摘要:

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摘要:基因编辑技术是一种可以在基因组水平上对DNA序列进行改造的遗传操作技术。基于CRISPR/Cas9系统的精准编辑技术是一个操作方便、应用广泛的基因编辑技术，与传统的CRISPR/Cas9不同，精准基因编辑技术可以在不需要DNA模板的情况下对基因进行定点突变。本文重点介绍了近年来基于CRISPR/Cas9介导的精准基因编辑技术的发展，并深入分析了基因精准编辑技术面临的挑战和机遇。

摘要:色彩是评价园艺植物观赏性状的重要指标，而植物色素是影响植物色彩表型的关键因子。植物色素及其代谢产物在植物观赏器官颜色形成、植株生长发育调节及对逆境胁迫的响应等方面发挥着重要的作用，是植物研究领域长期关注的热点问题。病毒诱导基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）是利用植物同源依赖性防御机制，特异性降低宿主内源性基因表达的一种重要基因组学工具，能够通过快速诱导植物基因沉默表型的产生，表征基因的功能，为缺乏遗传转化体系的植物的基因功能鉴定提供高效可行的替代方案。本文综述了VIGS技术在植物色素的生物合成、降解和调控机制上的应用现状，并探讨了VIGS技术在探究色素调控机制上的潜力和未来前景，以期进一步完善对不同植物色素的代谢过程和调控机制的理解，为改良植物色彩性状提供参考依据。

摘要:土壤中的高含盐量严重限制了植物的生长和作物的产量。植物的许多转录因子在植物逆境胁迫中发挥着重要的作用，但仍有很多转录因子的分子机制目前尚不清楚。WRKY转录因子作为高等植物中最大的转录因子家族之一，参与并影响着植物生长发育的多个方面，在盐胁迫的多种不同响应途径中发挥重要作用。WRKY蛋白对基因表达的调控主要是通过与DNA特定顺式调控元件——W-box元件（TTGACC）的结合来实现的。近年来，从模式植物拟南芥（Arabidopsis）到农作物，已经有许多研究揭示了WRKY家族成员的作用和机制。本文综述了WRKY转录因子在应对盐胁迫方面的最新研究进展，探讨了WRKY转录因子研究目前存在的问题和未来的展望。

摘要:土壤中镉（Cd）含量的超标导致了土壤生态系统的恶性发展，微生物作为土壤中的常见组分之一在缓解土壤镉污染中展现出巨大潜力。本文总结了微生物、微生物-植物和微生物-生物炭在镉污染土壤修复中的应用并阐述了相关的作用机理。芽孢杆菌（Bacillus）、不动杆菌（Acinetobacter）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescence）、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）等微生物可以通过吸附、矿化、沉淀、溶解等方式改变镉的生物有效性，从而达到缓解镉污染的目的。pH值、温度、微生物生物量、镉初始浓度以及时间等对微生物降低镉的生物有效性方面有着显著的影响。假单胞菌、伯克霍尔德菌（Burkholderia）、黄杆菌（flavobacterium）等微生物可以通过促生、活化等作用促进超富集植物对Cd²⁺的吸收。生物炭作为一种土壤改良剂，其独有的理化性质可以作为微生物的庇护所。微生物-生物炭联合使用与单用生物炭相比可以进一步促进镉的残渣态的增加，降低土壤中有效态的比例。

摘要:猪流行性腹泻（porcine epidemic diarrhea，PED）是一种可引起仔猪高致死率的传染性疾病，尽管已有灭活疫苗和减毒活疫苗上市，但由于病毒变异频繁导致保护效力欠佳，发病率依然居高不下。本研究首次制备了PED mRNA候选疫苗，并在小鼠和妊娠母猪上评价了其免疫原性，证明了基于病毒受体结合区异源二聚体的mRNA候选疫苗具有良好的免疫原性，可在小鼠上高效诱导体液和细胞免疫应答，单次免疫血清中和抗体滴度达到1：300以上，并在妊娠母猪上诱导了与灭活疫苗相近的中和抗体水平，实现了100%抗体转阳。本研究为PED mRNA疫苗的进一步产业化奠定了基础。

摘要:DNA疫苗在动物体内表达抗原基因的水平是决定DNA疫苗免疫效果的关键，而提高DNA疫苗抗原基因表达水平的途径之一是利用可在动物细胞内复制的质粒作为载体。本研究利用pcDNA3.1构建了1个基于猪圆环病毒2（porcine circovirus 2，PCV2）复制子的复制型DNA疫苗载体pCMVori，再将增强型绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescent protein，EGFP）基因分别克隆入pCMVori和对照质粒pcDNA3.1中，然后分别转染PK-15细胞，48 h后观察两组转染细胞EGFP表达情况后分别提取细胞质粒和RNA。利用Bcl I酶切前、后的质粒为模板通过定量PCR检测质粒的复制效率，并通过反转录聚合酶链式反应（reverse transcription polymerase chain reaction，RT-PCR）检测PCV2复制子的Rep基因转录产物。通过Image J软件分析两组转染细胞的平均荧光强度，并通过定量RT-PCR定量检测两组转染细胞的EGFP基因转录水平。结果显示，pCMVori在细胞内48 h的复制效率达到136%，RT-PCR结果证实Rep和Rep’均有转录。pCMVori-EGFP转染细胞的平均荧光强度比pcDNA3.1-EGFP的高39.14%，定量RT-PCR检测结果显示，前者的EGFP转录水平也比后者高40%。本研究结果表明，所构建的复制型DNA疫苗载体pCMVori可在真核细胞中独立复制，克隆的目的基因的表达水平也因此获得提升，为构建复制型DNA疫苗奠定了基础。

