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农业生物技术学报  2023年 31卷 6期  刊出日期:2023-06-01
 
研究论文与报告
玉米 NF-YB 家族基因的鉴定与功能研究
Identification and Functional Study of NF-YB Family Genes in Maize (Zea mays)
刘建涵, 马宇馨, 孙雨彤, 樊梓萱, 邢继红, 张康
2023, 31(6): 1111-1121  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.001 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6102 KB)  ( 207 )
摘要
转录因子家族在植物响应氮胁迫过程中发挥着重要作用。为了解芝麻(Sesamum indicum)转录因子基因在低氮胁迫下的表达模式,本研究利用高通量测序技术,对不同氮效率芝麻品种'郑芝 HL05' (ZZ, 耐低氮型)和'缅甸高产者' (MD, 氮敏感型)在低氮胁迫3和9d根系的转录因子基因表达谱进行分析。结果显示,转录组测序总共检测到55类转录因子家族,共计1 662个转录因子基因,差异表达基因有275个,占总数的 16.55%。差异表达转录因子基因数目较多的家族有禽成髓细胞性白血病病毒癌基因同源物(vavian myeloblastosis viral oncogene homolog, MYB)、碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)、乙烯响应因子(ethylene responsive factor, ERF)、NAC (NAM, ATAF1/2, CUC1/2)和 WRKY 家族。与对照相比 , 低氮胁迫3d,'缅甸高产者'和'郑芝 HL05'品种分别检测到86和 74 个差异表达转录因子基因,下调表达基因数目多于上调表达基因;低氮胁迫9d,2 个品种分别检测到178和128个差异表达基因,上调表达基因数目多于或等于下调表达基因。低氮胁迫响应转录因子相关基因表现出品种特异性,'缅甸高产者'有113个特异表达转录因子基因,'郑芝 HL05'品种特异表达转录因子基因有54个。差异表达转录因子基因的维恩图显示,共有15个基因在不同处理组中均差异表达,其中有8个基因在低氮胁迫过程中上调表达,7 个基因在低氮胁迫过程中下调表达。qRT-PCR 验证结果表明,15 个差异表达基因的变化趋势与测序结果一致,证明了测序结果的有效性。本研究为进一步探讨芝麻转录因子家族对低氮胁迫的分子响应机制提供了参考依据。
基于农艺性状和 InDel 标记的矮生番茄种质资源遗传多样性分析
Genetic Diversity Analysis of Dwarf Tomato Germplasm Resources Based on Agronomic Traits and InDel Markers
阚云霞, 师海林, 张丹丹, 游茜, 尤园园, 舒金帅, 王帅, 毛秀杰
2023, 31(6): 1122-1132  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.002 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3034 KB)  ( 133 )
摘要
矮生番茄(Solanum lycopersicum)兼具观赏和食用价值,丰富的种质资源是矮生番茄种质资源创新和新品种选育的基础。本研究对45份国内外矮生番茄种质资源的25个性状进行调查,并根据农艺性状进行遗传多样性分析以及聚类分析;利用33对 InDel 引物对45份矮生番茄种质资源进行 PCR 扩增,分析其遗传多样性。结果表明,45份矮生番茄种质资源的25个性状的遗传多样性指数范围为 0.26~2.03,7 个质量性状多样性指数变化范围为0.26~1.31,均值为0.92,18个数量性状变异系数分布在8.51%~32.51%,其均值为 19.01%。33 对 InDel 标记检测有效等位基因数均值为1.64,多态性信息含量(polymorphism information content, PIC)范围在0.18~0.43 之间,均值为 0.31。农艺性状聚类分析与 InDel 标记聚类分析均将45份材料分为3类, 且大部分种质的农艺性状与 InDel 标记的聚类结果一致性较高。本研究表明,45份矮生番茄种质资源具有丰富的遗传多样性,可为矮生番茄新品种选育提供参考依据。
ZlPIN1a 基因克隆及其在菰黑粉菌侵染诱导菰茎部发育中的表达分析
Cloning of the ZlPIN1a Gene and its Expression Analysis in Stem Development of Zizania latifolia Induced by Infection of Ustilago esculenta
虞悦, 周美琪, 戚晓清, 柳菁溪, 张雅芬, 叶子弘, 崔海峰
2023, 31(6): 1133-1146  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.003 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (13739 KB)  ( 60 )
摘要
