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南京林业大学学报(自然科学版) 2025年第1期49卷 11-20页

作者：姜波安新民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分子设计育种高精尖创新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林业大学生物科学与技术学院

基因组精准编辑技术正在重新定义对生命奥秘的理解，其核心在于能够在特定的基因组位点精确地插入、删除或替换DNA序列，从而实现对生物体内遗传信息的定向精准编辑。这些技术已经成为现代生物领域研究的基石，从早期的探索到CRISPR系... 详细信息

基因组精准编辑技术正在重新定义对生命奥秘的理解，其核心在于能够在特定的基因组位点精确地插入、删除或替换DNA序列，从而实现对生物体内遗传信息的定向精准编辑。这些技术已经成为现代生物领域研究的基石，从早期的探索到CRISPR系统的开创性应用，每一步都展示了科学探索的深远影响。CRISPR系统的应用带来了基因组编辑的巨大飞跃，它催化了更精准的编辑工具出现，如碱基编辑器和先导编辑器等，它们显著增强了精准编辑基因组的能力。这一历史性转变已经在农业改良、疾病治疗等领域展现出巨大的潜力。基因编辑技术的应用前景广阔，CRISPR/Cas系统能敲除多个基因，具有高靶向效率、易于设计和操作，且成本较低等优点，因此在作物、林木遗传改良中被广泛应用；但它也有不少不足之处，而每一款新编辑工具的出现都使这一技术得以不断完善。随着技术的不断进步，基因编辑技术有望在未来解决更多复杂的生物学问题，为人类健康和农林业发展带来更多的创新和突破力。

关键词： CRISPR Cas9 胞嘧啶碱基编辑器腺嘌呤碱基编辑器糖基化酶碱基编辑器双碱基编辑器先导编辑器

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基于SSR标记的皱皮木瓜遗传多样性分析及品种分子身份证构建

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南京林业大学学报(自然科学版) 2025年第1期49卷 59-70页

作者：李慧侯立娜王天琪毕宁宁李圣波刘忠华北京林业大学林木遗传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国家林业和草原局花卉育种与生物工程重点开放实验室北京林业大学生物科学与技术学院山东亚特生态技术有限公司

【目的】皱皮木瓜（Chaenomeles speciosa）具有较高的观赏价值食用价值与药用价值，我国是皱皮木瓜的起源分布中心，研究皱皮木瓜种质资源遗传多样性，并构建品种分子身份证，以解决近年来因缺乏品种间统一的分类标准，同名异种、同种... 详细信息

【目的】皱皮木瓜（Chaenomeles speciosa）具有较高的观赏价值食用价值与药用价值，我国是皱皮木瓜的起源分布中心，研究皱皮木瓜种质资源遗传多样性，并构建品种分子身份证，以解决近年来因缺乏品种间统一的分类标准，同名异种、同种异名和品种间来源及演化不清等问题。【方法】以收集的168份皱皮木瓜种质资源为材料，利用SSR标记结合毛细管电泳法对木瓜遗传多样性和群体内遗传分化程度进行分析，根据观测等位基因数（Na）、Shannon's信息指数（I）和多态性信息含量（PIC）的筛选能区分全部种质的引物组合，并基于字符串编码构建DNA分子身份证。【结果】26对引物在168个皱皮木瓜品种中共扩增出304个等位基因，平均每个位点扩增出11.577个；期望杂合度（He）、I和PIC的平均值分别为0.748、1.731和0.607。根据聚类分析的结果可将该群体分为2大类，进一步分为6个类群；种群结构分析将供试材料分为2个亚类。从26对引物中筛选出11对核心引物构建了168份皱皮木瓜种质资源的条形码和二维码身份证。【结论】所选扩增位点的变异程度高、鉴别力度大，在进行遗传多样性分析、核心引物筛选，以及指纹图谱构建中可优先选用。该研究为皱皮木瓜的良种鉴定、遗传资源管理及种质资源数据库的构建等提供了参考。

关键词：皱皮木瓜遗传多样性 SSR 分子身份证

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毛白杨GM107再生体系和遗传转化体系的建立

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分子植物育种 2025年第6期 1888-1896页

作者：黄赛高凯苗得雨安新民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林木、花卉遗传育种教育部重点实验室林木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室中国林业科学研究院亚热带林业研究所

