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科学通报 2016年第8期61卷 809-818页

作者：徐凌翔陈壬杰许海锦周元昌吴为人福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室福州350002

细胞程序性死亡(PCD)在植物生存和进化上有重要的意义.近几年,遗传学、生理学、分子与细胞生物学技术的发展以及动物细胞理论的平行性对植物PCD的鉴定起了很大推动作用,但胁迫相关的PCD的鉴定仍有较大的复杂性.当今植物PCD的鉴定主要以... 详细信息

细胞程序性死亡(PCD)在植物生存和进化上有重要的意义.近几年,遗传学、生理学、分子与细胞生物学技术的发展以及动物细胞理论的平行性对植物PCD的鉴定起了很大推动作用,但胁迫相关的PCD的鉴定仍有较大的复杂性.当今植物PCD的鉴定主要以探针染色分析核形为主,多种方法结合,但还需要更加可靠的表征和表征的量化.逆境下PCD的鉴定主要在3个方面有潜在应用价值:(ⅰ)多重抗性间的关联研究;(ⅱ)抗性遗传资源使用;(ⅲ)种质资源保存.本文主要结合实践中的PCD鉴定的应用前景来综述当前胁迫条件下植物PCD研究的进展.

关键词：坏死类半胱天冬酶 DNA片段化类病斑突变体自噬活性氧

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圆果黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1的克隆及利用反义载体转化拟南芥

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作物学报 2014年第5期40卷 816-822页

作者：张高阳祁建民徐建堂牛小平张雨佳张立武陶爱芬方平平林荔辉福建农林大学/作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室福建福州350002

以圆果黄麻(Corchorus capsularis L.)"179"茎部韧皮为材料,利用同源克隆和RACE技术,克隆黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1 5′端500 bp序列外的全部cDNA。其序列长度为2529 bp,编码627氨基酸残基,经Blast基因比对和蛋白质结构分... 详细信息

以圆果黄麻(Corchorus capsularis L.)"179"茎部韧皮为材料,利用同源克隆和RACE技术,克隆黄麻纤维素合成酶基因CcCesA1 5′端500 bp序列外的全部cDNA。其序列长度为2529 bp,编码627氨基酸残基,经Blast基因比对和蛋白质结构分析,确定是黄麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析表明,CcCesA1在植株不同部位表达量具组织差异性,依次为茎部韧皮>根>叶>顶芽>麻骨。利用CcCesA1基因部分cDNA序列和3′UTR区,构建黄麻CcCesA1基因反义载体,用测序验证的阳性质粒转化模式植物拟南芥。Southern杂交结果表明,外源基因以单拷贝方式整合进入基因组,转基因拟南芥生长严重受阻,植株变得矮小且茎部易弯曲倒伏,角果数量变少,长度变短,纤维素含量有不同程度的降低,本研究结果表明,所克隆的黄麻CcCesA1基因除了参与植物其他生理代谢过程外,还参与纤维素的生物合成。

关键词：圆果黄麻(Corchorus capsularis L.) 纤维素合成酶 Southern杂交拟南芥

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睡莲转录因子bZIP家族的分子进化以及功能分析

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中国农业科学 2021年第21期54卷 4694-4708页

作者：叶方婷潘鑫峰毛志君李兆伟范凯福建农林大学农学院/作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室

【目的】基于睡莲基因组鉴定睡莲bZIP(basic leucine zipper)家族成员,并对其进行分析,以揭示睡莲b ZIP家族的分子进化和功能。【方法】从Waterlily Pond数据库获取睡莲基因组序列,利用HMMER3.0程序识别睡莲的bZIP家族成员,并使用CDD程... 详细信息

