全球变暖与土壤微塑料污染严重威胁农业生产安全,阐明水稻(Oryza sativa)对该双重环境胁迫的生态响应特征与生理分子机制,是应对农业生态逆境的核心关键。本研究通过温室盆栽试验,模拟1.5 ℃增温处理,并设置0%、1%、2%、5%和10% (w/w)聚乙烯微塑料(polyethylene microplastic, PE-MPs)污染梯度,系统评估水稻在增温与土壤微塑料复合胁迫下的表观生长参数、光合色素含量及氧化应激指标。结果表明,单一PE-MPs处理显著促进水稻基径、地上部及地下生物量的积累(P<0.05),对叶绿素含量并无显著影响,且根部氧化损伤显著高于叶部(P<0.05)。增温处理改变水稻形态,导致株高、根长、基径显著增加,虽对地上生物量无显著影响但显著增加了地下生物量;同时引起叶绿素含量、叶部超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量显著升高(P<0.05)。两因子复合处理,对于根长、基径光合色素含量的抑制作用较单一处理更为显著。对于根部复合处理仅1%、2%浓度下SOD显著增加,并缓解增温对过氧化氢酶(catalase, CAT)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、MDA的增加效应。综上所述,PE-MPs与增温对水稻的影响并非完全为协同作用,同时PE-MPs对水稻根部存在机械损伤。本研究揭示了全球变暖与PE-MPs对水稻生长发育具有性状敏感的复杂交互特性,为气候变化背景下农田生态系统风险评估提供了实验依据,同时为制定农业方面污染防控策略提供理论支撑。

白菜型冬油菜(Brassica rapa)是我国重要的油料作物,具有适应性强,农艺性状优良,生产效益高等特点。低温逆境在该物种整个生长发育周期中,属于影响最为显著的非生物胁迫类型之一。为解析白菜型冬油菜抗寒性分子机制,本研究通过双向电泳技术分析鉴定到低温胁迫下白菜型冬油菜'陇油7号'茎顶端分生组织的差异表达蛋白,并通过生物信息学方法对差异表达蛋白进行功能注释和通路分析。结果显示,低温胁迫诱导了24个显著差异表达的蛋白,其中8个为上调表达,10个为下调表达以及6个诱导表达蛋白。GO功能分析表明,差异表达蛋白主要参与冷应激响应、抗氧化防御、能量代谢和细胞结构维持等过程。KEGG通路分析揭示了差异表达蛋白在碳代谢、光合生物中的碳固定和氨基酸的生物合成途径中的重要功能。S-腺苷甲硫氨酸合成酶2 (S-adenosylmethionine synthase 2, SAMS2)基因与低温响应相关,在低温处理12 h时表达量最高,其编码蛋白为稳定亲水性蛋白,具有保守结构域,其启动子区域含低温响应等顺式作用元件,BrSAMS2可能通过调控甲基供体及多胺、乙烯合成参与低温应答。本研究为揭示白菜型冬油菜低温耐受的分子机制提供了新的候选基因和蛋白质靶点。

酸性磷酸酶(acid phosphatase, ACP)是植物磷酸代谢中的关键酶类,解析其基因表达调控机制对改良植物磷利用率具有重要理论价值。本研究通过qPCR检测番茄(Solanum lycopersicum) SlACP (基因ID: Solyc06g062380)基因的组织表达模式,克隆该基因启动子片段,并将其与p1300GN表达载体中GUS报告基因嵌合,采用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法获得转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana),通过GUS组织化学染色检测SlACP在转基因植株中的表达特征,同时结合生物信息学方法预测该启动子的顺式作用元件。qPCR结果表明,SlACP在番茄根部呈现优势表达,GUS组织化学染色结果表明,SlACP在转基因拟南芥根部有大量表达;生物信息学分析发现,SlACP基因启动子区域含有多个根特异表达相关顺式作用元件。本研究证实,SlACP基因启动子为根特异性启动子,可为磷高效作物分子育种研究提供重要理论依据与基因资源。

