检索结果-内蒙古大学图书馆

北京林业大学学报 2024年第5期46卷 163-172页

作者：王子健叶梅霞张涵邬荣领北京林业大学生物科学与技术学院计算生物学中心北京100083

【目的】以大肠杆菌菌株丰度和功能作图模型为研究基础,通过在功能作图模型中引入群体的固定效应和个体间亲缘关系造成的随机效应,探究混合效应对功能作图模型性能的影响。【方法】本研究在功能定位框架基础上,使用大肠杆菌动态培养的... 详细信息

【目的】以大肠杆菌菌株丰度和功能作图模型为研究基础,通过在功能作图模型中引入群体的固定效应和个体间亲缘关系造成的随机效应,探究混合效应对功能作图模型性能的影响。【方法】本研究在功能定位框架基础上,使用大肠杆菌动态培养的生长数据作为实际案例,将亚群和SNP基因型作为固定效应的来源,将固定效应因素融入定位模型,提出了Q矩阵模型的扩展;在保留使用方差–协方差模型对随机残差建模的前提下,使用Legendre模型对随机效应建模,开展了固定效应加一般性的随机效应的混合效应模型分析(模型1);利用限制性似然估计的方法推导其方差–协方差参数、随机效应和固定效应,开展了固定效应和亲缘关系造成随机效应的混合模型(模型2)分析;利用Zwald检验法推导各标记位点p值的计算方法。【结果】(1)2种模型中,95%的标记呈现出p值与期望值相吻合的特点,p值分布在QQ图中的上翘结果满意。(2)模型2相比模型1检测到了更多的SNP位点,表明模型2对亲缘关系造成的随机效应解释性更强。(3)计算机模拟结果显示:样本量较小、遗传力较低时,模型假阳性率为4.77%;当样本量为800,遗传力为1%时,模型对QTL的发现率可超过70%;或当样本量为400,遗传力超过1.5%时,QTL发现率也可超过70%。【结论】本研究提出的在功能作图模型中引入固定效应和亲缘关系造成的随机效应的混合模型的方法较好地完善了功能定位理论,对固定效应中的协变量因素具有较好的校正功能,可有效剖分随机效应与剩余残差;为后续完善功能定位,开发固定效应加亲缘关系(Q+K)模型的软件包奠定了良好基础。

关键词：功能作图关联分析混合效应限制性最大似然估计数量性状位点

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盐胁迫下胡杨根系发育与遗传调控

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北京林业大学学报 2025年第1期47卷 72-84页

作者：张波卢凯燕张晓宇邬荣领北京林业大学理学院北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院计算生物学中心北京100083

【目的】探究胡杨主根分别在正常和盐胁迫条件下的生长适应性模式,有效定位影响胡杨根系表型性状的显著数量性状座位(QTL),将遗传调控网络可视化,进一步探究胡杨根系表型性状在盐胁迫下的遗传调控机制。【方法】基于胡杨在正常和盐胁迫... 详细信息