摘要:全球有近1/4的人感染结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，M.tb）并长期处于潜伏感染状态。Rv2626c是结核分枝杆菌受DosR调控的重要潜伏感染相关蛋白。本研究对Rv2626c蛋白进行了原核表达和纯化，并以RAW264.7细胞和小鼠为感染模型，对其免疫生物学特性进行了分析。SDS-PAGE及Western blotting鉴定结果表明，Rv2626c-His融合蛋白主要以可溶形式表达，能与兔抗H37Rv多抗血清发生特异性免疫反应。此外，本研究发现Rv2626c蛋白能结合到巨噬细胞RAW 264.7表面并上调细胞NO的生成；显著诱导促炎细胞因子IFN-γ、TNF-α、IL-6和MCP-1的产生；并能诱导小鼠产生更强的Th1免疫应答。上述研究有利于揭示结核分枝杆菌的致病机制，为新型结核病疫苗的研制奠定了理论基础。

摘要:生长抑素（somatostatin，SST）作为一种抑制性多肽激素，在多种生物过程中发挥重要的功能。生长抑素受体2（somatostatin receptor 2，SSTR2）作为生长抑素表达最广泛的受体在多种组织中表达，但其表达的具体细胞类型尚不清楚。本研究在小鼠不同发育阶段的多种组织中鉴定了SSTR2蛋白表达的细胞类型。通过多色免疫荧光在小鼠胚胎期15.5 d、出生后1 d、7 d、15 d、3个月和6个月的脑、骨、肺、肠道、皮肤、胃、脾和肾等组织中检测了Sstr2基因的表达。结果发现Sstr2在不同发育阶段的多种组织的特定细胞类型中表达，包括脑神经元和星形胶质细胞，骨的间充质基质细胞、造血细胞和B细胞，肺的巨噬细胞、II型肺泡上皮细胞和气道纤毛细胞，肠道的上皮细胞和神经元，皮肤的毛囊细胞，胃体的上皮细胞，脾的造血干细胞、造血祖细胞和神经纤维，肾的肾小管上皮细胞等。本研究确定了小鼠多组织不同发育阶段Sstr2表达的细胞类型，为生长抑素与生长抑素受体2的生理功能研究提供了新的线索。

摘要:为探讨血管紧张素转换酶2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）对传染性支气管炎病毒（infectious bronchitis virus，IBV）诱导细胞炎性反应的调控作用及其机制，本研究以IBV重组病毒（IBV-3ab-Luc）分别感染Vero和DF-1细胞，并设立对照组、感染组[IBV-3ab-Luc，感染复数（multiplicity of infection，MOI）=1]、ACE2过表达组[IBV-3ab-Luc+pcDNA3.1（+）-ACE2]及ACE2缺失组（IBV-3ab-Luc+siRNA-ACE2）。待感染组出现合胞体等明显细胞病变后，提取各组细胞总蛋白质和RNA，免疫荧光及免疫印迹试验（Western blotting）鉴定ACE2的过表达与缺失；实时荧光定量PCR （real-time quantitative polymerase chain reaction，RT-qPCR）检测细胞中IBV核衣壳（nucleoprotein，N）、糖蛋白130（glycoprotein 130，gp130）、白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）等炎性因子的mRNA表达水平；酶联免疫吸附（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）法测定细胞上清中IL-6水平；Western blotting检测细胞中ACE2表达和酪氨酸蛋白激酶2（janus kinase 2，JAK2）、信号转导和转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）磷酸化水平。结果表明，Vero和DF-1两种细胞均成功实现ACE2的过表达与缺失。IBV感染可导致Vero细胞变圆、脱落和聚堆，有明显合胞体出现；ACE2过表达后细胞病变减轻；缺失后细胞病变增强。与对照组相比，感染组IBV-N、IL-6和gp130 mRNA表达均显著上调（P<0.05），细胞上清中IL-6水平显著或极显著升高（P<0.05或P<0.01）；ACE2蛋白表达显著下调（P<0.05），JAK2和STAT3蛋白磷酸化水平显著上调（P<0.05）。与感染组相比，ACE2过表达组IBV-N基因mRNA表达水平无显著变化（DF-1细胞）（P>0.05），但gp130 mRNA表达，IL-6水平及mRNA表达，JAK2、STAT3蛋白磷酸化水平显著下调（P<0.05）；缺失组IBV-N也无显著变化（P>0.05），但IL-6水平及mRNA表达显著上调（P<0.05），JAK2和STAT3蛋白的磷酸化水平略下调（P>0.05）。结果首次证实ACE2对IBV在DF-1细胞中的复制无明显影响，但在IBV诱导Vero、DF-1细胞炎性反应中通过抑制IL-6/JAK2/STAT3信号通路发挥一定的抵抗作用。

摘要:本研究旨在克隆编码鸡透明带1（zona pellucida 1，Zp1）蛋白的zp1基因，并研究其组织表达谱及在成骨细胞矿化中的作用。利用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction，RT-qPCR）检测蛋鸡不同组织和性成熟启动前后胫骨中的zp1表达水平；将Zp1过表达载体转染至诱导分化8 d的鸡颅骨成骨细胞内，检测细胞外矿化基质和矿化相关基因表达。结果表明，鸡zp1基因全长3 045 bp，编码958个氨基酸残基，具有2个N-糖基化位点。zp1基因在产蛋期鸡肝脏中高水平表达，其次为胫骨和卵黄膜，在蛋壳腺和心脏中不表达。鸡性成熟启动后血浆雌激素（estrogen，E2）、胫骨糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG）含量和zp1表达量均极显著高于性成熟启动前。在过表达Zp1的鸡成骨细胞中添加雌激素后，细胞外矿化基质和矿化相关基因表达水平均显著升高。因此，zp1基因表达具有组织特异性，在雌激素作用下正向调控鸡成骨细胞矿化，为阐明Zp1在鸡产蛋期骨骼中的功能特性奠定了理论基础。