龙葵(Solanum nigrum)是兼具食用和药用价值的茄科植物。F-box家族基因UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO)在花序结构建成和花器官发育中起重要作用。前期研究发现,过表达C末端缺失23个氨基酸的龙葵SnUFO2基因可导致花器官发育的异常。为深入探究SnUFO2在龙葵花发育过程中的功能,本研究通过SnUFO2的时空表达分析、过表达转基因材料的创制及其形态学观察和B类花器官特征基因的表达分析,对SnUFO2的功能进行研究。时空表达分析显示,SnUFO2在花期顶端分生组织中特异性表达。qPCR结果表明,该基因在早期花蕾的萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊中均有表达,且在萼片和花瓣中表达量显著高于叶片、雄蕊和雌蕊(P<0.05)。形态学观察发现,过表达SnUFO2的转基因龙葵植株显示矮化、开花时间提前、聚伞花序转为单花、萼片花瓣化以及心皮转变为心皮-雄蕊融合的器官。qPCR分析表明,在转基因花中B类花器官特征基因SnGLOBOSA (SnGLO)、SnPISTILLATA (SnPI28)、SnDEFICIENS (SnDEF)和SnDEFICIENS 64 (SnDEF64)的表达水平均显著上调(P<0.05)。上述结果表明,SnUFO2可能通过正向调控B类花器官特征基因的表达,从而影响花序结构建成和花器官发育。本研究为利用分子育种手段简化疏花疏果技术提供研究思路和理论依据。

乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)不仅是植物缺氧条件下供给能量的关键酶,也参与多种植物逆境胁迫反应。本研究首先从丹参(Salvia miltiorrhiza)基因组中筛选鉴定LDH基因家族成员,继而采用生物信息学方法对家族成员的理化性质、序列特征、系统进化、表达调控等进行研究,最后通过qPCR研究LDH家族成员在不同胁迫下的表达。研究结果显示,共鉴定得到12条SmLDH基因,依据进化关系和保守基序将其分为3个亚家族。SmLDH蛋白的编码氨基酸长度为318~456 aa,分子量34.42~48.51 kD,各成员等电点差异较大,主要定位于叶绿体和细胞质中。染色体定位显示,SmLDH1/2/3/4位于1号染色体上,SmLDH5/6/7位于2号染色体上,SmLDH8/9位于4号染色体上,而SmLDH10/11/12位于8号染色体上。miRNA靶向预测分析显示,SmLDH5/6受smi-miR390家族成员调控,SmLDH10/11受smi-miR156-like调控。启动子顺式作用元件分析显示,除厌氧诱导相关的顺式作用元件外,SmLDH成员启动子区还存在大量的胁迫响应相关顺式作用元件及脱落酸(abscisic acid, ABA)、生长素等激素响应顺式作用元件。转录组数据及RT-qPCR分析表明,SmLDH1/4/6/10在根中表达相对较高;淹水胁迫下,SmLDH4/6在不同胁迫阶段表达上调,而SmLDH1在检测时间段内持续响应;盐胁迫下SmLDH6的表达先上调后下降,而SmLDH1/4的表达受到抑制;聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)模拟干旱胁迫处理后,SmLDH4/6/10的表达上调;此外,SmLDH6/10表达还受到赤霉素(gibberellin A₃, GA₃)的诱导。丹参根部高表达的SmLDH1/4/6/10在多种胁迫下发挥作用,其中SmLDH1在淹水胁迫中发挥着重要作用,SmLDH6在盐、GA₃等多种胁迫中发挥作用。本研究为深入解析丹参LDH家族成员的功能及其在丹参抗性调控中的作用提供基础,为丹参抗逆分子育种研究提供理论依据与基因资源。

单瓣粉红色的晚香玉品种'动感' (Polianthes tuberosa 'Sensation')是色香俱佳的优良品种,但其在开花过程中存在花瓣难以伸展、花朵不能正常开放(僵花)及开放过程中花色严重变浅变白的现象。目前对其功能基因的研究鲜见报道,对其花朵开放的进程和花色调控的关键基因和分子机制更是空白。本研究基于晚香玉转录组测序分析结果,鉴定得到MYB86基因,生物信息学分析表明,PtMYB86基因(GenBank No. PZ156279)编码蛋白具有同源蛋白的典型保守结构域。表达特性分析表明,该基因表达量随花朵开放进程逐渐上升;构建组成型表达载体,并在晚香玉花瓣中瞬时过量表达,结果表明,PtMYB86基因在晚香玉中具有双重功能：一方面在晚香玉花瓣中瞬时过表达PtMYB86基因,能显著促进花瓣扩展及加快花朵开放,有效克服晚香玉的切花和盆花在栽培生产及运输过程中存在的花蕾难以打开的“僵花”问题;另一方面在晚香玉花瓣中瞬时过表达PtMYB86基因能显著改变花瓣颜色,导致花色由粉红变淡变白,表明其负向调控花色素的形成。本研究为阐明晚香玉花朵开放和花色动态变化的分子机制提供了重要的功能基因。

