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生物技术通报 2024年第4期40卷 12-22页

作者：陈盈盈吴丁洁刘源张航刘艳娇王晶宇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

14-3-3蛋白是由不同基因编码的高度同源的酸性蛋白质家族,在真核生物中广泛存在,且在结构上相对保守。14-3-3蛋白主要是通过识别靶蛋白上的磷酸化位点与靶蛋白发生相互作用,导致靶蛋白的稳定性、亚细胞定位或与其他蛋白之间的相互作用... 详细信息

14-3-3蛋白是由不同基因编码的高度同源的酸性蛋白质家族,在真核生物中广泛存在,且在结构上相对保守。14-3-3蛋白主要是通过识别靶蛋白上的磷酸化位点与靶蛋白发生相互作用,导致靶蛋白的稳定性、亚细胞定位或与其他蛋白之间的相互作用发生显著变化,进而调控靶蛋白的功能。不同物种中含有多种亚型的14-3-3蛋白,这些不同的亚型蛋白通过与其他蛋白的相互作用来影响植物的生长发育等过程。本文概述了14-3-3蛋白在植物中的种类、亚细胞定位以及在组织中的表达情况,重点总结了14-3-3蛋白在植物激素信号转导、生长发育及胁迫响应中的功能,以期为今后系统开展14-3-3蛋白的研究提供理论依据。

关键词： 14-3-3蛋白激素信号转导生长发育胁迫响应

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蛋白的翻译后修饰调控植物囊泡转运的研究进展

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生物技术通报 2024年第10期40卷 139-148页

作者：耿若涵王炳贺徐昌文钱虹萍林金星崔亚宁林木遗传育种全国重点实验室北京100083 林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 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

蛋白质翻译后修饰是蛋白质合成后经历的一系列化学修饰过程,这些修饰能够显著影响蛋白质的结构、定位、稳定性和功能。在细胞生物学中,蛋白质翻译后修饰在几乎所有的细胞信号通路和调控网络中扮演着至关重要的角色,尤其是在囊泡转运这... 详细信息

蛋白质翻译后修饰是蛋白质合成后经历的一系列化学修饰过程,这些修饰能够显著影响蛋白质的结构、定位、稳定性和功能。在细胞生物学中,蛋白质翻译后修饰在几乎所有的细胞信号通路和调控网络中扮演着至关重要的角色,尤其是在囊泡转运这一细胞内物质运输的关键过程中,蛋白质翻译后修饰对于蛋白质的运输调控和信号传导具有决定性的影响。囊泡转运是指细胞内物质通过囊泡从一处运输到另一处的过程,这一过程涉及多个步骤,包括囊泡的形成、运输、融合等。在这个过程中,蛋白质的正确修饰和定位对于囊泡的形成和运输方向至关重要。本文首先介绍了几种重要的蛋白翻译后修饰的作用及分类,随后,系统地总结了蛋白质翻译后修饰在囊泡转运中的研究进展,为揭示细胞内囊泡转运的分子机制、深入研究膜蛋白生物学功能提供重要参考。未来,应进一步探索蛋白质翻译后修饰在植物囊泡转运中的具体机制,以及这些机制如何影响植物的生长发育和环境适应性。这一研究将为植物遗传改良和抗逆境育种提供新的策略和方法,有助于提高作物的产量和品质,增强植物对环境变化的适应能力。总之,通过深入研究这一领域,不仅有助于我们揭示植物细胞中特定蛋白质修饰的基本原理,还可能为改良作物性状和提高植物抗逆境能力提供新的策略。

关键词：蛋白质翻译后修饰囊泡转运细胞生长与发育植物适应性植物生长性能

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RNA甲基化与乙酰化修饰在植物生长发育过程中的研究进展

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生物技术通报 2024年第10期40卷 108-121页

作者：张严妍路笃贤左新秀李岩竣林金星崔亚宁林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083 林木遗传育种全国重点实验室北京100083 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

RNA修饰是一类重要的表观遗传修饰,它是指在RNA分子的碱基或核糖上添加化学修饰基团。RNA甲基化和乙酰化是其中两种关键的修饰类型,它们通过调控生物的遗传信息来行使重要的生物功能。这两种修饰均是由writers(编码器)、erasers(消码器)... 详细信息

