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分子植物育种 2022年

作者：徐瑞廷刘中原韩雅婷解庆军董文芳樊滢博高彩球东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室

以东北白桦种子为材料，采用不同浓度的甲基磺酸乙酯(EMS) (0， 0.2%， 0.4%， 0.6%， 0.8%， 1.0%)和不同诱变处理时间(0， 3， 6， 9， 12 h)处理种子，研究其对种子萌发的影响，以筛选出EMS诱变处理白桦种子的最适条件。初步构建EMS... 详细信息

以东北白桦种子为材料，采用不同浓度的甲基磺酸乙酯(EMS) (0， 0.2%， 0.4%， 0.6%， 0.8%， 1.0%)和不同诱变处理时间(0， 3， 6， 9， 12 h)处理种子，研究其对种子萌发的影响，以筛选出EMS诱变处理白桦种子的最适条件。初步构建EMS诱变白桦种子的突变体库。结果表明：EMS诱变处理显著抑制了白桦种子的发芽能力，且随着诱变处理时间和诱变剂浓度的增加，白桦种子的发芽率和发芽势均表现出显著降低，发芽起始时间逐渐延长和发芽持续时间逐渐缩短。白桦种子在0.4% EMS诱变处理12 h时达到半致死剂量，为EMS诱变处理白桦种子的最适条件，此时白桦种子的发芽率为8.17%，苗期观测到的变异频率为6.6%。从突变体中鉴定出了红叶、叶畸形、植株矮小、叶弯曲等表型变异植株。本研究确定了白桦种子的EMS诱变的最适条件，获得了丰富的突变体表型，为白桦的功能基因组学和分子育种提供了种质资源和研究基础。

关键词：白桦 EMS诱变种子萌发突变体库

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长白落叶松转录因子LoWRKY1克隆及表达分析

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分子植物育种 2022年

作者：王乃锐赵文娜侯慧安岩吴佳兴吴亚男张含国李淑娟东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室

为了解长白落叶松转录因子WRKY的相关信息，探究该基因在长白落叶松不同组织中及不同逆境胁迫下的表达特性，本研究以长白落叶松为实验材料，从长白落叶松转录数据库中获取LoWRKY1基因全长序列，并克隆LoWRKY1基因。该基因包含1 035 bp... 详细信息

为了解长白落叶松转录因子WRKY的相关信息，探究该基因在长白落叶松不同组织中及不同逆境胁迫下的表达特性，本研究以长白落叶松为实验材料，从长白落叶松转录数据库中获取LoWRKY1基因全长序列，并克隆LoWRKY1基因。该基因包含1 035 bp的开放阅读框(ORF)，编码344个氨基酸，预测蛋白质相对分子质量37.4 kD，理论等电点9.36，是不稳定的碱性亲水蛋白。生物信息学分析显示该基因编码蛋白定位于细胞核的可能性最大，具有WRKY家族的保守结构域，与北美云杉亲缘关系最近，银杏次之。RT-PCR结果表明该基因在根、茎、叶中均有表达，在叶中的相对表达量最低，根中最高，茎中稍低于根。在高盐、干旱和ABA处理时，不同部位在不同时间点的相对表达量也有所不同，表明该基因在响应不同非生物胁迫时具有明显的组织特异性。

关键词：长白落叶松 LoWRKY1 基因克隆生物信息学分析表达分析

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白桦木质部原生质体初生细胞壁再生过程转录组分析

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北京林业大学学报 2022年第12期44卷 12-22页

作者：郑杰于颖贺卓熙路明远孙宇尹天龙王超东北林业大学林学院林木遗传育种国家重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】木质部细胞壁的组成及特性是决定材性的重要因素,研究木质部细胞壁形成的分子调控机制对于木材改良具有重要意义。本研究探究了白桦木质部原生质体初生壁再生过程的分子调控机制,并鉴定出重要调控基因,旨在为林木材性性状研究... 详细信息

