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华北农学报 2023年第S01期38卷 125-130页

作者：邓森文张德朝方建林王博杨帆罗斐晖黎婷张大为经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湖南科技大学生命科学与健康学院湖南湘潭411201 湘潭市农业科学研究所湖南湘潭411105

油菜具备耐受镉(Cd)污染同时安全生产的潜力。为了给利用油菜进行Cd污染农田的生态修复与安全利用提供理论支持,利用24个全国冬油菜区广泛种植的油菜品种为材料,于2020年10月在湖南省湘潭市农业科学研究所实验基地,采用田间小区试验考... 详细信息

油菜具备耐受镉(Cd)污染同时安全生产的潜力。为了给利用油菜进行Cd污染农田的生态修复与安全利用提供理论支持,利用24个全国冬油菜区广泛种植的油菜品种为材料,于2020年10月在湖南省湘潭市农业科学研究所实验基地,采用田间小区试验考察了不同油菜品种根、主茎、分枝、叶、角果皮、籽粒在低浓度污染农田(全Cd含量0.54 mg/kg,有效Cd含量0.23 mg/kg)中对Cd的积累差异。在不同小区土壤中有效Cd含量无显著差异的情况下,油菜成熟期不同组织对Cd的吸收和积累存在差异,其中叶片中平均Cd含量最高,根、茎和角果皮次之;籽粒中Cd含量最低,低于国家规定的食品污染物标准(0.1 mg/kg)。不同油菜品种根中Cd含量无显著差异,但在主茎、分枝、角果皮和籽粒中Cd含量存在差异。对不同品种组织中转运系数进行统计,结果表明,不同油菜品种之间转运系数存在差异,在庆油1号中,叶片、角果皮的转运系数较高,但在籽粒中相对较低,沣油737、扬油9号在分枝和叶片中较高,在籽粒中处于中等。对油菜收获部分单株总Cd含量进行分析,结果表明,华杂62、庆油1号等品种总Cd含量高且籽粒Cd含量低。因此,油菜具有富集Cd的能力,华杂62、庆油1号等品种具备修复农田土壤轻度Cd污染同时安全生产的潜力。

关键词：油菜镉积累大田条件植物修复

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美洲商陆PaCDPK基因家族鉴定及重金属胁迫应答分析

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分子植物育种 2025年第1期23卷 71-79页

作者：谢坤宏张大为刘营贺丹邹子湘严明理周定港湖南科技大学生命科学学院湘潭411201 湖南科技大学经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学重金属污染生态土壤修复与安全利用湖南省高校重点实验室湘潭411201

钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)是植物细胞内Ca2+信号识别及转导的重要媒介,在生长发育和逆境应答时起重要作用。本研究基于美洲商陆(Phytolacca americana L.)的转录组数据,通过生物信息学对美洲商陆PaCDPK基因家族进行鉴定和分析,分析了该... 详细信息

钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)是植物细胞内Ca2+信号识别及转导的重要媒介,在生长发育和逆境应答时起重要作用。本研究基于美洲商陆(Phytolacca americana L.)的转录组数据,通过生物信息学对美洲商陆PaCDPK基因家族进行鉴定和分析,分析了该家族基因成员及理化特性、系统进化关系、保守基序和保守功能结构域等,同时分析了其在重金属锰(Mn)和镉(Cd)胁迫下的表达模式。共鉴定到16个CDPK基因,依次命名为PaCDPK1~PaCDPK16,二级结构主要构成元件为α-螺旋和无规卷曲;系统发育分析将16个家族成员分为4个亚家族,且同一亚家族具有相似的保守基序;各成员均具有1个核心蛋白激酶结构域和2个EF-hand结构域;在重金属胁迫下的转录数据分析显示,不同家族成员对不同重金属的响应有不同的表达模式:PaCDPK2、PaCDPK4和PaCDPK5的表达量在两种胁迫下下调,而其他成员的表达量至少在一种胁迫下显著上调。该研究系统鉴定了Mn、Cd超累积植物美洲商陆的PaCDPK基因家族,为进一步了解美洲商陆CDPK基因提供了科学依据,也为深入解析美洲商陆的生长发育、逆境应答尤其是重金属胁迫响应时的功能提供参考。