摘要:本研究旨在克隆简州大耳羊RPL29基因并分析其分子特性及对肌内脂肪细胞脂质生成的影响。利用反转录-聚合酶链式反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）法克隆山羊RPL29基因序列，用生物信息学方法分析该基因序列特征，实时荧光定量PCR （quantitative real-time PCR，qRT-PCR）法检测其在山羊各种组织和不同分化阶段肌内脂肪细胞中的mRNA表达水平。利用基因重组法构建的pEGFP-N1-RPL29过表达载体转染进山羊肌内前体脂肪细胞并诱导分化，用油红O和Bodipy染色方法从形态学上揭示过表达RPL29对脂滴积聚的影响，用qRT-PCR检测脂代谢相关基因表达水平的变化。结果显示，山羊RPL29长为507 bp，其中氨基酸编码区（coding sequence，CDS）为471 bp，编码156个氨基酸，是一种主要分布在细胞核、带正电荷且较稳定的亲水性蛋白质。组织表达谱表明该基因在山羊皮下脂肪组织及腹部脂肪组织中的表达水平显著高于其他组织（P<0.05）。时序表达谱表明该基因在山羊肌内脂肪细胞分化第84小时表达水平最高，极显著高于未分化时期（P<0.01）。过表达RPL29促进山羊肌内脂肪细胞中的脂质积聚，且油红O染色后OD值显著增加（P<0.05）。此外，过表达RPL29基因后ATGL和ACC基因表达量极显著增加（P<0.01），FASN基因的表达量显著增加（P<0.05）。总之，山羊RPL29基因可能通过上调FASN、ACC和ATGL来促进山羊肌内脂肪细胞脂质沉积。

摘要:土壤中污染物的生物有效性评估对于准确评价环境污染风险至关重要，而全细胞生物传感器是此类评估的重要工具之一。本研究旨在使用新型全细胞生物传感器建立土壤中甲基对硫磷（methyl parathion，MP）的检测方法。首先，使用筛选出的甲基对硫磷水解酶基因（methyl parathion degrading gene，mpd）和pUC19质粒骨架以及已有的特异性诱导元件pobR为材料，构建全细胞生物传感器。然后，以96孔的酶标板为载体和以5种全细胞生物传感器为指示细胞，建立了土壤提取液样品中甲基对硫磷的分析方法，并应用于实际测试和田间土壤样品中甲基对硫磷的检测。以检测性能的最佳大肠杆菌（Escherichia coli） DH5α/pMP-AmilCP为例，其检测限为6.21—6.66 μg/L，线性范围为10—10 000μg/L。E. coliDH5α/pMP-RFP和E. coliDH5α/pMP-AmilCP的方法用于分析土壤提取液样品中甲基对硫磷的浓度，具有较好的检测性能。这种全细胞生物传感器方法有助于快速评估土壤中甲基对硫磷的生物有效性强弱，从而有效判断有机磷农药甲基对硫磷对土壤的污染风险。

摘要:为探究生物电化学强化厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation，anammox）脱氮作用过程，采用双室微生物电解池（microbial electrolysis cell，MEC）富集电活性微生物，构建耦合厌氧氨氧化阴极的生物电化学系统。具体地，在外加0.2 V电压条件下改变不同总氮进水浓度于30℃进行暗培养批次实验研究，结合循环伏安法、电化学阻抗谱、高通量测序方法等多种表征手段研究了强化脱氮机理。结果表明，在初始总氮浓度分别为200、300和400 mg/L时对应获得了96.9%±0.3%、97.3%±0.4%和99.0%±0.3%的总氮去除率，且阴极电极生物膜表现出良好的电化学活性。高通量测序结果表明外加电压富集了除厌氧氨氧化菌以外的其他脱氮功能菌群：反硝化菌（Denitratisoma）、Limnobacter和氨氧化菌SM1A02和Anaerolineaceae、亚硝化菌（Nitrosomonas europaea）和硝化螺菌属（Nitrospira）等，这些具有电化学活性的微生物构成了体系的氨氧化胞外产电菌（ammonium oxidizing exoelectrogens，AOE）和反硝化电养菌（denitrifying electrotrophs，DNE），它们连同厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia构成了系统的脱氮微生物群落结构。AOE和DNE的种间直接电子传递作用协同厌氧氨氧化是强化系统总氮去除的关键原因。

摘要:细胞致瘤基因（cellular-myelocytomatosis viral oncogene，c-Myc）编码的c-Myc蛋白通过Wnt/β-catenin信号通路调节相关基因的表达，近年来引起了广泛的研究关注。本研究旨在利用原核表达系统体外表达棉铃虫（Helicoverpa armigera） c-Myc（Ha-c-Myc）基因，制备多克隆抗体，明确Ha-c-Myc的时空表达模式，并探究Ha-c-Myc在调控棉铃虫胆固醇载体蛋白-2（sterol carrier protein-2，SCP-2）基因表达中的潜在作用。通过PCR扩增Ha-c-Myc基因并克隆至pET-32a （+）原核表达载体中，构建重组表达质粒pET-32a-Ha-c-Myc，转化大肠杆菌（Escherichia coli） BL21（DE3）细胞，使用IPTG诱导蛋白表达，并通过Ni²⁺-NTA柱纯化重组蛋白，用重组蛋白免疫新西兰兔制备抗Ha-c-Myc多克隆抗体。利用实时荧光定量PCR （real-time quantitative reverse transcription PCR，qRT-PCR）法检测棉铃虫不同发育时期（卵、幼虫、预蛹、蛹和成虫）和预蛹期不同组织（中肠、脂肪体、头部和表皮）中Ha-c-Myc基因的表达水平。设计合成Ha-c-Myc siRNA并转染棉铃虫Ha细胞，通过qRT-PCR分析Ha-c-Myc基因的RNA干扰后棉铃虫Ha-c-Myc基因和HaSCP-2基因mRNA表达的情况。结果表明，本实验构建了pET-32a-Ha-c-Myc重组质粒，在大肠杆菌中获得了高效表达的、大小约为65 kDa的可溶性Ha-c-Myc蛋白。经纯化得到纯度较高的蛋白，免疫新西兰兔制备了多克隆抗体，免疫印迹实验（Western blotting）表明抗体的特异性较好，酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）分析显示抗体具有较高的效价。qRT-PCR实验发现Ha-c-Myc基因在棉铃虫各发育阶段均有表达，在幼龄和大龄幼虫及预蛹中表达量较高，其中预蛹的表达量最高。组织表达结果显示，Ha-c-Myc基因在预蛹不同组织均有一定表达但存在差异，在中肠部位具有高表达，而在表皮和脂肪体表达水平较低。RNA干扰的结果显示，Ha-c-Myc表达的敲降对HaSCP-2基因的转录有较大影响，导致HaSCP-2基因的相对表达水平显著性降低了50%。上述研究表明，利用pET-32a （+）原核表达系统可以有效地表达可溶性Ha-c-Myc蛋白，并且制备高质量的抗Ha-c-Myc多克隆抗体。RNA干扰证明在中肠组织高表达的Ha-c-Myc能促进HaSCP-2基因的转录表达，在棉铃虫的脂质代谢中具有重要作用。本实验结果有助于深入研究Ha-c-Myc在棉铃虫中的潜在功能及其作用机理，为探究绿色农药的新型作用靶标提供实验数据。

