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南京林业大学学报(自然科学版) 2021年第3期45卷 79-86页

作者：葛宝柱徐强陈赢男南京林业大学南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室

【目的】山新杨(Populus davidiana×***)是林木基因工程育种基础和应用研究的良好材料;以山新杨蔗糖合酶基因(PdbSUS)为例研究聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)过程介导的重组现象,在此基础上区分每一个PdbSUS基因... 详细信息

【目的】山新杨(Populus davidiana×***)是林木基因工程育种基础和应用研究的良好材料;以山新杨蔗糖合酶基因(PdbSUS)为例研究聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)过程介导的重组现象,在此基础上区分每一个PdbSUS基因的两种单倍型,为后续研究提供准确的序列信息,并为判断木本植物基因真实的单倍型遗传信息提供参考。【方法】分别采集番茄(Lycopersicon esculentum)和山新杨新鲜嫩叶,以番茄基因组为内参,利用流式细胞仪测定山新杨基因组大小及其倍性水平。参考毛果杨(***)蔗糖合酶序列设计引物,分别以山新杨基因组DNA和cDNA为模板进行同源克隆,将PCR扩增产物回收纯化,连接测序载体并转化大肠杆菌感受态细胞,挑取阳性克隆进行菌液PCR验证,将整合有外源片段的转化子进行一代测序。利用SnapGene及DNAMAN软件对测序结果进行分析比对。【结果】山新杨为二倍体植物,获得了7个PdbSUS基因的全长序列,并分别在基因组和转录水平鉴定出每个基因的两种单倍型序列。同时,检测到PCR介导的重组现象并通过限制性酶切多态性(RFLP)进行了验证。在测序的209个克隆中,发现有18个含有嵌合产物,占比8.6%,不同基因产生嵌合产物的概率为0～33.3%。检测到的嵌合产物均来自同一个位点的不同等位基因之间发生重组,未发现不同蔗糖合酶基因之间发生重组的现象。【结论】PCR介导的重组是PCR反应过程中能够衍生重组分子的一种高频事件,该现象可能是由于引物延伸不完全或聚合酶模板转换导致。在利用PCR技术克隆木本植物或其他基因组杂合度较高物种的基因时,需识别产物中重组分子才能够准确区分单倍型的遗传信息。

关键词：山新杨蔗糖合酶基因 PCR介导重组模板转换嵌合产物重组分子

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松科植物萜类合成酶及其基因家族研究进展

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南京林业大学学报(自然科学版) 2021年第3期45卷 233-244页

作者：朱沛煌陈妤季孔庶南京林业大学南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室

萜类化合物是松科(Pinaceae)植物中重要的代谢物,它们与松科植物生长发育、信息传递、气候适应和化学防御等关系密切,在植物生理和生态等方面具有重要功能。松科植物萜类化合物还广泛应用在制药、生物燃料以及合成化学等工业领域,具有... 详细信息

萜类化合物是松科(Pinaceae)植物中重要的代谢物,它们与松科植物生长发育、信息传递、气候适应和化学防御等关系密切,在植物生理和生态等方面具有重要功能。松科植物萜类化合物还广泛应用在制药、生物燃料以及合成化学等工业领域,具有重要的经济价值。松科植物通过甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖磷酸途径合成所有萜类物质合成所必需的5碳前体,并在异戊烯基转移酶家族、萜类合成酶家族作用下合成单萜、倍半萜和二萜等不同长度碳链的萜类分子骨架,并进一步在细胞色素P450酶家族的作用下发生甲基化、羟基化、过氧化、糖基化等酶促反应形成具有结构极为丰富的萜类化合物。和其他次生代谢过程类似,多种酶及其基因在萜烯化合物形成过程中起到了至关重要的作用,同时,萜类化合物结构多样性的形成也主要依赖于萜类合成酶及其基因。植物中已经发现了大量的萜类合成酶,由于大量植物基因组、转录组等组学数据的公布,不断有新的萜类合成酶被报道。笔者介绍了植物萜类化合物前体的合成途径及其关键酶基因、植物萜类合成酶的结构和类型,着重阐述松科植物萜类合成酶结构、功能以及相应基因家族鉴定和系统分类的研究进展,并针对松科植物萜类合成酶及其基因研究领域存在的研究树种偏少、松科植物萜烯类代谢可能存在的特异代谢路径重视程度不够、适用于针叶树种相关基因的功能研究平台搭建欠缺、多基因网络调控松科植物萜烯类合成机制研究未得到系统开展、产脂和抗逆相关的松科植物关键基因未得到挖掘与利用等相关问题提出了建议,以期为松科植物萜类生物合成机制解析及松科植物遗传改良提供参考。

