科研产出
Ⅱ类CRISPR/Cas系统及其在细菌合成生物学中的应用
《畜牧兽医学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：CRISPR/Cas系统是一种广泛存在于细菌和古细菌中的适应性免疫系统，通过RNA介导的核酸内切酶靶向识别并切割特定的核酸片段，以抵御外来核酸入侵。根据效应蛋白复合物的组成不同，CRISPR/Cas系统可分为两大类：Ⅰ类CRISPR/Cas系统利用多个Cas蛋白组成的效应复合物与crRNA共同作用来发挥靶链切割功能，而Ⅱ类CRISPR/Cas系统则由单个多结构域蛋白组成效应子模块。其中，单一组分效应蛋白介导的Ⅱ类CRISPR基因编辑技术相对简便，近年来已被广泛应用于细菌基因表达调控、遗传修饰、代谢途径优化以及病原微生物检测等合成生物学相关领域。根据Cas效应蛋白核酸酶结构域的差异，Ⅱ类系统又可进一步分为Ⅱ型、V型和VI型三个亚型，不同亚型的系统在细菌合成生物学中的应用也存在差异。本文综述了Ⅱ类CRISPR-Cas系统的免疫学机制、分类与特点，及其在工业细菌中的应用现状与最新进展，旨在为未来细菌合成生物学研究中选择、优化和探索更多的CRISPR/Cas系统提供参考。
关键词： CRISPR/Cas系统 细菌 基因编辑 合成生物学 效应蛋白
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葡萄VvWRKY53的分子特性与表达模式分析
《中国农业大学学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：为探究VvWRKY53生物学功能，以葡萄品种‘无核白’为材料，利用逆转录PCR技术（Reverse transcription-PCR, RT-PCR）成功克隆获得一条CDS长为453 bp的葡萄WRKY53基因。利用生物信息学手段对该基因及其编码蛋白的序列特征进行分析，利用烟草瞬时表达方法对候选蛋白进行亚细胞定位分析，通过实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR, qRT-PCR)技术检测该转录因子在喷施水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（MeJA）、1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）4种激素，几丁质（chitin）和鞭毛蛋白（flg22）2种激发子以及可可毛色二孢菌接种后的表达模式，利用酵母系统确定其转录活性。结果表明：VvWRKY53编码蛋白质分子质量为18.1 ku，理论等电点（pI）为9.67。亚细胞定位结果显示VvWRKY53蛋白定位于烟草细胞核。系统进化树结果表明该转录因子与拟南芥AtWRKY45、AtWRKY75蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明SA、MeJA和ACC喷施‘无核白’葡萄叶片后，VvWRKY53基因的相对表达水平均发生变化；ABA喷施后，该基因相对表达量逐渐上升；chitin和flg22处理均能快速诱导该基因的相对表达。可可毛色二孢菌接种‘夏黑’半木质化枝条后，VvWRKY53基因的相对表达持续上调；在酵母中证实VvWRKY53具有转录激活活性。综上，葡萄转录因子VvWRKY53在可可毛色二孢菌侵染的过程中发挥作用。
关键词： 葡萄 可可毛色二孢 WRKY转录因子 生物信息学分析 基因表达
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不同花球颜色的花椰菜自交系转录组分析
《北方园艺 》 2025 北大核心
摘要：以不同花球颜色的花椰菜高代自交系P535(紫花)和W535(白花)为材料，选取结球期花球组织样本，采用转录组测序分析，研究了2种材料间差异表达基因及作用通路，以期进一步解析花椰菜花球颜色形成的遗传基础。结果表明：P535与W535间存在291个差异表达基因，其中102个基因在P535中表达上调，189个基因P535中表达下调。GO富集分析和KEGG富集分析发现差异表达基因主要集中于黄酮生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮合成、花青素合成等通路。对差异表达基因进行同源分析发现13个花青素合成相关基因在P535中显著上调，其中包含一个MYB转录因子BoPAP1,推测是BoPAP1的表达上调进一步促进了花青素合成结构基因的表达，群体基因型鉴定证明了BoPAP1变异与花色变化的相关性。序列分析发现BoPAP1启动子的变异与前人报道变异不同，可能是花椰菜中调控紫色花球建成的新的自然变异。
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基于核心专利识别视角的作物生物育种核心技术研究
《中国农业科技导报(中英文) 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：生物育种是种业创新的核心，是种源核心技术攻关的重要手段。明晰作物生物育种核心技术，对我国战略性部署育种技术研发、破解种源“卡脖子”、实现种业现代化以及建设种业强国具有指导意义。基于Derwent Innovation专利数据库，围绕核心技术特征构建核心特征测度指数，结合专家智慧识别作物生物育种领域核心专利，通过计量分析和文本挖掘，从研发机构、布局区域和技术分布视角分析领域核心专利布局概况，洞察作物生物育种核心技术研发热点和重点演变趋势，经专家研判识别出五大作物生物育种核心技术主题，并结合我国作物生物育种核心技术发展现状，基于转基因技术和基因组编辑技术对我国未来生物育种研发与产业化进行了展望。
