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作物学报 2024年第7期50卷 1855-1866页

作者：玉泉馨杨宗桃张海程光远焦文迪曾康罗廷绪黄国强王璐徐景升福建农林大学/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗工程技术研究中心/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002

类钙调素(Calmodulin-like,CML)是植物特有的钙信号感受器蛋白之一,参与植物生长发育和响应外界环境信号转导。甘蔗(Saccharum ***)中CML应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)侵染尚未见报道。本研究从甘蔗热带种Badila(***)... 详细信息

类钙调素(Calmodulin-like,CML)是植物特有的钙信号感受器蛋白之一,参与植物生长发育和响应外界环境信号转导。甘蔗(Saccharum ***)中CML应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)侵染尚未见报道。本研究从甘蔗热带种Badila(***)中克隆了一个CML基因,命名为ScCML13。该基因开放读码框(open reading frame,ORF)长度为519 bp,编码172 aa。生物信息学分析表明,ScCML13属于稳定的亲水脂溶蛋白,无跨膜结构域,有4个结合Ca2+的EF-hand结构域;系统进化树分析表明,该蛋白在单子叶和双子叶植物中及单子叶C3和C_(4)植物中具有明显分化;酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验表明,ScCML13与SCMV的运动蛋白P3N-PIPO互作。亚细胞定位试验表明ScCML13定位于内质网和细胞核。共定位试验发现ScCML13会干扰SCMV-P3N-PIPO的质膜(plasma membrane)或胞间连丝(plasmodesmata)定位。实时荧光定量PCR(Real Time Quantitative PCR,RT-qPCR)分析发现,ScCML13基因主要在甘蔗叶片中表达,在节间和根中的相对表达量低;ScCML13基因在感染SCMV后2 h显著上调,随后下调至与对照组相比的水平,而在感染后期上调。

关键词：类钙调素甘蔗花叶病毒 P3N-PIPO 蛋白互作

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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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利用酵母双杂交系统筛选花生Ah SAP1的互作蛋白

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中国农业科学 2024年第21期57卷 4376-4391页

作者：朱艳婷党浩牛思杰林婧怡杨华杨强张冲蔡铁城庄伟建陈华福建农林大学农学院/豆科油料植物遗传与系统生物学研究中心/福建农林大学闽台作物生物育种农业农村部重点实验室/作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室

【目的】种子大小直接影响花生的产量。前期通过QTL定位获得调控花生种仁大小的关键转录因子AhSAP1，构建花生胚酵母双杂交cDNA文库，并以AhSAP1为诱饵进行酵母双杂交筛选互作蛋白，分析候选互作蛋白基因的时空表达特征，为深入研究AhS... 详细信息

【目的】种子大小直接影响花生的产量。前期通过QTL定位获得调控花生种仁大小的关键转录因子AhSAP1，构建花生胚酵母双杂交cDNA文库，并以AhSAP1为诱饵进行酵母双杂交筛选互作蛋白，分析候选互作蛋白基因的时空表达特征，为深入研究AhSAP1调控花生种仁发育的分子机制奠定基础。【方法】用SMART(switching mechanism at 5′end of the RNA transcript)法构建花生胚大肠杆菌cDNA文库并进行鉴定；构建诱饵载体pGBKT7-AhSAP1，并鉴定其对酵母细胞的毒性以及自激活性。将花生胚cDNA文库质粒与诱饵质粒pGBKT7-AhSAP1共转Y2H Gold酵母菌株，筛选长势较好且呈蓝色的阳性菌落，测序比对，获得候选互作蛋白基因序列，预测生物学功能。利用RNA-seq明确候选互作蛋白基因在花生不同组织器官、受外源植物激素诱导及低钙胁迫诱导下的表达特征。根据功能注释结果，选取可能参与植物种子发育的候选因子，扩增其CDS全长序列，构建到靶标载体pGADT7后，分别与pGBKT7-AhSAP1共转化酵母细胞进行点对点酵母双杂交互作验证。【结果】花生胚大肠杆菌次级cDNA文库滴度为1.05×108 cfu/mL，重组率为98%，平均插入片段大小约1 000 bp，文库质量较高；成功构建酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-AhSAP1，在酵母细胞中没有自激活性且对酵母菌没有毒性；筛选得到68个酵母阳性克隆，经序列相似性比对，去除重复，共获得60个候选互作蛋白，主要参与能量产生与代谢、翻译、核糖体结构和生物发育、转录、信号转导机制、翻译后修饰、无机离子运输和代谢、染色质结构等。选取12个候选互作蛋白与AhSAP1进行一对一酵母双杂交验证，有8个候选互作蛋白与AhSAP1发生互作。【结论】成功构建了花生胚发育不同时期的混合cDNA文库，筛选出60个与AhSAP1互作的候选互作蛋白，主要涉及能量产生与代谢、翻译、核糖体结构和生物发生、转录、信号转导机制、翻译后修饰、无机离子运输和代谢、染色质结构等，这些候选互作蛋白基因在花生根、茎、叶、花序、果针、果皮、种皮及胚中均有表达，明确了8个候选互作蛋白与AhSAP1的互作关系。

