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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

    水稻粒型全基因组关联分析

    龚成云朱裕敬桂金鑫石居斌...
    2447-2461页
    查看更多>>摘要:水稻(Oryza sativa)粒型是决定水稻产量、稻米外观、营养品质和商品价值的重要因素,粒型主要受遗传因素的调控.挖掘并利用水稻粒型优异基因资源并解析其调控水稻粒型的分子机制,是进一步改良稻米品质和提高水稻产量的重要策略.本研究以410份3K水稻核心种质为研究材料,于种子成熟后测量粒长、粒宽和粒厚,结合种质基因型进行水稻粒型全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS),并对定位到的粒型QTL进行候选基因以及候选基因单倍型分析,筛选这些QTL的候选基因.结果表明,GWAS共检测到5个粒型相关的QTL,分布在水稻1、3、5、7和8号染色体上,控制粒长的QTL有qGL3、qGL7和qGL8,其中qGL3与GS3共定位,qGL7与GL7共定位,而qGL8为控制粒长的新QTL位点;控制粒宽的QTL有qGW5,与GW5共定位;控制粒厚的QTL为qGT1,与d61共定位.初步筛选到qGL8的候选基因为Os08g0421800.分析粒长QTL不同单倍型在种质中的聚合情况,结果显示,qGL3、qGL7和qGL8候选基因优异单倍型聚合在'B073'、'B081'等8份种质中,这8份种质谷粒均为细长型.本研究为水稻粒型的遗传改良提供了新的种质资源和理论支撑.

    粒型QTL全基因组关联分析(GWAS)单倍型聚合

    小麦WUS基因亚家族的全基因组鉴定及其在雄蕊和雌蕊中的表达分析

    赵若男邹瑞YAMAMOTO Naoki陈真勇...
    2462-2473页
    查看更多>>摘要:WUSCHEL(WUS)是一种同源结构域转录因子,其作为WOX家族的一个进化分支,可能通过调节特定靶基因的表达,在植物细胞的胚胎发生和芽再生中发挥重要作用.本研究利用生物信息学方法在小麦(Triticum aestivum)的全基因组中一共鉴定出25个WUS基因,不均匀分布在第1、第2、第3和第5同源群染色体上,并且其在第3同源群染色体上发生了串联重复现象.保守结构域分析显示,该家族成员均含有motif 1和motif 3,基因结构和进化树显示,聚类在一起的WUS蛋白具有类似的基因结构.在TaWUSs的启动子区共鉴定出18类激素响应与非生物胁迫类的响应元件.组织表达谱分析显示,25个TaWUSs在小麦中拥有明显的组织表达特异性,且多数在花器官高表达.qRT-PCR结果进一步证实了TaWUS-2A1、TaWUS-3B2、TaWUS-3D2、TaWUS-5A1、TaWUS-5B1 和 TaWUS-5D1 在正常雄蕊中高表达,而TaWUS-3D1在正常雌蕊中高表达.尤其是TaWUS-1A、TaWUS-1B、TaWUS-1D和TaWUS-2D1在雌蕊化雄蕊中高表达,预示其可能在调控小麦同源转化型雄性不育突变体(HTS-1)中雄蕊同源转化为雌蕊性状的形成中发挥作用.本研究为进一步解析小麦WUS亚家族基因的功能提供了理论基础.