摘要:硝态氮是作物吸收无机氮素的主要形态，硝酸盐转运蛋白2（nitrate transporter 2，NRT2）作为高亲和性的转运蛋白，以硝酸盐作为特异性底物，在可利用的硝酸盐受限时，高亲和性转运系统被激活，在硝酸盐吸收、转运过程中发挥着重要作用。大多数NRT2不能单独转运硝酸盐，需在硝酸盐同化相关蛋白2（nitrate assimilation related protein 2，NAR2）的协助下才能完成硝酸盐的吸收或转运。作物氮利用效率受环境条件影响，品种间存在差异，因此培育高氮素利用效率品种有重大意义。高粱（Sorghum bicolor）具有耐贫瘠特性，对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。本研究结合高粱基因组数据库对NRT2/3基因家族成员基因结构、染色体定位、理化性质、二级结构与跨膜结构域、信号肽与亚细胞定位、启动子区顺式作用元件、系统进化、单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）的识别与注释及选择压力进行了全面分析。通过生物信息学分析，筛选出5个NRT2s（命名为SbNRT2-1a、2-1b、SbNRT2-2–4）基因和2个NAR2s（SbNRT3-1–2）基因，较谷子略少。分布在3条染色体上，分为4个亚家族，同一亚族中基因结构高度相似；高粱NRT2/3亲水性平均值均为正值，表明均为疏水性蛋白；α-螺旋和无规则卷曲占二级结构总量的比例大于70%；亚细胞定位均在质膜上，其中NRT2s蛋白不含信号肽，NRT3s蛋白含信号肽；进一步对其跨膜结构域进行分析，发现NRT2s家族成员跨膜结构域个数均大于10个，而NRT3s家族成员跨膜结构域个数为2个；高粱与玉米（Zea mays）NRT2/3s的共线性较好；蛋白结构域显示存在MFS_1和NAR2蛋白结构域，可执行高亲和力硝酸盐转运；系统进化树分析可知，高粱与玉米和谷子的NRT2/3基因亲缘关系更近；基因启动子顺式作用元件分析发现，SbNRT2/3基因的启动子区均具有数个植物激素和逆境应答元件，可以响应高粱生长和环境变化；基因表达热图显示低氮条件下在根诱导表达的是SbNRT2-1a、SbNRT2-1b和SbNRT3-1，推测可在高粱根部表达并调控对硝酸盐的吸收或转运过程。在SbNRT2-4和SbNRT2-1a等发现多个非同义SNP变异；选择压力分析表明，高粱NRT2/3基因家族在进化过程中受纯化选择作用。SbNRT2/3基因表达及蚜虫侵染影响与基因在不同组织中的表达分析结果一致，SbNRT2-1b和SbNRT3-1在感染蚜虫品系5-27sug根部表达显著，高粱蚜虫侵染叶片显著降低了SbNRT2-3、SbNRT2-4和SbNRT3-2的表达水平。本研究初步对高粱全基因组NRT2/3基因家族进行鉴定、表达与DNA变异分析，为高粱氮高效研究提供了基础。

摘要:肌醇半乳糖苷合成酶（galactinol synthase，GolS）基因在植物应对非生物胁迫时发挥重要作用。本研究构建大豆GmGolS2-2基因植物表达载体并转化烟草，对转基因烟草的耐旱性进行鉴定。通过逆转录-聚合酶链式反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）从大豆叶片中克隆了975 bp的GmGolS2-2基因编码序列。通过限制性内切酶位点Nde I和EcoR I将GmGolS2-2基因与植物表达载体pRI101相连，通过叶盘法转化烟草。基因组DNA PCR和实时荧光定量PCR结果显示，共获得3棵GmGolS2-2转基因烟草。干旱胁迫下GmGolS2-2转基因烟草的生长状态好于野生型烟草。干旱胁迫处理后，转基因烟草的电解质渗透率和丙二醛含量低于野生型烟草，脯氨酸含量和可溶性糖含量则高于野生型烟草。实时荧光定量PCR结果显示，GmGolS2-2的异源表达提高了转基因烟草中抗逆相关基因NtERD10C和NtAQP1的表达量。以上结果表明，GmGolS2-2提高了转基因烟草的耐旱性。

