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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

    小麦ABF/AREB/ABI5基因家族全基因组鉴定与表达分析

    郭树娟孙月郑昊元赵惠贤...
    667-681页
    查看更多>>摘要：脱落酸响应元件结合因子/脱落酸响应元件结合蛋白/脱落酸不敏感蛋白5(abscisic acid(ABA)-responsive element binding factors/ABA-responsive element binding proteins/ABA insensitive 5,ABF/AREB/ABI5)属于碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,bZIP)转录因子A亚家族,参与植物ABA信号通路,调控下游基因表达,进而影响植物生长发育、逆境胁迫响应等.本研究对小麦(Triticum aestivum)ABF/AREB/ABI5基因进行了全基因组鉴定,并对其基因系统进化关系、理化性质、基因结构、基因复制、启动子顺式作用元件及表达模式进行了分析.在小麦全基因组范围内共鉴定到36个TaABF基因,分布在除了7B外的小麦所有染色体上,且在第Ⅲ部分同源群上存在串联复制和片段复制事件.TaABF编码区长度为672～1191 bp,蛋白等电点为5.22～9.93,均为亲水性蛋白.根据系统进化分析可分为3组,每组中的TaABF基因在结构和保守基序上表现出高度相似性.启动子顺式作用元件分析表明,TaABF基因家族启动子具有多种响应激素和非生物胁迫相关的顺式作用元件.转录组表达模式分析显示,不同TaABF基因呈现组织和发育时期差异性表达,多数基因在种子发育时期高表达;与拟南芥AREB/ABF亚家族同源的GroupⅠ中基因TaABF17、TaABF18、TaABF19在干旱和盐胁迫下均上调表达.进一步利用qPCR对TaABF17、TaABF18、TaABF19基因在ABA和干旱、盐处理下的表达进行分析,结果表明,ABA处理后TaABF18显著上调表达,而TaABF17和TaABF19显著下调表达;干旱和盐处理后TaABF17、TaABF18、TaABF19基因都显著上调表达.本研究为小麦TaABF基因抗逆功能研究提供了基础资料.

    小麦ABF/AREB/ABI5亚家族生物信息学分析表达模式

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    转录组芯片分析发现雄性不育小麦BNS的乙酰辅酶A代谢途径缺陷

    付庆云杨靖孙海丽苏晴...
    682-694页
    查看更多>>摘要：BNS(Bai-nong sterility)是一个普通小麦(Triticum aestivum)的核型温敏雄性不育系,在杂交小麦研究中有重要价值.为揭示其不育生理机制,本研究采用Affymetrix小麦表达谱芯片检测BNS雄性不育和雄性可育四分体时期、单核期花药及对应穗轴的转录组,分析差异探针谱生成的代谢网络.结果发现,BNS可育花药上调表达探针基因生成的代谢网络中,形成乙酰辅酶A代谢子网络,完全不育花药中该代谢子网络缺陷,部分不育花药中缺少合成节点.乙酰辅酶A代谢子网络由乙酰辅酶A合成和代谢、酰基辅酶A合成和代谢、硫酯合成和代谢6个节点组成,连接的代谢途径有激素代谢、蜡质代谢、氨基酸代谢、ATP合成、线粒体电子传递等,继而连接柱头、花药和花粉发育.乙酰辅酶A是细胞能量代谢的枢纽性物质,该代谢途径缺陷直接影响ATP等能量载体生成,从而影响小孢子发育.分别检测BNS不育株和可育株的花药、旗叶组织中ATP含量,发现不育花药中ATP含量比可育花药下降10％左右(P<0.01),不育旗叶中ATP含量比可育旗叶下降达50％(P<0.01).上述结果证实不育系在小孢子发育关键时期出现ATP供应短缺,推测乙酰辅酶A代谢缺陷是BNS雄性不育的重要生理机制.本研究为揭示BNS的不育发生过程提供了重要线索,也为植物雄性不育能量供应短缺的形成提供了代谢依据.

    小麦BNS雄性不育Affymetrix小麦转录组芯片乙酰辅酶A代谢ATP含量

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    海岛棉体细胞胚发育特异性基因GbLEC2启动子的克隆和活性检测

    赵雪柳涛黄明婧张佳伟...
    695-703页
    查看更多>>摘要：在发育调控因子介导的植株再生过程中,发育调控因子的过量表达会引起植株畸形、花粉败育等多重效应.寻找合适的启动子来驱动发育调控因子在植物中的恰当表达是获得发育正常的再生植株的方法之一.B3转录因子LEAFY COTYLEDON2(LEC2)在胚胎发育过程中特异表达,在种子成熟过程中发挥着重要的调控作用.本研究通过半定量PCR初步检测到海岛棉(Gossypium barbadense)GbLEC2在根、茎、叶和胚性愈伤组织中不表达或表达量微弱,而在球形胚、鱼雷胚和子叶胚中的表达量较高.生物信息学分析结果表明,GbLEC2启动子序列中含有控制种子特异性表达的Skn-1和RY repeat顺式作用元件.为了进一步研究GbLEC2启动子的转录特性,本研究借助瞬时转染法将ProGbLEC2-1(2000 bp)、ProGbLEC2-2(1500 bp)、ProGbLEC2-3(1000 bp)、ProGbLEC2-4(500 bp)等4种不同长度的GbLEC2启动子片段转入海岛棉不同的组织细胞中.GUS染色分析结果显示,ProGbLEC2-3(1000 bp)和ProGbLEC2-4(500 bp)启动子片段仅在体细胞胚胎发生时期有转录活性,这初步符合Lowe等对驱动"发育调控因子"表达的启动子要求.本研究克隆获得的GbLEC2启动子片段有望作为一种新型候选启动子精准调控发育调控因子的表达,从而应用于发育调控因子促植株再生体系介导的新型海岛棉分子育种技术平台.

