摘要:

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摘要:真菌发光途径(fungal bioluminescence pathway, FBP)是一种来源于真菌的生物发光代谢途径。其能够利用FBP途径基因簇表达的蛋白，以咖啡酸为底物，合成真菌荧光素，在真菌荧光素酶的催化下，生成不稳定高能小分子，之后分子能量衰减释放出波长约为520 nm的绿色荧光。在发光真菌中，真菌发光途径基因在进化上非常保守。与其他生物发光系统不同的是，真菌发光途径适合于真核生物，特别是植物中的工程化应用。目前，经过代谢路径优化的发光植物可以持续发出肉眼可见光，照亮周围环境。该发光系统在生物检测、生物传感器、发光园艺植物培育和绿色照明等领域具有广阔的应用前景。

摘要:茉莉酸(jasmonic acid, JA)是一种植物内源合成的脂类激素，在植物响应胁迫的调控中发挥着重要作用。本文概括了JA的生物合成与代谢途径及其调控机制；总结了JA信号的传导通路；系统归纳了JA在植物响应生物和非生物胁迫应答中的作用机制和调控网络，重点关注了最新的研究进展。此外，本文梳理了JA与其他植物激素在植物抗逆性调节过程中的信号交流。最后讨论了JA信号通路介导的植物抗逆性研究中亟待解决的问题，并展望了新的分子生物学技术在调控JA信号通路增强作物抗性中的应用前景，以期为植物的抗逆性研究和改良提供参考。

摘要:WRKYs是植物中特有的一类转录因子(transcription factor, TF)家族，属于典型的多功能调节因子，可参与调控多种信号途径。该类转录因子的显著特征是含有约由60个高度保守的氨基酸构成的WRKY结构域，通常还具有Cys2His2或Cys2His-Cys型锌指结构。WRKYs可与下游靶标基因启动子区域的W-box序列[(T)(T) TGAC (C/T)]相结合，或通过与靶标蛋白相互作用来激活或抑制靶基因的转录，整合脱落酸(abscisic acid, ABA)、活性氧(reactive oxygen species, ROS)等信号通路诱导胁迫相关基因表达，从而调控逆境胁迫应答。本文综述了WRKYs的结构和分类、调控方式及其参与干旱、盐等逆境胁迫响应的分子机制等方面的研究成果，并对其未来研究方向进行展望，以期为农作物抗逆性遗传改良提供理论支持。

摘要:非生物胁迫是植物生长发育过程中必须要应对的不利环境因素。在进化过程中，植物获得了多种响应或抵抗逆境的能力，其中转录因子在调控非生物胁迫耐受性方面起到了重要作用。碱性亮氨酸拉链转录因子(basic leucine zipper transcription factors, bZIP)是转录因子中较大的基因家族之一。不同的翻译后修饰(post-translational modifications, PTMs)可以控制bZIP转录因子的稳定性和活性，响应各种细胞内或细胞外胁迫。本文介绍了bZIP转录因子的结构特征与分类，重点综述了bZIP转录因子磷酸化、泛素化和小泛素相关修饰物(small ubiquitin-like modifier, SUMO)化等翻译后修饰在植物响应非生物胁迫中的作用，并对未来的研究方向进行了展望，为通过调控bZIP转录因子的翻译后修饰培育优良抗逆作物品种提供研究参考。

摘要:BTB (broad-complex, tramtrack, and bric-à-brac)结构域是在真核生物中发现的高度保守的蛋白质相互作用基序。含有BTB结构域的一类蛋白统称为BTB蛋白，它们广泛参与转录调控、蛋白质降解等过程。越来越多的研究表明，该基因在植物生长发育、生物与非生物胁迫等生理过程中具有重要的作用。本文以蛋白结构域为基础，系统总结了该基因家族蛋白在泛素化介导植物发育和逆境应答等过程中的研究进展，为植物中该类基因的研究提供了参考。

