农业生物技术学报杂志

农业生物技术学报杂志2025年第7期

• 小麦抗条锈基因聚合及抗病品种培育

  马瑞, 何瑞, 郭莹, 展宗冰, 张文涛, 杜久元, 白斌

  甘肃陇东地区毗邻我国小麦(Triticum aestivum)条锈病越夏菌源区陇南地区,既是条锈病重发区,也是其向东部小麦主产区传播的关键通道,条锈病严重危害当地小麦生产安全。抗病基因聚合培育持久抗性品种是控制该区域条锈病最经济、有效的防控策略。本研究以小麦慢条锈性品系'陇原932'和高抗条锈病品种'兰天15号'杂交,系谱法结合分子标记辅助选择,实现了抗条锈病基因Yr29、Yr30和YrZH84的聚合,育成了苗期对条锈病强毒性生理CYR33表现免疫、CYR34感病,成株期对混合菌表现高抗,适宜甘肃、宁夏种植的冬小麦新品种'兰天133'和'兰天134'。抗病基因聚合小麦新品种的选育,对甘肃小麦条锈病的持续控制有重要意义,也为我国选育持久抗性品种提供了优异亲本。

• 马铃薯新品系与其亲本性状比较及挥发性风味物质分析

  段永红, 王彤彤, 杨欣, 宋陆帅, 夏俊俊, 尹瑶瑶, 宋倩娜, 白小东, 彭锁堂

  马铃薯(Solanum tuberosum)的香气成分复杂,由多种挥发性风味物质共同作用形成,与马铃薯的食味品质密切相关。为了分析马铃薯新品系与其亲本性状表现差异,明确挥发性风味物质的成分与含量。本研究以3个马铃薯新品系(ZS9476-1, ZS9476-2, ZS9476-5)为研究材料,亲本('中薯9号', '476')为对照,通过常规染色体压片法、SSR标记技术、顶空固相微萃取(headspace solid phase micro-extraction, HS-SPME)结合气相色谱-质谱(gas chromatography mass spectrometry, GC-MS)进行检测分析。结果表明,新品系ZS9476-1、ZS9476-2和ZS9476-5的花粉育性分别为60.58%、71.25%和58.98%,均高于亲本,适合作父本材料;染色体配对构型依次为2n=4x=48=1.78Ⅰ+12.96Ⅱ+2.22Ⅲ+3.41Ⅳ、2n=4x=48=2.01Ⅰ+12.63Ⅱ+1.51Ⅲ+4.05Ⅳ、2n=4x=48=2.49Ⅰ+12.07Ⅱ+2.15Ⅲ+3.73Ⅳ(Ⅰ~Ⅳ分别为单价体, 二价体, 三价体及四价体);ZS9476-2和ZS9476-5为双亲互补型,表现超亲遗传;ZS9476-1为缺失型。5个马铃薯品种(系)共检出55种挥发性风味物质,不同品系间挥发性风味物质有差异,ZS9476-1检出25种,ZS9476-2检出27种,ZS9476-5检出24种,醛类物质均占比最高,是主体风味物质,2-甲基丁醛和4-乙基苯甲醛是5个马铃薯品种(系)共有的挥发性风味物质;筛选出13种关键性香气物质,母本'中薯9号'含量较高的关键性香气物质数量最多。新品系ZS9476-5中含量较高的3种关键性香气物质分别为4-异丙基-1,3-环己二烯-1-甲醛、十二烯醛和3-羟基-2-丁酮,使该新品系具有坚果麦芽香、脂肪香及青草香,相较其他新品系,其风味品质最佳。本研究为马铃薯新品种的选育提供理论基础和育种材料。

• 甘薯GA20氧化酶基因的鉴定、表达及功能验证

  胡志芳, 郭一博, 赵志鹏, 曾希, 何境强, 朱宏波

  GA20氧化酶(GA20-oxidase)作为赤霉素(gibberellins, GAs)合成途径中的关键酶,在水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)和玉米(Zea mays)等主要粮食作物中已开展广泛研究,然而其在甘薯(Ipomoea batatas)中的研究却仍处于空白状态。本研究利用甘薯全长转录组数据和甘薯基因组数据,鉴定了1个GA20氧化酶基因,定名为IbGA20ox1 (PP066104),对其进行生物信息学分析和表达模式分析,并通过在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过表达进行基因功能验证。结果表明,IbGA20ox1基因的CDS为1 083 bp,编码361个氨基酸,蛋白质分子量为40.7 kD,为酸性亲水蛋白。蛋白质序列比较分析显示,植物GA20氧化酶具有高度的保守性。表达模式分析显示,IbGA20ox1基因在甘薯的花、须根、叶和芽中的表达量均较高;在叶片中,该基因能够被赤霉素诱导表达。IbGA20ox1在拟南芥的过表达植株表现为植株细长、开花提早等性状,同时引起了拟南芥GA代谢途径关键基因的表达量提高。本研究结果为进一步阐明甘薯GA20氧化酶基因的功能特征及揭示其参与调控甘薯生长发育的分子机制提供参考。

