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期刊信息/Journal information
农业生物技术学报
中国农业大学 中国农业生物技术学会
农业生物技术学报

中国农业大学 中国农业生物技术学会

武维华

月刊

1674-7968

nsjxb@cau.edu.cn

010-62733684

100193

北京海淀区圆明园西路2号中国农业大学生命科学楼1053室

农业生物技术学报/Journal Journal of Agricultural BiotechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《农业生物技术学报》创刊于1993年，由中华人民共和国教育部主管，中国农业大学与中国农业生物技术学会共同主办，是一份为农业生物技术研究与发展提供服务的科学期刊。现任主编武维华院士，著名的植物生理学与生物化学家。主要刊登与农业科学有关的植物、动物、微生物及林业、海洋等学科在组织、器官、细胞、染色体、蛋白质、基因、酶、发酵工程等不同水平上的农业生物技术研究成果；刊登与农业有关的遗传与育种、生理、生化与分子生物学、环境与生态、医学、病理学等与基础与应用基础研究成果。
正式出版
收录年代

    水稻miR169基因家族成员的进化及热应激响应研究

    吴雪瑜沈秋平谢裕俊陈家怡...
    2203-2217页
    查看更多>>摘要：微小RNA(microRNA,miRNA)是长约18～22个碱基的高度保守的非编码RNA,参与植物应对多种非生物胁迫.前期高通量测序发现miR169家族部分成员响应高温胁迫.本研究采用生物信息学工具预测miR169家族的染色体分布、序列结构特征、系统发育关系和倍增情况;利用qRT-PCR检测高温胁迫处理下多个时间点的水稻(Oryza sativa)苗期miR169家族成员及其靶基因的表达.结果显示,miR169家族有2个主要进化分支,成员扩增方式主要为多次串联重复与染色体片段倍增,位于同一分支的miR169h、miR169l、miR169i和miR169m是水稻进化过程中的活跃基因簇,其中3个成员miR169h、miR169l、miR169i均积极响应热应激,预测的靶基因—核因子Y-A1(nuclear factor Y-A1,NF-YA1)在高温处理16～24 h呈现表达下调的变化趋势.综上所述,水稻miR169基因家族miR169h、miR169i和miR169l响应水稻不温和热应激,可能在水稻耐热性方面发挥重要作用.本研究为深入探讨miRNA参与水稻热应激的分子调控机制提供基础资料.

    水稻miR169基因家族热应激表达分析分子进化

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    水稻粒长基因GW7的分子标记开发与利用

    郑国利顾巧美杜明方玉...
    2218-2227页
    查看更多>>摘要：水稻(Oryza sativa)粒长是重要的农艺性状,与水稻产量和稻米外观品质密切相关.为进一步挖掘改良水稻粒长新的分子标记,本研究在前人克隆的基础上,根据GW7基因(Gene ID:10208)在功能区域上发生的单碱基突变,结合五引物扩增受阻突变体系(penta-primer amplification refractory mutation system,PARMS)技术,开发了GW7基因荧光分子标记.结合粒长表型及PCR测序,对该标记在13个水稻亲本材料的检测结果表明,该标记可以准确鉴定出不同的GW7基因型.之后,利用该标记从94份水稻材料中筛选到了16份纯合GW7基因型的材料;分子标记辅助选择的结果表明,在'R91'和'卓20'的F2代中,可以获得粒长增加的优良水稻材料.本研究所选标记能够在苗期筛选目标单株,开花期进行杂交、回交,无需等到成熟收获,从而加快水稻外观品质的育种进程.

    水稻粒长五引物扩增受阻突变体系(PARMS)荧光分子标记GW7

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    贝莱斯芽胞杆菌WB对西瓜植株的促生效应和机制

    陈忠男王志刚徐伟慧
    2228-2242页
    查看更多>>摘要：西瓜(Citrullus lanatus)是最受欢迎的水果之一,随着人们对生活品质的不断追求,提高产品质量已成为农作物高销量的关键因素.植物根际促生菌是一类能够促进植物吸收土壤中营养元素并提高植物健康的有益细菌.为了探究贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)菌株WB对西瓜植株的促生效应.本研究以菌株WB和西瓜种子为材料,使用功能性培养基解析菌株WB的促生能力,采用种子萌发实验以及盆栽实验验证菌株WB的促生效应并利用转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)技术阐释菌株WB的促生机制.结果表明,贝莱斯芽胞杆菌WB具有产生长素(indole-acetic acid,IAA)与纤维素酶的能力,还具有解磷、解钾和固氮的能力.种子萌发实验和盆栽实验的结果表明,菌株WB对西瓜植株的生长有促进作用.此外,菌株WB上调了与植物促生长相关的信号通路中基因的表达,包括:半萜和三萜类生物合成、苯丙烷类生物合成和植物激素信号转导途径;参与促进生长的转录因子,如MYB(myeloblastosis)、NAC(NAM,ATAF,CUC)和Dof(DNA binding with one finger)等也被诱导上调表达.综上,本研究发现了贝莱斯芽胞杆菌WB可以促进西瓜生长并对其促生机制进行了阐释,为其进一步应用提供了理论依据.

