科研产出
外源水杨酸诱导香蕉苯丙烷类代谢提高对枯萎病抗性
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：由尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense tropical race 4,TR4)引起的香蕉枯萎病严重阻碍我国香蕉产业的绿色可持续发展.外源水杨酸(SA)处理能诱导香蕉体内SA合成及信号传导途径关键酶基因上调表达,激活香蕉植株内系统获得抗性,增强对各种生物和非生物胁迫的抵抗能力,在此基础上,本研究对香蕉感病品种'巴西蕉'和抗病品种'农科1号'进行SA诱导处理,随后接种TR4,结果显示2个品种的病情指数均降低.为了进一步探究水杨酸信号途径下游的苯丙烷类途径在SA诱导的香蕉植株抗病过程中的作用,本研究运用实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR),对SA处理的感病品种'巴西蕉'和抗病品种'农科1号'中苯丙烷类途径关键基因的表达情况进行分析,结果发现分支途径中常规苯丙烷类途径关键酶基因C4H和4CL、木质素合成途径关键酶基因CAD和CCoAOMT、黄酮类物质生物合成途径关键酶基因CHS和CHI,对SA处理和TR4接种均有响应.在仅接种TR4的情况下,'巴西蕉'相关基因主要表现为显著下调表达,而'农科1号'相关基因主要表现为上调表达;仅用SA处理时,2个品种的C4H和4CL被诱导上调表达;SA处理并接种TR4,2个品种C4H和4CL依然保持上调表达的趋势,变化幅度在'农科1号'中偏高;'巴西蕉'CAD经SA诱导上调表达,但在接种TR4后,CAD相对表达量降低,而'农科1号'CAD被SA诱导显著上调表达,SA和TR4共同作用下,表达水平亦显著升高;'巴西蕉'CCoAOMT被TR4诱导显著上调表达,在SA处理并接种TR4的'巴西蕉'植株中也表现为上调表达,'农科1号'CCoAOMT在SA处理或SA、TR4共同作用下表现为强烈上调表达;CHS和CHI在SA处理的2个品种中主要表现为上调表达,SA和TR4双重作用下,依然表现为上调表达.结果表明外源SA处理可诱导感病和耐病香蕉根组织中苯丙烷类途径关键酶基因上调表达,该途径在SA诱导的香蕉抗枯萎病过程中起着重要作用.
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GA3处理对木薯类胡萝卜素生物合成的影响
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：木薯(Manihot esculenta Crantz)属大戟科木薯属热带作物,具有耐干旱贫瘠等特性,木薯叶片富含蛋白质,块根富含淀粉但是缺乏类胡萝卜素,是热带低收入人口的主粮.国家木薯产业技术体系"十三五"期间关于木薯产业问题指出,类胡萝卜素是粮饲化的重要指标,类胡萝卜素也是维生素A的前体物质.本文在前期研究中筛选到与类胡萝卜素生物合成相关转录因子MeGAMYB,MeGAMYB是一种受GA响应的转录因子.为了研究其如何介导GA促进类胡萝卜素生物合成的分子机制,明确其与类胡萝卜素含量及其生物合成途径基因的相关关系,本研究用50 mg/L浓度GA3处理培养40 d的'SC9'茎秆水培苗,在0、3、6、9、12 h取根、茎、叶和叶柄样品检测类胡萝卜生物合成中相关基因的表达情况以及在0、1、2、3、4 d检测类胡萝卜素含量,平行对照用水处理,结果显示:类胡萝卜代谢途径中相关基因以及类胡萝卜素生物合成受GA3诱导,其中叶片在处理4 d时α-胡萝卜素含量最高达到0.19μg/g,是对照的1.2倍;叶片中β-胡萝卜素含量在GA3处理3 d时最高达107.73μg/g,是对照的1.25倍,叶黄素和玉米黄质的含量在处理4 d内都随着GA3处理时间延长含量呈不断增加的趋势.而类胡萝卜素生物合成相关基因如MeLCYB、MeCRTISO、MeZDS、MePDS、MeBCH、MeVDE、MeXAN和MeAAO等和转录因子MeGAMYB的表达量受GA3均上调,其中MeLCYB、MeCRTISO、MePDS、MeBCH、MeAAO和MeXAN等基因的表达趋势与转录因子MeGAMYB的表达趋势一致.本研究可以看出,GA3能促进木薯类胡萝卜素的合成,通过调控类胡萝卜素生物合成相关基因的表达来促进类胡萝卜素的积累,但是具体的调控机制还需要进一步阐释.本结果为研究木薯类胡萝卜素代谢调控机制提供候选功能基因与转录因子,为阐述木薯类胡萝卜素生物合成的机制奠定基础.
