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西北植物学报 2024年第12期44卷 1900-1914页

作者：冯超群阮坤非师劭彤李森程少颖刘忠华北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 林木育种与生态修复国家工程研究中心北京100083

【目的】探究北京地区元宝枫凋落叶对桔梗药用活性成分积累的影响,通过转录组测序揭示桔梗根部活性成分合成的分子机制。【方法】利用Illumina对桔梗根部进行转录组测序,分析萜类、类黄酮和苯丙烷类次生代谢产物合成通路中的基因表达变... 详细信息

【目的】探究北京地区元宝枫凋落叶对桔梗药用活性成分积累的影响,通过转录组测序揭示桔梗根部活性成分合成的分子机制。【方法】利用Illumina对桔梗根部进行转录组测序,分析萜类、类黄酮和苯丙烷类次生代谢产物合成通路中的基因表达变化。【结果】共检测到15727个SSR位点。发现753个DEGs注释到GO数据库的三大分类中,314个DEGs注释到KEGG数据库的105个代谢通路中。与对照组相比,分别有17,7,26个DEGs参与萜类、类黄酮和苯丙烷类化合物的生物合成。【结论】萜类和苯丙烷合成途径的DEGs主要上调表达,类黄酮合成途径的DEGs普遍下调表达。推测萜类和苯丙烷类物质合成上升,类黄酮合成下降。获得了桔梗根部的全部转录组信息,并初步预测了桔梗萜类、类黄酮以及苯丙烷类合成可能的调控通路。

关键词：桔梗元宝枫转录组差异表达基因(DEG) 次生代谢产物合成调控

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麻栎种子和胚方脱水敏感性及其低温贮藏技术

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林业科学 2025年第4期61卷 129-139页

作者：张铭佳仝伯强曲凯咸洋崔程程王永正臧一村韩彪北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 暖温带林草种质资源保存与利用国家林业和草原局重点实验室、山东省林草种质资源中心济南250000 山东农业大学林学院泰安271000

【目的】研究麻栎种子和胚方的脱水敏感性特征与临界含水量,探索麻栎种子低温保存技术和胚方超低温保存技术,为麻栎等顽拗性种子的保存提供技术参考。【方法】以野生麻栎种子为试验材料,采用硅胶减重法快速脱水至目标含水量,测定不同含... 详细信息

【目的】研究麻栎种子和胚方的脱水敏感性特征与临界含水量,探索麻栎种子低温保存技术和胚方超低温保存技术,为麻栎等顽拗性种子的保存提供技术参考。【方法】以野生麻栎种子为试验材料,采用硅胶减重法快速脱水至目标含水量,测定不同含水量种子和胚方的萌发指标;利用差示扫描量热技术(DSC)测定不同含水量胚轴和子叶的热力学参数,根据含水量和对应热焓的关系测算胚方结晶临界含水量;应用低温密封保存法保存不同含水量的种子,运用玻璃化法在超低温环境中保存不同含水量的胚方。【结果】1)麻栎不同含水量种子和胚方萌发特征显示,二者分别从初始含水量34.90%和44.14%降至10.00%,萌发率从93.00%和90.00%降至5.00%和60.00%。2)不同含水量麻栎胚轴和子叶DSC结果显示,随着胚轴和子叶含水量降低,结晶起始温度、峰值温度和热焓均呈规律性下降趋势,与含水量显著正相关;不同含水量胚轴平均热焓高于子叶平均热焓,胚轴自由水含量高于子叶自由水含量,初步判定本批次麻栎胚方理论结晶临界含水量为11.72%。3)脱水对麻栎种子生理生化特性的影响结果显示,随着脱水程度加深,种子细胞超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(PRO)和丙二醛(MDA)含量均呈先上升后下降趋势。4)麻栎种子低温保存结果显示,初始含水量种子在4℃下保存21天,萌发活力没有变化,重度脱水(10.00%~20.00%)种子能够忍受一定程度的低温伤害;不同含水量胚方超低温保存结果显示,含水量对超低温保存结果有显著影响,PVS2预处理30 min时10.00%和15.00%含水量麻栎胚方成活率分别为5.00%和3.00%,不同含水量胚方经预处理和超低温保存后,热力学特征发生改变,15.00%含水量麻栎胚方重新获得自由水。【结论】麻栎种子和胚方萌发率随含水量下降而降低,具有脱水敏感性特征,脱水对麻栎种子生理生化特性有显著影响;麻栎胚方理论结晶临界含水量为11.72%;超低温保存麻栎胚方具有可行性,但仍需完善保存方法,提高胚方超低温保存后恢复萌发率。