• 芝麻高温响应差异表达转录因子鉴定及SiMYB4基因的表达特性分析

  王东勇, 张鹏钰, 李丰, 田媛, 戎亚思, 芦海灵, 万富强, 高桐梅

  高温热害是制约芝麻(Sesamum indicum)健康、可持续生产发展的重要因素之一。为探究芝麻响应高温胁迫的分子机制,挖掘高温响应关键转录因子,分析候选基因在不同胁迫下的表达特性,本研究以耐热型芝麻品种'郑太芝3号'和热敏感型品种'山东白芝麻'为材料,高温处理10 d后收集叶片进行转录组测序。结果显示,高温处理下,2个品种中共鉴定到954个转录因子,差异表达转录因子255个,占总数的26.73%。差异表达转录因子数目较多的家族有bHLH、AP2/ERF、NAC、MYB和C2H2家族。与对照相比,高温处理下,'山东白芝麻'和'郑太芝3号'中差异表达转录因子分别有191个和206个,特异表达的分别有50个和65个。韦恩图显示,共有141个转录因子在2个品种中均差异表达,其中上调表达38个,下调表达103个。此外,本研究还鉴定到36个耐高温转录因子,其中MYB家族耐高温转录因子数目最多。通过共表达网络分析筛选出SiMYB4、SibZIP41和SiHsfB2b等6个高温胁迫响应的关键候选基因。耐高温SiMYB4基因启动子区域包含多个激素响应元件和逆境响应元件。qRT-PCR结果显示：该基因在高温、干旱、高盐、脱落酸等胁迫处理下诱导表达。其中,高温和ABA胁迫处理48 h,SiMYB4的表达量达到峰值,分别为0 h的10.28倍和10.80倍,且差异水平显著;干旱、高盐和茉莉酸甲酯处理下,SiMYB4基因表达呈先升高后降低的趋势。本研究可为进一步探讨芝麻耐热分子机制提供理论依据和候选基因。

• 桃骨干亲本'Okubo'与'Legrand'全基因组组装与分析

  张奇, 张宏宇, 齐新捧, 徐摇光, 葛秀秀, 谢华

  桃(Prunus persica)是蔷薇科果树遗传学和基因组学研究的模式植物之一。我国是桃的原产地,拥有最为丰富的桃种质资源。骨干亲本在育种中起着重要作用,其基因组序列可为优异性状形成的遗传机制的解析奠定基础。为了解桃骨干亲本基因组基本信息,本研究对千余份桃品种资源系谱记录进行分析,明确了日本品种'Okubo' ('大久保')与美国品种'Legrand' ('丽格兰特')是重要的骨干亲本,展示了其品种间传代关系;通过Oxford Nanopore Technologies (ONT)三代结合Illumina二代测序技术进行测序和组装,获得'Okubo'和'Legrand'基因组Okubo v1.0和Legrand v1.0,大小分别约为238.19和238.57 Mb,Contig N50分别为9.95和14.97 Mb,染色体挂载率分别为99.71%和99.32%,GC含量分别为37.55%和37.57%;基因组质量评估值基准通用单拷贝直系同源基因(benchmarking universal single-copy orthologs, BUSCO)都为98.8%,长末端重复组装指数(long terminal repeat assembly index, LAI)值分别为29.13和27.46,二代序列比对率分别为99.30%与99.85%。通过基因组重复元件注释,Okubo v1.0和Legrand v1.0分别共鉴定出重复序列为47.01%和52.15%,其中逆转录元件分别占20.20%和18.95%,DNA转座子分别占11.73%与11.75%;采用从头预测、同源比对和转录组数据相结合的策略,分别注释出23 503和22 062个基因,其中81.04%和81.03%有功能注释。比较基因组学分析发现,Okubo v1.0和Legrand v1.0与参考基因组Lovell v2.0的共线性比例分别为91.83%和89.36%,变异区分别为20.71与16.36 Mb,分别包含2 319和1 493个基因,这些基因主要涉及结合作用、催化活性和代谢过程等方面的功能。本研究通过系谱分析鉴定了桃骨干亲本,并将其中2个重要品种进行了基因组深度测序、高质量基因组组装、基因注释和与参考基因组比较基因组学研究,为桃物种泛基因组学研究提供骨架基因组,有利于促进多种重要农艺性状遗传解析和改良及蔷薇科家族比较基因组研究。