菰黑粉菌(Ustilago esculenta)侵染菰(Zizania latifolia)植株后可诱导植株茎部膨大发育,顶端生长 受到显著抑制,这可能与茎部3-吲哚乙酸(3-indoleacetic acid, IAA)极性运输调控相关。本研究克隆获得了6个茭白'浙茭7号' IAA 极性运输输出载体相关基因 ZlPINs (Z. latifolia PIN formed),这6个基因均具有 PIN (PIN formed)蛋白家族的 Mem_trans 结构域, 其中 ZlPIN1a、ZlPIN1b、ZlPIN2 及 ZlPIN3a 均与野生稻 (Oryza brachyantha)氨基酸的同源性较高,相似度分别高达 96.80%、89.27%、90.52%及82.88%。菰植株组 织特异性表达分析发现, 6个 ZlPINs 基因均可在根部高表达(P<0.05);在叶片和叶鞘中表达量较低 ; ZlPIN1aZlPIN1bZlPIN4 可在茎部表达, 其中ZlPIN1a表达量显著高于其他 ZlPINs 基因(P<0.05), 推测 ZlPIN1a 可能是菰植株茎部 IAA 极性运输的主要调控基因。ZlPIN1a 基因(GenBank No. OM782294)克 隆序列全长为 1 770 bp,编码 589 个氨基酸,有6个外显子和5个内含子; 菰黑粉菌体外侵染表明,菰植株茎部 ZlPIN1a 基因的表达量受菰黑粉菌侵染的抑制调节(P<0.05),正常茭和灰茭植株的膨大发育初期, 茎部表达量均显著低于雄茭植株(P<0.05);茭白肉质茎部膨大发育进程中, 正常茭茎部 ZlPIN1a 的表达量先升高后降低,而灰茭茎部的表达量持续升高,ZlPIN1a 表达变化可能与菰黑粉菌侵染诱导的2种茎部膨大发育表型相关。本研究筛选获得了菰植株茎部表达的 IAA 极性运输相关基因 ZlPIN1a,明确了菰黑粉菌侵染对其在茎部表达的抑制调节,探讨了其在肉质茎膨大发育中的表达模式,为菰黑粉菌侵染诱导 菰植株茎部膨大发育的调节机制研究提供新的思路。
花生 NBS-LRR 类抗病基因 AhRRLLS1 及其启动子的克隆与表达分析
Cloning and Expression Analysis of NBS-LRR Resistant Gene AhRRLLS1 and Its Promoter in Arachis hypogaea
陈湘瑜, 孙涛, 王珊珊, 谢文萍, 杨强, 蔡铁城, 储文婷, 庄宇慧
2023, 31(6): 1147-1158  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.004 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (10602 KB)  ( 73 )
摘要
NBS-LRR (nucleotide binding site-leucine rich repeats)类基因是抗病基因(resistance genes, R)中最大的类群, 在花生 (Arachis hypogaea) 抗病过程中起重要的作用 。 本研究团队利用花生抗 晚斑病病菌 (Phaeoisariopsis personata) QTL-seq 定位,筛选到 1 个花生抗晚斑病候选基因 1 (Arachis hypogaea resistance rust and late leaf spot, AhRRLLS1),为研究该基因的表达特征,本研究以花生品种'粤油 92'的 cDNA 和基因组 DNA 为模板,克隆得到 AhRRLLS1 (GenBank No. OQ675414)基因 CDS 和启动子序列,对其进行生物信息学分析 ,采用 qPCR 检测 AhRRLLS1 基因在外源激素诱导及抗、感晚斑病花生品种内的表达特征 ,构建 PAhRRLLS1 启动子的 GUS 融合表达载体并遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),进行 GUS 染色组织化 学检测。结果显示,AhRRLLS1 基因 CDS 全长 3 129 bp,编码 1 042 个氨基酸,含有 TIR、NB-ARC 和 LRR 保守结构域 ,系统进化分析显示 ,该基因归为 TIR- NBS-LRR (TNLs)类抗性基因。qPCR 检测结果表明 , AhRRLLS1 基因能响应脱落酸 、茉莉酸甲酯 、乙烯 、水杨酸和晚斑病菌的诱导表达 ,在高抗晚斑病花生品种'粤油 92'和易感晚斑病花生品种'白沙 1016'内 ,叶片中 AhRRLLS1 基因表达差异显著(P<0.05) ,前3 d'粤油 92'内 AhRRLLS1 基因表达量低于'白沙 1016'。转基因拟南芥植株组织 GUS 染色结果显示 ,根、茎 、叶 、花和荚果都能被染色。研究结果表明 ,AhRRLLS1 基因属于TIR-NBS-LRR 类抗性基因 ,推测在花生受晚斑病菌侵染时发挥调控作用 ,在各个组织中均能够表达。本研究为 AhRRLLS1 基因的功能研究及花生抗病机制提供了理论参考。
低氮胁迫下芝麻差异表达转录因子基因的分析
Analysis of Differentially Expressed Transcription Factor Genes in Sesame (Sesamum indicum) Under Low Nitrogen Stress
张鹏钰, 苏小雨, 高桐梅, 李丰, 田媛, 王东勇, 卫双玲
2023, 31(6): 1159-1170  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.005 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3377 KB)  ( 188 )
摘要