【目的】基于睡莲基因组鉴定睡莲bZIP(basic leucine zipper)家族成员,并对其进行分析,以揭示睡莲b ZIP家族的分子进化和功能。【方法】从Waterlily Pond数据库获取睡莲基因组序列,利用HMMER3.0程序识别睡莲的bZIP家族成员,并使用CDD程序进一步确认其含有的保守bZIP结构域,使用IQ-tree软件构建系统进化树。利用ExPASy和SOPMA在线网站进行蛋白质结构分析,通过MEME程序进行保守基序分析,使用MCScan和Circos软件对基因复制事件进行分析以及可视化展示。从NCBI下载睡莲转录组数据(SRA Study:SRP222853),用R软件对睡莲bZIP家族成员表达数据的Pearson相关系数(PCC)进行计算和可视化分析,使用Cytoscape软件对NcbZIP成员之间的表达数据关系进行分析。【结果】从睡莲基因组中共鉴定出46个bZIP家族成员,按成员在染色体上的分布命名为NcbZIP01—NcbZIP46。根据系统进化分析可以将睡莲bZIP家族成员分为A、B、C、D、E、G、H、I、J和S共10个亚家族,其中A亚家族所含成员最多(11个),相同亚家族成员具有相似的保守结构域和基因结构。理化性质分析表明,睡莲bZIP家族成员蛋白质长度介于101—1 898 aa,分子量大小介于12.04—214.64 kD。染色体定位分析发现,睡莲共有14条染色体,46个bZIP家族成员不均匀地分布在其中的10条染色体上,其中1号染色体上分布最多。睡莲bZIP基因家族发生10个复制事件,其中9个片段复制事件,1个串联复制事件,A亚家族所含基因复制事件最多(3次)。对NcbZIP成员在不同组织下的表达进行分析,根据表达情况分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组,Ⅰ组成员在所有组织中均高度表达,Ⅱ组成员几乎在所有组织中均不表达,Ⅲ组成员在不同组织中表达水平各不相同,其中C、D和G亚家族的大部分成员集中在Ⅲ组。通过睡莲bZIP成员表达量的Pearson相关系数分析,发现NcbZIP45与所有NcbZIP成员之间的相关性最高。【结论】在睡莲基因组中鉴定出46个bZIP成员,分为10个亚家族,不均匀地分布在14条染色体上,结构进化保守,组织表达模式多样。

关键词：睡莲 bZIP家族分子进化表达谱功能分析

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一个甘蔗Ⅱd类WRKY转录因子基因的克隆和表达分析

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中国农业科学 2018年第23期51卷 4409-4423页

作者：张旭凌辉刘峰黄宁王玲毛花英李聪娜汤翰臣苏炜华苏亚春阙友雄福建农林大学农业部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室

【目的】WRKY是植物特有的一类转录因子,在生理调控和逆境响应过程中有着重要作用。通过分析WRKY转录因子基因在甘蔗生长发育及抗逆境过程中的作用,为甘蔗抗逆分子育种提供优良的基因资源。【方法】从甘蔗转录组数据库中挖掘到一条WRKY... 详细信息