摘要:甘薯（Ipomoea batatas）是重要的粮食和工业加工原料作物。蔗糖是植物体内碳水化合物长距离转运的主要形式，蔗糖转运蛋白（sucrose transporter，SUT）在植物的生长代谢中调控蔗糖的跨膜运输和分配，在韧皮部介导的源-库蔗糖运输和为库组织供应蔗糖的生理活动中起关键作用。本研究根据不同淀粉性状甘薯块根中差异表达的2个SUT基因转录本，进行cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cDNA ends，RACE）克隆，获得IbSUT₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆的全长cDNA序列；通过系统发育分析明确其分类；通过在本氏烟草（Nicotiana benthamiana）中瞬时表达明确其亚细胞定位；通过酵母功能互补系统鉴定IbSUT₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆是否具有吸收、转运蔗糖和己糖的能力。通过实时荧光定量PCR （real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction，RT-qPCR）分析IbSU₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆在甘薯各器官中的表达特征；通过蘸花法得到外源表达IbSUT₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆基因的拟南芥（Arabidopsis thaliana）植株，比较与野生型拟南芥的淀粉和糖含量的差异。结果表明，IbSUT₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆分别编码505个和521个氨基酸的SUT蛋白，均属于SUT1亚家族。IbSUT₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆均定位于细胞膜，在酵母系统中具有转运蔗糖、葡萄糖和果糖的能力。此外，IbSUT₆₂₇₈₈还具有转运甘露糖的能力。IbSUT₆₂₇₈₈在甘薯叶片、侧枝和茎中的表达量更高，IbSUT₈₁₆₁₆在侧枝、茎和块根中表达量更高。IbSUT₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆在拟南芥中异源表达后，植株可以正常生长，但生物量增加。IbSUT₆₂₇₈₈的异源表达增加了拟南芥植株叶片可溶性糖含量、叶片大小和种子千粒重；IbSUT₈₁₆₁₆的异源表达增加了拟南芥植株叶片、根尖的淀粉积累量和种子千粒重，但减少了可溶性糖含量。本研究结果表明，IbSUT₆₂₇₈₈和IbSUT₈₁₆₁₆可能是调控甘薯蔗糖和糖含量性状的重要基因，在细胞膜上进行着蔗糖的跨膜运输、蔗糖进出库组织、韧皮部蔗糖的运输与卸载等生理功能，在拟南芥中异源表达造成的性状改变说明其在提高其他植物或作物产量中的应用潜力。本研究为揭示甘薯淀粉和糖代谢及重要品质性状形成机制提供了重要信息。

摘要:巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）是天然橡胶的主要来源。受热带气候条件限制，我国巴西橡胶树种植面积有限，天然橡胶自给率低。杠柳（Periploca sepium）可以合成顺式-1，4-聚异戊二烯（天然橡胶的主要成分），是一种天然橡胶的新型替代植物，但其合成调控机理尚不明确。本研究利用染色体步移方法，克隆获得了杠柳顺式-1，4-聚异戊二烯合成关键酶顺式-异戊烯基转移酶（cis-prenyltransferase，CPT）、小橡胶粒子蛋白（small rubber particle protein，SRPP）和橡胶延长因子（rubber elongation factor，REF）基因的启动子序列。以β-葡糖醛酸酶（β-glucuronidase，GUS）基因为报告基因，利用农杆菌（Agrobacterium）介导稳定遗传转化法解析了这3个启动子的组织表达特性。结果显示，这三者在杠柳的叶片和茎中均有表达，特别是在叶脉和维管束位置共同表达，提示在这些部位REF和SRPP与CPT可能相互作用，共同完成天然橡胶的主要成分顺式-1，4-聚异戊二烯的聚合。本研究为解析杠柳中天然橡胶的生物合成机制以及培育高产天然橡胶新品种提供了理论基础。

摘要:虎杖（Polygonum cuspidatum）聚酮合酶（polyketide synthase 1，PcPKS1）同时具有查尔酮合酶（chalcone synthase，CHS）及苯亚甲基丙酮合酶（benzylidene acetone synthase，BAS）催化活性，能够催化生成聚酮类化合物柚皮素查尔酮和苯亚甲基丙酮，进而催化合成黄酮类或覆盆子酮等具有多种生物学活性的化合物。本研究通过分析虎杖PcPKS1与掌叶大黄（Rheum palmatum） BAS、拟南芥（Arabidopsis thaliana） CHS等家族成员的序列以及酶催化位点的构象，确定可能影响酶功能的3个氨基酸位点：Thr133、Ser134、Ser339。采用定点突变对PcPKS1进行分子修饰，成功获得2个突变体并进行相关体外酶促反应，高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）产物分析结果表明，在pH 7.0和pH 9.0的体外酶促条件下，突变体T133LS134A和S339V维持BAS和CHS双功能活性，且BAS活性显著高于原PcPKS1。本研究为利用PcPKS1进行基因工程调节黄酮类和覆盆子酮化合物的生物合成提供理论依据。

摘要:苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lyase，PAL）作为植物苯丙烷类途径的入口关键酶，对抗肿瘤木脂素——鬼臼毒素的生物合成具有重要影响。桃儿七[Sinopodophyllum hexandrum（Royle） Ying]是鬼臼毒素的主要天然来源，以四川阿坝地区桃儿七植株的根为材料，基于桃儿七公共SRA转录组数据包，通过反转录聚合酶链式反应（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）克隆其苯丙氨酸解氨酶基因ShPAL。生物信息学分析表明，ShPAL编码蛋白由711个氨基酸组成，包含PAL保守结构域，有芳香族氨基酸解氨酶活性中心的特征性基序，二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成，单体三级结构呈现典型的“海马状”，Swiss建模空间结构为同源四聚体，在系统发育谱系上与同属小蘖科（Berberidaceae）的三枝九叶草（Epimedium sagittatum） PAL序列相似度最高、进化距离最短。亚细胞定位实验结果显示ShPAL蛋白主要定位于细胞质中、少量定位于内质网膜上。ShPAL蛋白通过大肠杆菌（Escherichia coli）重组表达和组氨酸标签亲和纯化，其酶活高达20.91 U/mg，最适温度为41℃，最适pH为9.0；其F130H突变体酶活降低约23.6%，但随温度、pH变化的趋势不变，证实该位置的苯丙氨酸确为影响PAL底物特异性的残基；两者的热稳定性均较差，但pH稳定性较好。这些结果将有助于进一步分析ShPAL在鬼臼毒素生物合成过程中的调控作用，以及促进鬼臼毒素异源合成，从而保护桃儿七种质资源，同时也表明ShPAL可在生物化工和生物医学方面具有潜在应用价值。