转录因子家族在植物响应氮胁迫过程中发挥着重要作用。为了解芝麻(Sesamum indicum)转录因子基因在低氮胁迫下的表达模式,本研究利用高通量测序技术,对不同氮效率芝麻品种'郑芝 HL05' (ZZ, 耐低氮型)和'缅甸高产者' (MD, 氮敏感型)在低氮胁迫3和9d根系的转录因子基因表达谱进行分析。结果显 示,转录组测序总共检测到55类转录因子家族,共计1 662个转录因子基因,差异表达基因有275个,占总数的16.55%。差异表达转录因子基因数目较多的家族有禽成髓细胞性白血病病毒癌基因同源物(v-avian myeloblastosis viral oncogene homolog, MYB)、碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)、乙烯 响应因子(ethylene responsive factor, ERF)、NAC (NAM, ATAF1/2, CUC1/2)和 WRKY家族。与对照相比, 低氮胁迫 3d,'缅甸高产者'和'郑芝 HL05'品种分别检测到86和74个差异表达转录因子基因,下调表达基 因数目多于上调表达基因;低氮胁迫9d,2个品种分别检测到178和128个差异表达基因,上调表达基因数目多于或等于下调表达基因。低氮胁迫响应转录因子相关基因表现出品种特异性,'缅甸高产者'有 113 个特异表达转录因子基因,'郑芝 HL05'品种特异表达转录因子基因有54个。差异表达转录因子基因的维恩图显示,共有15个基因在不同处理组中均差异表达,其中有8个基因在低氮胁迫过程中上调表达,7 个 基因在低氮胁迫过程中下调表达。qRT-PCR 验证结果表明,15个差异表达基因的变化趋势与测序结果一致,证明了测序结果的有效性。本研究为进一步探讨芝麻转录因子家族对低氮胁迫的分子响应机制提供了参考依据。
多叶羽扇豆'鲁冰妮' LpluF3′5′H 基因的克隆与表达分析
Cloning and Expression Analysis of LpluF3′5'H in Lupinus polyphyllus 'Lupine'
胡钧舒, 朱云涛, 赵一燃, 杨捷, 孙婷婷, 何恒斌
2023, 31(6): 1171-1181  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.006 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (12374 KB)  ( 76 )
摘要
类黄酮 3',5'羟化酶(flavonoid-3',5'-hydroxylase, F3′5′H)基因是自然界绝大多数蓝色花呈色的关键基因。为探究多叶羽扇豆(Lupinus polyphyllus) F3′5′H 的生物学功能, 本研究以多叶羽扇豆'鲁冰妮' ('Lupine')的花部组织为实验材料, 对其 F3′5′H 进行克隆 、系统进化等生物信息学分析 、亚细胞定位和 qPCR 检测。结果表明,克隆获得多叶羽扇豆 LpluF3′5′H (GenBank No. OQ657278) CDS 序列长 1 620 bp, 编码539个氨基酸, 生物信息学预测发现其含有细胞色素 P450 超家族结构域。系统进化分析表明, LpluF3′5′H 编码的氨基酸序列与双子叶植物狭叶羽扇豆(L. angustifolius)的相似度最高,单子叶植物则聚为另一支。亚细胞定位表达结果表明, LpluF3'5'H 蛋白在荧光下呈点状离散分布, 可能定位于叶绿体。 qPCR 结果显示, LpluF3′5′H 在花不同的发育阶段都有不同程度的表达, 在'鲁冰妮蓝色'花中的表达水平显著高于'鲁冰妮白色'花。在'鲁冰妮蓝色'花不同发育阶段中,LpluF3′5′H 的表达水平在第二发育阶段的花瓣中达到峰值, 随后降低。在'鲁冰妮蓝色'花的不同瓣型中, LpluF3′5′H 在翼瓣的表达水平最高, 其次是旗瓣,在龙骨瓣中表达水平最低。本研究说明 LpluF3′5′H 可能在多叶羽扇豆蓝色花花色形成过程中起到重要作用,可为后续探究多叶羽扇豆蓝色花的形成机理提供参考。
基于 RNA-seq 技术挖掘影响甘南娟犏牛肌肉保水性的关键基因
Mining Key Genes Affecting Muscle Water Retention of Gannan Dzo (Bos taurus) Based on RNA-seq Technology
王长峰, 韩玲, 李爱霞, 余群力, 张丽, 石红梅, 孔祥颖, 朱潇鹏, 张新军
2023, 31(6): 1182-1192  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.007 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4199 KB)  ( 121 )
摘要
肌肉保水性是食用肉类品质重要特征之一,其极大地影响肉的感官特性和经济价值。为了筛选影响甘南娟犏牛(Bos taurus)肌肉保水性相关的差异表达基因,本研究选取健康、生长发育良好、出栏时间相同、体重均匀的牦牛(Bos grunniens)和娟犏牛各3头,采集背最长肌为受试材料,进行蒸煮损失、加压损失、滴水损失测定和 RNA-seq 转录组测序,以差异表达倍数值|log2 (Fold change)|≥1 且显著性水平 P<0.05 作为挑选差异表达基因的条件。结果显示,牦牛蒸煮损失和滴水损失显著高于娟犏牛(P<0.05),加压损失显著低于娟犏牛(P<0.05);测序结果共得到748个差异表达基因 ,其中526个下调、222 个上调。为了验证测序数据的可靠性,随机选取6个差异表达基因进行 qRT-PCR 验证,基因表达趋势与转录组测序结果一致 ,表明测序结果可靠。通过 GO 功能注释和 KEGG 通路富集分析发现 ,与肌肉保水性相关的条目有纤维蛋白的溶解、蛋白质的分解、葡萄糖代谢过程及肌动蛋白细胞骨架组织的调节,参与保水性相关的通路有糖酵解/糖异生 、过氧化物酶体增殖激活受体(peroxisome proliferator activated receptor, PPAR)及 AMP 依赖的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)信号通路等 ;共获得55个非冗余的差异表达基 因 ,其中 肌钙 蛋白 T2 (troponin T type 2, TNNT2)、骨形 态发 生蛋 白 1 (bone morphogenetic protein 1, BMP1)、脂肪酸结合蛋白 1 (fatty acid-binding protein 1, FABP1)和低密脂蛋白受体相关蛋白 1 (low-density lipoprotein receptor-related protein-1, LRP1)与娟犏牛保水性相关,可作为娟犏牛肉质性状遗传育种改良的候选基因。本研究为深入开展牛肌肉保水性的分子机制研究提供基础资料。
