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南京林业大学学报(自然科学版) 2024年第6期48卷 71-78页

作者：翟学昌彭丽颜海飞朱柯帆张淑燕张彩云鲁显楷江西环境工程职业学院中国科学院华南植物园广东省应用植物学重点实验室信丰县林木良种场华南农业大学生命科学学院广东食品药品职业学院

【目的】发掘我国重要资源植物黑老虎（Kadsura coccinea）的叶绿体基因组高变异区域及SSR变异位点，为其遗传多样性及种质资源评估奠定基础。【方法】获取5个黑老虎个体的叶绿体基因组，通过基因注释，采用生物信息学方法开展核苷酸多... 详细信息

【目的】发掘我国重要资源植物黑老虎（Kadsura coccinea）的叶绿体基因组高变异区域及SSR变异位点，为其遗传多样性及种质资源评估奠定基础。【方法】获取5个黑老虎个体的叶绿体基因组，通过基因注释，采用生物信息学方法开展核苷酸多态性、简单重复序列（simple sequarce repeat, SSR）分析，并以2个五味子属植物为外类群分析南五味子属的系统发育关系。【结果】黑老虎完整叶绿体基因组为典型的四分体环状结构，长度为145 413～145 903 bp。其中，大单拷贝区的长度范围为94 457～94 757 bp,小单拷贝区的长度为18 032～18 047 bp,重复区为16 431～16 552 bp。黑老虎叶绿体基因组编码125个基因，蛋白编码基因、tRNA基因、rRNA基因分别为82、35、8个；总G（鸟嘌呤）和C（胞嘧啶）的碱基数占总碱基数的比例（GC占比）为39.7%。采用滑动窗口法分析发现黑老虎叶绿体基因组上petN-psbM和trnS-GCU-trnG-UCC具有很高的核苷酸多态性（Pi> 0.03）。该物种叶绿体基因组上共有212个SSR位点，其中24个SSR位点在5个黑老虎个体间存在多态变异，具有应用前景。系统发育分析表明，此次研究中黑老虎个体聚成一支，与同属其他物种关系较远。【结论】本研究首次系统比较了多个黑老虎个体的叶绿体基因组，发掘出基因组内的高变异区域及变异SSR位点，为其遗传多样性及种质资源评估奠定了基础。

关键词：黑老虎质体基因组遗传多样性 SSR位点系统发育

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枣多聚半乳糖醛酸酶基因家族的鉴定及表达分析

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分子植物育种 2021年第5期19卷 1442-1450页

作者：何颖宋爽李美育薄文浩李颖岳曹明王爱华李国强刘晓宇庞晓明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北京100083 河北省沧县国家枣树良种基地沧州071001 北京市十三陵林场北京102200

多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因家族是细胞壁水解酶大家族,为了探究其在枣果发育过程中的作用,本研究通过生物信息学方法对‘冬枣’基因组进行了分析,共鉴定到41个ZjPG基因,编码263~845个氨基酸,不均匀地分布在除7号染色体外的其他染色体上,... 详细信息

多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因家族是细胞壁水解酶大家族,为了探究其在枣果发育过程中的作用,本研究通过生物信息学方法对‘冬枣’基因组进行了分析,共鉴定到41个ZjPG基因,编码263~845个氨基酸,不均匀地分布在除7号染色体外的其他染色体上,其中36个ZjPG蛋白具有完整的保守结构域。系统发育分析将ZjPG家族成员划分为6个分枝。对枣PG基因表达模式分析,发现部分基因在果实发育后期表达较高,这可能暗示着这些基因在果实发育相应阶段起到重要作用。本研究为枣PG基因各成员的功能分析提供了基础。

关键词：冬枣(Ziziphus jujuba) 多聚半乳糖醛酸酶基因家族生物信息学

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林木遗传育种研究进展

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南京林业大学学报(自然科学版) 2020年第3期44卷 1-10页

作者：康向阳北京市林木分子设计育种高精尖创新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北京林业大学生物科学与技术学院