桑树(Morus alba)是重要的经济和生态树种,叶片发育状态直接决定其产量与品质,是桑树品种鉴定与评价的关键指标之一。TCP转录因子家族在植物器官发生和胁迫应答中发挥重要作用,但在桑树中的系统研究仍较为有限。本研究在桑树基因组中鉴定到22个TCP基因(MnTCPs),并对其结构特征和表达模式进行了系统分析。结果表明,MnTCPs可分为PCF、CIN和CYC/TB1 3个亚家族,同一亚家族内部在外显子结构和基序组成上相对一致,不同亚家族之间存在差异,其中CYC/TB1亚家族成员在BASIC区段具有特有的氨基酸缺失。启动子顺式作用元件分析显示,MnTCPs基因启动子富含激素响应、光响应及逆境响应相关元件。表达分析结果显示,'洛玉1号'整体表达水平低于'丰源1号',前者多数基因的表达量在叶片早期达到峰值或变化不显著,而后者多数基因在叶片成熟阶段表达量最高,提示MnTCPs基因可能在叶片发育后期发挥更重要作用。本研究揭示了桑树TCP基因家族的结构特征与表达差异,为进一步阐明其功能及桑树分子育种提供了理论依据。

肠道作为机体最大的屏障器官,其结构与功能稳态是牦牛(Bos grunniens)耐受低氧胁迫的重要基础。为探究YAP1/β-catenin/HIF-1α信号通路相关因子在牦牛小肠低氧适应中的作用,本研究以5头幼年牦牛和5头幼年黄牛(Bos taurus)为研究对象,采用qRT-PCR、Western blot、免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)及免疫荧光(immunofluorescence, IF)技术,检测十二指肠、空肠、回肠组织中Yes1相关蛋白(Yes1-associated transcriptional regulator, YAP1)、β-连环蛋白(β-catenin)、缺氧诱导因子-1α (hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α)及紧密连接蛋白1 (claudin-1)、闭合蛋白(occludin)的表达与分布。qRT-PCR和Western blot结果显示,与黄牛相比,牦牛十二指肠、空肠、回肠中5个因子的表达量均极显著升高(P<0.01),推测牦牛小肠低氧适应性可能强于黄牛;牦牛和黄牛回肠中YAP1、β-catenin、HIF-1α、claudin-1、occludin mRNA与蛋白表达量极显著高于十二指肠和空肠(P<0.01)。IHC和IF结果显示,YAP1、β-catenin、HIF-1α主要分布在小肠黏膜上皮隐窝干细胞的细胞核,固有层成纤维细胞、淋巴细胞的细胞核也有散在分布;claudin-1、occludin主要分布在小肠黏膜上皮的吸收细胞、杯状细胞,固有层成纤维细胞、淋巴细胞及肠腺杯状细胞的胞质。此外,YAP1、β-catenin、HIF-1α与肠道干细胞标志物—富含亮氨酸重复序列G蛋白偶联受体 5 (leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5, Lgr5)共定位于小肠隐窝底部干细胞的细胞核内,说明YAP1/β-catenin/HIF-1α信号通路相关因子可能在牦牛小肠组织的黏膜上皮和隐窝干细胞发挥保护作用。本研究为进一步探究牦牛消化道低氧适应分子机制提供基础数据。