基于转录组测序对不同岁龄大青山山羊背最长肌中脂肪代谢相关基因的筛选及分析
Genes Screening Related to Fat Metabolism Function and Analysis of Daqingshan Goat's (Capra hircus) Longissimus Dorsi Muscle of Different Ages Based on RNA-seq
张保军, 田建军, 张燕军, 李金泉, 李丽杰, 贺银凤
2023, 31(6): 1193-1205  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.008 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (2031 KB)  ( 113 )
摘要
大青山山羊(Capra hircus)是内蒙古当地典型的肉绒兼用型山羊类群之一。养殖时间、方式等与动物肌肉组织中的脂肪蓄积(或代谢)存在一定关联,而肌肉中的脂肪含量对肉品质产生直接影响。为探索不同养殖阶段大青山山羊肉质的转录组差异及相关差异基因的数据信息,本研究以3不同岁龄(1.5, 2.5 和 3.5 岁)大青山山羊为研究对象,对其背最长肌进行肉质性状指标测定和转录组测序分析。结果表明,3个岁龄组在滴水损失、pH 方面差异不显著,3.5 岁龄的粗脂肪含量和剪切力显著高于其他两个岁龄组(P<0.05)。转录组数据分析表明,1.5岁龄和2.5岁龄的差异表达基因(转录本)有 468 个,1.5 岁龄和3.5岁龄的差异表达基因(转录本)有487个,2.5岁龄和3.5岁龄的差异表达基因(转录本)有376个,分别富集在44、41和28条代谢通路,3个岁龄组的差异表达基因共富集在85个功能条目,参照 GO 功能注释和 KEGG 通路富集分析,经筛选得到 G 蛋白信号转导调节因子 2 (regulator of G protein signaling protein 2, RGS2)、雌激素相关受体 γ (estrogen-related receptor γ, ESRRG)、过氧化物酶体增殖物激活受体 γ 辅激活因子 1A (peroxisome proliferators-activated receptor- γ coactivator 1A, PPARGC1A)、肌管蛋白相关蛋白6 (myotubularin-related protein 6, MTMR6)、锚蛋白重复结构域成员9 (ankyrin repeat domain 9, ANKRD9)、跨膜蛋白160 (transmembrane protein 160, TMEM160)、XVI磷脂酶A2 (group XVI phospholipase A2, PLA2G16)、FosL1 基因抗体(fos-like antigen 1, FOSL1)、金属肽酶含血小板反应蛋白元4(a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 4, ADAMTS4)共计9个基因差异表达且均参与脂类(包括磷脂)代谢或沉积。随机选择 RGS2、ANKRD9、FOSL1 和 ADAMTS4 基因进行 qPCR 验证,结果显示,4个基因在3个不同岁龄组的表达趋势与转录组测序结果基本一致。本研究获得的差异表达基因可为大青山山羊肉质特性的深入研究提供基础资料。
基于转录组数据分析不同精粗比例日粮对绵羊腿脂和大网膜脂中脂质代谢的影响
Analysis of Effects of Different Concentrate/Forage Ratio Diets on Lipid Metabolism in Femoral and Omental Adipose Tissue of Sheep (Ovis aries) Based on Transcriptome Data
杨金丽, 吴孟楠, 高智雄, 王雅宁, 李瑞雪, 邵雨萌, 王海荣, 高爱武
2023, 31(6): 1206-1217  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.009 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (1077 KB)  ( 82 )
摘要