关键词： 木薯;类胡萝卜素;生物合成;赤霉素
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橡胶树热激蛋白HbHSP90.8-1基因的克隆与功能分析
《植物研究 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：白粉病是橡胶树生长发育过程中主要叶部病害之一。热激蛋白90（HSP90）分子伴侣在植物逆境胁迫抗性中起着重要作用。为研究HSP90家族成员结构及其在橡胶树抗白粉病中的功能，利用PCR技术从橡胶树品种热研73397叶片中克隆HbHSP90.8-1并采用生物信息学等技术对其结构和功能进行分析。结果表明，HbHSP90.8-1 cDNA序列全长2 844 bp，开放阅读框（ORF）2 454 bp，编码817个氨基酸。HbHSP90.8-1编码一个有信号肽、无跨膜结构且定位预测在内质网上的稳定亲水蛋白，存在HSP90 superfamily和HATPase superfamily结构域。系统进化分析结果表明橡胶树HbHSP90.8-1与木薯MeHSP90的亲缘关系最近，与麻风树JcHSP90聚为一类。通过qRT-PCR分析结果表明HbHSP90.8-1在橡胶树不同组织中均有表达，其在胶乳中的表达量最高；HbHSP90.8-1基因在白粉菌侵染、H2O2、ABA和ETH处理叶片中，表达量均呈现显著上调趋势；在MeJA和SA激素处理下，HbHSP90.8-1表达量呈现下调的趋势。说明HbHSP90.8-1参与橡胶树对白粉菌响应过程以及植物抗病相关激素信号转导途径。
关键词： 橡胶树 白粉病 HbHSP90.8-1 生物信息学 表达分析
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植物AGMOUS-like6基因的进化及功能研究进展
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：AGMOUS-like 6(AGL6)亚家族是MADS-box转录因子中一个古老的分支,AGL6基因主要参与植物开花时间、花器官发育、花色形成以及果实发育等方面的调控.明确AGL6基因的起源时间,关注不同物种中AGL6亚家族成员的功能研究,将有助于进一步的了解花的发育及开花机理,同时为今后解读或破译MADS-box基因的形成顺序、进化和功能提供重要依据.本研究将着重论述AGL6亚家族基因的结构与生物进化、生物学功能,并阐述AGL6基因与上下游基因之间的调控关系.为进一步利用生物技术手段调控开花时间,提高植物的观赏价值及果实品质等提供理论依据.
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不同钾素处理下菠萝蜜幼苗生长及养分吸收特征
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为探究氯化钾肥在菠萝蜜苗期的适宜施用量,本试验以'马来西亚1号'菠萝蜜嫁接苗为试验材料,比较不同钾素处理对菠萝蜜幼苗生长、光合作用及养分吸收积累的影响.结果表明,随着施钾量增加,菠萝蜜叶片净光合速率、根系参数以及各器官生物量和氮磷钾积累大致呈先增加后降低的趋势,根冠比呈增加趋势.施钾量为K1(1 g/kg)时促生效果较优,较K0处理显著增加,株高、茎粗、叶干重、茎干重、根干重、总干重、根冠比的比例分别为25.41%、16.77%、13.73%、56.64%、230.24%、60.15%、157.89%,当钾肥用量过多时,地上部和地下部生长均受到不同程度的抑制.K1、K2处理较K0叶片净光合速率分别提高25.29%和35.00%.随着钾肥用量增加,叶片光合作用受到抑制,且为K4处理时,限制叶片光合效率的主要因素为气孔限制.K1处理对根系促生作用显著,根系总长度、表面积、平均直径、根系体积、根尖数较K0分别提高10.65%、84.34%、71.92%、215.25%和46.84%,钾素处理过高对根系有不同程度的抑制作用.根、叶氮磷钾素累积量随着施钾量增加大致呈先增加后降低的趋势,茎钾累积量变化趋势相似.其中K1处理的各器官钾累积量最高,较K0处理分别增加203.84%、100.77%和64.32%.除根系总长度外,其他根系指标与根干重和根钾累积量均呈显著正相关关系.净光合速率与根系平均直径、根系体积、根尖数、根干重和根钾累积量呈显著正相关关系.茎、叶钾累积量与茎、叶干重和根系平均直径呈显著正相关关系.综上,根系构型与根系钾素吸收累积量密切相关,对根系生物量的积累和地上部的光合作用具有重要作用.适宜浓度的钾肥可通过改善根系参数和叶片光合作用,促进作物养分吸收和生物量积累.在本试验条件下,菠萝蜜幼苗适宜的施钾量为1 g/kg,可作为菠萝蜜苗期施肥的参考值.