RNA修饰是一类重要的表观遗传修饰,它是指在RNA分子的碱基或核糖上添加化学修饰基团。RNA甲基化和乙酰化是其中两种关键的修饰类型,它们通过调控生物的遗传信息来行使重要的生物功能。这两种修饰均是由writers(编码器)、erasers(消码器)和readers(解码器)三类调控因子进行动态可逆的调控,对RNA剪接、转运、翻译、运输和降解等代谢过程产生至关重要影响。近年来,随着RNA修饰检测技术的发展,研究者在植物中发现了一些新的RNA修饰位点,并证实了RNA的甲基化和乙酰化修饰在植物的生长发育以及应对生物和非生物胁迫方面起着关键的作用。本文首先概述了RNA修饰的类型及其生物学特性,并在此基础上重点回顾了近年来关于RNA甲基化和乙酰化调控因子的研究进展,最后总结了RNA甲基化和乙酰化在植物生长发育和应对胁迫过程中的功能,并展望了RNA修饰在植物中的一些新的研究方向,以期为进一步开展植物中的RNA甲基化和乙酰化修饰相关研究提供理论依据和新思路。

关键词： RNA修饰甲基化乙酰化生物胁迫非生物胁迫

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基于转基因741杨与新疆杨杂交创制抗虫非整倍体毛白杨新种质

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北京林业大学学报 2024年第12期46卷 92-102页

作者：齐婉芯陈婷婷宋佳力安新民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林木育种与生态修复国家工程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

【目的】以转BtCry3A基因三倍体741杨为母本与二倍体新疆杨为父本进行人工杂交,以期快速获得非整倍体毛白杨抗虫优良新种质。【方法】采集转基因741杨雌花枝、新疆杨雄花枝进行人工授粉杂交,收集即将脱落的花序,通过胚挽救技术获得杂交... 详细信息

【目的】以转BtCry3A基因三倍体741杨为母本与二倍体新疆杨为父本进行人工杂交,以期快速获得非整倍体毛白杨抗虫优良新种质。【方法】采集转基因741杨雌花枝、新疆杨雄花枝进行人工授粉杂交,收集即将脱落的花序,通过胚挽救技术获得杂交子代。通过聚合酶链式反应(PCR)检测杂交子代是否含有BtCry3A基因;通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对BtCry3A基因在母本与子代中的表达量进行分析。以二倍体新疆杨为参照,通过流式细胞技术检测杂交子代的倍性;并对子代幼苗表型进行初步观测分析。【结果】(1)通过对未发育成熟种子进行胚挽救获得8个杂交子代,其中6个杂交子代后续生长状态良好,5个子代遗传了母本的BtCry3A基因。(2)RT-qPCR检测显示,BtCry3A基因在5个子代中的表达量均高于母本,其中3#表达量为母本12倍;(3)初步判定子代1#为超四倍体,子代2#、4#、8#为非整倍体,子代3#可能为非整倍体或四倍体;(4)杂交子代表型差异大,5个杂交子代叶形、叶片大小、节间距等均不相同,其中3#和8#生长势优于亲本。【结论】通过转BtCry3A基因三倍体741杨与二倍体新疆杨杂交,快速获得了具有BtCry3A抗虫基因且发生形态变异的非整倍体毛白杨新种质,其中子代3#因抗虫基因表达量显著高于母本,且生长势优于双亲,可作为优良潜在非整倍体毛白杨新种质进行后续抗虫性测试。

关键词：毛白杨抗虫人工杂交非整倍体新种质创制

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植物赤霉素氧化酶及其功能研究进展

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生物技术通报 2024年第7期40卷 43-54页

作者：吴丁洁陈盈盈徐静刘源张航李瑞丽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

赤霉素(gibberellin,GA)是一种重要的植物激素,调节植物的发育及其对环境信号的反应。GA生物合成的最后部分离不开赤霉素氧化酶(gibberellin oxidase,GAox)的催化。赤霉素氧化酶是赤霉素生物合成和分解代谢过程的关键酶,在植物体内的赤... 详细信息

赤霉素(gibberellin,GA)是一种重要的植物激素,调节植物的发育及其对环境信号的反应。GA生物合成的最后部分离不开赤霉素氧化酶(gibberellin oxidase,GAox)的催化。赤霉素氧化酶是赤霉素生物合成和分解代谢过程的关键酶,在植物体内的赤霉素生物合成和分解代谢途径中起到复杂的调节作用。GA20ox(gibberellin 20 oxidase)、GA3ox(gibberellin 3 oxidase)和GA2ox(gibberellin 2 oxidase)均属于赤霉素氧化酶基因家族,GA20ox和GA3ox是赤霉素生物合成过程中的限速酶,而GA2ox是赤霉素分解代谢的关键酶,三者共同参与GA生物合成途径的调节,从而保障植物在生长发育以及与环境相互作用过程中对GA的需求。赤霉素氧化酶参与调控植物生长发育的多个阶段,受到外界环境和内源因素的精密调控,目前已经在拟南芥、水稻、杨树等物种中克隆表达,其在不同物种之间的功能存在差异。本文主要围绕GA20ox、GA3ox和GA2ox三种酶进行介绍,对植物赤霉素氧化酶的特性、时空表达进行了阐述,并重点总结了赤霉素氧化酶的功能及其研究进展,以期为今后系统开展赤霉素氧化酶基因功能研究提供理论依据。