关键词：松科萜类甲羟戊酸途径甲基赤藓糖磷酸途径萜类合成酶基因家族

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我国桉树遗传育种研究进展

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南京林业大学学报(自然科学版) 2022年第6期46卷 41-50页

作者：李梅施季森罗建中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中国林业科学研究院林木遗传育种国家重点实验室南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心中国林业科学研究院速生树木研究所

桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)、杯果木属(Angophora)和伞房属(Corymbia)树种统称桉树，引入我国已有130余年的历史，是重要的工业用材林树种。我国桉树遗传育种研究始于20世纪60年代的种子园建设和70年代后期的种源试验，一些... 详细信息

桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)、杯果木属(Angophora)和伞房属(Corymbia)树种统称桉树，引入我国已有130余年的历史，是重要的工业用材林树种。我国桉树遗传育种研究始于20世纪60年代的种子园建设和70年代后期的种源试验，一些技术显著促进了其进程，主要有：(1)早期的种子园技术促进了无性繁殖困难树种的有性扩繁；(2)20世纪90年代兴起的扦插和组织培养技术推动了优良无性系选育与应用；(3)20世纪90年代末分子标记技术开启了我国桉树分子育种研究的新纪元；(4)21世纪初转基因技术为品种创制提供了崭新的手段；(5)刚尝试的基因组编辑技术展现了巨大的应用潜力。桉树育种策略和种质资源是其遗传育种研究的基础，已对一些树种制定了育种策略和育种计划，兼顾纯种内轮回选择和杂种无性系的选育，主要经济性状包括材积生长、木材密度、抗病虫和抗风等；累计已收集了近200个树种3 000余个家系的种质资源。我国桉树遗传育种研究已取得显著进展，主要包括：(1)几个主要树种的轮回选择和世代改良，仅尾叶桉(***)进入了第3个世代；(2)杂交育种的成效显著，培育了目前仍主栽的DH32-29和DH33-27等优良杂种无性系；(3)无性系育种结合无性繁殖技术(尤其是组织培养)的研发，极大地推动了无性系林业的发展；(4)开发了多种分子标记，包括基于新一代测序技术的标记，并基于分子标记利用连锁作图和关联分析的方法，在尾叶桉等6个树种中检测了与生长、材性和/或抗逆等性状相关的基因组位点；(5)已对逆境响应、激素和木材形成等相关的功能基因进行了克隆和表达分析，一些功能基因显示了较好的育种应用潜力；(6)已优化遗传转化体系，获得了转基因植株，并尝试了基因组编辑的可行性。但是，我国桉树遗传育种研究仍面临诸多挑战，如基因型×环境互作的复杂性和高质量基因组/泛基因组的缺乏，种质资源流失，新无性系缺乏，尚待从头克隆和鉴定具有育种价值的优异基因，基因组选择实用性有待探索，遗传转化率需进一步提高等。桉树遗传育种研究对促进我国林业生产的意义是显著的，将有望在高世代改良、种质资源的长期评价、杂种优势的机制与利用、基因组选择的有效应用和转基因与基因组编辑技术等方面取得突破。

关键词：桉树遗传育种高世代杂种无性系分子育种遗传转化

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杨树PeDIR19基因克隆及表达分析

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分子植物育种 2022年第9期20卷 2899-2907页

作者：李玲玲汪媛周培军羊雪菲谭文文孙伟博诸葛强南京林业大学生物与环境学院南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京210037