关键词：花生种子大小 AhSAP1 酵母双杂交互作蛋白

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作物学报 2023年第9期49卷 2472-2484页

作者：玉泉馨杨宗桃张海程光远周营栓焦文迪曾康罗廷绪黄国强张木清徐景升福建农林大学/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗工程技术研究中心/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002 广西大学广西甘蔗生物学重点实验室广西南宁530004

植物囊泡膜蛋白相关蛋白PVA12 (plant vesicle-associated membrane protein (VAMP)-associated proteins homolog12)属于VAP27家族蛋白,在细胞中介导内质网囊泡运输以及膜融合。甘蔗(***)PVA12应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus, SCMV)侵染尚未见报道。本研究从栽培种新台糖22号(ROC22)中克隆了PVA12基因,命名为ScPVA12。该基因开放读码框(open reading frame, ORF)的长度为735 bp,其编码长度为244 aa的蛋白。生物信息学分析表明,ScPVA12是一种不稳定的亲水性脂溶蛋白,C端具有跨膜结构域;二级结构中无规则卷曲占比最高;进化树分析表明,该蛋白在单子叶和双子叶植物中存在明显分化。酵母双杂交(yeast two-hybrid, Y2H)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation, BiFC)试验表明, ScPVA12与SCMV-P3N-PIPO蛋白互作。亚细胞定位试验表明ScPVA12定位于内质网。共定位试验表明ScPVA12与SCMV-P3N-PIPO共定位于内质网。实时荧光定量PCR分析发现,ScPVA12基因在甘蔗各组织中均有表达,在第8节间中的表达量最低,在正七叶中的表达量最高;SCMV侵染对ScPVA12基因表达影响显著,在SCMV胁迫下ScPVA12基因先下调表达,后期恢复正常水平。

关键词： PVA12 甘蔗花叶病毒 P3N-PIPO 蛋白互作

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甘蔗AP2/ERF基因家族的鉴定及表达

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应用与环境生物学报 2022年第1期28卷 67-81页

作者：陈玉凤李竹苏炜华孙婷婷汪洲涛岑光莉阙友雄蒙寅恬许莉萍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

AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生... 详细信息

AP2/乙烯应答元件结合因子(APETALA2/ethylene-responsive element binding factor,AP2/ERF)是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长发育、生物和非生物逆境响应中发挥着重要作用.为了解甘蔗AP2/ERF基因家族的生物学特性,利用生物信息学方法从甘蔗野生种割手密(Saccharum spontaneum)基因组挖掘获得121条SsAP2/ERF基因序列,对其编码蛋白的理化性质、系统进化树、染色体定位和基因结构等进行分析.此外,从我国大陆主栽甘蔗品种ROC22中克隆获得1条SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,并分析其表达模式.结果显示,SsAP2/ERF家族基因分布于31条割手密染色体上,且存在基因聚集现象,属于AP2、ERF和RAV亚家族的基因数目分别为28、86和***2/ERF-001-SsAP2/ERF-121蛋白之间的分子量差异较大,介于16548.18-609263.26,不含信号肽,且99.17%无跨膜螺旋结构,含有3-10个保守基序和1个以上的外显子,推测大多数蛋白为定位于细胞核或细胞质的不稳定的亲水性蛋白.SsERF亚家族包含42个SsDREBs和44个SsERFs亚组成员,其AP2结构域的第14位氨基酸残基具有极高的保守性.克隆获得DREB(A-2)亚组成员SsAP2/ERF-107的同源基因ScDREB2B-2,两者氨基酸序列相似性达97.58%.qRT-PCR分析显示,ScDREB2B-2基因在ROC22中受聚乙二醇(PEG)、NaCl和脱落酸(ABA)诱导上调表达;在品种Badila中仅受PEG和NaCl诱导上调表达,而在ABA处理下的基因表达量不变,表明该基因在ROC22中可能通过ABA依赖性途径调节应答干旱和盐胁迫,而在Badila中可能通过非ABA依赖性途径调节响应干旱和盐胁迫.本研究结果可为探究甘蔗SsAP2/ERF基因家族的结构和功能提供科学依据.