【目的】探究胡杨主根分别在正常和盐胁迫条件下的生长适应性模式,有效定位影响胡杨根系表型性状的显著数量性状座位(QTL),将遗传调控网络可视化,进一步探究胡杨根系表型性状在盐胁迫下的遗传调控机制。【方法】基于胡杨在正常和盐胁迫条件下的表型与基因型数据,运用主成分分析、方差分析和动态模型拟合等统计方法分析表型变化规律,采用功能作图方法定位显著QTL,将根系在盐胁迫下表型性状的遗传调控网络可视化。【结果】(1)相关性分析表明,胡杨根系性状在正常条件下表现出高度协同作用,而在盐胁迫下通过减少根数量来增加平均根长;基于主成分分析确定了主根长、主根表面积和主根数量作为研究的主要表型性状;与正常条件相比,盐胁迫对主根长、主根表面积和主根数量3种表型性状产生了抑制作用。比较拟合优度R2发现,相较于Logistic、Richards和Weibull生长方程,Gompertz模型表现最优。(2)在正常条件下,分别定位到100、89、85个调控主根长、主根表面积、主根数量的显著QTLs,主要分布于连锁群1、4、5、14和15;在盐胁迫下,分别定位到91、85、87个调控以上3个性状的显著QTLs,集中分布于2、3、5、13和18连锁群。(3)遗传效应分析显示,两种条件下影响主根长度的显著QTLs遗传效应均随时间持续上升;影响主根数量的显著QTLs主要表现为持续上升,部分位点表现为先升后降或先降后升的趋势;影响主根表面积的显著QTLs在正常条件下呈现3种模式—先升后降、持续波动上升和先升后降再升,而在盐胁迫下大多持续上升。(4)正常条件下,分别注释到影响主根长、主根表面积、主根数量表型性状的21、14、14个候选基因,主要集中于基本的代谢过程、生长素转运、染色体分离等;盐胁迫下分别注释到19、17、15个候选基因,主要富集于胁迫响应、氧化还原平衡、铁离子运输和tRNA修饰等。(5)可视化遗传网络发现,枢纽基因(LOC105114908)和(LOC105120566)可能参与胡杨盐胁迫响应。【结论】盐胁迫显著影响了胡杨根系的生长发育。运用多种统计模型,本研究定位到影响根系生长的显著QTLs,揭示了其遗传效应随环境变化的动态特征。研究结果为理解胡杨适应盐胁迫的遗传调控基础提供了新见解,并为林木遗传改良研究提供了方法支持。

关键词：胡杨盐胁迫功能作图遗传效应遗传网络数量性状基因座位主根性状

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拟南芥株高性状全基因组上位互作网络构建

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北京林业大学学报 2023年第9期45卷 21-32页

作者：杨镇宇祝绪礼曹译戈任翔宇邬荣领北京林业大学生物科学与技术学院计算生物学中心北京100083

【目的】以拟南芥株高性状及上位性网络模型为研究基础,通过构建不同层次的互作调控网络,探究、揭示植物生长发育过程中多基因在复杂网络中相互作用的过程或规律。【方法】以拟南芥的84个重组自交系为实验材料,共获得417 495个单核苷酸... 详细信息

【目的】以拟南芥株高性状及上位性网络模型为研究基础,通过构建不同层次的互作调控网络,探究、揭示植物生长发育过程中多基因在复杂网络中相互作用的过程或规律。【方法】以拟南芥的84个重组自交系为实验材料,共获得417 495个单核苷酸位点(SNPs)及8个时间点的株高生长数据,基于功能作图方法对测序得到的不同基因型与株高性状进行关联分析后,通过结合系统生物学中模块化的概念及统计学中降维的思想,在常微分方程组的基础上构建稀疏、有向、可量化的模块以及基因之间的上位性互作网络,同时使用拟南芥在线数据库对不同功能模块中的候选基因进行富集分析与功能注释。【结果】研究结果表明,在宏观遗传调控网络中,大部分功能模块在拟南芥发育过程中起正向调控的作用,并且随时间的变化会改变互作的策略。在微观调控网络中,与拟南芥的结构发育密切相关的基因AT4G29140在网络中对其他位点都是上调作用,同时只受到与衰老有关基因的下调作用。而与维持细胞的稳态有关的基因AT4G36910不主动发挥调控作用,其功能表达非常依赖于其他基因的控制。基因AT4G22680可能通过调节RP1的表达发挥其调控的功能。【结论】本研究从关联分析与复杂网络的角度上,探究了影响拟南芥生长的上位性机制,为植物遗传结构的解析提供了新的方法和思路。

关键词：复杂性状遗传方差统计模型基因上位性网络拟南芥

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利用系统作图解析藏川杨邻株互作遗传调控机理

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北京林业大学学报 2024年第10期46卷 63-73页

作者：丁孟东危学达王玉祝绪礼北京林业大学生物科学与技术学院计算生物学中心北京100083 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

【目的】植株之间的互作对生态系统的形成具有重要意义,本研究在邻株互作这一最小的种内互作单元水平上,研究植物间相互作用的遗传调控机制。【方法】以不同系号的藏川杨自然群体作为研究材料,两两随机配对扦插于花盆中,调查其生长季的... 详细信息