关键词：麻栎顽拗性种子脱水敏感性超低温保存差示扫描量热技术

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空间代谢组技术在植物研究中的应用与前景

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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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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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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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Ca^(2+)-ATPase参与植物耐盐性调控的研究进展

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植物研究 2024年第5期44卷 641-654页

作者：马秀英李金克周晓阳陈少良济宁学院生命科学与工程学院曲阜273155 北京林木分子设计育种高精尖创新中心北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 北京林业大学实验室与设备管理处北京100083

盐胁迫下细胞质Ca^(2+)浓度升高,细胞会激活Ca^(2+)调节的靶酶或者与Ca^(2+)高度亲和的受体蛋白,其中,与Ca^(2+)高度亲和的受体蛋白中,植物钙泵(Ca^(2+)-ATPase)是P型ATP酶,包含内质网Ca^(2+)-ATPases与质膜Ca^(2+)-ATPas‐es,通过主动运输将Ca^(2+)从细胞质转移到质外体或细胞器。大量研究表明,植物的耐盐性在很大程度上与其维持钙泵即Ca^(2+)-ATPase活性的能力有关。多种植物Ca^(2+)-ATPase对盐胁迫表现出敏感性,并受到外源Ca^(2+)的保护,表明外源钙处理与Ca^(2+)-ATPase活性可能在盐胁迫下的细胞内钙稳态和信号转导中起重要作用。该研究概述了植物Ca^(2+)-ATPase类型、结构与性质,亚细胞定位Ca^(2+)-ATPase及外源钙与亚细胞定位Ca^(2+)-ATPase参与植物耐盐调控研究进展,重点对质膜、液泡膜、核膜、内质网及高尔基体Ca^(2+)-ATPases参与植物耐盐调控的研究进展进行了综述,并提出展望。该研究为了解植物耐盐性生理及分子机制提供帮助,同时为作物耐盐栽培提供新思路。

关键词： Ca^(2+)-ATPase 质膜液泡膜内质网核膜盐胁迫

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油松SAUR基因家族鉴定及其干旱胁迫表达模式分析

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北京林业大学学报 2024年第8期46卷 57-67页

作者：燕佳惠周成城钮世辉李伟林木遗传育种全国重点实验室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

【目的】本研究旨在鉴定油松生长素响应基因SAUR家族,分析其基本特征及其在干旱胁迫中的作用,以期为油松及其他针叶树SAUR基因家族功能解析提供参考。【方法】以油松全基因组数据信息为基础,blast比对鉴定出SAUR基因家族,通过生物信息... 详细信息

【目的】本研究旨在鉴定油松生长素响应基因SAUR家族,分析其基本特征及其在干旱胁迫中的作用,以期为油松及其他针叶树SAUR基因家族功能解析提供参考。【方法】以油松全基因组数据信息为基础,blast比对鉴定出SAUR基因家族,通过生物信息学方法分析其基因结构、氨基酸特性、染色体定位、基因进化、基因功能,并通过RNA-Seq数据分析其在干旱胁迫下的表达模式。【结果】(1)在油松中共鉴定出66个SAUR家族基因,命名为PtSAUR1~PtSAUR66,其中60个SAUR家族成员不均匀地分布在9条染色体上,多呈现簇状分布。(2)蛋白理化特征分析结果表明,76%的SAUR蛋白呈碱性;亚细胞预测结果显示,74%的SAUR蛋白可定位到细胞核中。(3)油松与银杏和巨杉SAUR基因的共线关系结果显示:与银杏相比,油松与巨杉的同源关系更近。(4)顺式作用元件预测结果显示:SAUR家族基因的启动子中预测到多种激素(茉莉酸甲酯、脱落酸、生长素等)、非生物胁迫(低温、干旱等)相关的顺式作用元件,其中茉莉酸甲酯相关的元件数最多,生长素相关的元件数最少。(5)系统进化分析显示:油松SAUR家族蛋白可分为7个类群,油松中既存在相近于被子植物的SAUR蛋白,也存在前期分离出来的油松独有的SAUR蛋白。(6)RNA-Seq数据分析结果显示:油松SAUR基因家族对于干旱胁迫具有一定的调节作用,其中PtSAUR23、PtSAUR59和PtSAUR663个基因成员变化显著,推测为抗旱的关键基因。【结论】油松SAUR家族基因可参与调控干旱胁迫,PtSAUR23、PtSAUR59和PtSAUR66可能在这个过程中起到关键的作用。