饲喂高精料日粮常引起反刍动物内脏脂肪过度沉积和代谢病高发。本研究应用高通量测序技术对饲喂不同精粗比例日粮绵羊腿脂和大网脂的脂质代谢进行系统分析。研究选用(90±15)d健康杜蒙公羔羊(Ovis aries)15只,随机分为3,分别饲喂精料比例为30%(G30 组)、50%(G50 组)和70% (G70 组)的日粮,预饲期15d,正式饲养60d后进行屠宰,每组取接近平均体重的3羊的腿脂和大网膜脂进行转录组测序。对绵羊腿脂和大网脂中不同日粮组间表达量差异大于10%以上的基因(differentially expressed gene, DEG)进行 KEGG 通路富集分析,同时对脂质代谢关键酶基因表达量变化进行分析并应用 qPCR 进行验证。结果发现,G50 组绵羊干物质采食量显著(P<0.05)高于 G70 组和 G30 组,而 G50 组和 G70 组绵羊60d体重显著(P<0.05)高于 G30 组。G50 组绵羊与 G30 组相比,脂质代谢通路中脂肪酸合成、延伸、去饱和、甘油三酯代谢和脂肪酸降解在腿脂和大网脂组织中均升高。G70 组绵羊与 G30 组相比,脂肪酸延伸、去饱和与脂肪酸降解在腿脂和大网脂组织均升高。G50 组绵羊与 G70 组相比,脂肪酸合成与去饱和在腿脂和大网脂组织均升高。不同精料比例日粮对绵羊腿脂和大网脂影响差异表现为:G70 组绵羊与 G30 组相比仅大网脂中 DEG 在甘油三酯代谢通路显著(Padjust<0.05)富集。G50 组绵羊与 G70 组相比仅腿脂中 DEG 在脂肪酸延伸与甘油三酯代谢显著(Padjust<0.05)富集,而2间仅大网脂 DEG 在脂肪酸降解通路显著(Padjust<0.05)富集。qPCR 结果显示,G50 组绵羊腿脂中脂肪酸合成酶和硬脂酸去饱和酶基因表达量显著(P<0.05)高于 G30 和 G70 组,与转录组测序结果一致。本研究揭示了绵羊腿脂和大网脂在不同精粗比例日粮下脂质代谢变化的异同,为降低内脏脂肪沉积,提高动物养殖效率提供理论依据。
槲皮素对 LPS 诱导小鼠乳腺上皮细胞炎症的保护机制
Protective Mechanism of Quercetin Against LPS-induced Inflammation in Mouse (Mus musculus) Mammary Epithelial Cells
曹璐, 王桃, 陈艳, 卢挺, 成晓丽, 姚丹, 赵兴绪, 张勇
2023, 31(6): 1218-1228  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.010 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4682 KB)  ( 89 )
摘要
中药成分槲皮素(quercetin, QUE)是一种具有抗炎抗氧化作用的黄酮类化合物。本研究旨在探讨 QUE 对脂多糖 (lipopolysaccharide, LPS) 诱导小鼠(Mus musculus)乳腺上皮细胞 (mouse mammary epithelial cells, MMECs)炎症损伤的保护机制,为临床治疗奶牛(Bos taurus)乳腺炎提供理论依据。首先通过 CCK-8 (Cell Counting Kit-8)成功筛选出体外实验中 LPS 最佳致炎浓度、药物 QUE 最适剂量和 LPS+ QUE 最适剂量 ;然后以 LPS 诱导 MMECs 出现炎症, 分为对照组、模型组(10 μg/mL LPS)、LPS+QUE 高剂量组(125 μg/mL)、LPS+QUE 中剂量组(62.5 μg/mL)和 LPS+QUE 低剂量组(31.25 μg/mL);最后通过形态学观察确定 MMECs 的生长状态 ,利用免疫荧光法鉴定 MMECs,利用 qRT-PCR 和 Western blot 方法检测炎症相关因子的表达变化。结果显示,该细胞中存在特异性蛋白 CK-18,证明为 MMECs;经 10 μg/mL LPS 诱导细胞炎症12h,炎症 相关因子TNFαIL6 的基因表达量极显著高于空白对照组(P<0.01),证明 MMECs 致炎成功;QUE 作用于 MMECs 后 ,qRT-PCR 和 Western blot 检测显示炎症相关因子TNFαIL6NF-κBAKT 基因及蛋白表达下调且呈现剂量依赖性。因此,QUE 可能通过抑制 PI3K-AKT/NF-κB 信号通路改善 LPS 诱导的小鼠乳腺上皮细胞炎症反应,降低下游炎症因子 TNFα 和 IL6 的表达,从而发挥抗炎作用。本研究为临床治疗奶牛乳腺炎和开发潜在抗炎药物提供基础资料。
番鸭 PTEN 基因克隆、组织表达及其在卵泡中的定位
Cloning, Tissue Expression of PTEN Gene in Muscovy Duck (Cairna moschata) and Its Localization in Follicles
林君媛, 牛毓睿, 梅想, 陈楚, 郭顺,胡志刚, 刘小林
2023, 31(6): 1229-1237  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.011 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4439 KB)  ( 61 )
摘要
第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10, PTEN)作为一个肿瘤抑制基因 ,在细胞生长、器官发育和新陈代谢等方面发挥重要的作用。本研究以番鸭(Cairna moschata)卵巢组织 cDNA 为模板克隆 PTEN 基因(GenBank No. OQ359981),并进行生物信息学分析,发现番鸭 PTEN 基因 CDS 区全长 1 212 bp,其编码氨基酸序列高度保守。通过 qRT- PCR 和 Western blot 技术检测 PTEN 基因及蛋白在番鸭的肾、肝、脾、肺、心、卵巢以及不同等级卵泡组织的表达量。结果显示,PTEN 基因及蛋白在番鸭各组织均有表达,在卵巢、脾和心脏高表达;PTEN 基因及蛋白在等级前卵泡和等级卵泡中均有表达,在小黄卵泡中的表达量最高。免疫组化染色结果显示,PTEN 蛋白定位于卵泡颗粒细胞层。上述结果提示,PTEN 基因可能参与番鸭卵泡生长发育过程。本研究为深入探讨 PTEN 基因在卵泡发育中的调控机制提供基础资料,也为研究番鸭遗传育种提供了新思路。
马铃薯黑胫病生防内生真菌 HU0460 的筛选鉴定及其代谢产物对黑胫病菌的作用机制