• 毛竹HD-Zip转录因子Pehox14基因的克隆及其在干旱和盐胁迫下的功能分析

  刘育佼, 闫小玲, 畅欣, 肖雅倩, 曹珊, 郭小勤

  同源结构域-亮氨酸拉链(homeodomain-leucine zipper, HD-Zip)蛋白是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育和环境胁迫响应方面发挥着重要的调控作用。毛竹(Phyllostachys edulis)生长速度快,适应性强,可以应对环境压力,在非生物胁迫下保持正常生长发育。为探究毛竹HD-Zip基因在干旱和盐胁迫中的响应模式,本研究从毛竹中获得HD-Zip家族成员Pehox14 (GenBank No. PQ806999)基因。序列分析结果表明,Pehox14基因ORF全长699 bp,编码232个氨基酸,含3个外显子和2个内含子。Pehox14蛋白含有保守的Homeodomain结构域和特殊的HALZ (leucine zipper)结构域。亚细胞定位分析显示,Pehox14蛋白定位于细胞核中。通过qRT-PCR进行干旱和盐胁迫条件下的表达模式分析,结果显示,Pehox14基因在干旱和盐胁迫下表达量显著上调。通过农杆菌(Agrobacterium)侵染法异源转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)并进行非生物胁迫分析。结果显示,在甘露醇和NaCl处理条件下,过表达Pehox14的拟南芥的萌发率、存活率和株高均显著提高,表明Pehox14可以增强转基因拟南芥对干旱和盐胁迫的耐受性。此外,在200 mmol/L甘露醇和200 mmol/L NaCl胁迫条件下,转基因拟南芥中胁迫相关基因AtRD29A (responsive to desiccation 29A)、AtRD22 (responsive to desiccation 22)、AtLEA (late embryogenesis abundant)、AtSOS1 (salt overly sensitive 1)、AtNHX1 (Na+/H+ exchanger 1)和AtHKT (high-affinity K+ transporter)的表达量均显著上调。综上,Pehox14在干旱和盐胁迫应答反应中具有正调控作用。本研究为探究HD-Zip转录因子在毛竹抗逆胁迫方面的分子调控机制提供了理论依据。

• 垂枝桦GRF基因家族鉴定、表达及互作分析

  王文新, 江梅, 葛徐汝, 王小雅, 黄华宏, 林二培

  生长调节因子(growth-regulating factors, GRFs)是植物特有的转录因子,对植物的生长发育起重要的调控作用。本研究基于垂枝桦(Betula pendula)基因组序列,开展了GRF基因家族成员鉴定、基因序列特征、进化关系、启动子顺式作用元件、表达模式以及蛋白互作等分析。结果显示,垂枝桦基因组中共存在10个GRF基因家族成员,分布在6条染色体上,分别属于6个亚组(Ⅰ~Ⅵ),且每个亚组成员具有相似的基因结构和保守基序,均受miR396调控。顺式作用元件分析显示,垂枝桦GRF基因启动子区域包含大量与生长发育、激素响应和非生物胁迫相关的调控元件。表达分析表明,大部分BpeGRFs基因在顶芽等幼嫩组织的表达量明显高于成熟组织,其中BpeGRF1、BpeGRF3和BpeGRF4等基因在顶芽中特异的高表达。同时,多数BpeGRFs基因在赤霉素(gibberellin, GA)处理下的表达呈现出先上调后下降的趋势。蛋白互作预测分析显示BpeGRF1等8个垂枝桦GRF蛋白与GRF互作因子(GRF-interacting factor, GIF) BpeGIF1和BpeGIF3蛋白间存在广泛互作,进一步的双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation, BiFC)实验也证实BpeGRF4与BpeGIF1蛋白间存在较强的互作。本研究结果为进一步探索垂枝桦GRF基因的功能奠定了重要基础。