在植物体内由松柏醇单体聚合形成木质素和木脂素过程中,Dirigent(DIR)基因可控制松柏醇单体的立体选择性耦联,对木质素和木脂素的形成发挥重要作用。本研究以‘南林895’杨(Populus deltoides×*** cv’Nanlin 895’)为材料,克隆获... 详细信息

在植物体内由松柏醇单体聚合形成木质素和木脂素过程中,Dirigent(DIR)基因可控制松柏醇单体的立体选择性耦联,对木质素和木脂素的形成发挥重要作用。本研究以‘南林895’杨(Populus deltoides×*** cv’Nanlin 895’)为材料,克隆获得PeDIR19基因,全长为588 bp,ORF区长度为555 bp,中间含有一段长33 bp的内含子。Pe DIR19蛋白编码185个氨基酸,为疏水性蛋白。具有4个保守基序,第50~142位之间是个高度保守的结构功能域。对杨树Pe DIR19基因进行多序列比对分析,发现其与毛果杨PeDIR19(Potri.001G009100)基因同源性最高,仅有4个碱基差别。通过系统进化分析,表明PeDIR19基因属于DIR-B/D家族。通过对不同生长周期的杨树进行组织特异性表达分析,发现PeDIR19基因在组培苗阶段根中表达量最高,而在盆栽苗阶段茎中表达量最高。PeDIR19基因在杨盘二孢菌(Marssonina brunnea)胁迫诱导1 d后做出强烈响应。水杨酸、茉莉酸甲酯、脱落酸胁迫诱导下,PeDIR19基因能够强烈响应茉莉酸甲酯和脱落酸胁迫,对水杨酸胁迫响应程度相对较弱。以上研究为进一步探讨DIR基因在植物抗病生物合成途径中的功能鉴定提供坚实基础。

关键词： PeDIR19 杨树表达分析抗病

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3种木薯全基因组的密码子偏好性模式与变异来源比较

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应用与环境生物学报 2021年第4期27卷 1013-1021页

作者：王占军丁亮蔡倩文李杰吴子琦姚怀桐王悦焦春燕欧祖兰徐忠东施季森陈金慧合肥师范学院生命科学学院合肥230601 南京林业大学林木遗传和生物技术省部共建教育部重点实验室/南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

密码子偏好性研究有利于了解基因表达特征、探索遗传进化规律及为分子育种提供依据.综合运用Perl语言和Codon W1.4.2、SPSS23.0等软件,系统分析3种木薯基因组的编码基因序列,从而得出密码子使用特征并明确影响密码子使用的变异来源.结... 详细信息

密码子偏好性研究有利于了解基因表达特征、探索遗传进化规律及为分子育种提供依据.综合运用Perl语言和Codon W1.4.2、SPSS23.0等软件,系统分析3种木薯基因组的编码基因序列,从而得出密码子使用特征并明确影响密码子使用的变异来源.结果显示,3种木薯基因组的密码子在使用模式上具有较高的相似性:总碱基组成在3种木薯中差异较小,都是A/T含量较高,而G/C含量较低,且均偏好使用A/T结尾;通过RSCU(同义密码子相对使用度)值比较分析发现,3种木薯有27个共同的偏好密码子,其中以A/T结尾的密码子达85%以上;RFSC(同义密码子相对使用频率)值显示出3种木薯具有14个相同的高频密码子;其基因的异源表达受体优先选择拟南芥、烟草和毛果杨;密码子偏好性主要受自然选择影响,同时也受到突变压力等其他因素的影响.本研究表明3种木薯基因组的密码子使用模式高度相似且主要受自然选择影响,结果可为将来研究木薯的进化规律和提高外源基因表达效率提供重要依据.