林木遗传育种是研究森林遗传和林木良种选育理论与技术的科学。其因林木地理变异规律研究而萌芽,伴随着遗传学基本理论体系形成完成奠基,在不断推动遗传改良以满足人工林高效培育的良种急需中实现林木遗传育种现代理论和技术体系构建,... 详细信息

林木遗传育种是研究森林遗传和林木良种选育理论与技术的科学。其因林木地理变异规律研究而萌芽,伴随着遗传学基本理论体系形成完成奠基,在不断推动遗传改良以满足人工林高效培育的良种急需中实现林木遗传育种现代理论和技术体系构建,并在进入21世纪之后开启了分子设计育种的深入发展阶段。经过近两个世纪的创新发展,林木遗传育种形成了一个适合树木生物学特点、遗传基础研究与育种创新应用紧密结合并协同发展的学科体系。其中,基于轮回选择不断推进以选择、交配、遗传测定为核心的育种循环,完成更高轮次的基本群体、育种群体、选择群体和生产群体建设,是可持续遗传改良的根本所在。在此基础上,或通过远缘杂交选育杂种优势突出的林木品种;或基于有性多倍体化开展多倍体育种,综合利用杂种优势和倍性优势,实现林木多目标性状改良;或采用转基因和基因编辑等分子育种技术,进一步改良已有林木品种或优异种质等。而林木良种生产仍然依赖传统的种子园制种和无性系制种,其中体胚发生技术实用化将是进一步实现种子繁殖树种遗传改良水平提升的有效途径。推动林木育种理论和技术创新,提高育种效率和效果,选育产量更高、品质更优、抗逆性更强、适应性更广的林木良种并应用于生产,保证用更少的人工林面积生产更多的木材及林产品,以减少对天然林的依赖,林木遗传育种在未来将发挥更大的作用。

关键词：林木育种轮回选择育种循环良种

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翅果油树脂肪酸合成的分子调控机制

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森林与环境学报 2025年第1期45卷 91-100页

作者：李倩倩胡晓艳冯宇奇李昊炀张建国杜淑辉山西农业大学林学院山西晋中030800 山西农业大学食品科学与工程学院山西晋中030800 中国林业科学研究院林业研究所北京100091

翅果油树是重要的木本油料树种,其种仁中油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸含量高,但目前翅果油树脂肪酸生物合成分子调控机制尚不清楚。以不同发育期翅果油树种仁为对象,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)和转录组学方法,解析翅果油树种仁脂肪酸含... 详细信息

翅果油树是重要的木本油料树种,其种仁中油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸含量高,但目前翅果油树脂肪酸生物合成分子调控机制尚不清楚。以不同发育期翅果油树种仁为对象,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)和转录组学方法,解析翅果油树种仁脂肪酸含量动态变化规律及其合成与调控机制。结果表明:发育末期不饱和脂肪酸占翅果油树种仁脂肪酸总量的90%以上。其中,油酸、亚油酸含量高达56.03、56.69 mg·g^(-1),分别占脂肪酸总量的42.35%、42.85%。转录组学分析表明:436个基因参与脂质代谢相关途径,其中178个基因直接参与脂肪酸生物合成,2735个基因参与碳水化合物代谢相关途径。加权基因共表达网络分析(WGCNA)结果表明,MEturquoise模块与油酸、亚油酸含量呈显著正相关(P<0.05)。共表达网络分析表明,转录因子EmWRI1是翅果油树脂肪酸生物合成的重要调控因子。

关键词：翅果油树油脂积累加权基因共表达网络分析共表达网络分析转录因子EmWRI1

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杨树10种miRNA的低氮胁迫差异表达及靶基因的鉴定与分析