    小麦WUS基因亚家族雄蕊雌蕊

    马铃薯干旱响应基因StGAMyb-like1克隆、表达及蛋白互作分析

    邓玉荣魏晶晶刘升燕杨亮...
    2474-2483页
    查看更多>>摘要:作为MYB转录因子家族中最大的亚家族,R2R3-MYB转录因子广泛参与植物生长发育、物质代谢等过程,并且具有提高植物胁迫耐受性的潜力.前期研究在马铃薯(Solanum tuberosum)中鉴定出1个与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtMYB33 同源的 StGAMyb-like1 基因(GenBank No.XM_015303144.1),该基因是R2R3-MYB的第18亚组GAMYB中的成员,且能够响应干旱胁迫.本研究以马铃薯品种'Desiree'为材料,克隆得到StGAMyb-like1基因,其CDS长为1 572 bp;生物信息学分析发现,该基因启动子区含有多种激素响应元件,其蛋自序列与番茄(Solanum lycopersicum)的相似度最高.组织差异性表达分析发现,StGAMyb-like1基因在叶片中具有更高的表达丰度.对木质素合成途径中的香豆酸-3-羟化酶编码基因StCYP98A3启动子序列进行分析,发现该基因具备与MYB转录因子结合的MBS(MYB binding site)元件.通过酵母单杂交、双荧光素酶报告基因分析和β-D-葡萄糖苷酸酶(β-glucuronidase,GUS)检测,证实StGAMyb-like1可与StCYP98A3基因启动子结合并转录激活该基因表达.本研究可为深入探讨StGAMyb-like1基因功能提供参考依据.

    马铃薯生物信息学StGAMyb-like1StCYP98A3

    StWIP2基因调控马铃薯对晚疫病的抗性

    朱迪周云杨生龙孙海宏...
    2484-2497页
    查看更多>>摘要:伤害诱导蛋白(wound-inducedproteins,WIPs)在植物应答病原菌侵染的防御反应中发挥了重要作用.本研究从马铃薯(Solanum tuberosum)'青薯9号'中克隆了 StWIP2基因(GenBank No.NM_001288699.1),并对StWIP2基因进行生物信息学分析,同时构建StWIP2基因过表达载体和沉默载体,运用反向遗传学手段对StWIP2基因在与晚疫病互作中的功能进行鉴定.生物信息学分析发现,StWIP2基因的CDS全长为636 bp,共编码211个氨基酸.qPCR分析发现,StWIP2基因在'春薯5号'中表达量最高,在二倍体马铃薯DM中表达量最低.在水杨酸(salicylic acid,SA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)和晚疫病菌胁迫处理下,StWIP2基因均受到调控.过表达StWIP2能够提高植株H2O2和丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量、抗氧化酶的活性及相关防卫基因病程相关蛋白1(pathogenesis related protein 1,StPR1)、StPR5和乙烯响应因子(ethylene responsive factor 1,StERF1)的表达水平来推迟植株发病的时间,提高植株对晚疫病的抗性水平.沉默StWIP2基因后,植株H2O2和MDA的含量降低,抗氧化酶活性降低;防卫基因植物防御素基因1.2(plant defensin gene 1.2,PDF1.2)、StERF1、过氧化物酶基因(peroxidase,StPOD)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,StPAL)的表达量降低,StPR1和StPR5的表达受到抑制,植株对晚疫病的抗性水平下降.上述结果表明,StWIP2基因在与晚疫病互作的过程中起到正调控的作用,StWIP2基因可以作为马铃薯抗病育种的候选基因资源加以利用.

    马铃薯致病疫霉伤害诱导蛋白基因(StWIP2)抗病性鉴定抗氧化酶

    甘蓝型油菜泛素结合酶BnaPHO2基因克隆及表达分析

    王明山清影张晶晶杜坤...
    2498-2510页
    查看更多>>摘要:摘 要PHO2(PHOSPHATE2)作为磷转运蛋白的负调控因子,通过行使其泛素结合酶活性在植物体内磷的代谢平衡中发挥作用.本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)PHO2为基础,探究甘蓝型油菜(Brassica napus)中与之同源性最高的BnaPHO2蛋白特性及其功能.以生物信息学数据为参考,对BnaPHO2基因表达模式、亚细胞定位以及酵母自激活活性进行分析,并利用原核表达系统获得BnaPHO2融合蛋白.结果显示,BnaPHO2蛋白由865个氨基酸组成,分子量为95.7 kD,蛋白理化特性稳定;保守结构区域含有与泛素蛋白和泛素连接酶共价结合的位点;在系统发育上与同科的白菜(Brassica rapa)和甘蓝(Brassica oleracea)的亲缘关系较近.qRT-PCR结果显示,BnaPHO2基因在油菜的根、叶等营养器官中的相对表达量较高,且积极响应高磷胁迫.烟草(Nicotiana tabacum)瞬时转化结果显示,BnaPHO2定位于细胞膜和细胞核.酵母自激活检测表明,BnaPHO2全长无自激活活性.在28 ℃下经1 mmol/L IPTG诱导16 h后,分别获得N端融合6xHis标签和C端融合谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase,GST)标签的BnaPHO2纯化蛋白.BnaPHO2蛋白特性的阐明及异源蛋白的表达为后续开展体外互作、泛素化等研究提供理论参考和基础资料.