• 蝴蝶兰WOX基因家族的鉴定、表达和互作蛋白分析

  张婷, 石子豪, 郑甜甜, 于薪, 徐艳, 易庆平, 朱德艳

  WOX (WUSCHEL-related homeobox)是植物特有的转录因子家族,在植物的生长和逆境适应中发挥重要的调控作用。蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)是兰科中广泛种植的具有极高经济价值的花卉,对WOX家族基因的鉴定与分析有助于解析其在蝴蝶兰发育中的功能。本研究共鉴定了10个PeWOX家族成员,均为低亲水性蛋白,且绝大多数成员都定位于细胞核。对这10个成员的系统进化分析表明,PeWOX13A和PeWOX13B属于古老支,PeWOX9、PeWOX11和PeWOX12属于中间进化支,其他均属于现代进化支,这3种进化支成员在蛋白结构上已体现出明显的差异。PeWOX家族基因的表达谱数据显示,该家族成员具有组织特异性表达特点,可能已经出现了功能的分化,分别负责不同的器官发育。基因的启动子元件分析和对激素和胁迫响应的qRT-PCR分析表明,PeWOX家族成员积极参与激素途径和逆境响应途径。互作蛋白分析表明,PeWOX蛋白与其他转录因子、表观修饰因子和激酶间存在互作关系,说明PeWOX具有较为复杂的调控机理。本研究为进一步探讨PeWOX功能提供了有价值的信息。

• 热应激加剧双酚A致荷斯坦牛睾丸支持细胞铁死亡的发生

  马旭辉, 戴光明, 李华涛, 刘锡武, 曹雷

  双酚A (bisphenol A, BPA)作为一种环境类雌激素,可以导致睾丸支持细胞(sertoli cells, SCs)抗氧化系统紊乱,发生氧化应激。SCs作为生精细胞营养和支持的关键细胞,极易受到温度变化的影响。本研究旨在探究热应激是否加剧了BPA诱导的荷斯坦牛(Bos taurus) SCs铁死亡的发生。将荷斯坦牛SCs分为空白对照组(Con)、双酚A处理组(BPA)、热应激组(HS)、双酚A热应激处理组(HS+BPA)。实验采用Western blot和RT-qPCR方法检测SCs中增殖和分泌因子相关基因、铁死亡相关基因以及相关蛋白的表达,采用荧光探针的方法检测活性氧(reactive oxygen species, ROS)、游离铁的含量和线粒体膜电位的变化,采用微板法检测丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量。结果发现,与对照组相比,双酚A热应激处理组SCs合成分泌因子相关基因：胶质细胞源性神经营养因子(glial cell-derived neurotrophic factor, GDNF)、骨形态发生蛋白4 (bone morphogenetic protein 4, BMP4)、趋化因子CXC配体12 (C-X-C motif chemokine ligand 12, CXCL12)和增殖分泌相关蛋白：增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)、雄激素结合蛋白(androgen-binding protein, ABP)表达出现显著下降,细胞内铁死亡相关基因和蛋白铁蛋白重链1 (ferritin heavy chain 1, FTH1)、溶质载体家族7成员11(solute carrier family 7 member 11, SLC7A11)、谷胱甘肽过氧化物酶4 (glutathione peroxidase 4, GPX4)极显著下降(P<0.01)。前列腺素内过氧化物合酶2 (prostaglandin-endoperoxide synthase 2, PTGS2)、长链酰基辅酶A合成酶家族成员4 (acyl-coa synthetase long-chain family member 4, ACSL4)和转铁蛋白受体(transferrin receptor, TFRC)表达极显著上升(P<0.01),且较BPA组和HS组差异显著(P<0.05)。与对照组相比,双酚A热应激处理组细胞中ROS、MDA和游离铁含量增加,GSH含量和JC-1染色相对值下降,且较BPA组和HS组差异显著(P<0.05)。上述结果表明,43 ℃热应激1 h加剧了160 μmol/L浓度BPA预处理的荷斯坦牛SCs铁死亡的发生,且降低细胞增殖和分泌因子的表达。本研究为解决奶牛夏季生产中繁殖力降低问题提供研究方向和理论基础。