【目的】植株之间的互作对生态系统的形成具有重要意义,本研究在邻株互作这一最小的种内互作单元水平上,研究植物间相互作用的遗传调控机制。【方法】以不同系号的藏川杨自然群体作为研究材料,两两随机配对扦插于花盆中,调查其生长季的株高动态表型;结合本群体SNP标记数据,基于系统作图进行藏川杨的全基因组基因定位工作,定位显著QTL;利用GO富集分析和构建常微分互作网络,分析候选基因的功能。【结果】(1)共定位到92个显著位点,可注释到31个候选基因。(2)GO富集分析中,生物学过程包括生长素信号通路和脱落酸信号通路等,分子功能包括内肽酶活性和蛋白酶活性等,细胞组分包括呼吸链和细胞色素等。(3)在31个候选基因中,第5、8、10、12、21号基因是直接效应网络的枢纽基因,第5、8、10、13号基因是间接效应网络的枢纽基因,第5、8、13号基因是上位互作网络的枢纽基因,其中5、10、13基因参与植物免疫反应和响应环境胁迫。【结论】对于藏川杨间的种内邻株互作,系统作图可筛选互作相关的遗传位点,构建遗传调控网络并挖掘枢纽基因,可为解析木本植物互作的遗传机制提供新的视角。

关键词：系统作图邻株互作调控网络 QTL 藏川杨

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木本植物中microRNA的研究进展

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植物生理学报 2023年第5期59卷 817-828页

作者：陈静孟剑桥侯思佳张倩倩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

MicroRNAs(miRNAs)是一类非编码小RNA,长度为20~24 nt,通过降解靶基因的mRNA和抑制翻译过程在转录后水平调控植物的生理过程。miRNAs已被证明在植物的生长发育中起重要调控作用,但在木本植物中的研究较少。本文将对非编码RNA的分类、miR... 详细信息

MicroRNAs(miRNAs)是一类非编码小RNA,长度为20~24 nt,通过降解靶基因的mRNA和抑制翻译过程在转录后水平调控植物的生理过程。miRNAs已被证明在植物的生长发育中起重要调控作用,但在木本植物中的研究较少。本文将对非编码RNA的分类、miRNAs合成机制以及其对木本植物花、果实、种子、根生长发育和胁迫响应的调控功能进行总结,旨在为研究miRNAs调控木本植物生长发育提供一些参考。

关键词： miRNAs 功能植物生长木本植物

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WIND转录因子在植物响应伤口胁迫和器官生长发育中的研究进展

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中国生物工程杂志 2022年第4期42卷 85-92页

作者：侯思佳张倩倩孙振美陈静孟剑桥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北京100083

伤口诱导的去分化因子(WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION,WIND)是AP2/ERF家族成员之一。植物AP2/ERF(APETALA2/ETHYLENE RESPONSE FACTOR)是一个庞大的转录因子基因家族,存在于所有的植物中。目前大部分关于WIND转录因子的研究都局限在模式植物拟南芥中,在其他植物中鲜有研究。总结了近年来WIND基因在植物伤口信号响应、愈伤组织形成、植物生长和代谢及表观遗传调控中的作用,为后续进一步探究该基因的功能及其应用提供理论基础。

关键词： AP2/ERF基因家族转录因子 WIND 生物学功能

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KNOX2转录因子研究进展

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植物生理学报 2024年第9期60卷 1367-1374页

作者：王聪侯思佳张倩倩陈静杜俊红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林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

KNOX (KNOTTED1-like homeobox)是植物中一类具有重要功能的转录因子,属于同源异形盒基因超家族中TALE (three amino-acid loop extension)的亚族。研究表明该家族成员广泛参与植物生长发育和形态建成。本文主要对KNOX2基因的结构、分... 详细信息

KNOX (KNOTTED1-like homeobox)是植物中一类具有重要功能的转录因子,属于同源异形盒基因超家族中TALE (three amino-acid loop extension)的亚族。研究表明该家族成员广泛参与植物生长发育和形态建成。本文主要对KNOX2基因的结构、分类、生物学功能及参与的分子互作机制进行综述性介绍,并对近年来的最新研究成果进行总结,以期为进一步探究KNOX2基因在植物生长发育过程中的相关机制及其他物种中的功能提供参考。

关键词： KNOX2 次生细胞壁珠被结瘤

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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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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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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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