【目的】WRKY是植物特有的一类转录因子,在生理调控和逆境响应过程中有着重要作用。通过分析WRKY转录因子基因在甘蔗生长发育及抗逆境过程中的作用,为甘蔗抗逆分子育种提供优良的基因资源。【方法】从甘蔗转录组数据库中挖掘到一条WRKY基因Unigene序列,并通过RT-PCR扩增得到cDNA全长序列,利用ORF finder、Smart、ExPaSy、Prabi、NetPhos、Cell-PLOC 2.0和DNAMAN6.0软件对该基因序列及其编码蛋白序列进行生物信息学分析,并使用MEGA6.0软件构建系统进化树;构建pCAMBIA1300-WRKY-GFP融合表达载体,通过农杆菌转化本氏烟(Nicotiana benthamiana),确定WRKY蛋白在烟草叶片中的亚细胞定位;利用酵母杂交试验验证WRKY是否具有转录自激活活性;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析WRKY在甘蔗品种ROC22中的组织特异性(根、蔗芽、叶、蔗髓和皮)及其在MeJA(100μmol·L-1)、SA(5 mmol·L-1)、PEG(25%)、NaCl(250 mmol·L-1)、CuCl2(500 mmol·L-1)和CdCl2(500 mmol·L-1)胁迫条件下表达量的变化。【结果】从甘蔗品种ROC22中克隆获得一个WRKY转录因子基因,命名为ScWRKY6(GenBank登录号为MH393927)。该基因序列全长1 289 bp,包含1个1 059bp的ORF,编码352个氨基酸,并具有45个磷酸化位点;理论等电点为9.73,不稳定指数为50.23,亲水性为-0.579,推测其为碱性不稳定亲水性蛋白。ScWRKY6蛋白具有1个WRKY结构域和1个锌指结构域(CX5CX23HXH),该蛋白氨基酸序列与高粱(Sorghum bicolor)WRKY(XP02464211.1)的同源性最高,根据系统进化树分析可以推测其属于WRKY家族Ⅱd亚类。亚细胞定位结果显示,ScWRKY6::GFP融合蛋白定位在细胞核上。酵母转录激活验证试验显示,ScWRKY6蛋白不具有转录自激活活性。qRT-PCR分析表明,ScWRKY6在甘蔗中为组成型表达,其表达量由大到小依次为蔗芽、叶、根、皮和蔗髓,其中蔗芽、叶和根的表达量分别为蔗髓的2.05、1.55和1.37倍。ScWRKY6在NaCl、PEG、MeJA、重金属Cu2+和Cd2+胁迫诱导下表达量均上调,其在NaCl处理12 h时表达量最高,为对照的4.18倍;在PEG处理3 h时表达量最高,为对照组的6.88倍;在CuCl2和CdCl2诱导24 h时表达量最高,分别为对照组的3.63倍和4.86倍。【结论】ScWRKY6蛋白定位在细胞核上,不具有转录自激活活性;该基因在甘蔗不同组织部位中均有表达,且受NaCl、PEG、CuCl2和CdCl2等胁迫的诱导,推测ScWRKY6可能在甘蔗干旱应答、耐盐及金属离子胁迫响应中发挥作用。

关键词：甘蔗 WRKY转录因子外源胁迫实时荧光定量PCR

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植物NIP水通道蛋白的结构、功能和调控研究进展

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科学通报 2023年第14期68卷 1799-1813页

作者：陈瑶尤垂淮陈燕玲孙婷婷赵振南黄廷辰阙友雄苏亚春福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室福州350002 福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福州350002 福建农林大学生命科学学院福州350002

类NOD26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins,NIPs)又名根瘤素26-like内在蛋白、类根瘤菌26膜内在蛋白、类Nodulin26内在蛋白,是水通道蛋白(aquaporin protein,AQP)家族的亚家族之一.NIP由AqpN基因进化而来,广泛存在于植物体中,其对底物选择具有特异性,根据选择性过滤器(aromatic/arginine,ar/R区)的不同分为3个亚族.NIPs参与水分、尿素、甘油、硼、砷、硅等物质的吸收和转运,在维持植物生长过程中的水分平衡和渗透压及抵御逆境胁迫等方面发挥重要作用.近年来,有关NIPs对植物生长发育和逆境调控功能的研究越来越多.本文系统阐述了植物NIP家族的起源与进化、结构与分类、生物学功能及调控机制,并对目前NIP研究中存在的问题和未来的研究方向进行了讨论,为深入探究NIP家族在不同植物中的作用模式和遗传改良应用提供参考资料.

关键词： NIP水通道蛋白结构生物学功能逆境胁迫调控机制

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水培对叶菜型甘薯茎尖营养品质与硝酸盐含量的影响

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中国农业科学 2013年第17期46卷 3736-3742页

作者：陈选阳张招娟郑佳伟林羽立福建农林大学/作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室

【目的】研究水培及不同营养液配方、不同N素形态及其比例对叶菜型甘薯茎尖营养品质与硝酸盐含量的影响。【方法】以1/2Hoagland配方(1/2 HL)、4种通用营养液、10种不同N素形态及其比例的营养液水培叶菜型甘薯,研究水培对其茎尖叶片、... 详细信息