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淀粉样纤维-阿魏酸水凝胶的制备及其性质
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为提高阿魏酸的负载率和稳定性,将蛋白质在酸性条件下热处理形成淀粉样纤维作为载体,与阿魏酸自组装形成水凝胶,考察不同淀粉样纤维质量浓度、阿魏酸添加量及pH值对阿魏酸负载率的影响,优化水凝胶制备条件.利用红外光谱、内源荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、流变仪等探究蛋白质结构变化、水凝胶的微观结构、凝胶特性等,考察多酚添加量对水凝胶结构和性质的影响.利用超高效液相色谱测试不同环境中水凝胶中阿魏酸的光热稳定性,采用体外模拟消化系统考察阿魏酸的缓释能力.结果表明,当淀粉样纤维质量浓度70 g/L、阿魏酸添加量0.6%、pH 5条件下水凝胶体系中阿魏酸负载率最佳达6.99%,且水凝胶可有效减少阿魏酸在光热环境下的降解速率,提升其光热稳定性.蛋白纤维化形成淀粉样纤维其二级结构α-螺旋和β-折叠占比显著升高,三级结构形成聚集前体状态,更利于结合多酚形成结构稳定的水凝胶.当阿魏酸添加量为0.6%时,阿魏酸-淀粉样纤维水凝胶凝胶性最佳、分子间结构最紧密、储能模量最高(1 655.5 Pa)、溶胀度最低(160%),此时样品在体外模拟消化系统表现出最佳的缓释性能.
关键词： 淀粉样纤维 阿魏酸 自组装 水凝胶 负载率 稳定性
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巴西橡胶树HbDBB家族基因的鉴定与表达分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：本研究从橡胶树基因组中鉴定到9个HbDBB家族基因，并对这些基因的基因结构、启动子调控元件、染色体定位、进化和表达进行分析。结果显示，HbDBB家族成员分布在七条染色体和一个Contig上，编码蛋白的氨基酸数目为171～453个，分子量在18.20～50.13 kD，启动子区域含有多种植物激素和环境胁迫应答相关作用元件。系统进化分析表明DBB可以分成4个亚组，亚组成员在基因结构、保守基序数目和相对位置等方面具有较高相似性。表达分析显示HbDBB具有组织表达特异性，胶乳中HbDBB4和HbDBB6表达水平最高，叶片中HbDBB3和HbDBB4的表达水平最高。增产处理实验表明，HbDBB2、HbDBB4和HbDBB6受乙烯诱导，Hb DBB6受割胶诱导但不明显。叶片发育过程中，HbDBB3、HbDBB4和HbDBB9随着发育进程表达上调。本研究初步揭示了橡胶树DBB家族成员的理化特征和表达特性，为进一步研究该基因在橡胶树中的功能奠定了基础。
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大叶山蚂蝗叶片响应缺磷胁迫的脂质代谢组分析
《草地学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为分析大叶山蚂蝗对缺磷胁迫的响应,在水培条件下对其进行正常供磷(+P)和缺磷(-P)处理,并检测干重、磷含量及叶片脂质的变化.结果发现,-P处理10 d后,大叶山蚂蝗的地上部干重和磷含量显著降低.随后,对叶片的脂质组分析共鉴定到240个脂质,其中-P与+P处理间的差异脂质82个(上调43个,下调39个).-P处理上调的脂质均不含磷,包括38个糖脂、3个甘油脂和2个固醇脂.而-P处理下调的脂质均为磷脂,包括14个磷脂酰乙醇胺、8个磷脂酰甘油,6个磷脂酰肌醇,5个磷脂酸,3个磷脂酰丝氨酸,1个磷脂酰胆碱,1个溶血磷脂酰胆碱,1个磷脂酰乙醇.本研究结果揭示了以不含磷的脂质替代磷脂是大叶山蚂蝗叶片适应缺磷胁迫的机制之一.