摘要:叶绿体基因组编码许多参与光合作用和其他代谢过程的关键蛋白质，在叶绿体中合成的代谢物对于植物正常的生长发育至关重要。根对紫外线-B辐射敏感[Root-UVB (ultraviolet radiation B)-sensitive, RUS]蛋白属于叶绿体蛋白，由高度保守的DUF647结构域组成，在参与植物形态发生、物质运输和能量代谢等多种生命活动的调控中发挥作用。本文就近年来关于RUS家族在植物的胚胎发育、光形态建成、维生素B6稳态、生长素转运和花药发育等生长发育过程中的相关研究进行回顾和总结，为深入研究其在植物生长发育中的分子调控机制提供了参考。

摘要:茄子是重要的园艺作物，也是茄科植物中种植最广泛的蔬菜之一。茄子果实相关农艺性状是一种复杂的数量性状，传统育种选育效率低、周期长。高通量测序技术与生物信息学技术的快速发展，使得全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)在解析茄子果实相关复杂农艺性状的遗传规律方面展现出巨大的应用前景。本文对全基因组关联分析在茄子的果形、果色等果实相关农艺性状中的研究进展进行了综述；针对茄子数量性状遗传研究中普遍存在的“丢失遗传力”(missing heritability)问题，从4个GWAS策略在茄子果实相关农艺性状研究中的应用热点出发，提出了未来茄子GWAS的发展对策；并结合当前茄子遗传改良的实践需求，展望了GWAS策略在茄子分子育种领域的广阔应用前景。本文为今后利用GWAS解析各种茄子果实相关性状的遗传基础以及选育符合消费者需求的果实材料提供了理论依据和参考。

摘要:YABBY蛋白是一类调控植物形态建成与器官发育的重要转录因子。为了研究草莓YABBY，通过生物信息学技术鉴定了森林草莓(二倍体)与栽培草莓(八倍体)的YABBY基因家族成员及其序列特征，构建了各成员与植物YABBY的系统发育树与共线性关系图，并利用RNA-seq数据与定量逆转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术分析其表达模式，构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)融合表达载体，在烟草叶细胞中瞬时表达观察其亚细胞定位。研究结果表明，森林草莓有6个FvYABBY基因，栽培草莓有26个FxaYABBY基因；FvYABBY基因家族成员可归为5个不同的进化分支，与拟南芥AtYABBY基因家族存在5对直系同源。在森林草莓中，所有FvYABBY在根和花托中基本不表达，FvYABBY1、FvYABBY2、FvYABBY5和FvYABBY6在叶、茎、花和瘦果中高表达；在栽培草莓中，FxaYABBY1、FxaYABBY2、FxaYABBY5和FxaYABBY6在瘦果中表达，所有FxaYABBY在花托中为低表达或不表达。此外，在低温、高盐和干旱等非生物胁迫下，FvYABBY1、FvYABBY3、FvYABBY4和FvYABBY6下调表达，FvYABBY5上调表达，FvYABBY2则先上调后下调表达。在烟草叶细胞中，所有FvYABBY蛋白均定位在细胞核。以上结果为草莓YABBY基因的后续功能研究奠定了基础。

摘要:挖掘与稻米蒸煮品质相关的数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL)，分析候选基因，并通过遗传育种手段改良稻米蒸煮品质相关性状，可有效提升稻米的口感。以籼稻华占(Huazhan, HZ)、粳稻热研2号(Nekken2)及由其构建的120个重组自交系(recombinant inbred lines, RILs)群体为实验材料，测定成熟期稻米的糊化温度(gelatinization temperature, GT)、胶稠度(gel consistency, GC)和直链淀粉含量(amylose content, AC)。结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位，共检测到26个与稻米蒸煮品质相关的QTLs (糊化温度相关位点1个、胶稠度相关位点13个、直链淀粉含量相关位点12个)，其中最高奇数的可能性(likelihood of odd, LOD)值达30.24。通过实时荧光定量PCR (quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析定位区间内候选基因的表达量，发现6个基因在双亲间的表达量差异显著，推测LOC_Os04g20270和LOC_Os11g40100的高表达可能会极大地提高稻米的胶稠度，而LOC_Os01g04920和LOC_Os02g17500的高表达以及LOC_Os03g02650和LOC_Os05g25840的低表达有助于降低直链淀粉含量。这些结果为培育优质水稻新品种奠定了分子基础，并为揭示稻米蒸煮品质的分子调控机制提供了重要的遗传资源。