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分子植物育种 2019年第3期17卷 771-779页

作者：包海孙丰硕徐千惠王延伟北京林业大学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国家林业局树木花卉育种与生物工程重点开放实验室

microRNA (miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在植物应对逆境胁迫的响应中起着重要调控作用。为了探讨miRNA在杨树受低氮营养胁迫不同时间段的差异表达模式以初步鉴定参与低氮胁迫响应的miRNA,本研究以重要乡土树种毛白杨为材料,进行... 详细信息

microRNA (miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在植物应对逆境胁迫的响应中起着重要调控作用。为了探讨miRNA在杨树受低氮营养胁迫不同时间段的差异表达模式以初步鉴定参与低氮胁迫响应的miRNA,本研究以重要乡土树种毛白杨为材料,进行不同时间段的低氮胁迫处理,分别提取长度在200 nt以下的小片段RNA,利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低氮胁迫后10种miRNA的差异表达模式。结果显示,miRNA的表达在低氮胁迫下有显著变化,部分miRNA的表达呈现动态反应。在低氮胁迫下,miRNA的表达呈现四种模式,大部分miRNA的表达在处理1 d后受到显著抑制。借助生物信息学手段,进一步鉴定到10个miRNA的靶基因,功能注释表明靶基因共分为6大类,降解组实验进一步验证了miR159a对靶基因的切割。该研究初步表明,miRNA在杨树对低氮营养的胁迫响应中可能发挥着重要调控作用。

关键词：毛白杨低氮营养胁迫 microRNA 靶基因差异表达

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皂荚类胡萝卜素合成途径基因表达分析及miRNA调控的鉴定

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分子植物育种 2019年第4期17卷 1138-1146页

作者：陈慧李奕文霍晓薇王延伟北京林业大学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国家林业局树木花卉育种与生物工程重点开放实验室北京100083

皂荚是豆科皂荚属落叶乔木,具有较高的生态价值和药用价值。研究相关基因的表达、调控及功能,是分子改良植物的重要前提,而目前对皂荚基因表达调控的研究鲜有报道。为了探究皂荚荚果成熟过程中类胡萝卜素合成途径的基因表达和调控,本研... 详细信息

皂荚是豆科皂荚属落叶乔木,具有较高的生态价值和药用价值。研究相关基因的表达、调控及功能,是分子改良植物的重要前提,而目前对皂荚基因表达调控的研究鲜有报道。为了探究皂荚荚果成熟过程中类胡萝卜素合成途径的基因表达和调控,本研究基于皂荚荚果两个不同发育期(7月, 9月)的转录组高通量测序结果,发现合成类胡萝卜素关键前体番茄红素的合成酶基因(CrtQ)在皂荚荚果成熟早期被显著抑制,而负责内源激素脱落酸(ABA)的合成酶基因(AAO3)被显著诱导;另外,研究发现miR838-3p可调控类胡萝卜素途径中合成番茄红素的前体的酶基因(CrtB)。本研究结果表明,类胡萝卜素途径中色素合成过程被miR838-3p抑制进而诱导脱落酸的合成从而在皂荚荚果成熟中起着重要作用,并可能会反馈促进次生代谢物皂苷的生成。研究首次鉴定了皂荚荚果发育中类胡萝卜素合成途径基因的表达模式,并揭示了miRNA的调控,该结果可为提高皂荚抗逆性或遗传改良荚果内重要次生代谢物皂苷含量提供分子线索和依据。

关键词：皂荚荚果类胡萝卜素途径脱落酸 miRNA

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百合单倍体育种策略及发展趋势

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植物生理学报 2020年第11期56卷 2367-2372页

作者：赵志珩梁文汇王伟娟陆雅宁刘欢陈玉珍卢存福广西壮族自治区林业科学研究院广西特色经济林重点实验室南宁530002 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教育部林木花卉遗传育种重点实验室北京100083 北京市科学技术委员会农村发展中心北京100195

百合是一种集药用、食用和观赏为一体的单子叶植物。百合遗传多样性丰富,市场新品种大多是通过杂交选育而成。百合具有基因组大、杂合度高、品种倍性复杂等特点,常常出现杂交育种障碍,致使百合育种进展缓慢。单倍体育种技术已成为常规... 详细信息