【目的】木质部细胞壁的组成及特性是决定材性的重要因素,研究木质部细胞壁形成的分子调控机制对于木材改良具有重要意义。本研究探究了白桦木质部原生质体初生壁再生过程的分子调控机制,并鉴定出重要调控基因,旨在为林木材性性状研究提供数据和材料。【方法】分别以培养0 h和2 h的白桦木质部原生质体为材料,通过荧光增白剂染色观察初生壁再生过程。利用转录组分析技术研究初生壁再生前后的差异表达基因及其参与的调控途径,将检测到的差异表达基因在GO、KEGG、PlantTFDB数据库中进行比对分析。【结果】荧光显微镜观察结果显示:原生质体分离后不具有细胞壁,培养2 h再生初生细胞壁。以|log2(FC)|≥1(FC为差异倍数)且q<0.05为标准筛选差异基因,结果显示:相较于刚分离的原生质体,培养2 h的原生质体中检测到4396个上调表达的基因,4056个下调表达基因,总计8452个差异表达基因。其中GO数据库共注释到10个显著上调条目,KEGG数据库注释到10个显著差异代谢通路,PlantTFDB数据库共注释到16个家族的360个差异表达转录因子。GO注释结果表明,DNA复制、细胞周期相关基因上调表达。KEGG注释结果表明,谷胱甘肽、α-亚麻酸等与抗逆代谢相关的基因下调表达,果胶脂酶相关基因上调表达。PlantTFDB注释结果表明,bHLH、NAC、MYB、bZIP等与细胞壁合成密切相关的转录因子均差异表达。【结论】培养2 h的木质部原生质体处于细胞壁再生及分裂准备状态,DNA复制、细胞周期、多糖合成代谢等相关基因在白桦木质部原生质体培养及初生细胞壁形成过程中起调控作用。

关键词：白桦原生质体初生细胞壁再生转录组

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长白落叶松半同胞家系生长和木材性状遗传变异与联合选择

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植物研究 2022年第3期42卷 383-393页

作者：周雪燕王璧莹郝雪峰胡兴国吴江涛郎凯胡钦波赵曦阳林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学哈尔滨150040 吉林省汪清林业局汪清133200

长白落叶松(Larix olgensis)是我国东北重要的用材树种,根据生长和木材性状对其进行综合选择至关重要。本研究以吉林省延边自治区汪清林业局32年生的49个长白落叶松半同胞家系为材料,对其9个生长性状(树高、地径、胸径、3 m径、材积、... 详细信息

长白落叶松(Larix olgensis)是我国东北重要的用材树种,根据生长和木材性状对其进行综合选择至关重要。本研究以吉林省延边自治区汪清林业局32年生的49个长白落叶松半同胞家系为材料,对其9个生长性状(树高、地径、胸径、3 m径、材积、尖削度、冠幅、分枝角和通直度)和4个木材性状(木材基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比)进行测定与分析。结果表明:不同变异来源间所有性状差异均达极显著水平(P<0.01);各性状家系遗传力均较高(0.51~0.96);表型变异系数为3.04%(分枝角)~23.15%(冠幅);各性状相关系数为-0.367(管胞宽度与管胞长宽比)~0.994(胸径与材积);主成分分析结果表明,4个主成分的累计贡献率达到78.46%,包含了家系生长性状和木材性状的大部分信息;分别以生长和木材性状对家系进行综合评价,初步筛选出5个生长性状优良家系(S78、S81、S80、S84和S83)和5个木材性状优良家系(S37、S51、S6、S30和S19),结合生长和木材性状初步筛选出5个优良家系(S89、S74、S76、S82和S83)。本研究初选的材料可以为良种选育提供基础,亲本可以为改良种子园营建提供材料。

关键词：长白落叶松生长性状木材性状遗传变异联合分析

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外源过氧化氢对水曲柳体胚发生中外植体抗氧化生理特性的影响