【目的】研究水培及不同营养液配方、不同N素形态及其比例对叶菜型甘薯茎尖营养品质与硝酸盐含量的影响。【方法】以1/2Hoagland配方(1/2 HL)、4种通用营养液、10种不同N素形态及其比例的营养液水培叶菜型甘薯,研究水培对其茎尖叶片、嫩茎和叶柄的营养品质及硝酸盐含量的影响。【结果】(1)与土壤栽培相比,1/2 HL水培提高了叶菜型甘薯VC、黄酮和硝酸盐含量,对蛋白含量没有显著影响。(2)叶菜型甘薯不同部位硝酸盐含量差异显著,其中嫩茎最高,叶片居中,叶柄最低。(3)不同营养液配方显著影响叶菜型甘薯硝酸盐含量。营养液华南B与1/2HL培养的硝酸盐含量显著高于华南A;园氏配方与土壤栽培相当,二者均极显著低于1/2HL、华南A和华南B。(4)营养液中不同N素形态及其比例对叶菜型甘薯叶片硝酸盐含量影响显著。硝态N提高了硝酸盐含量,而氨态N会减缓水培叶菜型甘薯硝酸盐含量的增加;酰氨态氮可以降低硝酸盐含量。【结论】与土壤栽培相比,水培提高了叶菜型甘薯VC、黄酮和硝酸盐含量,对蛋白质含量没有显著影响。水培营养液中增加硝态N会提高叶菜型甘薯硝酸盐含量,适量氨态N可减缓硝酸盐含量的增加。营养液中酰氨态氮可以降低硝酸盐含量。

关键词：叶菜型甘薯水培品质硝酸盐含量

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WRKY转录因子在生物和非生物胁迫中的功能和调控机理的研究进展

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农业生物技术学报 2017年第4期25卷 668-682页

作者：陈思雀翁群清曹红瑞孙新立福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室

WRKY转录因子是植物转录因子中的一大类,可以通过与目标基因启动子的W-box相互作用,参与调控各种生理反应。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)为例,总结了近年来WRKY转录因子在生物和非生物胁迫中的功能和调控... 详细信息

WRKY转录因子是植物转录因子中的一大类,可以通过与目标基因启动子的W-box相互作用,参与调控各种生理反应。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)为例,总结了近年来WRKY转录因子在生物和非生物胁迫中的功能和调控机理的研究进展。WRKY基因的表达可受多种外界因子快速诱导,同时亦可受到自身调控。一种WRKY转录因子可以调控多种不同的应答反应;而同一种应答反应常需多种WRKY转录因子的协调。WRKY蛋白质功能的实现需要其他的蛋白协助,很多WRKY转录因子可与丝裂原活化蛋白激酶互作,通过改变WRKY的磷酸化状态,调节其生物活性。VQ蛋白质是一类转录辅助蛋白,含有一段保守的VQ基序,可以与GroupⅠ和Ⅱc中WRKY蛋白质互作,共同调控相应的生理反应。GroupⅡd中WRKY转录因子含有C motif,可与钙调素相互作用。WRKY转录因子与其辅助蛋白互作,形成了复杂的调控网络。本研究通过对这些调控机制的总结,揭示了调控网络的一角,有利于研究者对WRKY转录因子功能特点的深入理解,对相关的研究者有一定的指导意义。

关键词： WRKY转录因子生物和非生物胁迫应答反应拟南芥水稻

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小麦糯性与紫粒的遗传分析

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中国农业科学 2011年第17期44卷 3501-3507页

作者：黄碧光福建农林大学作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室

【目的】研究糯麦和紫粒麦中糯性和紫粒性状的遗传特性,为培育紫糯小麦新种质提供指导。【方法】以糯小麦C75与紫粒小麦03初3为材料,通过正反杂交,并与糯小麦C75回交,根据后代表型,分析糯性和粒色性状的遗传特性并选育紫糯小麦。【结果... 详细信息