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香蕉几丁质酶基因家族的鉴定及在枯萎病侵染时的表达分析
《植物遗传资源学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：几丁质酶(CHi,Chitinase)是一种能够催化真菌细胞壁中几丁质水解的病程相关蛋白,在植物与真菌互作中起着重要的作用。本研究以拟南芥几丁质酶基因的蛋白序列为查询序列,在香蕉A基因组数据库中进行BLASTp比对,鉴定出23个香蕉几丁质酶(MaCHi,Musa chitinase)基因家族成员。根据其染色体上的位置,分别命名为MaCHi01～MaCHi23。系统进化树分析表明23个MaCHis可分为糖苷水解酶18(GH18,glycosyl hydrolase 18)和糖苷水解酶19(GH19,glycosyl hydrolase 19)2个亚家族。转录组数据分析表明接种尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Foc TR4,Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4)后MaCHi05、MaCHi06、MaCHi07、MaCHi11、MaCHi19和MaCHi20基因在感病品种巴西蕉中显著下调或不表达,在抗病品种GCTCV-119中显著上调。利用RT-qPCR技术对MaCHi05、MaCHi06、MaCHi07、MaCHi11和MaCHi19在抗病和感病品种接种Foc TR4中进行表达分析,结果发现在抗病品种中这些基因的表达都被激活,而在感病品种中没有激活,且在抗病品种中的相对表达量远大于感病品种,表明这些基因以正调控方式参与香蕉抗枯萎病过程。本研究结果为进一步解析MaCHi基因家族成员在香蕉抗枯萎病过程中的功能提供理论参考。
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小RNA测序揭示miRNAs在油棕合子胚发育中的作用
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：油棕是世界上产油效率最高的热带木本油料作物,其棕榈油产量与合子胚发育密切相关。油棕的合子胚发育是一个系统且复杂的生物过程,其中涉及许多基因的精确调控。MicroRNAs(miRNAs)是重要的信号分子,调节植物的各种发育过程。一些miRNAs已经被整合到基因调控网络中协调植物胚发育的可塑性,但对于其在油棕合子胚发育过程中的作用知之甚少。本研究采用小RNA测序对油棕S1(早期)、S2(中期)和S3(晚期)的合子胚进行高通量测序分析,鉴定了6个已存在的和334个已知的miRNAs,并预测到376个新的miRNAs。其中97、102和19个miRNAs在S1与S2、S1与S3、S2与S3之间差异表达;从S1到S3共有7个miRNAs持续差异表达。另外,miRNAs在调控胚胎早期和晚期的发育差异明显,即与S1相比,S2有36个miRNAs上调和61个miRNAs下调,但与S2相比,S3只有12个miRNAs上调和7个miRNAs下调。依据表达量的变化将135个miRNAs划分为4种趋势,并将对应的938个靶基因与转录组数据进行关联分析,检测到71个miRNA靶基因对。GO富集分析显示7个miRNAs的9个靶基因富集到152个生物过程,且与生长发育相关的基因被鉴定为miRNAs的靶标,表明miRNAs可能在调控油棕胚发育的激素信号、生殖生长等生物学过程中发挥作用。另外,KEGG分析表明miRNAs通过调控次生代谢途径相关基因影响合子胚的成熟。进一步筛选出4个miRNAs家族参与植物激素的合成和信号传导调控:miR159-MYB调控赤霉素和脱落酸来维持胚的发生潜力以及诱导胚成熟,miR164-NAC调控乙烯和生长素参与胚细胞扩增,miR172-AP2调控乙烯和脱落酸诱导胚成熟,novel-m004-SPL调控赤霉素来诱导胚的形态建成。本研究初步鉴定了参与油棕合子胚发育相关的miRNAs,为后续研究miRNAs调控合子胚发育的分子机制奠定基础。
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