    甘蓝型油菜PHO2(PHOSPHATE2)泛素结合酶原核表达

    普通菜豆PvIQD基因家族鉴定及其非生物胁迫下的表达分析

    董雪赵敏李佳邱傅懿...
    2511-2525页
    查看更多>>摘要:IQ67结构域(IQ67 domain,IQD)基因编码一类含有IQ67保守结构域的钙调蛋白结合蛋白,在调控植物器官形态和响应逆境胁迫中发挥重要作用.本研究通过生物信息学分析在普通菜豆(Phaseolus vulgaris)基因组中鉴定出34个PvIQD基因,对其理化性质、基因复制、系统进化、基因结构和表达模式等进行相关分析.结果表明,PvIQD基因不均匀地分布在11条染色体上,存在2个片段重复基因对,没有串联重复基因对.Ka/Ks比值均小于1,表明PvIQD基因在进化中受到纯化选择.系统进化分析显示,PvIQD基因家族成员被分为4个亚家族(Ⅰ~Ⅳ),28个PvIQD基因与大豆(Glycine max)的GmIQD基因有一对二的聚类关系.基因结构分析显示,PvIQD基因包含2~6个外显子,大部分PvIQD蛋自序列含有motif1和motif7,同一亚家族具有相似的基因结构和保守基序,IQ基序中的Gln7、Arg11、Gly12、Leu14和Arg16是高度保守氨基酸.共线性分析发现,普通菜豆与双子叶植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和大豆比与单子叶植物水稻(Oryzasa tiva)和玉米(Zea mays)有更加密切的亲缘关系,与大豆的亲缘关系最为密切.RNA-seq数据分析显示,6个PvIQD基因在不同发育阶段的多个组织中均有高表达,组织特异表达基因PvIQD2和PvIQD19分别在绿色成熟豆荚和根瘤中表达量最高.qRT-PCR结果表明,8个PvIQD基因能够响应干旱和盐胁迫,表现出不同的表达调控模式.本研究为探索PvIQD基因抵御非生物胁迫的调控作用机制提供了参考.

    普通菜豆IQ67结构域(IQD)系统进化分析共线性分析非生物胁迫

    紫苏PfSAD3和PfSAD4基因克隆及功能分析

    尹苗王尧王壮琳胡婷...
    2526-2539页
    查看更多>>摘要:△9-硬脂酰-ACP脱氢酶(△9-stearoyl-ACP dehydrogenase,SAD)是植物体内不饱和脂肪酸合成积累的关键酶.为探究SAD在紫苏(Perilla frutescens)脂肪酸生物合成中的作用,本研究克隆了 PfSAD3和PfSAD4基因,并对其进行生物信息学分析及功能验证.以'晋紫苏1号'种子为实验材料,分离得到PfSAD3(GENE_023515)和PfSAD4(GENE_042129)基因的全长序列,其ORF长度分别为1 173和1 116 bp;使用MEGA 11.0对PfSAD3和PfSAD4蛋自序列、拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其他物种SAD序列构建进化树,发现 PfSAD3 与白头翁(Leucas cephalotes)LcSAD 亲缘关系较近,PfSAD4 与蓖麻(Ricinus communis)RcSAD亲缘关系较近.进一步构建酵母(Saccharomyces cerevisiae)表达载体pYES2.0-PJSAD3和pYES2.0-PfSAD4,分别转入野生型酵母INVSc1和缺陷型酵母BY4389中,结果表明,PfSAD3和PfSAD4过表达使酵母总脂肪酸及不饱和脂肪酸含量显著升高(P<0.05),并使缺陷型酵母恢复合成棕榈油酸(C16∶1)和油酸(C18∶1)的能力.通过添加外源脂肪酸分析PfSAD3和PfSAD4蛋白的底物选择特异性,结果表明,与PfSAD3相比,PfSAD4对C18∶0更具偏好性,酶活性更强.将PfSAD3和PfSAD4基因在野生烟草(Nicotiana tabacum)中过表达来验证其功能,结果表明,转基因烟草叶片总脂肪酸及不饱和脂肪酸含量显著升高(P<0.05),与酵母实验结果基本一致.本研究为深入解析紫苏等油料作物不饱和脂肪酸合成的分子调控机制及利用基因工程手段培育富含油脂的油料作物新品系提供科学基础和分子靶标.