摘要:柠檬酸合酶(citrate synthase 3, CS3)是细胞代谢途径中的关键酶之一，其活性调节着生物体的物质和能量代谢过程。本研究旨在从苹果全基因组中鉴定CS3基因家族成员，并进行生物信息学和表达模式分析，为研究苹果CS3基因的潜在功能提供理论基础。利用BLASTp基于GDR数据库鉴定苹果CS3家族成员，通过Pfam、SMART、MEGA5.0、clustalx.exe、ExPASy Proteomics Server、MEGAX、SOPMA、MEME和WoLF PSORT等软件分析CS3蛋白序列基本信息、亚细胞定位情况、结构域组成、系统进化关系以及染色体定位情况。利用酸含量的测定和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术检测苹果6个CS3的组织表达和诱导表达特性。苹果CS3基因家族包含6个成员，这些CS3蛋白包括473−608个不等的氨基酸残基，等电点分布在7.21−8.82。亚细胞定位结果显示CS3蛋白分别定位在线粒体和叶绿体。系统进化分析可将其分为3类，各亚家族基因数量分别为2个。染色体定位结果显示，CS3基因分布在苹果不同的染色体上。蛋白二级结构以a-螺旋为主，其次是无规则卷曲，b-转角所占比例最小。筛选的6个家族成员在不同苹果组织中均有表达，整体表达趋势从高到低依次为MdCS3.4相对表达含量最高，MdCS3.6次之，其他家族成员相对表达量依次为MdCS3.3>MdCS3.2>MdCS3.1>MdCS3.5。qRT-PCR结果显示，MdCS3.1和MdCS3.3基因在酸含量较低的‘成纪1号’果肉中相对表达量最高，酸含量较高的‘艾斯达’果肉中MdCS3.2和MdCS3.3基因相对表达量最高。因此，本研究对不同苹果品种中CS3基因相对表达量进行了检测，并分析了其在苹果果实酸合成过程中的作用。结果表明，CS3基因在不同苹果品种中的相对表达量存在差异，为后续研究苹果品质形成机制提供了参考。

摘要:植物的光合作用直接影响有机物的合成与积累，是农作物产量的直接影响因素。RNA结合蛋白(RNA-binding proteins, RBPs)参与调控植物的多种生理功能，而RBPs在光合作用中的功能尚未被明确阐述。为了探究番茄中一个甘氨酸富集的RNA结合蛋白(glycine-rich RNA-binding proteins, SlRBP1)对植物光合作用的影响，使用人工小RNA干扰的方式通过植物组织培养获得Alisa Craig中稳定遗传的SlRBP1沉默植株，发现番茄果实体积缩小，叶片显著黄化。通过叶绿素含量测定、叶绿素荧光成像及叶绿体透射电镜观察，发现番茄amiR-SlRBP1沉默植株叶片的叶绿体形态结构破坏，叶绿素含量显著降低。对同时期的野生型和amiR-SlRBP1沉默植株测定光合速率，发现amiR-SlRBP1沉默植株的光合速率显著降低。RNA-seq数据分析表明沉默SlRBP1显著降低植株中PsaE、PsaL、PsbY等光合作用相关基因的表达量，通过光合作用影响番茄果实产量。

摘要:WRKY转录因子基因家族是植物特有的转录因子，在防御中起着重要作用。通过生物信息学分析，本研究在古四倍体大豆(Glycine max)基因组中找到一对同源性高达93%的WRKY33同源基因，并将其命名为GmWRKY33B。从GmWRKY33B的两个同源基因保守区域选取一个315 bp片段构建至菜豆豆荚斑驳病毒(bean pod mosaic virus, BPMV)沉默载体(BPMV-VIGS)上，以期同时沉默上述2个GmWRKY33B基因。结果表明，同时沉默2个GmWRKY33B基因并不显著改变沉默植株的表型，但却显著降低了大豆对大豆斑点病菌以及大豆花叶病毒的抗性，说明GmWRKY33B在大豆免疫反应中起正调控作用。激酶分析表明，GmWRKY33B沉默植株中flg22诱导的GmMPK6的磷酸化水平较空载体BPMV-0植株显著降低，说明GmWRKY33B可以通过调控GmMPK6的激酶活性而参与大豆的免疫反应。抗毒素为大豆中主要起防御作用的植保素，而大豆异黄酮类特异性异戊烯基转移酶(prenyltransferase, PT)基因家族是参与大豆抗毒素生物合成的主要基因，许多PT基因启动子区含有与WRKY特异性结合的W-box序列。在丁香假单胞菌pv.甘氨酸(Pseudomonas syringae pv. glycinea, Psg)侵染条件下，4个PT基因的表达水平在沉默株系中显著降低，说明GmWRKY33B参与PT基因的转录激活。综上所述，GmWRKY33B通过调控GmMPK6的激活以及调控大豆抗毒素生物合成途径中关键酶编码基因的表达而参与免疫反应。