关键词： 生物育种 核心专利 熵值法 核心特征测度指数 核心技术 文本挖掘
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无人机撒施装置结构设计与试验
《农机化研究 》 2025 北大核心
摘要：针对作物在生长中后期通过性差和追肥肥效利用率低的问题，以多旋翼无人机作为载体，基于空气力学原理，结合水稻种植和施肥农艺要求，设计了一种适用于无人机搭载的气力式对行精准施肥装置，探索精准对行、变量可控的高效施肥作业新模式。施肥装置可以实现无人机追肥作业的对行变量施肥和排肥量精准调控。为检测无人机施肥装置的作业性能，对不同转速下单个排肥器的排肥稳定性、6行施肥单体的各行一致性和施肥量偏差进行试验研究。结果表明：在转速水平为10～60 r/min条件下，施肥装置行间一致性变异系数最大为3.85%,排肥量稳定性变异系数最大为3.34%;在预设施肥量为250 kg/hm2条件下，施肥量偏差控制在4.32%以下，施肥装置总体稳定性较高，可为无人机撒播装置进一步研究提供参考。
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杏与扁桃属间远缘杂交后代的SSR标记亲子鉴定
《中国果树 》 2025 北大核心
摘要：杏（Armeniaca vulgaris）与扁桃（Amygdalus communis）进行远缘杂交育种，开放式授粉获得的杂种纯度较低，为了提高育种效率，需要在苗期对杂交子代进行鉴定。以母本为龙王帽、父本不完全确定的3个疑似来源于杏与扁桃远缘杂交的子代个体为对象，选用了15个多态性和扩增效率较高的SSR(Simple Sequence Repeat)位点，通过荧光修饰引物结合毛细管电泳分型技术，对3个亲本和3个子代进行基因分型，并计算了等位基因频率、亲权指数和亲子关系概率（RCP）。结果发现，15个SSR位点在6份材料中共检测到78个等位基因，各位点的等位基因数介于4～7个之间。子代A1和B1与其疑似亲本间的累积RCP值均高于99.99%，并由此断定远缘杂交后代A1是来源于父本蒙特瑞（Monterey）扁桃，而辛普森（Thompson）是子代B1的真实父本。15个位点中子代B2均未出现其假定父本扁桃2号的等位基因，从而排除它们之间有亲缘关系。亲子鉴定结果与聚类分析显示的亲缘关系相符合。另外，通过分析SSR位点的数量与累积RCP值之间的关系发现，基于这些SSR位点对杏与扁桃远缘杂交后代进行亲子鉴定时，需要选用9个以上的位点。此方法可用来鉴定杏与扁桃属间远缘杂交后代的所有个体。
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控释掺混肥对小麦–玉米轮作体系产量、氮肥利用效率及氨挥发的影响
《植物营养与肥料学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥施用量大、氮肥利用率低、氮素损失严重等问题,探讨不同配比的控释掺混肥减氮和一次性施肥对周年作物产量、氨挥发损失和施肥经济效益的影响,确立麦玉轮作体系轻简高效和环境友好的施肥技术.[方法]于2022-2023年,在山东省德州市现代农业科技园区开展田间试验.冬小麦和夏玉米均设不施氮对照(CK)、农户习惯施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、CRBF1(包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为5∶5和3∶7)和CRBF2(包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为7∶3和5∶5),共5个处理.基施和追施肥后,监测了氨挥发量、强度和损失率.分析了作物干物质积累和产量、氮素吸收量和氮肥利用效率,并计算了施肥经济效益.[结果]与FFP处理相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量差异不显著;CRBF1和CRBF2处理夏玉米氮肥偏生产力提高了8.87~9.86 kg/kg,CRBF2处理玉米氮肥回收率提高了48.4%(P<0.05);CRBF1和CRBF2处理冬小麦季氮肥回收率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高了30.3%~37.2%、5.22~5.77 kg/kg和6.52~7.06 kg/kg(P<0.05).与FFP和OPT处理相比,CRBF1和CRBF2处理的肥料+施肥人工投入减少381~960元/hm2,周年净收入增加1208~2654元/hm2.CRBF1和CRBF2处理的周年氨挥发损失量、损失强度和损失率较FFP处理分别降低了69.7%~71.9%、72.0%~74.5%和90.0%~94.1%(P<0.05).[结论]包膜尿素与普通尿素在冬小麦、夏玉米季按照5∶5、3∶7,或者按照7∶3、5∶5的比例掺混一次性基施,均可在减少氮肥用量和施肥劳力投入的条件下,确保周年作物产量稳定,提高生产效益,并显著降低氨挥发损失,是华北平原冬小麦-夏玉米轮作系统高产高效、轻简施肥的有效氮肥施用技术.