公牛(Bos taurus)繁殖力的关键是睾丸的发育和精子的生成,睾丸间质细胞的睾酮合成和分泌影响睾丸的生理功能。过渡核蛋白1 (transition protein 1, TNP1)基因在成年公牛睾丸中高表达,然而,其对睾丸间质细胞的影响尚不清楚。本研究分离培养牛睾丸间质细胞,并对TNP1进行过表达和干扰实验,利用qRT-PCR、Western blot、5-乙炔基-2'-脱氧尿苷(5-ethynyl-2'-deoxyuridine, EdU)染色、流式细胞术以及ELISA等技术检测TNP1对细胞增殖、凋亡及睾酮合成的影响。结果表明,过表达TNP1显著上调增殖相关基因：增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)和细胞周期蛋白依赖性激酶2 (cyclin-dependent kinase 2, CDK2)的表达水平(P<0.05),提高处于活跃增殖状态的细胞比例;极显著下调细胞凋亡相关基因B细胞淋巴瘤-2关联X蛋白(B-cell lymphoma-2 associated X protein, BAX)的表达水平(P<0.01),降低细胞凋亡率;极显著上调睾酮合成相关基因：细胞色素P450家族17亚家族A成员1 (cytochrome P450 family 17 subfamily A member 1, CYP17A1)、17β-羟基类固醇脱氢酶3 (17 β-hydroxysteroid dehydrogenase 3, HSD17B3)和类固醇生成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein, STAR)的表达水平(P<0.01),提高睾酮的含量。此外,干扰TNP1极显著下调PCNA和CDK2的表达水平(P<0.01),降低处于活跃增殖状态的细胞比例;极显著上调BAX的表达水平(P<0.01),提高细胞凋亡率;显著下调CYP17A1、HSD17B3和STAR的表达水平(P<0.05),降低睾酮的含量。以上结果表明,TNP1促进牛睾丸间质细胞的增殖和睾酮的合成,并抑制细胞凋亡。本研究为开展TNP1调控牛睾丸间质细胞的机制研究提供基础,为提高公牛的繁殖性能提供理论依据。

胰岛素样生长因子1受体(insulin-like growth factor 1 receptor, IGF1R)属于胰岛素受体家族,在多个生物学过程中起关键作用。为探究IGF1R基因第2外显子多态性对青海高原牦牛(Bos grunniens)生长性状的影响,本研究以400头牦牛为研究对象,通过DNA测序和单倍型分型技术对该区域进行单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)检测与遗传分析。结果显示,在第2外显子内共鉴定出4个SNPs (g.7167773C>T, g.7167851C>T, g.7167890C>T和g.7167938G>A),其中g.7167938G>A符合Hardy-Weinberg平衡,其余位点则呈现不平衡状态。多态信息含量(polymorphism information content, PIC)分析显示,g.7167773C>T和g.7167938G>A属于中度多态,具有较好的遗传潜力。关联分析表明,这些位点均与牦牛的生长性状显著相关(P<0.05)。其中,g.7167773C>T位点的TT基因型个体在所有生长指标上均极显著优于其他基因型(P<0.01);g.7167938G>A位点的GA和AA基因型个体体重极显著高于GG基因型(P<0.01),且GA基因型个体体斜长极显著高于GG基因型个体(P<0.01)。进一步分析发现,4个位点共形成7种单倍型(Hap1~Hap7),其中Hap2为优势单倍型(频率: 0.420)。在此基础上进行双倍型分析,共检测到9种组合;关联分析显示,双倍型组合H6H7个体的体重、体高、体斜长、胸围和管围均极显著高于其他组合(P<0.01),表明H6H7可能是影响牦牛生长性状的最优双倍型组合,可作为牦牛生长性状选育的潜在分子标记。本研究为高原牦牛的遗传改良及分子育种工作提供了理论依据。