本研究以毛白杨优良无性系GM107为试验材料，通过带芽茎段外植体消毒、接种生根获得无菌组培苗，利用无菌苗叶片建立了高频率的再生体系，筛选出最佳叶片分化生芽培养基为MS+TDZ 0.1 mg/L+NAA 0.1 mg/L+BA 0.5 mg/L，分化生芽率约为90%... 详细信息

本研究以毛白杨优良无性系GM107为试验材料，通过带芽茎段外植体消毒、接种生根获得无菌组培苗，利用无菌苗叶片建立了高频率的再生体系，筛选出最佳叶片分化生芽培养基为MS+TDZ 0.1 mg/L+NAA 0.1 mg/L+BA 0.5 mg/L，分化生芽率约为90%，每小圆片生芽数可达20个。利用农杆菌介导的叶盘转化法，建立了高效的遗传转化体系，并确定了毛白杨叶片不定芽诱导卡那霉素筛选浓度为100 mg/L，不定芽生根筛选浓度为50 mg/L。Cef 250 mg/L+Tim 250 mg/L+Car 250 mg/L组合可作为筛选培养基的最佳抑菌抗生素组合。在农杆菌侵染前，对GM107小圆片外植体进行7 d预培养为宜。利用已经构建的pCAMBIA2300-VvMYBA1载体，以最佳组合进行遗传转化，获得102个转化株系，通过PCR检测，获得33个阳性株系，阳性植株达到32.35%。本研究为毛白杨基因功能研究提供了高效的遗传转化平台。

关键词：毛白杨再生体系遗传转化根瘤农杆菌

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木栓质的结构组分、生物合成及其功能的研究进展

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科学通报 2022年第9期67卷 822-833页

作者：张妍葛颜锐赵冉胡云涛陈羽郭亚玉林金星李瑞丽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

木栓质是一种主要由含氧脂肪酸和芳香族化合物组成的疏水性生物聚合物.木栓质聚合物的合成起始于多种C16~C24链长度的脂肪酸,通过脂肪酸伸长和氧化还原过程,形成木栓质单体,经过内质网和质膜的运输,在细胞壁内侧沉积形成木栓层.木栓质... 详细信息

木栓质是一种主要由含氧脂肪酸和芳香族化合物组成的疏水性生物聚合物.木栓质聚合物的合成起始于多种C16~C24链长度的脂肪酸,通过脂肪酸伸长和氧化还原过程,形成木栓质单体,经过内质网和质膜的运输,在细胞壁内侧沉积形成木栓层.木栓质主要沉积在根部的内皮层和周皮内,通过形成重要的机械屏障,控制根部水分和营养物质的运输,防止病原体的入侵和有毒气体的扩散等.木栓质的沉积可以帮助植物抵御各种胁迫,提高根系的保水能力,对植物适应复杂多样的外界环境从而保证其正常的生长发育等具有重要作用.本文系统综述了木栓质的沉积定位、化学成分分析与检测、生物合成及其调控的相关动态,重点总结了木栓质的生物功能,可为木栓质的深层次研究和开发应用提供重要的理论基础.

关键词：木栓质化学成分合成途径代谢调控

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山杏油体蛋白基因PsOLE4克隆及其调控油脂累积功能分析

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生物技术通报 2022年第11期38卷 151-161页

作者：党瑗李维苗向修宇林善枝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

油体蛋白OLE在植物油脂合成累积中具有重要调控作用。依据山杏(Prunus sibirica)不同发育阶段种子的mRNA转录组测序数据,注释获得5个具有完整开放阅读框和典型保守结构域oleosin的油体蛋白OLE家族基因,通过差异转录谱分析及RT-qPCR检测... 详细信息

油体蛋白OLE在植物油脂合成累积中具有重要调控作用。依据山杏(Prunus sibirica)不同发育阶段种子的mRNA转录组测序数据,注释获得5个具有完整开放阅读框和典型保守结构域oleosin的油体蛋白OLE家族基因,通过差异转录谱分析及RT-qPCR检测,确定与山杏种子发育及油脂累积密切相关的高表达PsOLE4基因为研究对象,克隆该基因并进行生物信息学分析、组织特异表达检测、亚细胞定位分析、遗传转化拟南芥及其种子油脂含量和脂肪酸组分测定等研究。结果显示,PsOLE4基因全长序列为378 bp,可编码含125个氨基酸且分子量为13 kD的蛋白。该蛋白为疏水性无信号肽的非分泌蛋白,含有18个磷酸化位点、2个跨膜结构域和1个高度保守的脯氨酸结(PX_(5)SP_(3)P)结构域,定位于细胞膜上。PsOLE4基因在山杏种子中的表达量显著高于茎、叶及果实,而且PsOLE4基因表达可有效促进转基因拟南芥种子的脂肪酸含量提高与油脂累积,表明山杏PsOLE4基因具有种子表达特异性,对油脂累积具有重要调控作用。研究结果为后续开展山杏种子PsOLE4功能鉴定及应用奠定基础。

