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南京林业大学学报(自然科学版) 2020年第5期44卷 55-66页

作者：陈文文吴怀通陈赢男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

【目的】基因复制及随后的功能分化是基因组和物种演化的重要驱动力。植物特有的转录因子家族SPL(SQUAMOSA-promoter binding protein like)广泛参与调控植物生长发育及响应逆境胁迫,为研究重复基因的起源方式和进化命运提供了良好的研... 详细信息

【目的】基因复制及随后的功能分化是基因组和物种演化的重要驱动力。植物特有的转录因子家族SPL(SQUAMOSA-promoter binding protein like)广泛参与调控植物生长发育及响应逆境胁迫,为研究重复基因的起源方式和进化命运提供了良好的研究系统。本研究对葡萄(Vitis vinifera)、番木瓜(Carica papaya)、毛果杨(Populus trichocarpa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)4种模式植物的SPL基因家族开展基因复制及功能分化分析,为进一步研究SPL基因功能、预测种属特异性的功能基因提供系统进化角度的参考。【方法】利用SBP特征结构域,鉴定葡萄、番木瓜、毛果杨和拟南芥4种模式植物中SPL基因家族成员,并利用最大似然法构建系统进化树。基于物种内、物种间基因组共线性,分析SPL基因家族发生基因复制的方式及差异保留情况,并计算保留的SPL直系和旁系同源基因的同义、非同义替换率,分析功能分化情况。【结果】在4种模式植物中共鉴定出SPL基因73个,其中42个是miR156的靶基因。系统进化分析显示:73个SPL基因聚类为9个主要分支,miR156靶向SPL基因成簇聚集在6个主要分支;Clade I中SPL基因编码的2个锌指结构基序为C4和CHC,而其余8个分支中SPL基因的锌指结构基序由C3H和CHC组成。大规模基因组复制事件(片段复制或全基因组复制)是SPL基因家族发生基因重复的主要方式。根据基因组复制事件推算,15个古基因位点理论上应复制出的360个位点中,83.6%的重复位点发生丢失或演化成非SPL基因。本研究鉴定出旁系同源基因17对,直系同源基因27对,且所有旁系和直系同源基因的K/K(非同义替换率和同义替换率之比)值均小于1。【结论】在不同物种中保留下来的SPL直系同源基因受到较强的纯化选择,在功能上具有保守性;同一物种中保留下来的SPL旁系同源基因在进化过程中维持部分功能冗余,但在组织表达偏好性和蛋白功能上已呈现出不同形式的分化。

关键词： SPL基因家族 miR156 全基因组复制串联复制功能分化

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马尾松PmAOX基因克隆与不同逆境胁迫表达分析

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南京林业大学学报(自然科学版) 2020年第4期44卷 70-78页

作者：孙晓波陈佩珍吴晓刚吴帆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

【目的】揭示马尾松(Pinus massoniana)抗氰呼吸途径的交替氧化酶(alternative oxidase,AOX)基因的功能。【方法】提取15年生马尾松不同组织RNA,运用RT-PCR及RACE技术克隆基因全长。以基因组DNA为模板,利用染色体步移法(chromosome walk... 详细信息

【目的】揭示马尾松(Pinus massoniana)抗氰呼吸途径的交替氧化酶(alternative oxidase,AOX)基因的功能。【方法】提取15年生马尾松不同组织RNA,运用RT-PCR及RACE技术克隆基因全长。以基因组DNA为模板,利用染色体步移法(chromosome walking,CK)克隆目的基因的启动子区域。通过qRT-PCR技术分析目的基因在不同组织及逆境胁迫下的表达。【结果】克隆获得基因全长为1 610 bp,开放阅读框(open reading finder,ORF)1 221 bp,编码406个氨基酸,推测氨基酸含有与拟南芥At AOX基因相同的双铁羧酸结构LET、NERMHL、LEEA和RADE,将其命名为PmAOX。实时荧光定量PCR显示,PmAOX在马尾松花中表达量最高,根中最低;脱落酸(abscisic acid,ABA)(100μmol/L)胁迫后表达量逐渐下降,持续胁迫至24 h时,表达量增加至最大;经高温(42℃)、HO、NaCl(200 mol/L)、CO(0.08%～0.10%)、低温(4℃)及干旱(10%PEG6000)处理后,表达量均呈现先升高后降低的趋势;高温42℃处理至3 h时表达量最高;HO处理4 h时,表达量最高;NaCl胁迫至6 h时,表达量最高;CO、低温及干旱处理至12 h时,表达量最高。克隆得到PmAOX起始密码子上游1 081bp的启动子区域,经PlantCARE分析显示PmAOX启动子区域具有CAAT-box及TATA-box的基本顺式作用元件和低温、干旱等多个胁迫诱导元件,同时还包括脱落酸、茉莉酸甲酯、赤霉素、水杨酸在内的激素调控元件和光及昼夜节律响应元件。【结论】PmAOX可能与马尾松抗逆性相关,并受激素的诱导和调控。