关键词：赤霉素氧化酶基因功能生长发育非生物胁迫时空表达

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胡杨WINDs基因克隆及功能初步分析

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中国生物工程杂志 2022年第10期42卷 9-20页

作者：侯思佳陈静孟剑桥杜俊红王聪梁丹邬荣领郭允倩北京林业大学生物科学与技术学院计算生物学中心林木育种国家工程实验室北京100083

目的:WIND(WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION),是属于ERF/AP2(ETHYLENE RESPONSE FACTOR/APETALA 2)家族的一种重要转录因子,该类基因最早被发现在拟南芥中可以与乙烯响应元件GCC-BOX和脱水响应元件DRE结合,响应干旱信号和调节乙烯水平。最近的研究发现WIND基因在植物伤口信号回应、愈伤组织形成及不定芽的产生过程中也发挥了关键作用。已有的研究阐述了WIND基因在拟南芥中控制愈伤组织形成及不定芽再生的机制,但其在木本植物中的功能尚不明确,将探究WIND基因在胡杨中与伤口信号响应及不定芽再生相关的功能,同时为在分子水平上解决胡杨再生问题提供理论依据。方法:采用基因克隆、qRT-PCR、转基因表型分析等方法研究WIND基因在胡杨外植体伤口响应和再生不定芽过程中的作用。结果:克隆胡杨WIND家族中的基因PeWIND1和PeWIND2,发现其编码区序列长度分别为1050 bp和1032 bp,编码349个和343个氨基酸,亚细胞定位均在细胞核中。组织特异性分析显示PeWIND1和PeWIND2在胡杨根、茎、叶、愈伤组织中均有表达,且在愈伤组织中表达量最高。时间表达特异性显示,在经伤口刺激后的24 h内,PeWIND1和PeWIND2基因均呈现先升高后降低的表达趋势,且均在伤口刺激后1 h达到表达量峰值。转基因植株表型统计发现,过表达PeWIND1和PeWIND2基因后转基因植株不定芽再生能力增强。结论:在胡杨叶片有伤口刺激后,PeWIND1和PeWIND2响应伤口信号,表达量先升高后降低,PeWIND1和PeWIND2能够促进杨树茎段再生不定芽。

关键词：植物再生胡杨 PeWIND 伤口响应

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基于MSPA-MCR模型与ROS理论的首都森林生态旅游区规划

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北京林业大学学报 2024年第10期46卷 112-124页

作者：李绍芃杜庆章宋跃朋李运远城乡生态环境北京实验室北京林业大学园林学院北京100083 林木育种与生态修复国家工程研究中心北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

【目的】本研究旨在通过耦合分析提出科学的规划策略,以促进北京森林生态旅游区的生态保护和可持续发展。【方法】本研究以北京市延庆区张山营镇为例,采用形态学空间格局分析法识别生态源地,运用最小积累阻力模型识别生态廊道,并使用重... 详细信息

【目的】本研究旨在通过耦合分析提出科学的规划策略,以促进北京森林生态旅游区的生态保护和可持续发展。【方法】本研究以北京市延庆区张山营镇为例,采用形态学空间格局分析法识别生态源地,运用最小积累阻力模型识别生态廊道,并使用重力模型对廊道进行分级。同时,通过文献阅读和问卷调查确定研究区内影响游憩活动的自然、社会和现象因子,构建游憩机会谱并划分游憩分区。最后,耦合生态廊道与游憩分区的结果,提出针对不同游憩分区的具体规划策略。【结果】(1)研究区内生态源地面积147.19 km^(2),占比56%,识别出潜在生态廊道15条,总长度63.88 km。(2)生态源地主要分布在研究区北部林地,生态廊道联通西部与东部生态源地,对维护研究区生态环境发挥关键作用。(3)基于游憩机会谱划分出原生区、半原生区、介入区、自由区4类游憩分区,分别占比19.7%、40.9%、31.2%、8.2%。(4)根据上述结果,提出了针对不同游憩分区的具体森林生态旅游规划策略,包括群落植物配置、群落结构、生态廊道宽度、交通布局4方面。【结论】研究从生态保护和游客需求两个角度出发,强调应围绕重点区域进行多角度生态型保护开发。研究不仅丰富了生态旅游理论研究内容,还为森林生态旅游的可持续发展提供了实质性的理论指导和实践建议,有助于加快北京建设“生物多样性之都”的进程。