摘要:为了从分子水平上研究地被菊（Chrysanthemum×morifolium）种质资源的遗传多样性并建立地被菊品种的指纹图谱库，筛选出多态性高的引物用于地被菊品种间鉴定、亲缘关系分析和分子标记辅助选种体系的建立，本研究利用多态性好、条带清晰、重复性好的12对引物对91份地被菊材料和14份菊属近缘种材料进行简单重复序列（simple sequence repeat，SSR）分子标记和遗传多样性分析，从12对引物中筛选出9对核心引物对受试材料进行指纹图谱构建。结果显示，在105个样品中，12对引物检测出104个等位位点，范围为2—26，平均每个点位检测出9.25个等位基因数，平均每个点位检测得到的有效等位基因数（number of effective alleles，N_e）为2.745 6，范围为1.276 0—4.742 5；Shannon信息指数（Shannon genetic diversity index，I）变化范围是0.513 3—2.239 9，均值是1.209 0；Nei’s基因多样性指数（Nei’s gene diversity index，H）范围是0.216 3—0.789 1，均值是0.578 0；观测杂合度（observed heterozygosity，H_o）的范围是0.223 3—0.895 2，均值是0.557 5；期望杂合度（expected heterozygosity，H_e）的范围是0.217 4—0.793 3，均值是0.580 8；多态信息含量（polymorphism information content，PIC）值变化范围是0.211 5—0.774 0，均值是0.532 9；遗传相似性系数（genetic similarity，GS）范围为0.228 5—1.000 0，均值是0.608 3。聚类分析表明，在遗传距离（genetic distance，GD）=0.30时，受试材料可以分为两个类群。Structure群体结构分析将受试材料分为3个种群和1个混合种群。从12对引物中筛选出可完全区分105份受试材料的9对核心引物，构建了91份地被菊材料和14份菊属近缘种材料的指纹图谱。地被菊材料之间具有显著的遗传差异和丰富的遗传多样性，对于地被菊的园林应用和品种选育具有重要意义。地被菊品种和菊属近缘种的指纹图谱库的构建，一定程度上揭示了105份实验材料的亲缘关系，为今后地被菊品种鉴定与筛选体系的研究提供了技术支撑。

摘要:自抑制Ca²⁺-ATPase酶（auto-inhibited Ca²⁺-ATPase，ACA）作为Ca²⁺-ATPase的亚家族之一，在植物细胞内维持Ca²⁺浓度平衡发挥着重要的作用。为探究蓖麻（Ricinus communis） RcACA基因家族的功能及基因表达模式，文中采用生物信息学手段鉴定蓖麻RcACA基因家族成员，预测分析了其基础的理化性质、亚细胞位置、蛋白的二级和三级结构、保守域、保守基序、基因结构、染色体位置及共线关系、进化特征、启动子顺式作用元件，并通过蓖麻转录组数据中的表达量（fragments per kilobase of exon model per million mapped fragments，FPKM）分析RcACA基因在非生物胁迫下的表达模式。结果表明，在蓖麻中共鉴定到8个RcACA基因家族成员，均是酸性蛋白且定位在细胞质膜；所有蛋白的二级和三级结构中α-螺旋和不规则卷曲较多；RcACA基因被聚为3类，同一类别中基因的结构与保守基序相似；均有典型的4个结构域RcACA3–RcACA8，还有1个Ca²⁺-ATPase N端自抑制结构域（N-terminal autoinhibitory domain）；RcACA基因多位于染色体长臂，拥有2对共线关系。RcACA基因编码区上游拥有较多的光响应作用元件，激素诱导类作用元件较少。种间聚类显示ACA基因在物种间的进化是保守的。组织表达模式分析显示，RcACA基因拥有明显的组织表达特异性，且多数基因在雄花中表达量最高；非生物胁迫表达分析表明，RcACA2–RcACA8在高盐和干旱胁迫下均上调表达，RcACA1在低温胁迫的0–24 h上调表达，表明RcACA基因积极地响应非生物胁迫。上述结果为探究RcACA基因在蓖麻生长发育和逆境胁迫中的作用提供了理论参考。

摘要:植物类谷氨酸受体（glutamate receptor-like，GLR）是一类重要的Ca²⁺通道蛋白，在植物的生长发育以及响应生物和非生物胁迫等方面有着重要作用。本研究基于香蕉基因组数据，对香蕉GLR基因家族进行全基因组鉴定，分析基本理化性质、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件和进化关系，并采用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction，RT-qPCR）验证GLR家族部分成员在4℃低温和不同激素处理下的表达模式。研究结果表明：香蕉A （Musa acuminata）基因组有19个MaGLR家族成员、B （Musa balbisiana）基因组16个MbGLR家族成员、阿宽蕉（Musa itinerans）基因组有14个MiGLR家族成员；大多数成员为稳定蛋白，绝大多数成员具有信号肽，均有3–6个跨膜结构；亚细胞定位预测均定位于质膜上，在染色体上无规则分布。进化树分析发现，香蕉GLR分为3个亚族。启动子顺式作用元件和转录因子结合位点（transcription factor binding site，TFBS）预测结果显示，香蕉GLR存在多种与激素、胁迫相关响应元件以及18种TFBS。RT-qPCR分析表明，MaGLR1.1、MaGLR3.5在4℃低温胁迫下积极响应且脱落酸、茉莉酸甲酯处理中均有显著表达。本研究结果表明GLR是一种高度保守的离子通道家族，在香蕉生长发育过程和抗逆性方面可能发挥着重要作用。