    芽胞杆菌西瓜促进生长转录组测序(RNA-seq)

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    红麻基因组WRKY家族成员的鉴定及其在镉胁迫下的表达分析

    李辉陈安国唐慧娟栾明宝...
    2243-2254页
    查看更多>>摘要：重金属镉污染农田的修复是世界性的难题.红麻(Hibiscus cannabinus)耐逆性强,可用于镉污染农田的修复.为了探索红麻WRKY家族成员对镉胁迫的响应模式,本研究利用HMMER和BLAST软件在红麻基因组中鉴定获得HcWRKY家族成员,并通过ExPasy在线网站获得了HcWRKY家族成员的分子信息,同时利用TBtools v1.6软件将家族成员全部定位到相应染色体上.结果表明,33个HcWRKY家族成员不均匀地分布在12条染色体上,其理化性质,如氨基酸数量、蛋白质分子量和理论等电点各不相同.除HcWRKY4-2位于细胞质外,其他HcWRKY成员均定位于细胞核内.系统发育分析表明,33个HcWRKY蛋白分为4组:其中第Ⅱ组和第Ⅳ组仅含HcWRKY家族成员;第Ⅰ组和Ⅲ组同时含有HcWRKY和AtWRKY家族成员.实时荧光定量PCR分析表明,受镉胁迫诱导表达的HcWRKY家族成员有24个.在红麻响应镉胁迫反应过程中22个HcWRKY家族成员基因表达量上调,2个HcWRKY家族成员基因表达量下调.这可能是红麻耐镉能力强的一个重要因素.本研究结果为进一步探索HcWRKY基因家族在红麻响应镉胁迫过程中的生物学功能提供了基础资料.

    红麻镉胁迫WRKY基因家族

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    紫薇WOX家族基因鉴定及其对愈伤诱导的影响

    康佳音池秀凤申萍王鑫...
    2255-2264页
    查看更多>>摘要：作为植物特有的转录因子,WUSCHEL同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)基因家族对植物的生长发育、组织器官发生和形成具有重要的调节作用.本研究利用生物信息学方法,在紫薇(Lagerstroemia indica)全基因组中鉴定出15个WOX基因家族成员,命名为LfiWOX1～LfiWOX15,分布在14条染色体上,家族成员间分子量和等电点有较大差异,亚细胞预测15个基因均定位于细胞核上.系统进化分析表明,15个基因共聚为3类,紫薇WOX家族成员中存在5个与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)紧密相关的直系同源WOX成员,多个含有特定保守基序的WOX蛋白在进化树的同一分支上,所有家族成员都含有motif 1、motif 2和motif 5.WOX家族基因包含9种与植物生长发育、激素调控和逆境胁迫相关的顺式作用元件,不同成员含有不同的元件.qRT-PCR分析表明,与叶片相比,LfiWOX12、LfiWOX13、LfiWOX15在愈伤组织中表达量升高,是叶片中的1.5～1.9倍,其他基因在愈伤组织中表达量降低,是叶片中的0.1%～90%,说明LfiWOX12、LfiWOX13、LfiWOX15与愈伤形成相关.本研究为进一步研究紫薇WOX基因对愈伤诱导的调控提供了依据,为紫薇高效再生及遗传转化体系的建立提供参考.