关键词：商陆属(Phytolacca) 全长转录组钙依赖性蛋白激酶(CDPKs) 生物信息学分析逆境胁迫

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渍水和生物炭对紫花苜蓿幼苗生长和抗氧化酶活性的影响

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草地学报 2024年第4期32卷 1087-1093页

作者：周志东张煜李湘如杨世鉴杨菁谭婧刘莹成陈远其湖南科技大学生命科学与健康学院经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学地理环境与双碳研究所湖南湘潭411201

豆科植物作为退化生态系统植被恢复的先锋物种在紫色土区的适应机理尚不清楚。本研究以紫花苜蓿‘三得利’(Medicago sativa L.‘Sanditi’)为研究对象,紫色土为基质,通过温室盆栽实验,进行渍水和生物炭添加(0.5%,质量比)处理,研究植物... 详细信息

豆科植物作为退化生态系统植被恢复的先锋物种在紫色土区的适应机理尚不清楚。本研究以紫花苜蓿‘三得利’(Medicago sativa L.‘Sanditi’)为研究对象,紫色土为基质,通过温室盆栽实验,进行渍水和生物炭添加(0.5%,质量比)处理,研究植物株高、根长、生物量和叶片过氧化氢酶(Catalase,CAT)与过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性等。结果表明:渍水处理仅增加植物茎长和全长;生物炭添加处理增加植物株高、地上部分生物量和总生物量,降低植物根茎长度比、根冠比和CAT与POD活性,且上述效应在渍水条件下也同样存在;生物炭添加对CAT活性影响的时间长于POD。综上,紫花苜蓿能适应一定的渍水环境,生物炭可作为紫色土渍水环境的改良剂,并能够促进紫花苜蓿生长与生物量的累积。本研究为紫花苜蓿在南方湿热地区种植与管理提供了案例参考和数据支撑。

关键词：紫花苜蓿水分胁迫生物炭抗氧化酶生物量

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紫叶甘蓝型油菜花青素合成的转录组-代谢组联合分析

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华北农学报 2024年第3期39卷 25-34页

作者：周弘峰朱思颖贺丹刘丽莉陈道宗谭晨张大为严明理经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湖南科技大学生命科学与健康学院湖南湘潭411201 岳麓山实验室湖南长沙410128 油菜杂种优势利用湖南省工程研究中心湖南省作物研究所湖南长沙410125 赣南师范大学生命科学学院江西赣州341000

通过筛选甘蓝型油菜绿叶和紫叶突变体叶片中差异表达基因和差异代谢物,为解析花青素合成机理奠定理论基础。对苗期叶片呈紫色的甘蓝型油菜(PL)和叶片呈绿色的甘蓝型油菜ZS11(GL)幼苗表型观察发现,PL在长出2片真叶(3周)时紫色斑驳分布,... 详细信息

通过筛选甘蓝型油菜绿叶和紫叶突变体叶片中差异表达基因和差异代谢物,为解析花青素合成机理奠定理论基础。对苗期叶片呈紫色的甘蓝型油菜(PL)和叶片呈绿色的甘蓝型油菜ZS11(GL)幼苗表型观察发现,PL在长出2片真叶(3周)时紫色斑驳分布,随着发育紫色逐渐加深,抽薹期后紫色逐渐变浅最终消失(>16周),GL叶片则全时期呈绿色;转录组KEGG分析在第6,13,16周找到2 523个共差异表达基因,上述差异表达基因在花青素合成途径显著富集。与花青素合成相关的24个基因显著差异表达,包括3个MYBL2、1个C4H、1个F3H、2个F3′H、2个TT8、3个DFR、4个ANS、5个UGT、3个TT19,上述基因在第6,13周PL叶片中表达量均高于GL。选取8个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果与转录组分析数据趋势一致。花青素靶向代谢组共检测到50种花青素,其中29种积累差异显著;PL相对于GL有16种花青素积累上调,13种花青素积累下调。PL叶片中多种矢车菊素积累量显著增加,而矮牵牛素积累量显著下降,花青素合成途径中差异表达基因和差异代谢物的表达量均达到显著水平。TT8及其靶基因(DFR、ANS、UGT、TT19)在发育早期(6~13周)的上调促进了PL中以矢车菊素为主的花青素的积累以及矮牵牛素为主的花青素的减少,导致叶片叶色出现差异。而发育后期(13~16周),这些花青素合成基因的下调和花青素的降解可能导致花青素积累的减少,使PL由紫叶转变为绿叶。