关键词：油体蛋白油脂山杏种子 PsOLE4基因克隆组织表达特性亚细胞定位遗传转化功能分析

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四产地元宝枫种皮酚类资源及其抗氧化分析

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北京林业大学学报 2021年第12期43卷 127-135页

作者：夏文哲董婷婷孙立炜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】元宝枫是我国的特色多用途优良树种,元宝枫种皮更是优质的可再生植物资源,研究发现元宝枫种皮中富含优质植物酚类资源,是人类健康和化工产业的优质原料,研究前景广阔。本研究的目的是对4个元宝枫产地元宝枫种皮中的酚类资源及... 详细信息

【目的】元宝枫是我国的特色多用途优良树种,元宝枫种皮更是优质的可再生植物资源,研究发现元宝枫种皮中富含优质植物酚类资源,是人类健康和化工产业的优质原料,研究前景广阔。本研究的目的是对4个元宝枫产地元宝枫种皮中的酚类资源及其抗氧化活性进行分析比较和系统评价。【方法】以北京、内蒙古科尔沁、山东济宁、山东泰安4个元宝枫产地的元宝枫种皮为试材,采用我们所改良的基于96孔板酶标仪的酚类−抗氧化系统评价体系对元宝枫种皮中的酚类、黄酮类、酚酸类、单宁类和缩合单宁类代谢物的含量变化进行评价,并对其抗氧化活性的改变进行定量分析。【结果】产自山东省济宁和泰安的元宝枫种皮的酚类、黄酮类、酚酸类、单宁类和缩合单宁类代谢物的含量均显著高于北京和内蒙古科尔沁的;产自山东省济宁和泰安的元宝枫种皮的抗氧化活性显著优于北京和内蒙古科尔沁的;对于山东省济宁和泰安两个元宝枫产地的元宝枫种皮的品质进行综合分析,发现济宁优于泰安。【结论】山东省两个重要元宝枫产地元宝枫种皮酚类资源和抗氧化活性的品质均优,而两者相比,济宁为山东省元宝枫种皮的更佳产地。本研究对我国元宝枫树种及其酚类资源的综合利用和资源挖掘具有一定的科学指导价值,建议增强对山东省产元宝枫种皮酚类资源的关注和利用。

关键词：酚类资源抗氧化活性元宝枫种皮产地

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山杏种子PsMATE40基因启动子的克隆及驱动表达分析

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生物技术通报 2024年第11期40卷 192-201页

作者：王紫睿刘潇菡修宇林善枝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】转运蛋白PsMATE40在山杏种子苦杏仁苷转运中起到重要作用。克隆PsMATE40基因特异启动子并分析其驱动基因表达活性,为PsMATE40基因及其启动子的应用奠定基础。【方法】依据前期克隆得到的PsMATE40基因,以山杏种子基因组DNA为模板... 详细信息

【目的】转运蛋白PsMATE40在山杏种子苦杏仁苷转运中起到重要作用。克隆PsMATE40基因特异启动子并分析其驱动基因表达活性,为PsMATE40基因及其启动子的应用奠定基础。【方法】依据前期克隆得到的PsMATE40基因,以山杏种子基因组DNA为模板,通过染色体步移克隆得到PsMATE40基因特异启动子全长序列(命名为ProPsMATE40),预测分析其顺式调控元件,采用GUS组织化学染色分析检测启动子活性;利用无缝克隆方法分别构建组成型启动子CaMV35S和特异启动子ProPsMATE40驱动的PsMATE40基因的植物表达载体,开展农杆菌介导的烟草瞬时转化,利用RT-qPCR技术比较分析它们驱动PsMATE40基因的转录表达。【结果】山杏种子PsMATE40基因启动子全长序列为1964 bp,含有2种启动子核心元件(CAAT-box和TATA-box)、多种激素信号(生长素、茉莉酸和水杨酸等)响应元件和胁迫(光、干旱和损伤等)响应元件以及种子发育调控元件等,自身特异启动子ProPsMATE40驱动的PsMATE40基因表达水平明显高于CaMV35S。【结论】山杏种子PsMATE4基因表达可能受植物激素以及生物与非生物胁迫等多种因素的复杂调控,而自身启动子可有效促进PsMATE40基因的转录表达。