    紫苏△9-硬脂酰-ACP脱氢酶(SAD)基因功能遗传转化不饱和脂肪酸

    半夏HD-Zip基因家族全基因组鉴定及表达分析

    刘梦梦刘晓尤倩伯晨...
    2540-2551页
    查看更多>>摘要:环境胁迫引发的半夏(Pinellia ternata)倒苗,严重限制了其产业的发展,同源异型域-亮氨酸拉链蛋白(homeodomain-leucine zipper,HD-Zip)家族基因广泛参与植物的逆境响应调控.为发掘参与半夏倒苗调控的HD-Zip基因,本研究开展了半夏基因组水平HD-Zip家族基因的鉴定分析.结果发现,半夏中共鉴定出17个HD-Zip家族基因,其中15个成员挂载至9条染色体上.进化分析显示,鉴定出的17个HD-Zip家族成员包括9个HD-Zip Ⅰ亚家族成员和8个HD-Zip Ⅱ亚家族成员,蛋自序列中均具有高度保守性的HD结构域(WFQNRR).亚细胞定位预测显示,17个HD-Zip家族成员均定位于细胞核中;共线性分析表明,8个PtHDZ基因形成4对同源基因对,且1个基因与水稻(Oryzasa tiva)之间存在共线性关系.顺式作用元件预测分析表明,鉴定的PtHDZ基因启动子均含激素、胁迫响应元件和转录因子结合位点等元件.组织表达模式分析显示,半夏HDZ家族基因在不同组织中呈现差异表达,多数基因在根和块茎中高表达;高温胁迫下表达模式分析发现,14个PtHDZs受高温诱导表达,2个PtHDZs的表达受高温抑制.本研究为解析半夏的倒苗机理及分子育种提供了基因资源.