Screening and Identification of Endophytic Fungus HU0460 for Biocontrol of Potato (Solanum tuberosum) Blackleg and the Mechanism of Its Metabolites Against Pectobacterium atroseptica
黄钰涵, 毛露甜, 陆镇樟, 冀霞, 徐良雄, 曾雪云, 叶玉珍, 黄艳芬
2023, 31(6): 1252-1261  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.013 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (12325 KB)  ( 35 )
摘要
马铃薯黑胫病是由软腐果胶菌属马铃薯黑胫病菌(Pectobacterium atroseptica, Pat)引起的细菌性土传病害,该病严重影响马铃薯(Solanum tuberosum)产业的发展。本研究采用马铃薯琼脂培养基(PDA)从银叶树(Heritiera littoralis)的茎、叶组织分离出内生真菌 ,通过玉米培养基和大米培养基固体发酵得到真菌代谢产物,以滤纸片法筛选抗黑胫病菌的高活性代谢产物,采用 ITS 序列比对和形态观察进行菌种鉴定。代谢产物经乙醇浸提浓缩和正相硅胶柱层析获得活性组分,通过抑菌曲线和生长曲线测定、扫描电镜观察菌体形态及 DiBAC4(3)荧光探针检测膜电位等手段探究了代谢产物对 Pat 的作用及机制,采用薯块接菌法分析活性代谢产物对 Pat 的防控效果。结果发现,内生真菌 HU0460 的玉米发酵物对 Pat 有较好的抑菌活性;HU0460 经形态学和 ITS 序列鉴定为黑孢属真菌(Nigrospora sp.)。玉米发酵物经乙醇浸提和正相硅胶柱层析初步分离获得对 Pat 有明显抑菌效果的活性组分 ,其对 Pat 的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration, MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration, MBC)分别为2.44×10-3和3.91×10-2 μg/mL。扫描电镜观察发现,随着活性代谢产物浓度的上升,Pat 的形态变化程度加剧,其浓度达到 MBC 时,菌体出现破裂、细胞内容物流失等现象。DiBAC4(3)荧光探针检测结果显示,HU0460 活性代谢产物处理导致 Pat 的荧光强度上调,使 Pat 的膜电位发生去极化。进一步用薯块接菌实验证实,活性代谢产物可明显抑制 Pat 对薯块的侵染性。本研究分离筛选获得了抗马铃薯黑胫病菌的生防内生真菌—黑孢菌 HU0460,分离的活性代谢产物对 Pat 有较好的抗菌作用,为马铃薯黑胫病的生物防控及后续农用抗生素研发提供菌种和参考数据。
工程化土壤改良结合生物肥对再植苹果根际土壤微生物群落的影响
Effects of Engineered Soil Improvement Combined with Biofertilizer on Rhizosphere Soil Microbial Community in Replanted Apple (Malus domestica)
姜婷婷, 任忠秀,刘亮, 于家伊, 袁红莉
2023, 31(6): 1262-1274  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.014 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (5478 KB)  ( 124 )
摘要
苹果(Malus domestica)连作障碍是苹果产业面临的一大难题,连作苹果幼苗成活率低,严重制约苹果产量和品质。为探究工程化土壤改良结合生物肥对再植苹果根际微生物群落的影响及其对苹果再植疾病的防治机理,本研究采集山东省栖霞市官道镇(种植20年)壤土果园中健康的苹果根际土壤以及工程化土壤改良1年和2年后的苹果根际土壤样本 ,通过 16S rRNA 和基因间隔序列(intergenic transcribed spacer, ITS)基因的高通量测序及数据分析,从微生物群落组成及网络稳定性角度探究工程化土壤改良措施对苹果连作障碍土壤的改良修复效果。结果发现,工程化土壤改良后苹果根际细菌 α 多样性显著增加且群落结构发生改变 ,门水平上变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度显著增加 ,Acidobacteria 的丰度显著降低 ;属水平上假单胞菌属(Pseudomonas)和马赛菌属(Massilia)的丰度持续增加,节杆菌属(Arthrobacter)、链霉菌属(Streptomyces)、不动杆菌属(Acinetobacter)、SphingobiumWilliamsia 显著 富集 。 土壤 改良 后真 菌的 α 多样 性无 显著 变化 但群 落结 构发 生显 著变 化 ,门水 平上 子囊 菌门 (Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)及被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度增加,属水平上镰刀菌属 (Fusarium)、青霉 菌属 (Penicillium) 及枝 孢菌 属 (Cladosporium) 的丰 度降 低 ,被孢 霉属 (Mortierella) 和 Paraphaeosphaeria 显著富集。细菌的共现性网络(co-occurrence network)比真菌的更加紧密,复杂度更高, 同时土壤改良后真菌网络的鲁棒性极显著降低(P<0.001),表明该土壤改良技术主要通过强化根际细菌网络结构,破坏真菌的群落结构,促使苹果连作土壤中根际微生物向“细菌型”转变,改善苹果连作土壤环境。本研究为苹果连作障碍的防治提供依据,促进苹果产业的可持续发展。