关键词：山杏种子苦杏仁苷 PsMATE40基因特异启动子克隆顺式调控元件驱动表达分析

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利用异速生长模型和博弈论解析藏川杨主干动态生长的遗传调控机制

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北京林业大学学报 2024年第6期46卷 154-164页

作者：危学达王玉丁孟东吴双梁丹叶梅霞邬荣领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学院北京100083

【目的】高度与直径是树木生命历程中的2个重要生长性状,本文通过量化藏川杨主干高度和直径之间的相互作用,探究这2个性状的生长过程和生长模式,揭示藏川杨主干动态生长的遗传调控机制。【方法】基于异速生长模型和博弈论构建藏川杨高... 详细信息

【目的】高度与直径是树木生命历程中的2个重要生长性状,本文通过量化藏川杨主干高度和直径之间的相互作用,探究这2个性状的生长过程和生长模式,揭示藏川杨主干动态生长的遗传调控机制。【方法】基于异速生长模型和博弈论构建藏川杨高度与直径性状的动态生长互作微分方程,利用系统作图构建藏川杨主干生长遗传解析的统计模型。进一步以藏川杨自然群体作为研究材料,调查其在温室内的生长动态数据,结合本群体的高通量分子标记数据,开展藏川杨的全基因组基因定位工作。【结果】藏川杨主干高度和直径的整体生长曲线符合Logistic生长曲线,拆分整体生长曲线发现,藏川杨主干的直径生长对高度生长具有抑制作用,而高度生长对直径生长具有促进作用。所有藏川杨高度和直径的个体拟合优度> 0.90,且2个性状拟合的残差均服从随机分布,说明使用广义Lotka-Volterra微分方程来拟合藏川杨高度和直径效果很好。基于功能作图方法共定位到78个显著位点,可注释到52个候选基因。以2号染色体上最显著的SNP为例,对藏川杨高度和直径进行遗传解析,发现该SNP的3种基因型(AA、AC、CC)具有相似的高度–直径相互作用模式。该SNP对整体生长、独立生长和依赖生长发挥了不同方式的遗传效应。对定位到的显著位点进行功能注释,可将这些位点所在的基因分为:与木质素/细胞壁合成相关基因、与生长发育相关基因、与抗病抗逆性相关基因、与光合作用相关基因这4类。【结论】结合异速生长模型和博弈理论的基因定位模型,可检测基因如何通过合作或竞争策略来调控藏川杨主干的大小,识别树干动态生长的过程和模式,相关模型也可为其他物种重要性状之间的深层次遗传解析提供借鉴。

关键词：藏川杨博弈论异速生长模型高度直径数量性状位点

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RNA修饰检测技术的研究进展

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科学通报 2024年第35期69卷 5129-5141页

作者：杨梅葛颜锐吴丁洁林金星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

RNA修饰是在特定的位置上添加化学基团来改变RNA分子的结构和功能,在转录后调控中发挥着重要作用.研究表明,RNA中存在大量动态的、可逆的修饰,能够参与基因表达调控、RNA翻译、细胞分化和疾病发生等生物学过程.为了对RNA修饰的含量和位... 详细信息

RNA修饰是在特定的位置上添加化学基团来改变RNA分子的结构和功能,在转录后调控中发挥着重要作用.研究表明,RNA中存在大量动态的、可逆的修饰,能够参与基因表达调控、RNA翻译、细胞分化和疾病发生等生物学过程.为了对RNA修饰的含量和位置信息进行检测,研究人员开发了多种RNA修饰检测方法.本综述主要从RNA修饰的定量检测技术、位点特异性检测技术和测序检测技术三个方面出发,系统介绍了这些检测技术的原理、操作步骤和优缺点,并对RNA修饰的检测技术最新研究进展进行了总结,为深入研究RNA修饰的生物学功能和作用机制提供更好的思路和方法.

关键词： RNA修饰检测技术定量位点特异性测序

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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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