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东北林业大学学报 2022年第3期50卷 51-57页

作者：程雪王秋水杨玲刘洋谢添伊沈海龙林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

为了探讨外源过氧化氢(H_(2)O_(2))对水曲柳体胚发生过程中外植体内部抗氧化物质、抗氧化酶、一氧化氮(NO)等的影响,以成熟水曲柳子叶胚为外植体诱导体胚发生,通过对体胚发生过程中不同时间段的外植体取材,测定其内部生理变化,分析外源H... 详细信息

为了探讨外源过氧化氢(H_(2)O_(2))对水曲柳体胚发生过程中外植体内部抗氧化物质、抗氧化酶、一氧化氮(NO)等的影响,以成熟水曲柳子叶胚为外植体诱导体胚发生,通过对体胚发生过程中不同时间段的外植体取材,测定其内部生理变化,分析外源H_(2)O_(2)对水曲柳内部生理生化的影响。结果表明:外源H_(2)O_(2)的添加,对水曲柳体胚发生过程中还原性抗坏血酸(ASA)的质量摩尔浓度的影响主要在中后期阶段(42 d),且H_(2)O_(2)添加组高于对照组2.14%,对还原性谷胱甘肽(GSH)的影响在前期阶段(14 d),H_(2)O_(2)添加组是对照组的3.23倍;外源H_(2)O_(2)处理提高外植体H_(2)O_(2)的质量摩尔浓度,在14 d时,外源H_(2)O_(2)处理和对照的H_(2)O_(2)质量摩尔浓度相差较大,H_(2)O_(2)添加组是对照组的3.77倍;外源H_(2)O_(2)处理降低了丙二醛(MDA)质量摩尔浓度,且在7 d时,对照组显著高于H_(2)O_(2)添加组23.40%;外源H_(2)O_(2)前期降低一氧化氮和一氧化氮合酶(NOS)活性,后期对其起促进作用;外源H_(2)O_(2)处理对硝酸还原酶(NR)的作用与一氧化氮和一氧化氮合酶(NOS)活性完全相反。因此外源H_(2)O_(2)对水曲柳体胚发生中外植体抗氧化的各生理指标具有阶段性的影响。

关键词：水曲柳体胚发生外植体外源过氧化氢抗氧化生理

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山新杨FLA家族基因生物信息学分析及其组织表达

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东北林业大学学报 2022年第10期50卷 1-9页

作者：贺有超赵超于颖周美琪赵磊飞石鑫鑫石晶静和玉婷赵鑫王瑞王超林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

成束状阿拉伯半乳糖蛋白(FLAs)在木质部发育过程中起重要调控作用,对山新杨(Populus davidiana×*** ***)FLA基因进行生物信息学及其在山新杨不同组织中的表达模式进行了分析,筛选与木质部发育相关的FLA基因,为鉴定其调控山新杨材... 详细信息

成束状阿拉伯半乳糖蛋白(FLAs)在木质部发育过程中起重要调控作用,对山新杨(Populus davidiana×*** ***)FLA基因进行生物信息学及其在山新杨不同组织中的表达模式进行了分析,筛选与木质部发育相关的FLA基因,为鉴定其调控山新杨材性形成的调控机制及分子改良奠定基础。利用拟南芥FLA家族蛋白序列在山新杨基因组序列中进行比对,共获得11条PdbFLAs,编码区长度为540至1 440 bp。对其蛋白理化性质、高级结构、系统进化、基序分布、启动子元件等进行分析。结果表明:蛋白结构和基序分析可将PdbFLAs分为3个亚类,每个亚类的蛋白结构和基序组成较为保守;系统进化分析可将PdbFLAs分为4组,这其中PdbFLA1、PdbFLA2、PdbFLA4、PdbFLA9与毛果杨、拟南芥中调控本质部发育相关基因聚为一组,推测该组内的PdbFLAs也具有类似功能;在PdbFLAs启动子中发现了与光、脱落酸(ABA)、胁迫响应和次生壁形成相关的重要顺式元件。对人工弯曲处理的山新杨木质部表型进行分析,发现树干出现偏心生长,应拉木组织被染成绿色,显示其纤维素质量分数高于对应木和直立木,木质化程度有所降低。利用荧光定量RT-PCR对PdbFLAs在根、茎、叶以及应拉木、对应木和直立木不同组织的表达模式进行分析,结果显示:PdbFLA1在茎和应拉木中高度表达,说明在山新杨木质部发育过程中PdbFLA1具有重要的调控作用。