关键词：马尾松 PmAOX 基因克隆逆境胁迫荧光定量启动子

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CRISPR/Cas9系统在林木基因编辑中的应用

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遗传 2020年第7期42卷 657-668页

作者：陈赢男陆静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

CRISPR/Cas9系统可以对目标基因进行精确定点编辑,是目前公认的最有发展潜力的基因编辑技术,并已在主要粮食及经济作物的精准育种方面发挥了重要作用。CRISPR/Cas9系统的出现也为林木基础研究和分子育种带来了新的途径。近年来CRISPR/C... 详细信息

CRISPR/Cas9系统可以对目标基因进行精确定点编辑,是目前公认的最有发展潜力的基因编辑技术,并已在主要粮食及经济作物的精准育种方面发挥了重要作用。CRISPR/Cas9系统的出现也为林木基础研究和分子育种带来了新的途径。近年来CRISPR/Cas9系统在林木遗传研究中的应用越来越广泛,不仅实现了抗旱、抗病等林木新品种的培育,而且在调控木质素合成和缩短林木育种周期等方面也展现了巨大潜力。本文详细梳理了CRISPR/Cas9系统在林木基因功能验证及遗传改良中的研究进展,并对未来需要完善的相关问题和发展趋势进行了展望,以期为林木功能基因组研究和林木基因工程育种提供有益参考。

关键词： CRISPR/Cas9 基因编辑林木基因功能遗传改良

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纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜的制备与性能

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林业科学 2020年第9期56卷 112-118页

作者：张文文俞娟张丽君范一民江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心/林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室/南京林业大学化学工程学院南京210037

【目的】制备一种价格低廉、生产工艺简单、性能优良的纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜,研究不同复合膜定量、纳米纤维素添加量对复合微滤膜过滤性能和机械性能的影响,为纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜的工业化应用提供理论依据。【方法】采... 详细信息

【目的】制备一种价格低廉、生产工艺简单、性能优良的纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜,研究不同复合膜定量、纳米纤维素添加量对复合微滤膜过滤性能和机械性能的影响,为纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜的工业化应用提供理论依据。【方法】采用成熟纸张生产工艺,将滤纸浆(FPP)和纳米纤维素(CNF)通过一步配抄法制备得到复合微滤膜。分别测试复合微滤膜中CNF留着率、纯水通量、面涂重质碳酸钙(GCC)截留率、机械性能并观察其微观形貌,分析CNF留着率、CNF添加量、复合膜定量对复合微滤膜纯水通量、GCC截留率和机械性能的影响。【结果】添加Al Cl3可使CNF成功留着于复合微滤膜中,CNF(g)/Al Cl3(mmol)配比为3∶2时,CNF留着率达100%;随着CNF添加量及复合膜定量提高,复合微滤膜的纯水通量降低、GCC截留率增加;当CNF添加量为20%、复合膜定量为50 g·m-2时,复合微滤膜的GCC截留率最高达85.94%,纯水通量仅为1 814 L·m-2h-1;CNF留着可明显提高复合微滤膜的机械性能,复合微滤膜的抗张强度最高达2.619 k N·m-1,是纯滤纸浆膜的2倍;复合微滤膜微观形貌分析表明,CNF能够搭接在滤纸基材上,降低滤纸基材孔隙率。【结论】在CNF分散液中加入Al Cl3,可实现CNF的截留并嵌入复合到滤纸浆中;复合膜定量越高、CNF添加量越大,复合微滤膜的纯水通量越小,对应的GCC截留率越高。当CNF添加量为20%时,复合微滤膜的GCC截留率最高达85.94%,纯水通量仅为1 814 L·m-2h-1;CNF强度较高,且能在滤纸基材中形成交联搭接,降低滤纸基材孔隙率,所有复合微滤膜的过滤性能和机械性能均优于纯滤纸浆膜。

关键词：纳米纤维素滤纸浆复合微滤膜

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观赏植物抗病育种现状

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分子植物育种 2020年第2期18卷 514-519页

作者：刘光欣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南方现代林业协同创新中心

观赏植物种类繁多,在这些植物的育种、销售及栽培过程中,与植物病害相关的各种病原物也被广泛传播。因此,培育抗病品种一直是园艺育种工作者的重要目标性状之一。在粮食作物中,抗病育种方面已经投入了很大的人力物力,新的生物技术不断... 详细信息