关键词：割手密 AP2/ERF基因家族 ERF亚家族全基因组分析表达模式

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甘蔗遗传改良中的基因工程：适用、成就、局限和展望

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农业生物技术学报 2022年第3期30卷 580-593页

作者：许孚汪洲涛路贵龙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

甘蔗(Saccharum spp. complex)是禾本科的主要物种和重要经济作物，对世界农业经济发展和保障供应食糖发挥重要作用。一方面，甘蔗具有较好的抗、耐逆性，但其生产和生产力依然被多种生物和非生物逆境所制约。另一方面，商业栽培种在生... 详细信息

甘蔗(Saccharum spp. complex)是禾本科的主要物种和重要经济作物，对世界农业经济发展和保障供应食糖发挥重要作用。一方面，甘蔗具有较好的抗、耐逆性，但其生产和生产力依然被多种生物和非生物逆境所制约。另一方面，商业栽培种在生产上一般不开花，即便开花种子基本也是败育的，加上甘蔗产品蔗糖为碳水化合物，不含蛋白成分，因此，甘蔗属于转基因安全风险等级最低(I级)的作物之一。再则，甘蔗为无性繁殖作物，优异的转基因单株可通过组织培养快速扩大群体。鉴于此，基因工程成为甘蔗弥补传统杂交育种性状缺陷和加快遗传改良进程的重要手段。本文在阐述为什么甘蔗是适合进行转基因改良物种的基础上，重点回顾抗虫性和抗病性改良成就，简要回顾其他性状及甘蔗作为生物反应器的工作，评述了影响甘蔗遗传转化效率与外源目的基因表达水平的因素，探讨基因编辑技术在甘蔗上的应用以及转基因甘蔗安全性评价与商业应用情况，最后展望该技术领域的未来，以期推动和促进基因工程在甘蔗遗传改良中的应用。

关键词：甘蔗遗传转化生物逆境遗传转化效率基因表达水平基因编辑安全性

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植物MYC转录因子：结构特点、作用机制和功能调控

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农业生物技术学报 2022年第6期30卷 1186-1201页

作者：邹文会苏亚春任永娟张畅臧守建赵振南陈燕玲阙友雄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/福建农林大学教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室

MYC (myelocytomatosis)转录因子(transcription factors, TFs)是茉莉酸(jasmonic acid, JA)信号转导通路的核心调控因子，参与植物的生长发育、次生代谢物的合成、逆境应答、植物激素信号转导及其通路之间的相互作用。本文针对植物MYC... 详细信息

MYC (myelocytomatosis)转录因子(transcription factors, TFs)是茉莉酸(jasmonic acid, JA)信号转导通路的核心调控因子，参与植物的生长发育、次生代谢物的合成、逆境应答、植物激素信号转导及其通路之间的相互作用。本文针对植物MYC转录因子，从序列特征、结构特点、功能特性及其在生物和非生物胁迫中的作用机制等方面进行研究进展综述。本文为进一步深入探讨MYC转录因子的功能作用和调控模式积累基础资料。

关键词： MYC转录因子结构特点功能特性调控机制

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甘蔗类泛素蛋白UBL5应答SCMV侵染及其与SCMV-6K2的互作

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作物学报 2022年第2期48卷 332-341页

作者：杨宗桃刘淑娴程光远张海周营栓商贺阳黄国强徐景升福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002

泛素化修饰在蛋白功能调控、生长发育和逆境应答中具有重要作用。类泛素蛋白(ubiquitin-likeproteins,UBLs)是泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)的重要组分。本课题组前期利用酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)技术... 详细信息