关键词： PbpFLA 应拉木生物信息学荧光定量RT-PCR

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基于高通量测序技术分析霉变核桃仁真菌多样性

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中国食品学报 2023年第8期23卷 369-378页

作者：方圆苏高雅王卫雄白永超王丰俊裴东林木资源高效生产全国重点实验室林业食品加工与安全北京市重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 林木遗传育种国家重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091 东北林业大学生命科学学院哈尔滨150040

目的:研究核桃仁在适宜霉变条件(温度25℃、相对湿度85%)下的真菌侵染过程,揭示其霉变过程中真菌群落的结构与真菌群落样性变化。方法:采用Illumina Miseq高通量测序方法分析核桃仁霉变过程中的真菌群落组成和多样性。结果:子囊菌门是... 详细信息

目的:研究核桃仁在适宜霉变条件(温度25℃、相对湿度85%)下的真菌侵染过程,揭示其霉变过程中真菌群落的结构与真菌群落样性变化。方法:采用Illumina Miseq高通量测序方法分析核桃仁霉变过程中的真菌群落组成和多样性。结果:子囊菌门是核桃样品霉变的主要真菌门类,相对丰度在27.41%~99.98%范围,其次是担子菌门,相对丰度在0.01%~32.56%范围。在真菌属水平上,霉变过程中的主要优势种群为镰孢菌属、链格孢属、赤霉属与曲霉属。1周内核桃仁的霉变过程可大致分为Ⅰ期(0~2 d)、Ⅱ期(3~4 d)、Ⅲ期(5~7 d)3个时期,Ⅱ期与Ⅰ期相比镰孢菌属出现明显的富集,Ⅲ期与Ⅱ期相比镰孢菌属、链格孢属与曲霉属出现明显的富集,Ⅲ期与Ⅰ期相比镰孢菌属、链格孢属与曲霉属出现明显的富集。结论:核桃仁霉变过程中真菌微生物群落的变化分为3个时期,真菌多样性呈下降趋势,镰孢菌属、链格孢属与曲霉菌属是其霉变的优势真菌种群。

关键词：核桃霉变真菌高通量测序真菌群落多样性

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全基因组分析Dof基因家族在毛果杨茎部发育中的作用

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分子植物育种 2023年

作者：贾雨薇徐秀月于佳杰王瑞琪张洋山西农业大学小麦研究所东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室

Dof (DNA binding with one finger)基因家族是植物特有的转录因子，在植物的许多生物过程中扮演着重要的角色。本研究通过生物信息学方法、RNA-Seq和RT-qPCR对PtrDof家族成员蛋白的基本理化性质、系统发育、基因结构和保守基序以及在... 详细信息

Dof (DNA binding with one finger)基因家族是植物特有的转录因子，在植物的许多生物过程中扮演着重要的角色。本研究通过生物信息学方法、RNA-Seq和RT-qPCR对PtrDof家族成员蛋白的基本理化性质、系统发育、基因结构和保守基序以及在毛果杨茎部发育过程中基因表达模式进行分析。结果表明：45个毛果杨Dof家族成员，可分为8个小亚族，不均等分布于毛果杨19条染色体上，不同亚族之间基因结构和保守基序差异明显。RNA-Seq和RT-qPCR结果表明18个Dof家族成员在毛果杨茎部发育过程中存在差异性表达。这一研究成果对毛果杨Dof家族功能的进一步研究提供了借鉴。

关键词：毛果杨 Dof家族转录因子表达模式

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转BpGLK裂叶桦叶色及生长变异分析

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植物研究 2023年第3期43卷 351-360页

作者：曹俐杨蕴力李天芳姜静林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学哈尔滨150040 黑龙江省林业科学研究所哈尔滨150081