摘要:铁作为生命必需的基本元素，在细菌生长代谢过程中具有重要作用。然而，大豆斑疹病菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines, Xag)中编码铁摄取因子的piuB基因是否参与病原菌的铁摄取和致病性并不清楚。为解析PiuB的作用，采用同源重组策略获得了Xag的piuB基因缺失突变株(ΔpiuB)，并对该突变株进行功能研究。研究表明：相较于野生型，突变株ΔpiuB在寄主大豆上的毒性和生长能力显著削弱；铁载体分泌量激增；对Fe³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Mn²⁺的敏感性显著增强。此外，该突变株的H₂O₂抗性、胞外多糖产量、生物膜形成能力以及游动性等相较于野生型均显著减弱；添加外源Fe³⁺不能有效恢复ΔpiuB的上述特性；功能互补株可完全恢复ΔpiuB的缺陷性表型至野生型水平。这说明PiuB是Xag摄取Fe³⁺的潜在因子，并且是Xag在寄主大豆上致病所需的。

摘要:Spt-Ada-Gcn5-乙酰转移酶(Spt-Ada-Gcn5-acetyltransferase, SAGA)是高度保守的辅助转录起始复合物，转录接头蛋白-激活的改变/缺失亚基1 (alteration/deficiency in activation 1, ADA1)，也称作组蛋白H2A功能互作因子1 (histone H2A functional interactor 1, HFI1)，它是SAGA核心模块中的一个亚基，在植物的生长发育和抗逆性方面发挥着重要的作用。为了解香蕉ADA1的分子特性，本研究基于香蕉基因组数据库，对香蕉ADA1基因家族成员进行鉴定，分析其基本理化性质、系统进化、选择压力、启动子顺式作用元件及生物与非生物胁迫下的表达等。结果显示，香蕉A、B及阿宽蕉基因组中分别有10、6、7个ADA1家族成员；成员均为不稳定的亲水性蛋白，均保守地含有SAGA-Tad1结构域，MaADA1和MbADA1均可与SAGA核心模块中的SAGA相关因子11 (SAGA-associated factor 11, Sgf11)互作；系统发育显示香蕉ADA1基因家族成员可划分为3个亚族，进化过程中大多受纯化选择；香蕉ADA1基因家族成员的基因结构差异性较大；香蕉ADA1基因家族成员含有多个响应激素的作用元件；MaADA1-1可能对香蕉在低温胁迫下的抗性起着重要的作用，MaADA1均响应香蕉枯萎病菌胁迫。本研究表明，ADA1基因家族成员在香蕉中高度保守，并可能响应生物与非生物胁迫。