猪细小病毒 VP2 基因在家蚕中的高效表达及免疫原性评估
High Expression and Immunogenicity Evaluation of Porcine parvovirus VP2 Gene in Silkworm (Bombyx mori)
占鹏飞, 窦金萍, 易咏竹, 刘兴健, 李轶女, 冯世民, 张志芳, 张金卫
2023, 31(6): 1275-1283  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.015 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (6156 KB)  ( 159 )
摘要
猪细小病毒(Porcine parvovirus, PPV)可引起猪(Sus scrofa domesticus)繁殖障碍,疫苗是预防猪细小病毒病、提高母猪抗病力和繁殖率的有效方法。为高效表达猪细小病毒结构蛋白 VP2 基因及制备猪细小病毒基因工程亚单位疫苗,根据家蚕密码子频率将 PPV-VP2 的基因序列进行优化合成,并将此目的基因片段连接到转移载体,通过共转染将目的基因重组到 orf1629 基因缺损的亲本病毒 BmBacmid 上,获得重组杆状病毒(Recombinant baculovirus) rBmNPV (PPV-VP2)。将重组杆状病毒 rBmNPV (PPV-VP2)感染家蚕 (Bombyx mori)蚕蛹, 并用表达的抗原制作疫苗, 采用豚鼠(Cavia porcellus)进行疫苗效力试验。经Western blot 和质谱分析、电镜观察表达产物。结果表明, 在蚕蛹中成功表达出可自组装成病毒空衣壳颗粒的目的蛋白;表达蛋白产物经血凝反应测定,每克蚕蛹表达的抗原效价相当于200剂以上商用疫苗;用表达产物制备成3种抗原剂量的疫苗免疫豚鼠,均产生抗体反应,其抗体能在体外中和 PPV 病毒。即使每克蚕蛹制备200头份疫苗免疫豚鼠, 其血凝抑制效价(hemagglutination inhibition, HI)也达到了 1∶128,中和抗体效价达到 1∶83,不低于市售商品苗免疫产生的效价。本研究为猪细小病毒亚单位空衣壳疫苗提供了低成本生产方法。
A 型塞内卡病毒 VP2 蛋白多表位抗原免疫原性分析
Immunogenicity Analysis of Multi-epitopes Antigen of Senecavirus A VP2 Protein
陶世宇, 茹毅, 陈娇, 郝荣增, 李亚军, 卢炳州, 石正旺, 刘学荣, 郑海学, 魏彦明
2023, 31(6): 1284-1295  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.016 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (5727 KB)  ( 61 )
摘要
A 型塞内卡病毒(Senecavirus A, SVA)是一种新型的小 RNA 病毒, 严重危害我国养猪业的发展。 目前 尚无 有效 的 SVA 疫苗, 为探 究 SVA 新型 亚单 位疫 苗, 本研 究以 SVA 的病 毒结 构蛋 白 2 (viral structural protein 2, VP2)基因序列为基础,选取利用生物信息学方法预测的 B 细胞表位序列及已报道的口蹄疫病毒(Foot-and-mouth disease virus, FMDV) 3A 蛋白的 T 细胞表位基因,密码子优化后通过柔性连接肽进行串联连接,分别构建重组表达质粒 pET28a-rSVP2-B 和 pET28a-rSVP2-BT。将原核可溶性表达并纯化的重组串联表位蛋白 rSVP2-B 和 rSVP2-BT,经 SDS-PAGE 和 Western blot 鉴定后,免疫 BALB/c 小鼠(Mus musculus),评价其免疫原性。结果显示,重组质粒转化至大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3),经诱导表达后,目标蛋白均正确表达,SDS-PAGE 分析显示,其相对分子质量分别为34和 38 kD。Western blot 结果显示,rSVP2-B 和 rSVP2-BT 与 SVA 阳性血清均具有良好的反应原性。纯化后 rSVP2-B 和 rSVP2-BT 免疫小鼠产生的体液免疫水平无显著差异,均诱导产生了较强的特异性 IgG 抗体及 IgG1 抗体,且主要诱导偏向于 Th2 型的体液免疫应答。病毒中和实验结果显示, 2 种重组蛋白的中和抗体效价介于 1∶64~1∶128。 同时, rSVP2-B 和 rSVP2-BT 免疫小鼠也产生了较强的细胞免疫, 其中 rSVP2-BT 免疫组的脾淋巴细胞增殖水平、细胞因子白细胞介素-2 (interleukin-2, IL-2)和干扰素-γ (interferon-γ, IFN-γ)水平显著高于 rSVP2- B。以上结果表明,成功制备了具有良好免疫原性的重组串联多表位蛋白 rSVP2-B 和 rSVP2-BT,rSVP2- BT 的免疫原性优于 rSVP2-B。本研究为 SVA 多表位疫苗研制提供理论依据。
研究评述与展望
肠道微生物对公畜精液品质及繁殖性能影响研究进展
Research Progress on Effects of Gut Microbiota on Semen Quality and Reproductive Performance of Male Animals
杜朝晖, 游君怡, 韩培源, 张宏兴, 王原, 梁国栋, 马云会, 史新娥, 胡建宏, 孙世铎, 李晓