通过研究转BpGLK(Bpev01.c0167.g0013.m0001)裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)生长期内的叶色变异规律,探讨BpGLK抑制表达使植株叶绿素含量降低是否对植株生长产生影响。以2年生的转BpGLK裂叶桦为试验材料,检测外源基因的稳定性... 详细信息

通过研究转BpGLK(Bpev01.c0167.g0013.m0001)裂叶桦(Betula pendula‘Dalecarlica’)生长期内的叶色变异规律,探讨BpGLK抑制表达使植株叶绿素含量降低是否对植株生长产生影响。以2年生的转BpGLK裂叶桦为试验材料,检测外源基因的稳定性及相对表达量,测定叶色参数、叶绿素相对含量及叶绿素含量,分析叶色相关参数的时序变化规律及生长特性。结果显示,外源基因稳定存在于2年生转基因株系的基因组中,且GLK表达量显著下调(P<0.05);在整个生长期内,RE1~5株系的叶色亮度及叶片黄色程度均显著高于WT株系(P<0.05),叶绿素相对含量、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均低于或显著低于WT株系(P<0.05),但叶绿素a与叶绿素b的比值高于或显著高于WT株系(P<0.05)。转基因株系的苗高生长没有受到显著影响,其中RE4和RE5株系的以上性状均优于其他株系,是后续园林造景推广应用的首选株系。

关键词：裂叶桦 BpGLK 叶绿素生长特性

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刚毛柽柳ThPCS1基因克隆与镉胁迫应答分析

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南京林业大学学报(自然科学版) 2021年第3期45卷 71-78页

作者：王培龙杨妮张傲然唐努尔·塞力克李爽高彩球林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学)

【目的】探究刚毛柽柳(Tamarix hispida)植物络合素合酶(phytochelatin synthase, PCS)基因ThPCS1的镉胁迫应答功能。【方法】通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对刚毛柽柳ThPCS1基因进行克隆;通过BioEdit、MEGA 5.0等软件对ThPCS1蛋白... 详细信息

【目的】探究刚毛柽柳(Tamarix hispida)植物络合素合酶(phytochelatin synthase, PCS)基因ThPCS1的镉胁迫应答功能。【方法】通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对刚毛柽柳ThPCS1基因进行克隆;通过BioEdit、MEGA 5.0等软件对ThPCS1蛋白进行生物信息学分析;通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析镉(Cd)胁迫条件下ThPCS1基因在柽柳根和叶中的表达水平;构建pROKII-ThPCS1过表达载体,通过瞬时侵染技术获得转ThPCS1基因柽柳,分析比较转基因和对照柽柳Cd胁迫应答相关生理指标和生理染色情况。【结果】从刚毛柽柳转录组数据中分离出ThPCS1基因的全长转录组序列,预测该基因的开放阅读框为1 581 bp,编码526个氨基酸,编码蛋白质的分子质量为130.75 ku,理论等电点pI为5.0。保守结构域的多重比对分析结果均显示ThPCS1蛋白在N端具有PCS结构域。RT-qPCR结果显示在镉胁迫条件下,ThPCS1基因在柽柳根中被诱导表达,且呈现出组织特异性的表达模式。对镉胁迫处理后的刚毛柽柳ThPCS1转基因植株和对照植株相关生理指标进行测定,结果显示,同对照植株相比,转基因植株的活性氧和镉离子含量降低,细胞膜损伤减小。【结论】刚毛柽柳ThPCS1基因在根中的表达明显受到镉胁迫诱导,可能参与了刚毛柽柳对镉胁迫的应答。本研究初步证明刚毛柽柳ThPCS1基因可能提高了转基因植物的耐镉能力,是一个耐镉分子育种的候选基因。

关键词：刚毛柽柳植物络合素合酶镉胁迫基因表达实时荧光定量PCR

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