• 番茄红素对H2O2诱导的猪卵巢颗粒细胞氧化损伤的保护作用

  杨振清, 胡光玲, 石庆武, 李昌红, 陈广, 王杰, 张依裕, 敖政

  母猪(Sus scrofa)卵巢遭受氧化应激会影响其繁殖性能。番茄红素(lycopene, LYC)是一种天然的类胡萝卜素,具有强抗氧化性,可有效缓解机体氧化损伤。本研究旨在探究LYC对过氧化氢(hydrogen peroxide, H2O2)诱导的猪卵巢颗粒细胞(porcine ovarian granulosa cells, PGCs)凋亡及氧化损伤的保护作用。本研究通过采集健康且性成熟的猪卵巢组织来分离培养PGCs,并将实验分为3组：对照组、H2O2模型组和LYC+H2O2治疗组。采用CCK-8 (cell counting kit-8)检测细胞活力来筛选H2O2损伤及LYC治疗的最佳浓度,并使用试剂盒检测活性氧(reactive oxygen species, ROS)及相关抗氧化指标,再通过qRT-PCR检测细胞凋亡相关基因：B细胞淋巴瘤-2 (B cell lymphoma-2, BCL-2)、B细胞淋巴瘤-2相关X蛋白(BCL-2-associated X protein, BAX)、半胱天冬氨酸蛋白酶-3 (cysteinyl aspartate-specific proteinase-3, CASP3)、细胞增殖相关基因增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)、胰岛素样生长因子2 (insulin-like growth factor 2, IGF2)、抗氧化酶基因过氧化氢酶(catalase, CAT)、锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase, MnSOD)、铜锌超氧化物歧化酶(copper-zinc superoxide dismutase, CuZnSOD)、类固醇激素生物合成基因类固醇生成急性调节蛋白(steroidogenic acute regulatory protein, STAR)、3β-羟基类固醇脱氢酶-1 (3β-hydroxysteroid dehydrogenase 1, HSD3B1)、细胞色素P450家族成员11A1 (cytochrome P450 11A1, CYP11A1)和细胞色素P450芳香化酶(cytochrome P450 arom, CYP19A1)的mRNA表达水平。结果表明,5 μmol/L LYC对PGCs的存活率作用最佳,200 μmol/L H2O2是PGCs的半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration), IC50)。H2O2模型组中细胞内ROS荧光信号、ROS水平和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量均极显著高于对照组(P<0.01),而总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase, T-SOD)、总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)和过氧化氢酶(catalase, CAT)水平显著低于对照组(P<0.05);相对于对照组,H2O2模型组中细胞的PCNA、IGF2、BCL-2、GuZnSOD、MnSOD、CAT、STAR、HSD3B、CYP11A1和CYP19A1的mRNA表达水平极显著下调(P<0.01),而BAX和CASP3的转录水平极显著升高(P<0.01)。LYC+H2O2处理组中细胞内ROS荧光信号、ROS水平和MDA含量极显著低于H2O2模型组(P<0.01),而细胞活力、T-SOD、T-AOC、GSH-Px和CAT水平均极显著高于H2O2模型组(P<0.01);此外,与H2O2模型组相比,LYC+H2O2处理组的PCNA、IGF2、BCL-2、GuZnSOD、MnSOD、CAT、STAR、CYP11A1和CYP19A1的转录水平均显著上调(P<0.05),而BAX和CASP3的mRNA表达水平均显著下调(P<0.05)。这些结果表明,LYC能够通过减轻H2O2对PGCs氧化应激损伤,进而对细胞产生保护作用。本研究可为LYC在生猪产业中的应用提供理论依据。

• 影响文昌鸡精液品质的盲肠微生物的鉴定与分析

  李晶晶, 黄黎明, 樊灵芝, 杨嘉城, 张震, 罗戌良, 俸艳萍

  肠道微生物群落结构和丰度对动物的繁殖能力有重要影响。为探究影响种公鸡(Gallus gallus)精液品质的有益肠道微生物,本研究将高、低精液品质组文昌鸡种公鸡各肠道内容物样本进行16S rDNA测序,分析肠道菌群的生物多样性及不同组别的差异性;同时对盲肠组织进行苏木精-伊红(hematoxylin-eosin, HE)染色和甲苯胺蓝染色观察其形态差异,最后将盲肠微生物与精液品质进行关联分析。结果显示：1)与其他肠道相比,盲肠的肠道微生物丰度最高,且在高、低精液品质组之间轴中心呈现明显分离,其在门水平上的优势菌为拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Fimicutes),在属水平上的优势菌属为拟杆菌属(Bacteroides);高精液品质组中丁酸球菌属(Butyricicoccus)和理研菌科(Rikenellaceae)等6种产丁酸菌属显著富集。2) HE和甲苯胺蓝染色结果表明高精液品质组盲肠的绒毛高度与隐窝深度比值(V/C)显著高于低精液品质组(P<0.05),肌层厚度极显著低于低精液品质组(P<0.01),肥大细胞数量显著低于低精液品质组(P<0.05)。3)盲肠中与精液品质呈显著正相关的有丁酸球菌属、丁酸弧菌属(Butyricimonas)等8种菌属,与精液品质呈显著负相关的有粪芽胞菌属(Coprobacillus)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)等6种菌属;与肠绒毛高度显著正相关的有颤螺菌属(Oscillospira);与肠肌层厚度显著负相关的是丁酸球菌属;与肥大细胞数目显著负相关的是布劳特氏菌属(Blautia)。本研究发现与种公鸡精液品质相关的有益菌群主要为丁酸菌,为在养殖中通过有益菌提升种公鸡的肠道健康及繁殖能力的饲养方案提供参考。