关键词：木薯全基因组序列密码子偏好性进化规律异源表达

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木本植物性别决定基因研究进展

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植物学报 2021年第1期56卷 90-103页

作者：陆静陈赢男尹佟明南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京210037 南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心南京210037

雌雄异株植物是研究性别决定遗传机制及性染色体起源与进化的理想材料,而克隆性别决定基因是解析性别决定遗传机制的关键。木本植物中有丰富的雌雄异株植物,且包括2种相反的性别决定系统:XY型(雌株为同配型的XX,雄株为异配型的XY)和ZW型... 详细信息

雌雄异株植物是研究性别决定遗传机制及性染色体起源与进化的理想材料,而克隆性别决定基因是解析性别决定遗传机制的关键。木本植物中有丰富的雌雄异株植物,且包括2种相反的性别决定系统:XY型(雌株为同配型的XX,雄株为异配型的XY)和ZW型(雌株为异配型的ZW,雄株为同配型的ZZ)。此外,不同性别植株的经济价值也有所不同。在木本植物中开展性别决定机制研究不仅具有重要的理论意义,还具有较高的生产应用价值。随着大规模基因测序技术的快速发展,越来越多的木本植物性别决定基因被鉴定和克隆,为解析雌雄异株植物性别决定机制和性染色体的演化过程提供了有力的实验证据。该文详细总结了近年来木本植物性别决定基因研究的重要进展,并展望了未来的研究方向及发展趋势。

关键词：雌雄异株木本植物性别决定系统性别决定基因基因克隆

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马尾松PmDXR基因密码子偏好性分析

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林业科学研究 2021年第2期34卷 102-113页

作者：朱灵芝朱沛煌李荣陈妤季孔庶南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

[目的]对马尾松PmDXR基因密码子偏好性进行分析,为后续PmDXR基因的功能验证及遗传转化等研究提供理论依据。[方法]利用CodonW、EMBOSS、SPSS等软件及在线服务器,分析马尾松与其他37个物种DXR基因密码子的偏好性。对不同物种DXR基因密码... 详细信息

[目的]对马尾松PmDXR基因密码子偏好性进行分析,为后续PmDXR基因的功能验证及遗传转化等研究提供理论依据。[方法]利用CodonW、EMBOSS、SPSS等软件及在线服务器,分析马尾松与其他37个物种DXR基因密码子的偏好性。对不同物种DXR基因密码子进行中性分析、PR2-plot分析、ENc-plot分析,推测其偏好性形成的主要影响因素;同时分析比较了马尾松PmDXR基因与4种模式生物的密码子使用频率。[结果]马尾松PmDXR基因的密码子偏好性较弱,偏好使用A/T结尾的密码子。比较分析不同物种DXR基因的密码子偏好性参数,发现不同物种DXR基因密码子偏好性存在一定差异,整体看,裸子植物DXR基因密码子偏好性比被子植物强。与其他物种DXR基因的CDS序列及RSCU值聚类分析表明,马尾松与其它裸子植物DXR基因表现出相近的密码子使用偏好性。中性分析、PR2-plot分析、ENc-plot分析均表明:自然选择是影响DXR基因密码子偏好性形成的主要因素。与4种模式生物的基因组密码子使用频率比较发现,在异源转化受体选择中,酵母真核表达系统较大肠杆菌原核表达系统更适合马尾松PmDXR异源表达,拟南芥和烟草均可作为马尾松PmDXR基因的遗传转化受体,其中,烟草更理想。[结论]本研究初步揭示了马尾松PmDXR基因密码子使用规律,对后续开展基因功能验证有重要的指导作用,同时也可为研究马尾松分子进化提供一定的科学依据。

关键词：马尾松 PmDXR基因密码子偏好性异源表达外源宿主

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植物异戊烯基转移酶研究进展

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生物技术通报 2021年第2期37卷 149-161页

作者：陈妤朱沛煌李荣朱灵芝季孔庶南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心南京210037

次生代谢产物的生物学作用被认为是高等植物生存和进化的关键。类异戊二烯(Isoprenoids)化合物作为植物中极为丰富的一类次生代谢物,在植物信号转导、适应气候、繁殖及防御等方面具有多种生理功能。此外,植物类异戊二烯化合物还广泛应... 详细信息