卵泡闭锁是影响卵巢储备功能与生育力的关键生理过程。本研究旨在阐明绵羊(Ovis aries)闭锁卵泡颗粒细胞(atretic granulosa cells, AGC)相关的分子机制及乳酸化调控在其中的作用。基于基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus, GEO)筛选绵羊AGC和健康卵泡颗粒细胞(healthy granulosa cells, HGC)的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并进行KEGG通路富集分析。进一步应用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)构建模块并与闭锁表型关联,结合蛋白互作网络(protein-protein interaction, PPI),挖掘潜在乳酸化调控关键基因。采集绵羊HGC和AGC检测乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)水平并以RT-qPCR/Western blot验证关键基因。以乳酸钠(Na-lactate, NaLac)处理颗粒细胞并过表达可溶性半乳糖苷结合凝集素 1 (lectin, galactoside-binding, soluble 1, LGALS1),分组为GC、GC+Na-lactate、GC+Na-lactate+OE-NC、GC+Na-lactate+OE-LGALS1。评估细胞增殖(CCK-8)、凋亡(TUNEL)、迁移/侵袭(Transwell)、LDH释放(ELISA),RT-qPCR/Western blot检测黏附/上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)相关分子(αvβ3, E-cadherin, N-cadherin, ICAM-1, VCAM-1),Western blot检测通路蛋白(FAK, p-FAK, Src, p-Src, MMP-2, MMP-9)。结果显示,共识别出726个DEGs,主要富集于细胞黏附分子通路。WGCNA识别出与闭锁颗粒细胞密切相关的模块,并通过PPI网络分析识别出22个核心互作蛋白。进一步与12个乳酸化相关DEGs交集分析后识别出LGALS1为关键基因,其在HGC中高表达,功能涉及细胞黏附、免疫调控及细胞凋亡等。AGC组的LDH水平极显著高于HGC组(P<0.001),而LGALS1表达水平极显著降低(P<0.001)。体外实验显示,乳酸钠处理导致卵巢颗粒细胞增殖下降、凋亡上升、迁移/侵袭能力减弱,并伴随E-cadherin下调、αVβ3/N-cadherin/ICAM-1/VCAM-1上调及FAK/Src-MMP轴激活;在同一背景下过表达LGALS1可提升颗粒细胞增殖活力、抑制细胞凋亡、恢复迁移/侵袭能力,并上调E-cadherin、下调αVβ3等分子表达,同时抑制p-FAK、p-Src、MMP-2与MMP-9表达。研究结果表明LGALS1可能作为调节乳酸化的关键因子参与闭锁过程。本研究为揭示卵泡闭锁的黏附调控机制与生育力干预提供潜在靶点与理论依据。

T-2毒素为谷物及饲料中常见的高毒性镰刀菌(Fusarium)毒素,可通过诱导氧化应激和线粒体功能障碍激活细胞凋亡通路并造成重要脏器损伤,其中肾脏作为毒物代谢与排泄的关键器官更易受到攻击,然而针对其肾毒性的有效防护策略仍有限。叔丁基对苯二酚(tertiary butylhydroquinone, TBHQ)作为酚类抗氧化剂,可激活Nrf2/HO-1通路并拮抗氧化应激和凋亡,本研究拟通过评估TBHQ对T-2毒素诱导的雄性大鼠肾毒性的保护作用,探讨其分子机制。将40只SD雄性大鼠(Rattus norvegicus)随机分为空白组、T-2组(仅给予T-2毒素)、TBHQ预处理组(TBHQ+T-2组: 先腹腔注射TBHQ 14 d, 后灌胃T-2毒素7 d)和M组(同时给予TBHQ和T-2毒素 7 d)。实验末期,测定大鼠血清生化指标(SCR, Cys-C, β₂-MG)、肾组织氧化应激指标(SOD, CAT, GSH-PX, TAC, MDA)、抗氧化基因(Sod, Cat, Gpx)表达、组织病理学损伤(HE, Masson, PAS染色)及细胞凋亡率(TUNEL)。结果显示,与空白组相比,T-2组大鼠血清SCR和Cys-C显著升高(P<0.05),肾脏SOD、MDA含量和细胞凋亡率显著增加(P<0.05),肾组织结构严重受损。与T-2组相比,TBHQ预处理可显著降低血清肾功能指标(P<0.05),降低MDA含量(P<0.05),显著上调Gpx mRNA表达(P<0.05),极显著降低细胞凋亡率(P<0.01),并明显改善肾脏组织结构损伤。TBHQ预处理组的保护效果优于M组。TBHQ通过增强抗氧化应激和抗凋亡作用,减轻T-2毒素对雄性大鼠的肾脏损伤,且预处理的保护效果更佳。本研究为阐明T-2毒素肾毒性的氧化应激-凋亡机制提供了实验依据,并为饲料霉菌毒素相关肾损伤的预防性保护措施提供理论参考。

脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白(adipocyte fatty acid-binding protein, AFABP)是脂肪酸结合蛋白家族成员之一,主要在脂肪细胞、巨噬细胞以及内皮细胞中高表达。研究发现,哺乳动物AFABP具有分泌特性,可以作为脂肪因子,通过血液循环调控机体的代谢。鸡(Gallus gallus) AFABP是否具有分泌特性以及分泌型AFABP的功能尚不清楚。本研究利用Western blot验证鸡AFABP蛋白的分泌特性;采用CCK8及RT-qPCR方法分析AFABP对鸡前脂肪细胞增殖的影响。Western blot检测发现,在细胞培养上清液中存在鸡AFABP蛋白,表明其具有分泌特性;CCK8及RT-qPCR检测结果表明,分泌型AFABP促进鸡前脂肪细胞的增殖。本研究为进一步开展鸡AFABP功能和作用机制研究提供参考。

斑鳠(Hemibagrus guttatus)是珍贵的淡水鱼类,性别差异是其生殖繁育的基础,但目前斑鳠性别分化机制尚不清楚。细胞色素P450家族19亚家族A成员1A(cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1A, cyp19a1a)基因是影响雌激素生物合成的关键基因,对鱼类性别分化和卵巢发育至关重要。为探究cyp19a1a基因在斑鳠性别分化中的作用机制,本研究采用qPCR技术分析斑鳠不同组织、不同发育时期和性逆转个体性腺中cyp19a1a表达量的变化;通过荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization, FISH)确定cyp19a1a在斑鳠性腺细胞中的表达。结果显示,斑鳠cyp19a1a ORF序列长1 587 bp,编码528个氨基酸,包含芳香化酶氨基酸序列的保守功能区。qPCR结果表明,cyp19a1a在斑鳠各个部位均有表达,在性腺中的表达量最高,其次为垂体和肝脏;伪雌鱼cyp19a1a的表达特征与同龄正常雌鱼一致,而且卵巢中该基因的表达量显著高于同期精巢(P<0.05),并且随性腺发育逐渐升高。FISH结果显示,cyp19a1a在精子和成熟卵母细胞中的信号较弱,在卵原细胞和早期卵母细胞中信号较强。以上结果表明,cyp19a1a基因在斑鳠性腺发育和生殖细胞生长发育及性逆转过程中发挥重要作用。本研究为解析斑鳠cyp19a1a基因的功能及其性别分化机制的研究提供参考。

纤维素酶作为纤维素资源高效利用的关键催化剂,催化效率与热稳定性不足严重制约了其广泛应用。本研究以贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)来源的糖苷水解酶第5家族(glycoside hydrolase family 5, GH5)内切葡聚糖酶EG-20SJ为研究对象,通过同源建模、保守性分析筛选活性中心附近loop区的非保守位点,结合丙氨酸扫描和定点饱和突变,构建突变体并解析其酶学特性。结果显示,在Asp99和Ser264位点的饱和突变中,D99R、S264R单突变及D99R/S264R双突变体活性显著提升,其中双突变体酶活达544.2 U/mg,为野生型(217.1 U/mg)的2.51倍;其最适反应温度提高10 ℃ (达60 ℃),70 ℃保温1 h残余活性达61.7%。动力学参数分析表明,双突变体米氏常数(michaelis constant, K_m)值降低44.0%,催化常数(catalytic constant, k_cat)/K_m提升1.2倍,底物亲和力和催化效率显著优化。分子对接结果证实,Arg99和Arg264通过新增氢键增强底物结合,并稳定loop区构象。本研究揭示了loop区非保守位点对酶功能的调控机制,为GH5家族酶的分子改造及广泛应用提供了理论依据。