关键词：甘蓝型油菜花青素转录组代谢组叶色

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哺乳动物DNA甲基转移酶DNMT1和DNMT3结构与功能的研究进展

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生物技术通报 2022年第7期38卷 31-39页

作者：王晨晨张凡丽陈珮琪翁思瑶王慧芳崔小娟湖南科技大学生命科学与健康学院湘潭411201 湖南科技大学经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湘潭411201

DNA甲基转移酶是参与表观遗传修饰的重要蛋白家族。哺乳动物DNA甲基转移酶主要包括DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L,其中,DNMT1、DNMT3A和DNMT3B可催化甲基转移至胞嘧啶第五位碳原子上,参与早期胚胎发育、生殖细胞发生、学习记忆... 详细信息

DNA甲基转移酶是参与表观遗传修饰的重要蛋白家族。哺乳动物DNA甲基转移酶主要包括DNMT1、DNMT2、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L,其中,DNMT1、DNMT3A和DNMT3B可催化甲基转移至胞嘧啶第五位碳原子上,参与早期胚胎发育、生殖细胞发生、学习记忆、疾病发生等生物学过程。近年来,随着对DNA甲基化研究的不断深入,DNA甲基转移酶的作用机制受到科学工作者的广泛关注。该文从哺乳动物DNA甲基转移酶的结构特点、DNA甲基化的动态调节以及DNA甲基转移酶在个体发育和疾病发生中的作用等方面进行了综述。

关键词： DNA甲基转移酶 DNA甲基化结构个体发育疾病发生

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植物分类学课程的项目式教学构建与实践

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生物学杂志 2025年第2期42卷 118-120+130页

作者：张煜李子毅易俗陈远其湖南科技大学生命科学与健康学院经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院

在师范专业认证背景下，结合项目式教学策略，构建以“学生自主实践，教师指导促学”为理念的植物分类学课程教学模式，并开展教学实践。该课程的项目式教学分为：准备阶段，学生基于学习目标自主选择项目；实施阶段，组内成员分工完成... 详细信息

在师范专业认证背景下，结合项目式教学策略，构建以“学生自主实践，教师指导促学”为理念的植物分类学课程教学模式，并开展教学实践。该课程的项目式教学分为：准备阶段，学生基于学习目标自主选择项目；实施阶段，组内成员分工完成实践报告；成果展示阶段，视频展示并组间互评。阐述该课程项目式教学模式的构建、实践过程和教学效果等，在帮助学生掌握植物分类知识和提高师范技能方面取得良好成效，为师范类生物科学专业课程改革提供参考范例和有益启示。

关键词：植物分类学项目式教学师范专业认证课程改革教学技能

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186份甘蓝型油菜种子萌发期耐盐性鉴定

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植物遗传资源学报 2024年第12期25卷 2081-2093页

作者：焦茹玉朱羿霖谢其均谭文清曲亮刘新红邓力超刘丽莉严明理湖南科技大学生命科学与健康学院/湖南省经济作物遗传改良与综合利用重点实验室湘潭411201 岳麓山实验室长沙410125 湖南省农业科学院作物研究所长沙410125 湖南工业大学生命科学与化学学院株洲412007

盐胁迫对植物的生长产生严重抑制作用,导致作物产量降低。萌发期是植物对盐害最为敏感的时期,建立准确便捷的耐盐性鉴定评价体系和筛选耐盐甘蓝型油菜种质对提高油菜品种抗盐能力至关重要。本研究根据15份甘蓝型油菜种质的盐损伤指数确... 详细信息