百合是一种集药用、食用和观赏为一体的单子叶植物。百合遗传多样性丰富,市场新品种大多是通过杂交选育而成。百合具有基因组大、杂合度高、品种倍性复杂等特点,常常出现杂交育种障碍,致使百合育种进展缓慢。单倍体育种技术已成为常规杂交育种的重要补充,大大提高了现代植物育种效率。本文综述了百合单倍体诱导策略以及单倍体的保持与加倍,尤其介绍了基于基因组编辑技术的单倍体诱导新技术,为百合采用现代分子育种研究策略与综合开发利用提供重要参考资料。

关键词：百合单倍体应用价值诱导策略保持与加倍

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紫花苜蓿MsMATE1基因克隆及其抵御铁胁迫功能的鉴定

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植物遗传资源学报 2021年第2期22卷 512-520页

作者：高铭周思莹李钧儒石卓郭长虹郭东林哈尔滨师范大学生命科学与技术学院/黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室哈尔滨150025

多药和有毒化合物外排转运蛋白MATE能转运金属、激素、次生代谢物等多种底物,因而在植物的生长发育中发挥重要作用。本研究基于紫花苜蓿(Medicago sativa L.)基因组数据和缺铁胁迫的转录组数据,克隆获得紫花苜蓿MsMATE1及pMsMATE1启动子... 详细信息

多药和有毒化合物外排转运蛋白MATE能转运金属、激素、次生代谢物等多种底物,因而在植物的生长发育中发挥重要作用。本研究基于紫花苜蓿(Medicago sativa L.)基因组数据和缺铁胁迫的转录组数据,克隆获得紫花苜蓿MsMATE1及pMsMATE1启动子(GenBank登录号分别为MN547958和MT505313)。MsMATE1基因长1470 bp,编码489个氨基酸。系统进化分析表明,紫花苜蓿MsMATE1蛋白属于mate家族,与蒺藜苜蓿MtMATE(XP013453190.1)亲缘关系最近。生物信息学分析表明,MsMATE1具有典型的MATE_like超家族结构域,属于H+势驱动的真核亚类;MsMATE1为跨膜蛋白,二级结构的主要构成元件是α螺旋。pMsMATE1启动子长1598 bp,序列分析显示内含多个植物激素和逆境胁迫响应元件。MsMATE1在紫花苜蓿幼苗的根茎叶中都有表达,茎中的表达量最高。高铁和缺铁胁迫下,MsMATE1基因在紫花苜蓿幼苗各部位的表达显著上调,茎中上调最明显。高铁和缺铁胁迫,转MsMATE1基因烟草的3种抗氧化酶活性、叶绿素和可溶性蛋白含量显著增加,丙二醛含量显著降低。以上结果表明,MsMATE1在烟草中的异源表达提高了植物抵御高铁和缺铁胁迫的能力。MsMATE1可以作为应用基因工程方法改良植物铁胁迫耐受的重要候选基因,本研究为深入了解MsMATE1蛋白在植物响应铁胁迫中的分子机制奠定基础,MsMATE1基因应对其他金属胁迫或环境胁迫的功能有待于进一步鉴定。

关键词：紫花苜蓿 MsMATE1 基因克隆高铁胁迫缺铁胁迫

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基于选择清除分析鉴定影响枣果实大小的基因

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北京林业大学学报 2019年第10期41卷 30-36页

作者：杨柳周鹤莹薄文浩李颖岳庞晓明林木分子设计育种高精尖创新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北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 中华人民共和国农业部华北都市农业重点实验室北京102206

【目的】通过全基因组水平上比较大果型和小果型两种类型枣品种间遗传多样性水平,检测基因组的选择清除区域,以期鉴定影响枣果实大小的潜在相关基因,为解析枣果实大小差异形成的分子机制奠定基础。【方法】本研究通过利用12个大果类型... 详细信息