• 大口黑鲈PTEN基因的克隆、组织表达及初步功能分析

  李佳鑫, 高风英, 董浚键, 孙成飞, 张赫桐, 朱芷琳, 王庆奎

  第10号染色体上缺失的磷酸酶与张力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten, PTEN)是迄今发现的第1个具有双特异性磷酸酶活性的抑癌基因,在多种信号通路中发挥重要作用。为了阐明鱼类PTEN在核因子κB (nuclear factor kappa-B, NF-κB)、干扰素(interferon, IFN)和激活蛋白-1 (activator protein-1, AP-1)信号通路中的调控作用,本研究利用逆转录PCR (reverse transcription PCR, RT-PCR)方法从大口黑鲈(Micropterus salmoides)中扩增并克隆了PTEN基因ORF序列,利用qPCR检测了不同病原体相关分子模式—诺卡氏菌(Nocardia seriolae)、大口黑鲈蛙病毒(Largemouth bass virus, LMBV)及聚胞肌酸Poly I:C对大口黑鲈PTEN基因表达水平变化的影响。通过构建真核表达质粒pCMV-Flag-PTEN对大口黑鲈PTEN进行亚细胞定位以及过表达对NF-κB、AP-1、IFN启动子荧光素酶活性的激活作用进行研究。蛋白质序列分析显示,大口黑鲈PTEN编码了439个氨基酸,其中包含1个PTPc结构域和1个PTEN_C2结构域,在系统发育树中与其他硬骨鱼类PTEN家族聚为一支。qPCR检测发现PTEN在健康的大口黑鲈多种组织中广泛表达,且在脾脏和鳃中高表达。人工感染诺卡氏菌可引起PTEN基因表达量显著下降;注射LMBV、Poly I:C后,PTEN基因表达量呈先下降后上升或先上升后下降的表达趋势。亚细胞定位结果显示,大口黑鲈PTEN在HEK-293T细胞的细胞质和细胞核中分布。双荧光素酶活性分析发现过表达pCMV-Flag-PTEN可以增强AP-1和抑制NF-κB、IFN启动子荧光素酶活性。以上研究表明,大口黑鲈PTEN可以通过激活AP-1和抑制NF-κB、IFN信号通路,在机体抗细菌和抗病毒先天免疫应答中发挥重要的调控作用。本研究为阐明大口黑鲈抗病免疫应答机制的研究提供基础资料,为抗菌疫苗开发、抗病品种(系)的选育提供理论基础。

• 大黄鱼atic基因的分子特性及其表达量与肌苷酸含量的相关性分析

  何亮银, 张雅婷, 尤钰鑫, 曾智军, 孙赵韩, 史晓丽

  风味品质劣化在大黄鱼(Larimichthys crocea)养殖业中引起了广泛关注。为探究氨基咪唑氨甲酰核苷酸转甲酰基酶/次黄嘌呤核苷酸环水解酶(aminoimidazole carboxamide ribonucleotide transformylase/inosine monophosphate cyclohydrolase, ATIC)在大黄鱼肌苷酸(inosine monophosphate, IMP)合成中的作用,本研究克隆了大黄鱼atic基因的CDS,分析了其序列和系统进化特征,检测了atic基因mRNA在不同组织中的分布,并比较了不同养殖规格大黄鱼肌肉组织中该基因的表达差异。结果显示,大黄鱼atic基因CDS全长1 776 bp,编码591个氨基酸,对应蛋白质ATIC的相对分子质量为64.08 kD,包含1个N糖基化位点和56个磷酸化位点。大黄鱼ATIC包含甲基乙二醛合成酶(methylglyoxal synthetase, MGS)和氨基咪唑甲酰胺核苷酸甲酰基转移酶(aminoimidazole carboxamide ribonucleotide formyltransferase, AICARFT)/IMP环化水解酶(IMP cyclohydrolase, IMPCHase)两个保守结构域。大黄鱼atic的基因结构与其他鱼类一致,由15个外显子和14个内含子组成。系统进化显示,大黄鱼与棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)的ATIC蛋白亲缘关系最近,相似性达99.5%,二者聚为一小支后再与其他硬骨鱼类聚为一大支。大黄鱼atic基因mRNA在肝脏组织中有最大表达量,鳃、脑、肠和肌肉等组织次之,在胃中表达量最低。随着大黄鱼体质量的增加,肌肉组织中atic的表达量逐渐升高,这与对应的肌肉组织中IMP含量逐渐增加的趋势一致;相关性分析发现,二者显著正相关(P<0.05, rs=0.931)。研究结果为进一步探究atic基因在大黄鱼IMP合成中的作用机制提供参考,也为通过分子育种培育富含IMP的优质大黄鱼提供理论参考。

