件构建成人工调控元件的技术已逐渐兴起,这些技术为分子育种中高效、精准和多样的基因调控奠定了基础。该文以启动子元件在分子设计中的重构应用为导向,介绍了高等植物启动子的详细结构和功能,及顺式作用元件的鉴定方法,系统梳理了27类共计174个已鉴定到的诱导型和组织特异性元件及其应用。据此,提出其设计方向和方法,旨在为高等植物基因工程启动子元件的研究现状、发掘方法和重新设计提供指导,提升分子设计育种中目的基因的表达效率和准确性。

关键词：启动子顺式作用元件诱导型组织特异性人工合成启动子

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植物维管形成层发育及其调控的研究进展

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生物技术通报 2023年第3期39卷 13-25页

作者：葛颜锐赵冉徐静李若凡胡云涛李瑞丽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京100083

维管形成层是植物的次生分生组织,它的活动促进植物侧向生长。近年来,大量研究成果加深了对维管形成层的了解,但与顶端分生组织相比,对维管形成层还是知之甚少。遗传与分子生物学研究发现,形成层的增殖与分化受多因素调控,包括长距离激... 详细信息

维管形成层是植物的次生分生组织,它的活动促进植物侧向生长。近年来,大量研究成果加深了对维管形成层的了解,但与顶端分生组织相比,对维管形成层还是知之甚少。遗传与分子生物学研究发现,形成层的增殖与分化受多因素调控,包括长距离激素信号、短距离肽信号及两者之间的相互作用。除此之外,各种转录因子和microRNAs在维管形成层活动的调控过程中也发挥着关键作用。本文主要阐述了维管形成层发育及调控其增殖分化的新发现,并且对该领域目前的研究现状以及未来研究的重点方向进行了总结与展望。

关键词：维管形成层长距离激素信号短距离肽信号转录因子 microRNAs

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