泛素化修饰在蛋白功能调控、生长发育和逆境应答中具有重要作用。类泛素蛋白(ubiquitin-likeproteins,UBLs)是泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)的重要组分。本课题组前期利用酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)技术从甘蔗(***)中分离鉴定了1个与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)编码蛋白6K2互作的类泛素蛋白UBL5,命名为Sc UBL5,长度为73aa。本研究利用双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验进一步证实了Sc UBL5与SCMV-6K2互作;生物信息学分析表明,Sc UBL5为稳定的亲水性非分泌蛋白,无信号肽和跨膜结构。系统进化树分析表明,Sc UBL5具有明显的种属特异性。亚细胞定位分析表明,Sc UBL5定位于细胞质和细胞核。实时荧光定量PCR分析发现,Sc UBL5基因的表达具有明显的组织特异性,在完成形态建成的正一叶、第7叶、根和第8节间中的相对表达量显著高于未成熟的心叶和第3节间;SCMV侵染对Sc UBL5基因表达影响显著,Sc UBL5基因在侵染早期显著上调,侵染后期下调但显著高于对照。

关键词：甘蔗类泛素蛋白甘蔗花叶病毒 6K2

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甘蔗易化子家族蛋白Sc ZIFL1与6K2互作应答SCMV侵染

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作物学报 2022年第12期48卷 3080-3090,I0001-I0012页

作者：刘淑娴杨宗桃程光远张海周营栓商贺阳黄国强徐景升农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/福建农林大学国家甘蔗工程技术研究中心/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002

易化子超家族转运蛋白(major facilitator superfamily,MFS)在生物中普遍存在,锌诱导类辅助因子(zinc induced facilitator like,ZIFL)是MFS成员,参与小分子有机物运输。本课题组前期利用酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)技术从甘蔗(Saccharum ***)中分离鉴定了1个与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)编码蛋白6K2互作的ZIFL,命名为Sc ZIFL1。本研究利用双分子荧光互补技术(bimolecular fluorescence complementation,Bi FC)进一步验证了Sc ZIFL1与SCMV-6K2的互作。生物信息学分析表明,Sc ZIFL1长度为484个氨基酸,无信号肽,具有12个跨膜结构域,为不稳定的疏水性蛋白。序列比对分析表明,Sc ZIFL1具有MFS保守的半胱氨酸模体、特征基序及反向运输基序。系统进化树分析表明,该蛋白在单子叶和双子叶植物之间,以及单子叶C_(3)植物和C_(4)植物之间存在明显分化。亚细胞定位试验表明,Sc ZIFL1定位于液泡膜,部分与SCMV-6K2共定位。实时荧光定量PCR分析发现,Sc ZIFL1基因的表达具有明显的组织特异性,在茎中表达最高,叶中次之,根中最低;在完成形态建成且处于旺盛工作状态的+1叶和第8节间中的相对表达量显著高于未成熟的心叶、第3节间和渐衰叶片+7叶;接种SCMV后,Sc ZIFL1表达量在侵染早期显著上调,随后持续高表达。

关键词：甘蔗花叶病毒 6K2 ZIFL1 蛋白互作

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植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶及其协同抗病性研究进展

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农业生物技术学报 2022年第7期30卷 1394-1411页

作者：陈燕玲岑光莉孙婷婷尤垂淮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建农林大学生命科学学院

植物几丁质酶(chitinase)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)能够水解病原菌细胞壁的主成分几丁质、β-1,3-葡聚糖和肽聚糖，有效抑制病原菌的生长，是植物防御系统中的两个重要的防卫因子。此外，两者还具有协同抑菌作用，被广泛应... 详细信息

植物几丁质酶(chitinase)和β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase)能够水解病原菌细胞壁的主成分几丁质、β-1,3-葡聚糖和肽聚糖，有效抑制病原菌的生长，是植物防御系统中的两个重要的防卫因子。此外，两者还具有协同抑菌作用，被广泛应用于植物抗病基因工程。本文通过阐述植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的结构、分类、生物学特性、表达调控机制及两者之间的协同抗病作用研究进展，为系统了解植物几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的作用模式以及植物抗病遗传改良提供参考资料。

关键词：几丁质酶 β-1,3-葡聚糖酶结构特点功能特性协同抗病作用

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