摘要:由尖孢镰刀菌古巴专化型热带四号小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race4, FocTR4)引起的香蕉枯萎病(banana Fusarium wilt, BFW)是全世界范围内难以防治的真菌病害，给香蕉产业造成巨大的经济损失。本研究旨在筛选高效拮抗FocTR4的木霉生防菌株，并对其发酵代谢产物进行分离、提纯和鉴定，为香蕉枯萎病的高效生物防治提供重要生防菌株和活性化合物资源。从作物根际土壤中分离出木霉菌株，通过平板对峙培养、发酵液对病原菌孢子萌发及菌丝生长抑制，测试筛选出高效抑制FocTR4的生防木霉菌株；通过构建系统发育树明确生防菌株的分类地位；通过柱色谱法分离纯化菌株发酵液中活性成分，通过核磁共振波谱法(nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR)解析活性成分的结构；通过香蕉苗感病盆栽实验检测生防木霉菌株对香蕉枯萎病的防治效果。结果表明，本研究筛选到了1株拮抗FocTR4的菌株JSHA-CD-1003，平板对峙抑制率为60.6%；发酵液在24 h内能完全抑制FocTR4孢子萌发，7 d内对FocTR4菌丝生长的抑制率为52.6%；基于内转录间隔区(internal transcribed spacer, ITS)和tef1-α基因串联序列构建系统发育树，该菌株鉴定为短密木霉(Trichoderma brevicompactum)，通过柱色谱法分离提纯和NMR鉴定单一活性化合物为木霉素(trichodermin)，最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)为25 μg/mL；盆栽生防实验表明，菌株JSHA-CD-1003发酵液对香蕉枯萎病的叶片黄化防治率为47.4%，球茎褐化防治率为52.0%。因此，JSHA-CD-1003通过产生木霉素有效抑制FocTR4孢子萌发和菌丝生长，对FocTR4引起的香蕉枯萎病具有良好的生物防治效果，是一株具有生防潜力的菌株。

摘要:TCP家族作为植物特有的转录因子，在植物发育的不同方面发挥着重要作用。为筛选烟草中TCP家族成员，本研究通过全基因组同源比对，鉴定烟草与拟南芥TCP家族同源序列。利用生物信息学的方法分析其理化性质、系统进化关系、顺式作用元件等；筛选AtTCP3/AtTCP4的同源基因，并利用RT-qPCR检测在20% PEG6000处理下的基因表达量变化。结果表明烟草中含有TCP家族成员63个，其氨基酸序列长度范围为89−596 aa，蛋白亲水性(grand average of hydropathicity, GRAVY)范围为−1.147−0.125，等电点(isoelectric point, pI)范围为4.42−9.94，内含子个数为0−3，亚细胞定位均位于细胞核。保守结构域和系统进化关系分析结果表明，烟草TCP家族可分为PCF、CIN和CYC/TB1这3个亚家族且每个亚家族具有稳定序列。基因启动子区顺式作用元件结果表明，TCP家族基因含有低温顺式作用元件(LTR)及多种胁迫及代谢调控相关的元件(MYB、MYC)等顺式作用元件。基因表达模式分析表明，AtTCP3/AtTCP4同源基因(NtTCP6、NtTCP28、NtTCP30、NtTCP33、NtTCP42、NtTCP57和NtTCP63)在20% PEG6000处理下表达量显著上调表达/下调表达，并发现NtTCP30和NtTCP57基因对干旱胁迫响应较为明显。研究结果剖析了烟草基因组中的TCP家族，为烟草抗旱基因功能研究及品种培育提供了候选基因。

摘要:‘治章骨红重翠’梅是一个具有跨品种群特性的梅花新品种，它同时具有朱砂和绿萼品种群的典型特征，其萼绿、花白、木质部淡暗紫色，但其机制并不清楚。本研究对‘治章骨红重翠’梅、‘豫西朱砂’梅、‘豫西变绿萼’梅表型、花色苷含量和花青素合成通路相关基因的表达量进行测定，结果表明，花瓣、萼片和枝内新生木质部的红色程度与总花色苷含量呈正相关。MYBɑ1、MYB1、bHLH3是影响这3个品种花部与木质部呈现红色的关键转录因子基因，转录因子促进结构基因F3′H、DFR、ANS和UFGT高表达，从而促进红色性状的产生。综合分析后推测，‘治章骨红重翠’梅花瓣白色源于矢车菊合成通路上其他分支FLS、F3′5′H、LAR和ANR基因高表达，谷胱甘肽转移酶(glutathione transferase, GST)基因GST低表达；萼片绿色源于F3′H、DFR和ANS基因低表达；木质部红色源于ANS、UFGT基因高表达。本研究对‘治章骨红重翠’梅跨品种群特性作出初步解释，为梅花花色与木质部颜色的分子育种提供了参考。