摘要:MADS-box基因家族是一类重要的转录因子家族，在调控植物的生长发育、信号传导等过程中发挥着重要作用。为研究云南栘[木衣][Docynia delavayi（Franch.） Schneid.]MADS-box基因家族的特征及其在种子不同萌发时期的表达情况，本研究以云南栘[木衣]不同萌发时期的种苗为材料，在转录组测序的基础上利用生物信息学方法从云南栘[木衣]转录组数据库中筛选MADS-box转录因子，分析其理化性质、蛋白保守基序、系统进化及表达模式，并采用实时荧光定量PCR （quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR）实验验证云南栘[木衣]MADS-box基因家族成员在种子不同萌发时期的表达情况。在云南栘[木衣]转录组数据中共鉴定出81个MADS-box转录因子，其编码的氨基酸序列分子量分布范围在6 211.34–173 512.77 Da之间，等电点介于5.21—10.97之间。系统进化分析显示，81个云南栘[木衣]MADS-box基因可分为15个亚组，其中DdMADS27、DdMADS42、DdMADS45、DdMADS46、DdMADS53、DdMADS61、DdMADS76、DdMADS77和DdMADS79可能参与对云南栘[木衣]胚珠的发育调控。结合云南栘[木衣]种子转录组数据与qRT-PCR实验分析发现，DdMADS25和DdMADS42可能参与调控种子发育，DdMADS37和DdMADS38可能对种子休眠有负调控作用。前人报道中MIKC^*亚组多参与调控花器官发育，本研究首次发现MIKC^*亚组的转录因子在种子萌发前期具有较高表达量，由此推测MIKC^*亚组在种子萌发过程中起到调控作用。为验证该推测准确性，挑选了MIKC^*亚组的DdMADS60和DdMADS75进行qRT-PCR实验，实验结果与转录组测序的表达趋势一致。本研究可为进一步从分子进化角度研究云南栘[木衣]MADS-box基因家族的生物学功能提供参考。

摘要:蔓赤车（Pellionia scabra）属于荨麻科赤车属，是一种具有高营养价值的优质野菜。本研究以蔓赤车为材料，基于高通量技术方法完成叶绿体基因组测序、组装注释、结构解析及构建系统发育树，以此深入研究蔓赤车叶绿体基因组特征。结果表明，蔓赤车叶绿体基因组大小为153 220 bp，GC含量为36.4%，属于典型的四分体结构。共注释到130个基因，其中85个蛋白编码基因，37个转运RNA基因，8个核糖体RNA基因；其中，有15个基因包含1个内含子，2个基因包含2个内含子，rps12存在反式剪接情况。蔓赤车叶绿体基因组可分为光合作用（43个）、自我复制（64个）、其他编码蛋白（7个）以及未知功能（4个）4大类基因。蔓赤车叶绿体基因组共检测出51 073个密码子，其中编码亮氨酸（Leu）的密码子占比最大，密码子偏向使用A和U两种碱基。检测到72个简单重复序列位点，其中有58个单核苷酸、12个二核苷酸、1个三核苷酸和1个四核苷酸4种不同类型的简单重复序列（simple sequence repeats，SSRs）。蔓赤车IRb/SSC边界存在ycf1基因扩张现象。系统进化树显示，蔓赤车（Pellionia scabra OL800583）与庐山楼梯草（Elatostema stewardii MZ292972）、盘托楼梯草（Elatostema dissectum MK227819）、光叶楼梯草（Elatostema laevissimumvar.laevissimum MN189961）亲缘关系最密切。基于蔓赤车叶绿体基因组的研究，旨在为蔓赤车物种鉴定、遗传进化及基因组学研究奠定理论基础。

摘要:红边龙血树（Dracaena marginata）是一种在全球广泛种植的龙血树属园艺植物，具有较高的观赏价值和药用价值。本研究首次利用高通量测序技术对红边龙血树叶片进行全基因组测序，组装得到完整的叶绿体基因组序列，并进行注释、序列特征比较和系统发育分析。结果表明，红边龙血树叶绿体基因组包含一个典型的四分体结构，长度为154 926 bp，是目前已报道的龙血树属中叶绿体基因组最小的物种；共拥有132个基因，包含86个编码蛋白基因、38个转运RNA基因和8个核糖体RNA基因；密码子偏好性分析发现存在偏好使用A/U碱基结尾的现象，整体上密码子偏好性较低；共鉴定出46个简单重复序列位点和54个长重复序列，分别在大单拷贝区与反向重复区有最大检出率；种间边界分析发现边界区域基因存在相对位置差异，扩张收缩情况总体较为相似；与近缘种进行系统发育分析，红边龙血树与细枝龙血树聚为一类，关系最近，符合形态学分类特征。对红边龙血树叶绿体基因组的解析为龙血树属植物的物种鉴定、遗传多样性和叶绿体转基因工程等提供了重要数据基础。

摘要:为探究空心泡（Rubus rosaefolius）叶绿体基因组特征，本研究以空心泡为试验材料，采用Illumina NovaSeq平台进行高通量测序，获得空心泡完整的叶绿体基因组序列，并进行空心泡叶绿体基因序列特征和系统发育分析。结果表明：空心泡的完整叶绿体基因组总长度为155 650 bp，具有典型的四分体结构，包括2个反向重复序列（各25 748 bp）、1个大拷贝区（85 443 bp）、1个小拷贝区（18 711 bp）。空心泡叶绿体全基因组共鉴定出131个基因，包括86个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因，全基因组的GC含量为36.9%。空心泡叶绿体基因组包含47个散在重复序列、72个简单重复序列（simple sequence repeating，SSR）位点，密码子偏好性为亮氨酸密码子，偏好使用A/U结尾的密码子。系统发育分析表明，空心泡与小叶悬钩子（Rubus taiwanicola）亲缘关系最近，其次是能高悬钩子（Rubus rubroangustifolius）和腺萼悬钩子（Rubus glandulosopunctatus）。空心泡的叶绿体基因组特征及其系统发育分析，为空心泡的遗传多样性研究和叶绿体开发利用提供理论依据。

摘要:藏波罗花（Incarvillea younghusbandii Sprague）是一种传统的补益类中药。其根作草药使用，用于滋补强壮，治产后少乳、久病虚弱、头晕、贫血等症。但目前关于藏波罗花分子遗传信息的研究很少。本研究基于高通量测序技术对藏波罗花叶绿体基因组进行测序、组装和注释，并对其序列特征、密码子偏好性、重复序列、系统发育和分化时间进行分析。结果表明，藏波罗花叶绿体基因组全长为159 323 bp，包含1个大单拷贝区（80 197 bp）、1个小单拷贝区（9 030 bp）和2个反向重复区（35 048 bp）；共注释出120个基因，包括77个蛋白编码基因、8个rRNA基因和35个tRNA基因；密码子偏好性分析显示，AAA是藏波罗花叶绿体基因组中使用最频繁的密码子；从藏波罗花叶绿体基因组中共检测到42个简单重复序列（simple sequence repeats，SSR）；系统发育分析表明，藏波罗花与密生波罗花（Incarvillea compacta）的亲缘关系最近，且在大概466万年前产生分化。本研究对藏波罗花相关资源的科学保护和开发具有重要的现实意义，也可以为后续角蒿属（Incarvillea）的物种鉴定、紫葳科（Bignoniaceae）的种群遗传多样性研究提供基本的遗传资源。