    紫薇WUSCHEL同源异型盒基因家族(WOX)愈伤诱导基因表达生物信息学分析

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    牛RASGRF1基因的组织印记表达与分析

    张银蛟陈玮娜王思伟李冬杰...
    2265-2274页
    查看更多>>摘要：基因组印记是哺乳动物中的一种表观遗传学现象,其基因呈现亲本特异性的单等位基因表达.印记基因在胚胎发育以及胎盘的营养运输中发挥着重要作用.Ras蛋白特异性鸟苷酸释放因子1(Ras protein specific guanine nucleotide releasing factor 1,RASGRF1)基因编码140 kD的Ras特异性鸟嘌呤核苷酸释放因子,并且该基因与动物幼年时期的生长发育性状相关.Rasgrf1基因在小鼠(Mus musculus)中是父源印记基因,而在牛(Bos taurus)中的印记状态尚未研究.为研究RASGRF1基因在牛中的印记状态和调控机理,本研究首先利用qRT-PCR对RASGRF1基因在牛的6个组织(心脏,肝脏,脾脏,肺脏,肾脏,大脑)及胎盘中的表达进行分析,然后应用基于SNP的逆转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)产物直接测序法分析RASGRF1基因在牛的组织及胎盘的等位基因表达状态,最后采用亚硫酸盐直接测序法对RASGRF1基因启动子区域的甲基化状态进行研究.结果显示,RASGRF1基因在牛中呈现组织特异性表达,在心脏和肝脏中没有检测到表达;在脾脏、肺脏、肾脏和大脑中为单等位基因表达;在胎盘中为父源等位基因表达.在牛RASGRF1基因启动子及第1个外显子区域没有发现差异甲基化区(differential methylation region,DMRs),在被检测的组织(心脏,肝脏,脾脏,肺脏,肾脏,大脑)、胎盘和精子中均为轻甲基化,说明该区域的甲基化修饰不参与调控RASGRF1基因的印记表达,其印记表达可能由其他的表观遗传修饰调控.本研究可为深入研究RASGRF1基因的功能以及印记调控机制提供参考依据.

    DNA甲基化基因组印记牛Ras蛋白特异性鸟苷酸释放因子1(RASGRF1)基因基因表达

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    妊娠中期和后期牦牛胎盘组织中ELANE表达、定位及功能分析

    陈文丽张博皓李建富袁宝...
    2275-2284页
    查看更多>>摘要：哺乳动物妊娠和分娩过程与胎盘炎症发生和发展密切,炎症反应过早或免疫失衡可导致妊娠终止或流产.中性粒细胞弹性蛋白酶(elastase,neutrophil expressed,ELANE)在炎症发生和发展过程中发挥重要作用.本研究旨在探究妊娠中期和后期牦牛(Bos grunniens)胎盘组织中ELANE定位、表达规律及潜在功能.采集妊娠中期和后期牦牛胎盘组织(n=3/组),通过苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色、免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)染色、免疫荧光(immunofluorescence,IF)染色、实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)和蛋白免疫印迹(Western blot)分析ELANE的定位及表达;基于数据非依赖型模式(data-independent acquisition,DIA)蛋白质组学数据预测牦牛胎盘中ELANE潜在生物学功能.HE显示妊娠中期牦牛胎盘组织可见大量滋养层巨细胞和单核滋养层细胞;妊娠后期滋养层细胞数目减少.IHC和IF表明,ELANE蛋白主要定位于牦牛胎盘滋养层巨细胞和单核滋养层细胞胞质.qRT-PCR和Western blot显示,与妊娠中期相比,妊娠后期牦牛胎盘组织ELANE基因及其蛋白表达显著上调(P＜0.01).生物信息学分析发现,ELANE可能通过吞噬作用、细胞外空间的组成、丝氨酸型内肽酶活性和与细胞因子结合等途径调控妊娠中期和后期牦牛胎盘的生长发育.综上,ELANE可能通过调节牦牛胎盘滋养层细胞的功能调控胎盘动态发育和妊娠维持.本研究为深入探讨牦牛胎盘组织ELANE功能提供参考.

    胎盘中性粒细胞弹性蛋白酶(ELANE)表达定位数据非依赖型模式(DIA)蛋白质组学

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    牦牛瘦素基因克隆及其在肾周和皮下脂肪组织的表达和分布

    范伟峰陈付菊赵宇田李颖帮...
    2285-2292页
    查看更多>>摘要：瘦素(leptin)在机体能量平衡及脂肪沉积方面具有重要作用,其在牦牛(Bos grunniens)能量代谢中的作用尚不明确.本研究采集1和30日龄的健康雄性犊牦牛肾周和皮下棕色及白色脂肪组织,通过RT-PCR克隆leptin基因编码区序列(CDS),采用生物信息学方法分析其序列特征,并利用qRT-PCR和免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)染色方法检测其在牦牛肾周和皮下脂肪组织中的表达和分布.结果显示,牦牛leptin基因CDS序列(GenBank No.PP385937)长504 bp,编码167个氨基酸,与野牦牛(Bos mutus)的同源性可达99.01%,表明该基因在进化过程中较为保守.基因表达分析显示,与1日龄比较,30日龄牦牛肾周和皮下脂肪组织中leptin基因表达量显著增加(P＜0.05).免疫组织化学染色显示,1和30日龄牦牛的肾周和皮下棕色及白色脂肪细胞膜上均有leptin阳性染色,30日龄的染色强度均显著高于1日龄(P＜0.05).本研究为深入阐明leptin在牦牛寒冷适应中的作用机制提供了基础资料.