关键词：油松 SAUR基因家族干旱胁迫基因表达

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蛋白质寡聚化的活体检测技术及其研究进展

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科学通报 2024年第8期69卷 1034-1046页

作者：罗鹏云李岩竣左新秀钱虹萍徐昌文林金星崔亚宁林木育种与生态修复国家工程研究中心林木遗传育种全国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

蛋白质寡聚在许多生理过程中起着非常重要的作用,分析蛋白寡聚化有利于深层次解析蛋白质-蛋白质/配体相互作用、信号转导以及疾病发生相关机制等生物学过程.近年来,随着一些新兴技术的涌现,实时、动态、活体观测蛋白与蛋白相互作用的研... 详细信息

蛋白质寡聚在许多生理过程中起着非常重要的作用,分析蛋白寡聚化有利于深层次解析蛋白质-蛋白质/配体相互作用、信号转导以及疾病发生相关机制等生物学过程.近年来,随着一些新兴技术的涌现,实时、动态、活体观测蛋白与蛋白相互作用的研究已成为热点.通过提高时间分辨率和空间分辨率,可以更准确地观察和研究蛋白质的动态行为和相互作用.同时,新兴技术与算法的结合进一步扩展了对蛋白质在时间和空间尺度上的研究范围,使我们能更深入地探索蛋白质结构与功能之间的关系.本文首先简要介绍了寡聚蛋白质的分类和形成机制,随后从蛋白标记技术和活体检测技术两个方面综述了用于分析蛋白复合体寡聚化的几种主要技术以及其研究进展.最后,展望了蛋白质寡聚化研究的发展前景,希望为研究者在选择适合的分析技术时提供一些理论参考.

关键词：蛋白质寡聚化蛋白质-蛋白质相互作用蛋白质标记活体检测

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植物TCP转录因子研究进展

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科学通报 2022年第33期67卷 3964-3975页

作者：唐羽翔高旭崔亚宁许会敏于静娟中国农业大学生物学院北京100193 中国农业大学生命科学国家级实验教学示范中心北京100193 北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

TCP(Teosinte branched1/Cycloidea/Proliferating cell factor)转录因子是植物特有的转录因子,能够结合特定的启动子序列来调节其靶基因的表达水平.TCP为植物中保守和广泛存在的转录因子家族,不同植物进化出多种方式精准调控其下游相... 详细信息

TCP(Teosinte branched1/Cycloidea/Proliferating cell factor)转录因子是植物特有的转录因子,能够结合特定的启动子序列来调节其靶基因的表达水平.TCP为植物中保守和广泛存在的转录因子家族,不同植物进化出多种方式精准调控其下游相关因子,并且自身基因表达也被严格地调控.TCP不仅可以在植物根、茎、叶、花、果实和维管组织发育中起到重要调控作用,还可以参与植物次生代谢、生物胁迫和非生物胁迫等重要生理学过程.近年来,有关TCP对植物生长发育调控机制的研究越来越多,尤其是对上游调控因子及下游靶基因生物学功能的相关研究.本文综述了TCP转录因子在维管组织发育、生命周期转变、植物逆境胁迫等过程中的调控机制,以及miRNA-TCP、TCP与染色质重塑等相互作用调控网络的最新进展.最后,对目前TCP研究中存在的问题和未来的研究方向进行了讨论和展望.

关键词： TCP转录因子生物学功能逆境胁迫调控网络

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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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