盐胁迫对植物的生长产生严重抑制作用,导致作物产量降低。萌发期是植物对盐害最为敏感的时期,建立准确便捷的耐盐性鉴定评价体系和筛选耐盐甘蓝型油菜种质对提高油菜品种抗盐能力至关重要。本研究根据15份甘蓝型油菜种质的盐损伤指数确定萌发期耐盐性鉴定的最佳浓度为1.25%。在该浓度下对186份甘蓝型油菜种质资源的萌发势、萌发率、根长、下胚轴长、鲜重和干重进行测定,并计算其耐盐指数。通过主成分分析、隶属函数等分析方法对油菜种质资源进行耐盐性综合评价,并建立耐盐性综合评价模型,筛选出适宜的评价鉴定指标。结果表明:1.25%NaCl胁迫下,甘蓝型油菜的萌发势耐盐指数、萌发率耐盐指数、根长耐盐指数、下胚轴长耐盐指数、鲜重耐盐指数、干重耐盐指数间互相呈极显著正相关;利用主成分分析将6项指标综合为3个主成分,累计贡献率达92.809%。依据3个主成分的权重计算各种质的D值,将186份种质划分为4个等级,筛选出5份耐盐材料。建立了甘蓝型油菜耐盐性鉴定的数学评价模型D=0.111+0.201X_(1)+0.165X_(2)+0.381X_(5)。本研究筛选出的耐盐鉴定指标和耐盐材料可为开展油菜耐盐育种提供帮助。

关键词：萌发期甘蓝型油菜耐盐性主成分分析聚类分析

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甘蓝型油菜植物螯合肽合酶基因BnPCS1a的分离与功能验证

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植物生理学报 2023年第5期59卷 861-868页

作者：张雪洁张治远张仕泽白宁宁刘敏彭佳师湖南科技大学生命科学与健康学院湖南湘潭411201 湖南科技大学潇湘学院湖南湘潭411201 湖南科技大学经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室湖南湘潭411201

近年来,作为油菜(Brassica napus)主产区的南方地区土壤镉(Cd)等重金属污染问题凸显,对油菜的安全生产和产量品质构成现实威胁。分离油菜中Cd积累和耐受的关键基因资源并解析其作用机理对于应对重金属污染的油菜遗传改良具有重要的指导... 详细信息

近年来,作为油菜(Brassica napus)主产区的南方地区土壤镉(Cd)等重金属污染问题凸显,对油菜的安全生产和产量品质构成现实威胁。分离油菜中Cd积累和耐受的关键基因资源并解析其作用机理对于应对重金属污染的油菜遗传改良具有重要的指导意义。通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)遗传互补系统筛选了甘蓝型油菜品种‘Westar’的cDNA文库,分离得到一个得到能够介导酵母对Cd耐受的植物螯合肽合酶(phytochelatin synthase)基因BnPCS1a。克隆到目标基因后首先进行了生物信息学分析,继而将其在酿酒酵母中表达后发现还能够介导耐受锌(Zn)胁迫,但对铜(Cu)胁迫作用不明显。BnPCS1a在油菜中的表达亦受Cd和Zn胁迫的诱导上调。为了进一步验证其植物螯合肽合酶的功能,将其在缺乏PCS的裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中表达,发现能够完全互补其Cd敏感表型。进而,将其在拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtPCS1基因的启动子驱动下表达于AtPCS1基因的突变体cad1-3中,能够互补cad1-3的Cd胁迫敏感表型。综上所述,我们分离的BnPCS1a基因具有植物螯合肽合酶的功能,可能在油菜抵御Cd和Zn胁迫的过程中发挥作用。

关键词：镉油菜植物螯合肽

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湘潭莲子种植区土壤和莲子重金属污染的生态风险评价

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生态科学 2023年第3期42卷 184-189页

作者：于辉严明理湖南科技大学生命科学与健康学院重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湘潭411201