关键词： 冬小麦-夏玉米轮作 控释掺混肥 一次性基施 氨挥发 产量 氮肥利用效率 经济效益
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基于文献计量的抗生素适配体传感技术研究进展与热点分析
《分析试验室 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：适配体是经体外筛选得到的短链寡核苷酸序列,能与靶标进行高亲和力和强特异性结合,以适配体为识别元件的生物传感器被广泛用于小分子传感检测研究.近年来,抗生素作为一类新兴污染物,其在环境和食品中的出现引起了人们的广泛关注.本文采用文献计量分析可视化工具VOSviewer,以Web of Science(WoS)核心数据库的文献资料为数据源,对抗生素适配体领域研究的发展过程、主要研究力量、研究热点及前沿等进行了分析.结果表明,抗生素适配体的研究发文数量不断增长,尤其是近10年呈快速增长态势;中国的累计论文发表数量最多,为378篇,占全球总发文量的57.62%,在国际合作网络中占据重要地位,而韩国、美国等国家的发文质量更高.关键词共现分析表明,抗生素适配体研究热点主要体现在"抗生素适配体筛选及性能表征"、"适配体传感器的构建及抗生素检测研究"以及"纳米材料在适配体传感检测抗生素中的应用"等3个方面.本研究提出了抗生素适配体领域未来发展方向和研究重点,有助于推进适配体生物传感技术的产业化发展.
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不同生态修复草种对土壤水分蒸散的影响
《北方园艺 》 2024 北大核心
摘要：以紫花苜蓿、结缕草、青绿苔草和无芒雀麦为试材，通过人工草地建植对退化植被进行生态修复，实时监测植被NDVI指数、根系体积、土壤含水量及水分蒸散动态变化，研究不同草种植被覆盖效果及其对土壤蒸散特征的影响，揭示植被土壤水分吸收的主要作用机理，以期为我国北方地区适宜生态修复草种选择提供参考依据。结果表明：4种生态修复草种均可快速增加植被生物量，减少非生长季土壤水分蒸散，但生长季植被生物量增加，土壤水分吸收增强，土壤蒸散明显增加，且不同草地月蒸散量峰值排序为青绿苔草（112.65 mm）＞结缕草（107.42 mm）＞紫花苜蓿（98.19 mm）＞无芒雀麦（86.69 mm）。另外，植被根系分布及其体积变化是土壤水分吸收的关键，根系体积越大，分布越集中，土壤水分吸收能力越强，其中，青绿苔草与结缕草土壤水分吸收的主要区域在0～20 cm土层，紫花苜蓿与无芒雀麦在20～40 cm土层。综上所述，由于生长季植被增加土壤水分蒸散，建议北方干旱缺水地区生态修复过程中尽量选择水土保持能力强但水分消耗相对较少的植物种类，就供试植物优先选择无芒雀麦，其次是紫花苜蓿。
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基于RFID技术的种鸡数据采集系统研究与实现
《计算机应用与软件 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：为了解决北京油鸡育种过程中数据采集难度大、错误率高、数据管理水平低的问题，设计基于RFID技术的种鸡数据采集系统，研发可折叠式电子翅标、移动终端采集设备、自动称重台和数据管理云平台，实现育种过程中生长和生产关键数据的自动化采集、管理和应用。通过初步应用，电子翅标全生命周期掉签率小于1%,重量不超过0.5 g,数据采集准确率超过99%,总体育种效率提高2倍，减少了约50%的人力成本，解决了传统模式成本高、误差大、关键数据缺失等问题，提高了种鸡育种自动化程度。
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