关键词：城市林业林下经济树种配置森林生态旅游形态学空间格局分析(MSPA) 游憩机会谱(ROS)

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植物细胞壁结构及成像技术研究进展

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生物技术通报 2023年第7期39卷 113-122页

作者：张曼张叶卓何其邹洪鄂一岚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

植物细胞壁作为细胞外复杂交联网络,为植物细胞生长、发育以及适应环境变化提供机械支撑,具有调节植物形态、抵抗胁迫、运输水分等功能。除此之外,植物光合作用积累的生物质大部分贮藏在细胞壁中,因此,研究细胞壁的成分和纳微结构对更... 详细信息

植物细胞壁作为细胞外复杂交联网络,为植物细胞生长、发育以及适应环境变化提供机械支撑,具有调节植物形态、抵抗胁迫、运输水分等功能。除此之外,植物光合作用积累的生物质大部分贮藏在细胞壁中,因此,研究细胞壁的成分和纳微结构对更好的利用植物能源具有重要意义。植物细胞壁的结构研究是当今植物界研究的前沿热点之一。随着新型成像技术的发展,近年来关于细胞壁成分和纳微结构的研究取得了阶段性的进展。本文就植物细胞壁的成分、结构、成像技术和力学性质进行了总结与展望,以期为植物细胞壁的相关研究提供新思路。

关键词：植物细胞壁成分与结构成像技术力学性质

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木本植物叶色变异机制研究进展

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植物学报 2024年第2期59卷 319-328页

作者：车佳航李纬楠秦英之陈金焕北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学林木育种与生态修复国家工程中心北京100083 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

木本彩叶植物叶色鲜艳,具有极高的观赏价值,能为园林景观增添色彩。近年来,园林景观设计越来越重视木本彩叶植物的应用。引起叶色变化的直接原因是叶片中的色素含量与比例改变。叶色变异受内部遗传因素和外界环境因素共同影响,通过控制... 详细信息

木本彩叶植物叶色鲜艳,具有极高的观赏价值,能为园林景观增添色彩。近年来,园林景观设计越来越重视木本彩叶植物的应用。引起叶色变化的直接原因是叶片中的色素含量与比例改变。叶色变异受内部遗传因素和外界环境因素共同影响,通过控制光照和温度等条件可对叶色进行调控。随着对木本植物叶色变异机制研究的探索,目前在木本植物中已挖掘出多个调控叶色变异的关键基因和调控模式。该文从环境因素、叶片微观结构、叶色变异的分子机制等方面总结木本彩叶植物叶色变异的研究进展,为进一步完善木本植物叶色变异机制及培育观赏彩叶树种提供参考。

关键词：叶色变异环境因素分子机制木本植物

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单分子荧光检测技术的发展及其在植物生物学研究中的应用

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生物技术通报 2022年第1期38卷 33-43页

作者：张原张雪萍张月倩李晓娟北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程实验室北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心北京100083

单分子荧光检测技术是利用荧光基团对目的分子标记后,在单分子水平成像并追踪分子的构象变化、动力学特征以及分子之间相互作用的研究方法。相较于传统分子生物学和遗传学的研究手段,单分子检测技术可以对单个分子的动态和特性进行分析... 详细信息

单分子荧光检测技术是利用荧光基团对目的分子标记后,在单分子水平成像并追踪分子的构象变化、动力学特征以及分子之间相互作用的研究方法。相较于传统分子生物学和遗传学的研究手段,单分子检测技术可以对单个分子的动态和特性进行分析,特别是瞬时或偶发性的事件,从而更加深入地挖掘在群体测量中被掩盖的信息。该技术已广泛应用于动物细胞生物学的相关研究,极大地促进了生命科学中分子调控机制的研究。然而,单分子检测技术在植物研究中的应用还有待进一步开发。本文总结了近年来单分子荧光检测技术的发展,概述了其在植物学研究中的案例,并展望了新技术在植物学研究中的应用前景。

关键词：单分子荧光成像光谱检测植物生物学

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