摘要:理清蜡梅品种资源、构建指纹图谱是推动蜡梅科学研究和产业发展的重要基础。利用简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)分子标记技术，对鄢陵地区175个蜡梅(Chimonanthus Praecox L.)品种(系)的遗传多样性进行了研究，使用NTSYSpc 2.1软件中的UPDM聚类方法分析品种间的遗传多样性。利用基于贝叶斯模型的Structure v2.3.3软件解析175份种质的遗传结构。通过一般线性模型(general linear model, GLM)对性状和标记进行关联分析。在遗传多样性分析中，平均等位基因数(number of alleles, Na)为6.857，平均期望杂合度(heterozygosity, He)为0.496 3，平均观测杂合度(observed heterozygosity, Ho)为0.503 7，蜡梅Nei’s平均基因多样性指数为0.494 9，平均Shannon信息指数为0.995 8，表明鄢陵地区蜡梅群体内具有较丰富的遗传多样性。群体结构和UPDM聚类分析均表明可将175个品种(系)分为7个类群。在GLM模型中有15个标记位点与8个表型性状显著(P<0.05)关联，表型变异解释范围为14.90%−36.03%。利用11对多态信息含量(polymorphic information content, PIC)最高的引物，构建175份蜡梅品种(系)资源SSR标记的指纹图谱。本研究综合分析了鄢陵地区蜡梅的遗传多样性与SSR分子标记，并构建了蜡梅核心种质资源库，为蜡梅新优品种选育、品种鉴定、资源保护与利用等工作提供理论支撑。

摘要:植物生物反应器是一种新兴的重组蛋白表达系统，是分子农业的核心内容之一。本研究在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中表达了抗八肽(DYKDDDDK, FLAG)标签抗体，并对其进行纯化与鉴定。通过多次免疫小鼠获得高效价抗FLAG抗体并测出其编码序列，然后亚克隆至植物DNA病毒表达载体，最后通过农杆菌介导转染烟草叶片。经Western blotting检测了转染后2−9 d抗体的表达情况：3 d后FLAG抗体开始在烟草叶片中表达，5 d后表达量达到峰值，每千克鲜叶估计可表达66 mg FLAG抗体。抗体经过分离纯化后浓缩为1 mg/mL，按1:10 000稀释仍可识别1 ng/mL的抗原，表明植物生产的FLAG抗体具有高亲和力。植物生物反应器可用于生产高亲和力抗体，并具有简易、成本低和生产周期短等特点，具有很高的应用价值。

摘要:本研究通过高通量测序技术对越南金花茶(Camellia insularis Orel & Curry)的叶绿体(chloroplast, cp)基因组进行了测序。结果显示，越南金花茶叶绿体基因组长度为156 882 bp，包含132个基因，其中，88个编码蛋白质，36个编码tRNA，8个编码rRNA。密码子偏好性分析显示，编码亮氨酸的密码子数量最多，且第三位密码子显示出了较高的A/U偏好。此外，共鉴定出了67个简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)，发现越南金花茶SSR偏好使用A和T碱基。除了少数可变区域之外，越南金花茶与其近缘物种的叶绿体基因组反向重复(inverted repeat, IR)边界区域相当保守。系统发育分析表明，越南金花茶与云南金花茶(Camellia fascicularis)亲缘关系最近。金花茶是基因工程培育黄色山茶花的重要材料，本研究为叶绿体工程提供了基本的遗传信息，为深入研究金花茶组植物的进化、物种鉴定和基因组育种研究提供了宝贵的资源。

摘要:创新是推动经济发展和社会进步的重要途径。近年来，生物科学发展迅速，在国家政策支持和人才市场需求下，培育创新型生物类人才是回应社会需求及创新型国家建设的重要举措。本文以浙江师范大学针对生物科学专业实施的创新型生物科学专业人才培养模式为例，从几个方面系统地进行介绍，即以专业导师制的实施为基础，依托项目竞赛和实践平台开展课程教学改革，推进产学研的协同育人。此培养模式在实践中取得了积极的成效，促进了生物科学专业创新型拔尖人才的培养，同时对同类专业的人才培养改革发挥了示范引领作用。