为探讨湘潭莲子种植区土壤重金属的污染特征及潜在生态风险,以6个主要的莲子种植区为研究对象,分析了土壤和莲子籽粒中锰、铜、砷、镉、铅和铬的含量和污染特征,并利用潜在生态危害指数法评价了土壤重金属的综合潜在生态风险。结果表明:... 详细信息

为探讨湘潭莲子种植区土壤重金属的污染特征及潜在生态风险,以6个主要的莲子种植区为研究对象,分析了土壤和莲子籽粒中锰、铜、砷、镉、铅和铬的含量和污染特征,并利用潜在生态危害指数法评价了土壤重金属的综合潜在生态风险。结果表明:6种重金属中镉含量平均值高于风险筛选值,低于风险管制值,其它重金属含量的平均值低于或接近风险筛选值。各元素生态风险从大到小依次是镉、铅、砷、铜、铬、锰。6个位点的综合生态危害指数平均值为224.7,属于中等污染风险水平。各位点对应的莲子也受到一定程度的重金属污染,籽粒中镉和铅存在超标现象。通过以上分析说明,莲子种植区土壤重金属整体呈现出中等生态风险状态。为了确保莲子的安全生产,有必要加强莲子种植区的土壤检测和治理。

关键词：湘潭莲子重金属生态风险

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海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ在大肠杆菌中的分泌表达及纯化

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中国生物化学与分子生物学报 2023年第8期39卷 1191-1199页

作者：刘长军王健杰易可张哲扬李慧敏严青孟尔湖南科技大学生命科学与健康学院生物工程系湖南湘潭411201 湖南科技大学经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学重金属污染生态土壤修复与安全利用湖南省高校重点实验室湖南湘潭411201

海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ(hainantoxin-Ⅳ,HNTX-Ⅳ)是从海南捕鸟蛛(Selenocosmia hainana)的毒液中分离得到的一种可以特异性抑制河豚毒素敏感型(TTX-S)钠通道的多肽毒素,并且能够选择性抑制Nav1.7亚型电压门控钠离子通道。HNTX-Ⅳ的成熟肽含... 详细信息

海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ(hainantoxin-Ⅳ,HNTX-Ⅳ)是从海南捕鸟蛛(Selenocosmia hainana)的毒液中分离得到的一种可以特异性抑制河豚毒素敏感型(TTX-S)钠通道的多肽毒素,并且能够选择性抑制Nav1.7亚型电压门控钠离子通道。HNTX-Ⅳ的成熟肽含有35个氨基酸残基,其结构通过3对二硫键稳定。HNTX-Ⅳ是研究钠通道结构和功能以及镇痛药物开发过程中非常有用的一种分子探针,但是其在天然毒素中的含量较少,很难分离足够量的组分进行后续研究。在本研究中,我们通过OEPR克隆构建了HNTX-Ⅳ的大肠杆菌分泌表达质粒pSE-G1M5-SUMO-HNTX-Ⅳ。将质粒pSE-G1M5-SUMO-HNTX-Ⅳ转化到大肠杆菌BL21(DE3)中进行自动诱导分泌表达,含有6×His标签和SUMO标签的融合蛋白质6×His-SUMO-HNTX-Ⅳ成功分泌到大肠杆菌的细胞外培养基中。通过弱阳离子交换柱富集和Ni-NTA柱纯化之后,成功获得了纯度较高的融合蛋白质6×His-SUMO-HNTX-Ⅳ。通过Ulp1激酶切割,重组HNTX-Ⅳ(rHNTX-Ⅳ)被释放出来,并通过RP-HPLC分离获得。通过MALDI-TOF质谱鉴定rHNTX-Ⅳ分子量为3.9876kD。通过膜片钳技术,10μmol/L的rHNTX-Ⅳ能够抑制90%以上的hNav1.7的电流,其IC_(50)值为126 nmol/L。本研究成功将HNTX-Ⅳ分泌到了大肠杆菌的细胞外培养液中,并最终获得了纯度较高且具有生理活性的rHNTX-Ⅳ分子,丰富了HNTX-Ⅳ的制备方法,为其后续研究奠定了基础。

关键词：海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ 细胞外分泌表达大肠杆菌

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