摘要:银色裂腹鱼（Schizothorax argentatus）在我国仅分布于新疆地区的伊犁河流域，是我国裂腹鱼类中珍稀濒危品种之一，具有较高的科研和经济价值。本研究采用高通量测序技术获得了银色裂腹鱼长度为16 580 bp的线粒体基因组全序列，其基因组成和排列顺序均与典型的脊椎动物相似，共有13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个非编码区（D-loop）。碱基组成分别为A （30.25%）、G （17.28%）、C （27.20%）和T （25.27%），呈现明显的AT偏好性和反G偏倚。tRNA基因中仅tRNA-Ser^（GCU）因缺少二氢尿嘧啶茎而无法形成典型的三叶草结构。ND6基因的AT-skew和GC-skew值波动最大，揭示该基因经历的选择和突变压力可能与其他基因不同。银色裂腹鱼线粒体控制区包含了3个不同的结构域：终止序列区（ETAS）、中央保守区（CSB-F、CSB-E、CSB-D和CSB-B）和保守序列区（CSB1、CSB2和CSB3），且在CSB3下游约50 bp处识别到鲤形目（Cypriniformes）鱼类中普遍存在的保守序列片段TT （AT） nGTG。基于28种裂腹鱼属鱼类线粒体基因组全序列构建的系统发育关系表明银色裂腹鱼分化时间较早，与其他类群亲缘关系较远，这可能与其所生活的水域地理位置和水文环境有密切关系。

摘要:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立tau-V337M突变的阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）小鼠模型。通过设计和体外合成单向导RNAs （single guide RNAs，sgRNA）及单链寡核苷酸（single-stranded oligonucleotides，ssODN），将sgRNA、Cas9蛋白、ssODN注射到小鼠受精卵内，利用DNA切割和重组产生突变。为了提高重组效率，又在注射时添加Rad51蛋白。使用自然交配的雌鼠作为受体，将2细胞期的编辑胚胎进行单侧输卵管移植。研究发现通过添加Rad51蛋白可以获得较高的突变效率，在F0小鼠中获得了tau-V337M小鼠并进行扩繁，F0代tau-V337M小鼠可以将突变遗传给F1代。综上所述，本研究利用Cas9、ssODN和Rad51成功建立了首个tau-V337M基因位点突变的小鼠模型，为AD的研究和点突变模型制作提供了模型和方法基础。

摘要:为探究不同品种宁夏枸杞果实活性成分生物合成相关基因的表达水平，筛选关键差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs），揭示宁夏枸杞品种间活性成分含量差异的分子机制，本研究采用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术，对宁夏枸杞‘宁杞1号’和‘宁杞7号’青果期、转色期及成熟期果实进行转录组测序，比较2个品种果实不同发育期相关基因表达谱的变化。结果显示：转录组测序共获得811 818 178条clean reads，有121.76 Gb有效数据。‘宁杞1号’和‘宁杞7号’在青果期、转色期和成熟期差异表达基因分别有2 827、2 552和2 311个；分别有2 153、2 050和1 825个差异基因在基因本体论（gene ontology，GO）、京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）富集分析和同源蛋白簇（clusters of orthologous groups of proteins，KOG）分析等6个数据库中被成功注释。青果期、转色期和成熟期果实的差异表达基因，在GO数据库分别有1 307、865和624个被富集到生物学过程、细胞组分及分子功能3个部分中；KEGG通路富集结果均集中在代谢途径、次生代谢物生物合成和植物-病原互作过程；在KOG数据库，3个发育期分别注释了1 775、1 751和1 541个差异表达基因。对注释的基因进行PubMed数据库检索，在青果期、转色期和成熟期分别筛选到与枸杞活性成分合成相关的差异表达基因18、26和24个，这些基因主要参与类胡萝卜素、类黄酮、萜类、生物碱和维生素等代谢途径。选取7个差异表达基因进行RT-qPCR验证，结果与转录组测序数据表达趋势一致。本研究从转录水平为不同品种宁夏枸杞活性成分含量差异提供了初步证据，为进一步挖掘枸杞活性成分生物合成的关键基因及解析其表达调控机制提供了研究基础。

摘要:“蛋白质工程”是山西省一流本科专业建设点生物技术专业的核心必修课程。为了解决“蛋白质工程”课堂教学模式单一、传授式教学学生参与度不够、听课不认真、授课时间缩短、实验价格昂贵等问题，课程团队进行了“蛋白质工程”课程教学模式改革与实践，提出了适合生物技术专业的“蛋白质工程”教学新策略：构建了基于BOPPPS+翻转课堂的教学模式，线下课堂讲授与学生在线自主学习与完成作业、章节测验和讨论等相结合，全面融入翻转课堂；特别是在“金课”两性一度标准的指导下，课程团队自建慕课（massive open online courses，MOOC）课程资源，利用超星泛雅网络教学平台开展BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学工作，构建了全面、系统及动态的“蛋白质工程”课程新教学体系。经过3轮的教学实践表明，课程团队在“蛋白质工程”课程资源建设、探究性实验辅导、课堂研讨设计，以及课程成绩评定方式等方面形成了一套完整、可复制、科学、合理的线上线下混合式教学模式。基于BOPPPS+翻转课堂的“蛋白质工程”线上线下混合式教学模式有助于提高学生的自主学习能力，使学生深度参与到教学的全过程，对“蛋白质工程”有了全面深刻的认识，提高了“蛋白质工程”的教学质量，为后续学生学习其他专业课程奠定了基础，也为课程教学改革提供了参考。

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