牦牛致病性大肠杆菌(yak pathogenic Escherichia coli, YPEC)是导致青藏高原牦牛(Bos grunniens)腹泻、肠毒血症、乳腺炎的主要病原体。为明确青海省某牦牛场牦牛腹泻病原,解析YPEC系统进化分群、耐药现状与毒力特征,本研究通过无菌采集腹泻犊牦牛粪便样本,经分离培养、形态学观察、生化鉴定、PCR检测大肠杆菌特异性phoA基因和16S rRNA确定病原;采用系统发育树、系统进化分群、K-B药敏试验、PCR检测耐药和毒力基因及小鼠(Mus musculus)致病性试验分析其生物学特性。结果表明,分离鉴定出4株大肠杆菌,分别命名为青海-1 (QH-1)、青海-2 (QH-2)、青海-3 (QH-3)和青海-4 (QH-4)。系统发育树结果显示,QH-1、QH-2、QH-3和QH-4在发育树上聚成小簇,提示其可能由同一祖先进化而来,亲缘关系密切;其中,QH-2和QH-4属于同一分支,亲缘性最近。系统进化分群结果表明,QH-1和QH-4属D群,而QH-2和QH-3为B2群。4株大肠杆菌均呈多重耐药性(耐抗菌药物≥11种),其中对磺胺类和糖肽类药物均为100%耐药。耐药基因中,4株大肠杆菌除酰胺类外,其余7大类抗菌药物均有耐药基因检出。耐药基因blaTEM、blaCIT和VanA阳性率为100%。毒力基因中,4株大肠杆菌携带F17、csgA、irp2等7种毒力基因,而K88、K99、F41等11种毒力基因均为阴性。攻毒实验结果发现,感染12 h后小鼠开始出现临床症状,96 h内实验组全部死亡,表明4株大肠杆菌均为YPEC。病理切片结果显示,小鼠脾脏和肺脏均出现不同程度的病变。综上所述,本研究证实青海省某牦牛场牦牛腹泻病原为YPEC。分离的4株YPEC均携带多种毒力基因和耐药基因,表现出多重耐药表型与致病性,菌株进化同源性分析提示青海省牦牛场存在YPEC潜在的传播风险。本研究为青藏高原牧区YPEC抗生素精准使用及有效防控提供科学依据。

水稻(Oryza sativa)作为播种面积最广的粮食作物,其安全生产关系着全球半数人口的主粮来源。随着轻简化栽培模式的推广,直播稻种植面积持续扩大,但千金子(Leptochloa chinensis)、稗草(Echinochloa crus-galli)等抗药性杂草种群暴发,成为制约水稻产量与品质提升的关键生物胁迫因素。化学除草作为主要的防控手段,存在选择性局限、杂草抗性进化、生态残留等问题。本文归纳了水稻抗除草剂的分子作用机制,水稻抗除草剂分子育种研究进展;分析了当前除草剂应用面临的技术瓶颈和挑战,以期为抗除草剂水稻的研发与产业化提供参考。

鲟形目(Acipenseriformes)鱼类是现存最古老的硬骨鱼类类群之一,在脊椎动物系统演化中具有重要地位。鲟鱼普遍存在ZW型雌性异配性别决定系统,但该系统并非其唯一的性别决定机制。由于鲟鱼缺乏明显的性别二态性及性腺发育周期较长,导致其性别分化研究进展缓慢。近年来,有多项研究采用了多种技术手段对鲟鱼性别相关候选基因进行了筛选,仍未发现主效性别决定基因。由于雌性鲟鱼所产的鱼子酱具有较高的市场价值,深入研究性别控制机制对于鲟鱼的性别调控育种具有重要的应用潜力。本文系统综述了鲟鱼性别决定与分化相关研究进展,重点探讨转录因子及转化生长因子-β (transforming growth factor-beta, TGF-β)家族基因在性别决定与分化过程中的作用,旨在为鲟鱼的性别决定与分化研究提供参考,深化对脊椎动物性别决定与分化机制演化历程的理解,同时为鲟鱼的性别控制育种提供理论依据。

选择合适的内参基因是提高实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)分析结果准确性的关键。为筛选适用于菜心(Brassica campestris ssp. chinensis var. utilis)在高温胁迫条件下稳定表达的内参基因,本研究基于转录组数据选取16个候选内参基因,利用GeNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder系统评估了其在高温胁迫下不同时间、组织和品系(种)中的表达稳定性。结果表明,在高温胁迫下不同时间和不同组织的处理中,酪蛋白激酶Ⅰ (casein kinase Ⅰ, CKⅠ)均表现出最优的表达稳定性;高温胁迫下不同品系(种)中,表达最稳定的是28S核糖体蛋白S27 (28S ribosomal protein S27, 28SRPS27)。综合全部高温胁迫样品分析显示,CKⅠ的整体稳定性最佳。验证实验证实,以CKⅠ作为内参基因能够有效准确定量高温响应基因的表达变化,表明其适用于菜心高温胁迫相关qRT-PCR数据的标准化处理。本研究筛选得到菜心高温胁迫下适用的稳定内参基因,为今后开展耐热基因功能解析及分子育种提供了依据。