【目的】通过全基因组水平上比较大果型和小果型两种类型枣品种间遗传多样性水平,检测基因组的选择清除区域,以期鉴定影响枣果实大小的潜在相关基因,为解析枣果实大小差异形成的分子机制奠定基础。【方法】本研究通过利用12个大果类型枣品种和25个小果类型枣品种群体的简化基因组测序,获得SNP标记后进行主成分和遗传多样性分析,解析枣品种的群体遗传关系;同时,基于遗传分化系数(Fst)和核苷酸多态性(π)进行选择信号检测,进一步对受选择区域所包含的基因进行基因功能及通路的生物信息学分析,并对其中与细胞周期调节以及激素相关的基因在‘桐柏大枣’和酸枣果实中的相对表达量进行了比较分析。【结果】共获得130 077个高质量的SNPs,大果群体的遗传多样性(π:0.32)低于小果群体(π:0.33),大果和小果群体分别检测到83和149个受选择基因。通过基因的功能注释和富集分析,我们确定了6个参与细胞周期或激素合成调控途径的候选基因(LOC107404981、LOC107406728、LOC107424132、LOC107426306、LOC107418232、LOC107432595)。qRT-PCR检测发现,LOC107424132、LOC107426306、LOC107418232、LOC107432595表达量在花后75天增加,候选基因LOC107404981、LOC107406728的表达量在花后45天和75天显著增加。进一步分析发现这些候选基因在枣品种和酸枣之间存在差异表达。【结论】结果表明LOC107404981、LOC107406728基因可能与枣果实大小的分子调控有关,为进一步揭示该基因的调控机制奠定了基础。

关键词：枣选择清除 GBS 果实大小

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林木分子育种研究的基因组学信息资源述评

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南京林业大学学报(自然科学版) 2020年第4期44卷 1-11页

作者：甘四明中国林业科学研究院热带林业研究所热带林业研究国家林业和草原局重点实验室

分子育种是指利用与性状相关的DNA标记进行选育,也称标记辅助选择或标记辅助育种,广义上还包括基因工程育种和基因组学辅助育种。林木分子育种为早期选择和加速育种提供了极具潜力的高效手段。笔者对林木分子育种研究的基因组学信息资... 详细信息

分子育种是指利用与性状相关的DNA标记进行选育,也称标记辅助选择或标记辅助育种,广义上还包括基因工程育种和基因组学辅助育种。林木分子育种为早期选择和加速育种提供了极具潜力的高效手段。笔者对林木分子育种研究的基因组学信息资源进行了进展综述和前景展望。近30年来,林木分子标记技术从早期的低通量方法发展到目前基于微阵列芯片和新一代测序的高通量技术,如测序分型、转录组测序、重测序、扩增子测序和外显子组测序等,并广泛用于连锁作图、关联分析和基因组选择等林木性状相关的DNA变异检测研究。随着2006年毛果杨基因组序列的发表,已有50余个树种完成了基因组测序。基于连锁作图和关联研究检测了林木10余个属生长、材性和抗逆及非木质产品品质等性状相关的大量基因组位点,主要趋势表现为:①表型广泛,涵盖经济性状、生理指标和代谢成分等;②标记数量成千上万甚至上百万,覆盖全基因组;③转录组和降解组等多组学的分子变异开始应用;④利用大群体以提高位点检测的精度;⑤重视环境的影响,大田试验设置多个地点,解析QTL与环境、年份的互作效应;⑥结合参考基因组序列和/或转录组差异表达基因进一步挖掘性状相关的候选基因,建立了桉属、松属和云杉属等主要造林树种的基因组选择模型。此外,积累了泛基因组、相关软件和算法、功能基因、基因组编辑技术及网站和数据库等其他信息资源。林木分子育种面临的挑战主要包括:①如何获得稳定性好的性状相关基因组位点和基因组选择(GS)模型;②缺乏自动化、无损和高通量的表型测定技术;③对大基因组的针叶树和一些多倍体树种,仍难获得高质量的基因组序列;④标记辅助选择增加了常规育种之外的费用,且存在不确定性;⑤多数树种的加速育种仍较困难。后基因组时代的林木分子育种将有效结合到常规育种程序中,显著促进遗传增益的提高。

关键词：林木分子育种基因组学连锁作图关联研究基因组选择加速育种

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