观赏植物种类繁多,在这些植物的育种、销售及栽培过程中,与植物病害相关的各种病原物也被广泛传播。因此,培育抗病品种一直是园艺育种工作者的重要目标性状之一。在粮食作物中,抗病育种方面已经投入了很大的人力物力,新的生物技术不断被用于作物新品种的培育。但对于观赏植物而言,这些新技术应用范围还极为有限。本综述对园艺植物抗病育种现状进行了总结,并对育种前景进行了预测。

关键词：观赏植物病原物宿主抗病机制抗病育种

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4种模式植物LRRⅧ-2亚家族基因的鉴定和进化历史分析

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植物学报 2020年第4期55卷 442-456页

作者：闫晨阳陈赢男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

全基因组重复与串联重复是发生基因重复的重要机制,也是基因组和遗传系统多样化的重要动力。LRR-RLK编码富含亮氨酸重复的类受体蛋白激酶,是被子植物进化史上发生大规模扩张而形成的多基因家族。拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtLRR-RLK... 详细信息

全基因组重复与串联重复是发生基因重复的重要机制,也是基因组和遗传系统多样化的重要动力。LRR-RLK编码富含亮氨酸重复的类受体蛋白激酶,是被子植物进化史上发生大规模扩张而形成的多基因家族。拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtLRR-RLK包含15个亚家族,AtLRRⅧ-2是其中发生串联重复比例最高的亚家族。通过分析拟南芥、杨树(Populustrichocarpa)、葡萄(Vitis vinifera)和番木瓜(Carica papaya)4种模式植物中LRRⅧ-2亚家族基因的扩张及差异保留情况,结果显示,LRRⅧ-2在杨树中的扩张程度最高,在拟南芥和葡萄中的扩张程度居中,但在番木瓜中发生丢失。拟南芥、杨树和葡萄LRRⅧ-2亚家族具有旁系同源基因对,但在番木瓜中未发现旁系同源基因。除杨树中的1对旁系同源基因外,4种模式植物中LRRⅧ-2亚家族的旁系和直系同源基因都受到较强的纯化选择作用。对LRRⅧ-2亚家族进化历史的深入分析有助于理解基因重复在植物进化中的作用和意义,可为预测同源基因功能及解析其它基因家族进化历史提供参考。

关键词：类受体蛋白激酶富含亮氨酸重复全基因组重复串联重复

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杂交鹅掌楸胚性能力获得磷酸化蛋白质组探讨

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分子植物育种 2020年第1期18卷 1-10页

作者：李春映殷梓苡陈金慧施季森甄艳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 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

为了探索胚性能力获得过程中的蛋白质磷酸化作用,本研究利用杂交鹅掌楸未成熟种子诱导的胚性和非胚性愈伤组织为材料,通过2-DE技术分离蛋白质,Pro-Q磷酸化蛋白质染色,软件Imagemaster 6.0来检测蛋白质的差异表达。利用质谱鉴定得到了41... 详细信息

为了探索胚性能力获得过程中的蛋白质磷酸化作用,本研究利用杂交鹅掌楸未成熟种子诱导的胚性和非胚性愈伤组织为材料,通过2-DE技术分离蛋白质,Pro-Q磷酸化蛋白质染色,软件Imagemaster 6.0来检测蛋白质的差异表达。利用质谱鉴定得到了41个差异表达蛋白质。这些蛋白质参与愈伤组织胚性能力的获得,如eukaryotuc release factor1影响着细胞的伸长和径向细胞分裂,EF-hand域蛋白有助于胚性干细胞分裂和维持,Ca^2+离子信号结合蛋白、Sec14p类磷酸酰肌醇转运家族蛋白参与细胞极性和器官形态建成,Mediator of RNA polymeraseⅡtranscription subunit调控基因的转录激活及染色质重塑因子介导胚形态建成和器官发生等,为体胚发生过程中体细胞胚性能力获得提供科学依据。

关键词：杂交鹅掌楸(Liriodendron hybrid) 胚性能力磷酸化蛋白质组质谱

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国外种子园研究热点及对我国营建高世代种子园的启示

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南京林业大学学报(自然科学版) 2019年第1期43卷 161-166页

作者：王章荣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

综述近年来国际林联(IUFRO)关于种子园建设和经营管理方面的研究报告,以及2017年林木种子园国际会议讨论热点,认为目前关于种子园的研究重点主要反映在种子园管理策略与遗传增益、近交控制与交配系统的监控、种子园病虫害防治与促进开... 详细信息