• 克氏原螯虾7个杂交F1群体遗传多样性及结构分析

  申恒睿, 张爱芳, 王齐帅, 周智勇, 刘云龙, 徐先栋, 王静宇, 钟可儿, 李艳和, 黄江峰

  克氏原螯虾(Procambarus clarkii)在中国淡水养殖虾类中占据重要地位。为探明近距离养殖群体间杂交获得的克氏原螯虾子一代的遗传多样性情况,利用12对微卫星标记对进贤(JX)、永修(YX)、鄱阳(PY)和恒湖(HH) 4个克氏原螯虾近距离养殖群体进行不完全双列杂交得到的7个F1群体的遗传多样性进行了分析,结果显示,7个F1群体的等位基因数(number of alleles, Na)均值介于4.167~5.500,有效等位基因数(number of effective alleles, Ne)均值介于2.831~3.237,香农指数(Shannon's information index, I)、观测杂合度(observed heterozygosity, Ho)、期望杂合度(expected heterozygosity, He)和多态信息含量(polymorphism information content, PIC)均值范围分别为1.131~1.264、0.507~0.607、0.614~0.651和0.553~0.594,表现为高度遗传多样性。在遗传分化分析中,F1群体间的遗传分化系数(genetic differentiation coefficient, Fst)范围为0.004~0.009,基因流(number of migrants per generation, Nm)范围为29.037~70.305,Nei's标准遗传距离范围为0.011~0.030,遗传相似指数范围为0.971~0.989,分化程度处于较低水平。基于Nei's标准遗传距离构建的非加权组平均法 (unweighted pair-group method with arithmetic means, UPGMA)聚类图显示,7个F1群体可分为2个类群,其中JX♀×YX♂群体与JX♀×PY♂群体首先聚类,接着与YX♀×HH♂群体、PY♀×HH♂群体以及YX♀×JX♂群体依次聚为一支,其次PY♀×JX♂群体和HH♀×YX♂群体聚为另一支。在遗传结构分析中,最佳遗传聚类组数为K=5,7个F1群体具有相似且复杂的遗传背景,存在同质化现象。本研究为克氏原螯虾近距离养殖群体的双列杂交育种与杂交子一代优势利用提供参考,并为今后开发利用鄱阳湖水系优质的克氏原螯虾种质资源奠定了基础。

• 注射IAG重组质粒对克氏原螯虾IAG、mhc、gasp的表达及第二性征的影响

  陈毅君, 解颖琳, 赵彤, 应可, 李艳和

  胰岛素样促雄腺激素(insulin-like androgenic gland hormone, IAG)基因在十足目动物性别分化及生长方面具有重要的作用。为探究克氏原螯虾(Procambarus clarkii) IAG重组质粒对其内源基因(IAG)和生长相关基因肌球蛋白重链(myosin heavy chain, mhc)、生长抑制特异性蛋白(growth arrest-specific protein, gasp)的表达及第二性征的影响,本研究通过对体重在6.5~16.5 g的健康未成年克氏原螯虾雌虾肌肉注射不同剂量0.5、1.0和3.0 μg/g的IAG重组质粒,分别在1、7、14和28 d监测实验虾的体重、腹部发育情况及其组织中IAG、mhc、gasp基因表达情况。结果显示,与对照组相比,实验组体内的质粒拷贝数量与注射的浓度成正相关,各组织中的拷贝数量呈现肌肉>性腺>附肢>肝胰腺的分布情况。质粒在3~7 d之间的消解程度最大,28 d时质粒几乎完全消解。注射1 d后,1.0和3.0 μg/g的注射浓度下肌肉中的mhc表达情况显著升高(P<0.05),体重增长也显著高于对照组(P<0.05);注射后28 d内,3.0 μg/g注射浓度的雌虾卵巢发育最快,对照组发育最慢,全部雌虾未观察到虾的腹部出现雄性化的现象。在质粒大量消解前,实验组虾性腺内的IAG和肌肉内的gasp表达量均低于对照组,表达被抑制。结果表明,IAG重组质粒注射后对克氏原螯虾卵巢发育和IAG、mhc、gasp基因的表达均存在一定的影响。本研究可为IAG功能及性别控制相关研究提供参考。