    瘦素犊牦牛基因克隆脂肪组织基因表达分布

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    LOC112447378/miR-15a/PRLR信号轴对MAC-T细胞增殖及凋亡的调控及机制

    高梦静韩承芮张晓雨郭月美...
    2293-2305页
    查看更多>>摘要：全球气候变暖使奶牛(Bos taurus)热应激问题日益突出,给乳业带来巨大的经济损失.阐明奶牛热应激发生及应答的分子机制,可以更好地解决热应激问题.本研究团队前期通过高通量测序技术筛选出热应激与非热应激差异表达的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、微小RNA(microRNAs,miRNA)及mRNA表达谱.本研究通过生物信息学分析,筛选并确定LOC112447378/miR-15a/PRLR为热应激应答关键竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)网络.通过牛乳腺上皮细胞(mammary alveolar cells-large T antigen cells,MAC-T)构建体外热应激模型,以此模型为基础,通过qRT-PCR技术确定LOC112447378、miR-15a和催乳素受体(prolactin receptor,PRLR)的mRNA表达水平,通过Western blot技术确定PRLR的蛋白质水平,均与高通量测序结果一致.过表达miR-15a后,LOC112447378的mRNA表达水平显著下调;PRLR的mRNA及蛋白质水平均显著下调.敲降miR-15a后,LOC112447378的mRNA表达水平显著上调;PRLR的mRNA及蛋白质水平均显著上调.噻唑蓝(methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)检测结果显示,miR-15a抑制MAC-T的增殖.Annexin V-FITC/PI双染检测结果显示,miR-15a促进MAC-T的凋亡.这些结果表明,miR-15a可以靶向调控靶基因LOC112447378和PRLR,进而实现抑制MAC-T增殖、促进凋亡的调控作用.LOC112447378/miR-15a/PRLR信号轴可以影响MAC-T的增殖及凋亡,进而在MAC-T的热应激应答过程中发挥重要调控作用.本研究为今后筛选耐热、高产奶牛的分子育种工作提供新的思路和理论依据.

    热应激牛乳腺上皮细胞(MAC-T)miR-15a催乳素受体(PRLR)长链非编码RNA(lncRNA)

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    HDACi和RS-1提高CRISPR/Cas12i介导的HDR编辑效率

    陈秋崇李尚朴苗洱钰周冰倩...
    2306-2323页
    查看更多>>摘要：CRISPR/Cas12i是我国学者新近开发的、具有自主知识产权的CRISPR基因编辑系统,被证实具有不亚于CRISPR/Cas9系统的打靶效率.同源定向修复(homology-directed repair,HDR)是DNA双链断裂(double-stranded break,DSB)的主要修复方式之一.基于HDR机制的基因编辑可用于纠正基因组中任何形式的突变,但受限于哺乳动物细胞中普遍较低的HDR效率.本研究首先通过单链复性(single-strand annealing,SSA)报告试验、剂量梯度和浓度梯度实验分别验证CRISPR/Cas12i系统在人(Homo sapiens)胚肾细胞系HEK293T中不同靶点的活性、介导HDR编辑的单链寡核苷酸(single-stranded oligonucleotides,ssODN)供体模板剂量及添加小分子药物的适宜浓度,进而通过流式细胞分选、基因组PCR、Sanger测序和在线预测等手段,检测添加不同小分子药物对HEK293T细胞和绵羊(Ovis aries)胎儿成纤维细胞中CRISPR/Cas12i系统介导的HDR编辑效率的影响.结果显示,CRISPR/Cas12i系统在HEK293T细胞18个不同靶点均表现出较高编辑活性,除2个位点稍低外,其余均在80%左右;不同剂量及长度的ssODN对HDR效率有一定影响,且小分子药物适宜浓度在不同物种和不同类型细胞中略有不同;组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitor,HDACi)和RS-1(C20H16Br2N2O3S)对HEK293T细胞和绵羊胎儿成纤维细胞中CRISPR/Cas12i系统介导的HDR编辑效率均有显著提升,其中RS-1细胞毒性最小,且在提升HDR效率同时未显著降低插入/缺失突变(insertion/deletion mutation,InDel)效率;此外,Entinostat作为HDACi之一,在绵羊胎儿成纤维细胞的骨形态发生蛋白受体1B(bone morphogenetic protein receptor 1B,BMPR1B)基因相关位点提升HDR编辑效率约148倍.总之,CRISPR/Cas12i系统具有较高编辑活性,能够在模式细胞和绵羊原代细胞中介导有效的、以ssODN为供体的HDR精确编辑,且适宜浓度的HDACi和RS-1可以有效提高HDR编辑效率.本研究为CRISPR/Cas12i基因编辑系统的推广与应用提供了参考和借鉴.

    CPRISPR/Cas12i同源重组RS-1(C20H16Br2N2O3S)组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)绵羊

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