【目的】研究糯麦和紫粒麦中糯性和紫粒性状的遗传特性,为培育紫糯小麦新种质提供指导。【方法】以糯小麦C75与紫粒小麦03初3为材料,通过正反杂交,并与糯小麦C75回交,根据后代表型,分析糯性和粒色性状的遗传特性并选育紫糯小麦。【结果】紫粒为母性影响遗传,紫色基因具有剂量效应;在F2:3中,紫色与红色籽粒株的比例符合9﹕7,在BC1F2中,该比例为1﹕3,说明紫粒受2对显性互补基因控制;杂交组合F2:3的籽粒非糯株与糯株的分离比例符合63﹕1,测交组合BC1F2中,该比例为7﹕1,表明糯性性状受3对相互独立重叠互作的隐性基因控制,非糯为显性性状;控制紫色性状与控制糯性的基因相互独立;经过自交纯化,共收获了5个糯性基因和紫粒基因皆纯合的紫糯小麦新种质。【结论】紫粒呈2对显性互补基因控制的母性影响遗传,隐性性状糯性受3对独立重叠基因控制,采用恰当的杂交育种策略可获得紫糯小麦新种质。

关键词：普通小麦紫粒糯性遗传选育

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叉柱棉sHSP基因家族的鉴定与特征分析

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作物学报 2021年第10期47卷 1913-1926页

作者：范凯潘鑫峰毛志君叶方婷李兆伟林伟伟林文雄福建农林大学农学院作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室福建福州350002

植物小分子热激蛋白(small heat shock protein, sHSP)是植物热激蛋白中一类分子量最小的基因家族,该家族具有保守的α-晶体结构域,在响应外界环境胁迫过程中具有重要的作用。叉柱棉(Gossypioides kirkii)有关sHSP家族的鉴定与特征分析... 详细信息

植物小分子热激蛋白(small heat shock protein, sHSP)是植物热激蛋白中一类分子量最小的基因家族,该家族具有保守的α-晶体结构域,在响应外界环境胁迫过程中具有重要的作用。叉柱棉(Gossypioides kirkii)有关sHSP家族的鉴定与特征分析还未见相关报道。本研究在叉柱棉中共鉴定了39个GksHSP成员,并且可以将GksHSP成员进一步分为10个亚家族。在GksHSP家族中发现了7个基因复制事件,并且所有的基因复制事件都是片段复制事件。棉属特有的全基因组复制事件主要导致了GksHSP成员的扩增,其扩增还与蛋白激酶家族、线粒体载体蛋白家族以及植物生长素响应蛋白家族有关。此外, GksHSP家族可能与ABA和茉莉酸甲酯调控的胁迫响应相关,并且GksHSP26成员及其在陆地棉中的同源基因可能在胁迫响应中具有关键的作用。本研究的结果可以进一步为今后叉柱棉和棉花的抗逆育种研究提供一定的理论基础。

关键词：叉柱棉 sHSP 鉴定扩增功能

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睡莲WRKY家族的全基因组鉴定和分子进化分析

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园艺学报 2022年第5期49卷 1121-1135页

作者：潘鑫峰叶方婷毛志君李兆伟范凯福建农林大学农学院作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室福州350002

在睡莲中共鉴定出69个NcWRKY转录因子,将其分成3个亚家族,即Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,其中Ⅱ亚家族可进一步分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe,与拟南芥中WRKY亚家族分类相同。Ⅱc亚家族中含有17个成员,是睡莲WRKY家族中成员数最多的亚家族。所有成员的蛋... 详细信息

在睡莲中共鉴定出69个NcWRKY转录因子,将其分成3个亚家族,即Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,其中Ⅱ亚家族可进一步分为Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd和Ⅱe,与拟南芥中WRKY亚家族分类相同。Ⅱc亚家族中含有17个成员,是睡莲WRKY家族中成员数最多的亚家族。所有成员的蛋白质二级结构中无规则卷曲所占比例高达为39%~78%。motif 1和motif 3被注释为WRKY保守结构。NcWRKY成员在睡莲14条染色体中均有分布,其中Ⅱa亚家族中所有成员都定位在Nc4号染色体。启动子顺式调控元件分析发现,NcWRKY成员广泛参与激素调控反应,通过不同组织中表达量分析筛选出在成熟叶柄中高表达的NcWRKY04与NcWRKY18,在花瓣中高表达的NcWRKY05和在雄蕊中高表达的NcWRKY61。基因复制事件分析发现,NcWRKY家族主要以片段复制事件为主。基因表达网络关系分析预测NcWRKY61和NcWRKY63可能与其他成员有共表达关系。

关键词：睡莲 WRKY 全基因组鉴定分子进化

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