• 马铃薯疮痂病菌加利利链霉菌拮抗细菌的筛选与鉴定

  杨鑫, 樊吴静, 李丽淑, 唐秀桦, 冯志文

  拮抗内生细菌在马铃薯(Solanum tuberosum)疮痂病生物防治中起着重要作用,本研究以抗病马铃薯品种('云薯304', '中薯43', '中薯567')健康块茎为实验材料,加利利链霉菌(Streptomyces galilaeus)为靶标菌,采用平板对峙法、牛津杯法、形态学、生理生化分析以及细菌16S rRNA基因、gyrB基因测序等方法进行拮抗细菌筛选和鉴定,分析其生长特性并通过16S rRNA、gryB基因序列对比分析评价其环境适应性,通过盆栽实验验证拮抗细菌对马铃薯疮痂病的防效。结果表明,从健康马铃薯块茎内筛选获得3株对致病菌具有显著拮抗效果的菌株：YS304、ZS43和ZS567,3株菌株初筛和复筛的抑菌圈平均直径分别为18.71和31.57 mm;菌株革兰氏染色均呈阳性,结合细胞形态学、生理生化特性和分子生物学鉴定,明确其均为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)。菌株在pH 3~pH 13的酸碱环境和40~80 ℃温度下仍保持一定的抑菌活性,对常见杀菌剂五氯硝基苯、烯酰吗啉、代森锰锌和氟啶胺均不敏感,在疮痂病盆栽实验中,3株菌的相对防效分别为60.84%、69.15%和75.76%。本研究所筛选的菌株YS304、ZS43、ZS567具有良好的生防效果、较强的环境适应性和稳定性,可作为防控马铃薯疮痂病功能菌剂的候选菌株。

• 小麦-华山新麦草染色体导入系研究进展

  冯艳, 任淑敏, 庞玉辉, 李娇娇, 王春平, 李家创, 赵继新

  华山新麦草(Psathyrostachys huashanica; 2n=2x=14, NsNs)是小麦(Triticum aesivum)的野生近缘种之一,具有抗多种小麦病害、耐寒抗旱、优质早熟等优良特性,对拓宽小麦遗传基础、创制新种质具有重要利用价值。本文围绕小麦-华山新麦草染色体导入系,汇总了近些年已创制的各类型小麦–华山新麦草衍生系材料,总结了小麦背景中华山新麦草染色体同源群归属的常用鉴定方法,列举了荧光原位杂交实验中适用的Oligo探针,并按同源群梳理了可用的表达序列标签-序列标签位点标记(expressed sequences tags-sequencetagged sites, EST-STS)、简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)、特异性片段扩展区域(sequence characterized amplified region, SCAR)、基于PCR的标志性独特基因(PCR-based landmark unique gene, PLUG)和竞争性等位基因特异性PCR (kompetitive allele-specific PCR, KASP)分子标记。此外,分析了华山新麦草遗传物质导入对受体小麦白粉病、条锈病、全蚀病等病害的抗性以及株高、千粒重、分蘖数等农艺性状的影响。最后,对华山新麦草在小麦育种中的应用进行了展望,以期为华山新麦草在小麦遗传育种中的应用提供参考。

• 组蛋白乳酸化在动物生殖发育中的研究进展

  夏翌, 王智超, 史振虎, 汪薪, 张运海, 曹祖兵

  表观遗传修饰在动物精子发生、卵子发生、早期胚胎发育、胚胎着床、干细胞等一系列生殖发育中发挥着重要作用。组蛋白乳酸化作为一种新发现的表观遗传修饰,将细胞代谢与表观遗传调控联系起来,其在动物生殖发育中的作用机制研究正在逐步深入。本文就组蛋白乳酸化最新的研究进展进行简要叙述,重点介绍组蛋白乳酸化与其他表观修饰之间的密切联系、组蛋白乳酸化修饰的编码器、读码器和消码器及组蛋白乳酸化在动物生殖发育中的作用。本文系统总结组蛋白乳酸化修饰在动物生殖发育中的研究进展,为深入理解生殖发育的分子调控机制提供理论基础。

• 奶牛乳腺上皮细胞中调控乳蛋白合成的mTOR信号通路

  杨松桦, 杜瑞芳, 高远大, 李飞, 郭龙

  哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)是一种进化保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,对细胞生长和许多生物合成和分解过程具有重要的调节作用,特别是在乳腺酪蛋白合成过程中,mTOR信号通路发挥关键作用,决定了乳产量和品质。氨基酸可以作为信号分子,促进mTOR信号通路磷酸化,调控奶牛(Bos taurus)乳腺上皮细胞乳蛋白的合成。本文重点综述了乳腺细胞内mTOR信号通路结构和功能,结合相关研究进展揭示乳蛋白合成调控中mTOR信号的氨基酸感知体系,以期为进一步优化奶牛氨基酸营养,提高氨基酸利用效率进而提高牛乳产量和质量提供参考。