次生代谢产物的生物学作用被认为是高等植物生存和进化的关键。类异戊二烯(Isoprenoids)化合物作为植物中极为丰富的一类次生代谢物,在植物信号转导、适应气候、繁殖及防御等方面具有多种生理功能。此外,植物类异戊二烯化合物还广泛应用于制药、天然乳胶、香料及有机合成等工业领域,具有重要的经济价值。异戊烯基转移酶(Prenyltransferase,PT)是连接上游甲羟戊酸和磷酸甲基赤藓糖途径与下游不同结构类异戊二烯生物合成分支点的关键酶,因此异戊烯基转移酶及其基因在整个类异戊二烯生物合成与调控过程中具有重要地位。本文介绍了植物类异戊二烯生物合成通路、异戊烯基转移酶基因克隆与分析、酶功能鉴定及其系统分类,并介绍了其在针叶树中的研究进展,旨在为植物类异戊二烯化合物生物合成与调控机制的进一步研究提供帮助,同时为针叶树种产脂和抗生物逆境的分子水平研究指明相关方向。

关键词：类异戊二烯生物合成异戊烯基转移酶基因家族

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杨、柳物种分化研究进展

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分子植物育种 2021年

作者：侯静毛金燕尹佟明南京林业大学林学院，南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室，南方现代林业协同创新中心

物种的起源和进化是当前植物学研究中尚未解决的重大问题。杨柳科植物出现于白垩纪，是被子植物中较为原始的植物类群，科内植物是全球分布广泛的造林绿化和速生用材树种。经过长期进化，这些植物在形态、基因组结构、基因功能上出现了...

物种的起源和进化是当前植物学研究中尚未解决的重大问题。杨柳科植物出现于白垩纪，是被子植物中较为原始的植物类群，科内植物是全球分布广泛的造林绿化和速生用材树种。经过长期进化，这些植物在形态、基因组结构、基因功能上出现了差异，为物种进化研究提供了重要线索。目前，研究人员虽已对杨、柳物种分化方面进行了大量研究，但迄今还未对其进行系统而全面的阐述，对于杨、柳物种的进化顺序还存在较大争议。本研究从杨柳科植物的分类学研究、遗传图谱分析、比较基因组研究、基因正选择分析4个方面对杨、柳物种分化机制研究进行归纳总结，解开杨、柳物种分化的百年谜底，还原杨、柳物种形成的轨迹，以期为物种分化研究提供重要的参考依据。

关键词：

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空气凤梨‘肥猴’快速育苗探究

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分子植物育种 2021年

作者：侯静翟惠陈震霄刘晓胡正东尹佟明南京林业大学林学院南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南方现代林业协同创新中心

空气凤梨(Air plant)属凤梨科(Bromeliaceae)铁兰属(Tillandsia)多年生草本植物，是地球上唯一完全生于空气中的植物，具有绿化、美化、净化的作用，已成为室内装饰的新宠，市场需求量逐年增加。而空气凤梨主要依靠种子繁殖和分株繁殖...

空气凤梨(Air plant)属凤梨科(Bromeliaceae)铁兰属(Tillandsia)多年生草本植物，是地球上唯一完全生于空气中的植物，具有绿化、美化、净化的作用，已成为室内装饰的新宠，市场需求量逐年增加。而空气凤梨主要依靠种子繁殖和分株繁殖，繁殖速度极为缓慢，限制了空气凤梨的推广应用。加快空气凤梨繁殖速率是解决这一问题的关键。本研究以市场上的名贵品种‘肥猴’(Tillandsia duratii)为材料，以其成熟饱满的种子作为外植体，研究种子消毒、诱导种子萌发、促进植株生长、组培苗移栽的最适体系。结果显示，将‘肥猴’种子用70%的酒精消毒10 s，无菌水冲洗3次，然后用2%的次氯酸钠消毒5 min，无菌水冲洗5次，接种10 d后污染率为0%。含0.4 mg/L IAA的MS培养基为最适种子培养基，种子的发芽率达100%，一个月后幼苗可长出5片真叶，移入最适壮苗培养基(MS + IBA 2 mg/L)，90 d后幼苗平均叶片数为12片，平均株高为2.30 cm。以带孔的栎木作为基质，‘肥猴’组培苗的移栽成活率达100%，其生长速度较普通播种繁殖提高了10倍以上。本研究确定了‘肥猴’组织培养的最适消毒方法及最佳培养基，建立了‘肥猴’快速育苗体系，大大提高了空气凤梨‘肥猴’的繁殖速度。

关键词：

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