2023, 31(6): 1296-1303  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.017 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (939 KB)  ( 266 )
摘要
精液品质是公畜选种的重要指标,也是影响公畜遗传潜能发挥的重要因素, 对于畜禽生产具有十分重要的意义。肠道微生物作为机体最大的微生态系统, 参与物质和能量代谢, 对机体健康有重要的影响。研究发现肠道微生物不仅与肥胖、炎症、癌症等生理病理过程息息相关,而且可以调控雄性动物精液品质和繁殖性能。本文就肠道微生物对公畜精液品质及其繁殖性能影响的相关研究进展进行综述, 以期为提高公畜精液品质、促进优良基因传播提供一些思路。
体细胞克隆动物胎盘发育异常机制研究进展
Research Progress on Mechanism of Abnormal Placental Development in Somatic Cell Cloned Animals
赵晓雨, 吴珊珊, 徐涵, 李丹弈, 李光鹏, 苏广华
2023, 31(6): 1304-1313  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.018 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (957 KB)  ( 322 )
摘要
体细胞克隆动物存在效率低下的问题,其妊娠成功率只有 1%~5%。克隆动物胎盘异常是造成 妊娠失败的主要原因,具体包括:胎盘过大、胎盘血管生成缺陷、滋养层异常等。现有研究表明,克隆胎盘中蛋白和印记基因异常表达,胎盘正常发育过程中关键调控基因未能建立正确的表观修饰,可能是造成 克隆胎盘出现形态异常和功能缺陷的主要原因。本文描述了克隆胎盘中出现的异常现象以及可能存在 的调控机制,为后续体细胞核移植动物的效率提升提供帮助。
稀有糖及衍生物在农业中的应用与生物制备
Application in Agriculture and Biopreparation of Rare Sugar and Derivatives
吴雨秋, 鞠鑫, 郑茜, 陈志, 李良智
2023, 31(6): 1314-1324  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.019 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (3228 KB)  ( 156 )
摘要
稀有糖又称稀少糖,是一类在自然界中含量极少的单糖及其衍生物。稀有糖及其衍生物具有独特的生理功能,已经在食品和医药领域中有广泛的应用。近年来随着新型制备方法的不断开发,稀有糖的生产成本得以显著降低,其在农业领域中的应用也成为学术界和工业界所关注的研究热点。本文从稀有糖在农业领域中的多种功能出发,总结了其在调控植物防御基因的表达、抑制农作物病虫害发生、促进植物生长发育和延缓农产品储存劣变等方面的应用,并简述了农业用稀有糖的生物制备方法。稀有糖具有较高的食用安全性和对环境零污染等特有优势,因此在农业中应用具有安全、绿色和高效等特点,有望为我国农业的可持续发展提供科技助力。
研究资源与技术改进
LAMP 法快速可视化检测水稻高直链淀粉基因 Wxa
Rapid and Visual Detection of High Amylose Gene Wxa in Rice (Oryza sativa) Using LAMP Method
岱安其, 梁祥帅, 叶文伟,王和飞, 吴先军, 田永航
2023, 31(6): 1325-1332  | doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2023.06.020 |  Full text (HTML) (1 KB)  |   PDF  (4200 KB)  ( 104 )
摘要
挖掘和利用高直链淀粉基因颗粒结合型淀粉合成酶(waxy, Wx) 的等位变异 Wxa 是当前水稻 (Oryza sativa)育种的热点之一,而便捷地筛选基因 Wxa 是关键。本研究设计水稻高直链淀粉基因 Wxa 的可视化环介导恒温扩增(loop-mediated isothermal amplification, LAMP)功能标记,探索便捷的筛选方法。首先通过序列比对, 找出 Wxa 基因的 Ex10-115 (T/C)变异位点及上下游一致性序列作为目标序列。然后用 Primer3 Input、NEBcutter V2.0 和 PrimerExplore V5 等软件, 在目标序列上设计用于基因型鉴定的酶切扩增多态性标记(cleaved amplified polymorphic sequences, CAPs)和 LAMP 标记, 最后对标记的可视化检测进行测试。结果显示, 在 Ex10-115(T/C)变异位点附近有保守序列, 据此设计出了 CAPs 标记(Wxa-2F 和 Wxa-2R)和 LAMP 标记(F3, B3, FIP 和 BIP)。用 CAPs 标记对10个水稻品种进行检测, 结果显示, 'D62B'、'G46B'、'Ⅱ-32B'、'ZS97B'和'GLA4'等品种携带 Wxa 基因,直链淀粉含量也较高,而其他5个品种不携带 Wxa 基因,基因型与表型一致。用 LAMP 标记结合显色剂羟基萘酚蓝(hydroxynaphthol blue, HNB),63 ℃恒温反应 60 min,裸眼可观察水稻品种是否携带 Wxa 基因,与 CAPs 标记的检测结果一致。本研究设计了筛选水稻 Wxa 基因的便捷方法,研究结果可为水稻其他重要基因的功能标记开发及应用提供参考。
 
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