综述近年来国际林联(IUFRO)关于种子园建设和经营管理方面的研究报告,以及2017年林木种子园国际会议讨论热点,认为目前关于种子园的研究重点主要反映在种子园管理策略与遗传增益、近交控制与交配系统的监控、种子园病虫害防治与促进开花结实、基因组时代林木育种的机遇和挑战等4个方面。根据先进国家种子园建设的经验,对我国发展高世代种子园提出4点建议:(1)科学制订高世代长期育种策略,组建育种群体,应特别重视重要遗传材料的利用;(2)进一步改善高世代种子园内的亲本配置;(3)加强风媒种子园交配系统的监测与调控;(4)重视种子园的树体管理与病虫害防控。

关键词：高世代育种风媒传粉种子园交配设计遗传增益育种群体

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木聚糖高温自水解和醇沉分离制备低聚木糖

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林产化学与工业 2020年第2期40卷 33-41页

作者：连之娜王艳娥罗京勇强余世袁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江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心化学工程学院江苏南京210037

采用乙醇两步沉淀分离木聚糖酶水解残渣的高温自水解液,得到3种不同聚合度范围的木聚糖组分,并就3种木聚糖组分对青春双歧杆菌的增殖效果进行评价。研究结果表明:在180℃、40 min的条件下,高温自水解液中主要含聚合度(Dp)为2~6的低聚木... 详细信息

采用乙醇两步沉淀分离木聚糖酶水解残渣的高温自水解液,得到3种不同聚合度范围的木聚糖组分,并就3种木聚糖组分对青春双歧杆菌的增殖效果进行评价。研究结果表明:在180℃、40 min的条件下,高温自水解液中主要含聚合度(Dp)为2~6的低聚木糖(XOS),XOS占水解液中总木聚糖的57.36%,XOS得率为26.54%。乙醇两步沉淀方式可实现木聚糖高温自水解液中不同聚合度范围木聚糖组分的有效分离,分别得到S1(Dp24~122)、S2(Dp7~19)和S3(Dp1~6)这3种木聚糖组分,高聚合度木聚糖组分S1和中等聚合度木聚糖组分S2较难被青春双歧杆菌所利用,增殖效果不明显;XOS纯度高达95.91%的低聚合度木聚糖组分S3对青春双歧杆菌增殖效果最明显,36 h菌体质量浓度达0.25 g/L,菌体增殖倍数达4.72倍,残糖量为43.48%,总有机酸质量浓度达1.96 g/L。

关键词：低聚木糖高温自水解聚合度乙醇沉淀双歧杆菌

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杨树Ptann3基因克隆与表达特性分析

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分子植物育种 2020年第15期18卷 4943-4951页

作者：王晓立魏辉武小龙张嘉鑫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

膜联蛋白(Annexin)是一类Ca2+及磷脂结合蛋白,在非生物逆境胁迫方面发挥重要作用,但木本模式植物杨树膜联蛋白基因的研究还未见报道。本研究通过RT-PCR与RACE相结合的方法从毛果杨(Populus trichocarpa)克隆获得膜联蛋白3 (Ptann3)基因c... 详细信息

膜联蛋白(Annexin)是一类Ca2+及磷脂结合蛋白,在非生物逆境胁迫方面发挥重要作用,但木本模式植物杨树膜联蛋白基因的研究还未见报道。本研究通过RT-PCR与RACE相结合的方法从毛果杨(Populus trichocarpa)克隆获得膜联蛋白3 (Ptann3)基因c DNA序列,分析发现编码蛋白质Ptann3与其他植物膜联蛋白高度同源,具有过氧化物酶活性结构域、S3氧化还原反应结构域、GTP结合结构域及钙结合位点。构建原核表达载体p ET-28a-Ptann3,转入大肠杆菌BL21 (DE3)中表达分析,Ptann3蛋白分子量35.6 kD,分析表明Ptann3蛋白具有过氧化物酶与ATPase活性。qPCR分析结果显示,Ptann3基因在根、上部茎、下部茎、叶柄、幼叶和成叶中均有表达,在幼叶中表达量最高,在叶柄和根中表达量次之,成叶和茎中表达量最低。此外,研究发现低温、ABA、PEG6000、H2O2和NaCl胁迫处理可显著影响Ptann3基因的表达,推测杨树Ptann3基因在非生物逆境胁迫中发挥重要作用,研究结果对杨树抗逆遗传改良具有重要意义。

关键词：杨树(Populus) 膜联蛋白3 表达特性非生物胁迫基因克隆

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