    半夏转录因子HD-Zip家族高温胁迫基因表达

    牛卵泡颗粒细胞中Wnt/β-catenin与Notch信号通路关键因子的表达规律

    党文庆何敏曲玉涵张凯...
    2552-2563页
    查看更多>>摘要:颗粒细胞的增殖、凋亡和类固醇激素的合成在卵泡的发育过程中发挥重要作用,这些功能受信号通路的调控.本研究分别对牛(Bos taurus)第1卵泡波偏差前(pre-deviation,PD)和偏差发生时(onset of diameter deviation,OD)第1大卵泡F1和第2大卵泡F2的颗粒细胞进行转录组测序并对其中的Wnt/β-catenin与Notch通路的关键组分进行表达量验证,进而探讨两条信号通路、细胞周期和细胞凋亡的关键基因及类固醇激素合成相关基因的表达规律.结果显示,PDF1、PDF2、ODF1和ODF2颗粒细胞中表达量高的通路关键组分对应的基因为:无翼型MMTV整合位点家族成员10a(wingless-type MMTV integration site family,member 10a,Wnt10a)、Wnt2b、卷曲蛋白 3(frizzled 1,Fzd3)、低密度脂蛋白相关受体8(low density lipoprotein-related receptor 8,LRP8)、蓬乱蛋白 3(dishevelled3,Dvl3)、轴蛋白 1(Axin1)、糖原合成酶激酶 3β(glycogen synthase 3β,GSK3β)、β-catenin(catenin beta 1,CTNNB1)、转录因子 7 样 2(transcription factor 7-like 2,TCF7L2)、淋巴增强因子 1(lymphoid enhancer factor1,LEF1)、B-细胞淋巴瘤因子9(B-cell CLL/lymphoma 9,BCL9)及Notch2、D114、与YRPW基序蛋白2相关的发状分裂相关增强子(Hes related with YRPW motif2,Hey2);细胞周期相关基因有:细胞周期蛋白2(cyclin2,CCND2)、细胞周期蛋白依赖性激酶4(cyclin-dependent kinase4,CDK4)、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1B(cyclin-dependent kinase inhibitor 1A,CDKN1B);线粒体凋亡途径主要由 BCL2-associated X(BCL2-associated X,Bax)基因进行调控,并由Caspase3和Caspase6来执行;类固醇激素合成基因有:3β-羟基类固醇脱氢酶基因(3β-hydroxysteroid dehydrogenase,3β-HSD)、细胞色素 P450 家族成员 11A1(cytochrome P450 family 11 subfamily A member 1,CYP11A1)和CYP19A1,且OD卵泡颗粒细胞E2合成能力增强;Wnt2定位于偏差过程的卵泡颗粒细胞中,在OD卵泡颗粒细胞中表达量显著升高(P<0.05);Wnt2b蛋白定位于卵泡颗粒细胞和膜细胞中,并在OD卵泡颗粒细胞中表达量极显著降低(P<0.01);两条信号通路中CTNNB1、LEF1、Notch2和Hey2基因的表达量均在OD卵泡颗粒细胞中极显著升高(P<0.01).本结果表明,牛第1卵泡波偏差过程中F1、F2卵泡颗粒细胞基因表达具有特异性,Wnt/β-catenin和Notch信号通路关键组分的表达趋势一致,这将为探索卵泡发育过程中颗粒细胞功能的分子调控机制提供参考依据.

    牛卵泡颗粒细胞Wnt、Notch信号通路细胞周期凋亡类固醇激素

    miR-133a_R+1调控ALDH5A1的表达对奶牛胎衣不下的影响

    汪玥吕琛姚丹赵兴绪...
    2564-2571页
    查看更多>>摘要:Micro RNA(miRNA)参与哺乳动物许多生理活动,其中miR-133a在胎盘和子宫生长发育过程中具有重要的调控作用.通过测序及靶基因预测软件发现miR-133a_R+1与ALDH5A1在胎衣不下奶牛(Bos tauru.s)胎盘组织中差异表达且可能存在靶向调控关系.本研究以正常排出及胎衣不下奶牛胎儿胎盘组织和健康奶牛子宫内膜上皮细胞(bovine endometrial epithelial cells,BEND)为实验对象,苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin,HE)观察胎儿胎盘组织的病理变化,实时定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测 miR-133a_R+1 与乙醛脱氢酶 5 家族成员 A1(aldehyde dehydrogenase 5 family member A1,ALDH5A1)在胎儿胎盘组织中的表达情况,采用免疫组织化学法(immunohistochemistry,IHC)检测ALDH5A1蛋白在胎儿胎盘组织中的定位,选取转染效率最佳条件100 nmol/L、12 h构建过表达miR-133a_R+1的BEND细胞模型,通过qRT-PCR与Western blot检测细胞中ALDH5A1基因及其蛋白表达水平.结果显示,RP胎儿胎盘绒毛短而稀疏,零散破碎.RP胎儿胎盘组织中miR-133a_R+1基因的表达量极显著上调(P<0.01),ALDH5A1在结缔组织、细胞滋养层中表达且表达量极显著下调(P<0.01),过表达miR-133a_R+1的BEND细胞中ALDH5A1基因及蛋白表达水平均极显著下调(P<0.01).实验结果表明,miR-133a_R+1通过靶向调控ALDH5A1的表达影响奶牛RP,为今后miRNA在奶牛RP中的作用机制研究提供了理论基础.

    奶牛胎衣不下胎盘miR-133a_R+1乙醛脱氢酶5家族成员A1(ALDH5A1)