    海岛棉GbLEC2启动子体细胞胚发生GUS活性

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    棉花Gols基因家族的鉴定及其在干旱胁迫应答中的功能研究

    古丽斯坦•赛米刘隋赟昊郑蓓陈永坤...
    704-717页
    查看更多>>摘要：棉子糖在植物应答非生物胁迫过程中发挥着重要的作用,肌醇半乳糖苷合成酶(galactinol synthase,Gols)是参与合成棉子糖的重要酶类.本研究在全基因水平上对Gols基因家族进行了鉴定和分析,在亚洲棉(Gossypium arboreum)和雷蒙德氏棉(G.raimondill)中分别鉴定出8个和7个Gols基因,在陆地棉(G.hirsutum)和海岛棉(G.barbadense)中均鉴定14个Gols基因.进化分析显示,Gols基因家族可分为7个亚组.保守基序和基因结构分析显示,亲缘关系近的Gols基因之间的保守基序和基因结构也十分相似.启动子顺式作用元件分析显示,GhGols基因存在多个与非生物胁迫应答相关的顺式作用元件.组织表达模式分析显示,一些GhGols基因在特定的组织中优势表达.PEG处理下的表达分析显示,部分GhGols基因的表达受到PEG的显著诱导,其中GhGols6的表达受PEG诱导显著上调.qPCR结果显示GhGols6的转录水平也受到干旱胁迫的显著诱导(P<0.01).进一步利用病毒诱导的基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)对GhGols6基因进行沉默,发现沉默GhGols6降低了棉花对干旱胁迫的耐受性,表明GhGols6是棉花干旱应答的正调控因子.本研究为后续深入研究Gols基因在棉花干旱胁迫应答中的功能提供了参考.

    棉花干旱胁迫肌醇半乳糖苷合成酶(Gols)表达分析病毒诱导的基因沉默(VIGS)

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    两个柑橘品种果实有机酸相关基因的差异表达分析

    王建辉杨鑫龚晓源余洁霖...
    718-729页
    查看更多>>摘要：柑橘(Citrus)果实富含柠檬酸等营养成分.为了探究柑橘果实汁胞细胞中关键基因的转录变化对柠檬酸等品质相关代谢物积累的影响,分别对两个遗传相近的枸橼类柑橘品种'甜柠檬'(C.limetta)与'尤力克'(C.limon)进行果实品质分析.转录组测序结果对比分析表明,两个品种的果实汁胞细胞之间参与柠檬酸等代谢物的合成、分解、转运相关基因发生转录变化.在果汁可滴定酸含量差异显著的两个柑橘品种之间发现了4044个差异表达基因.对差异表达基因进行了KEGG代谢通路的富集分析.低酸型'甜柠檬'的汁胞细胞中上调的差异表达基因富集于γ-氨基丁酸代谢(GABA shunt)等24个代谢通路;高酸型'尤力克'上调的差异表达基因富集于柠檬酸循环等13个代谢通路.在果实成熟期,两个品种之间的柠檬酸合成酶基因的相对表达量没有显著性差异;'尤力克'汁胞细胞中质子泵转运基因的相对表达量显著高于'甜柠檬',从而促进'尤力克'汁胞细胞中液泡的酸化.果实有机酸含量可能与柠檬酸分解、质子泵转运相关基因的上调表达有关.本研究为深入解析柑橘属果实的有机酸代谢机理提供了一定理论依据.

    柑橘属柠檬酸蔗糖转录组测序超高效液相串联质谱qPCR

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    牡丹PsDXR和PsMCS基因的克隆、表达分析及亚细胞定位

    李紫瑶刘冰胡增辉吴静...
    730-740页
    查看更多>>摘要：萜烯类化合物是牡丹(Paeonia suffruticosa)的主要花香成分,1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原酶(1-deoxyxylulose-5-phosphate reductoisomerase,DXR)和2-甲基赤藓糖-2,4-环二磷酸合成酶(2-C-methylerythritol-2,4-cyclodiphosphate synthase,MCS)作为2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate,MEP)途径中的关键酶,在植物萜烯合成中起着重要作用.为探究PsDXR和PsMCS基因在牡丹萜烯合成途径中的作用,本研究以牡丹'皇冠'cDNA为模板,克隆了PsDXR(GenBank No.ON092613)和PsMCS基因(GenBank No.ON092614),对其进行了生物信息学分析和亚细胞定位,并通过qRT-PCR分析了其在牡丹'皇冠'不同花发育时期和组织中的表达.结果显示,PsDXR和PsMCS基因cDNA编码全长分别为1401和702 bp,分别编码466和233个氨基酸.2个基因编码的蛋白均为稳定亲水性蛋白,PsDXR蛋白具有DXP_reductoisom和DXP_redisom_C保守结构域,PsMCS蛋白具有MECDP特有结构域.亚细胞定位结果显示2个蛋白均定位于叶绿体.PsDXR和PsMCS基因在花的不同发育时期的表达模式均为先升高后降低;在不同组织中,2个基因均具有显著的表达差异性(P<0.05).研究结果表明PsDXR和PsMCS基因在牡丹MEP代谢途径中可能起着重要的作用.本研究为牡丹在萜烯类物质的生物合成中提供分子研究依据.

    牡丹牡丹1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原酶(PsDXR)基因牡丹2-甲基赤藓糖-2,4-环二磷酸合成酶(PsMCS)基因基因克隆表达分析亚细胞定位

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    钩藤UrIO基因及其启动子的克隆与分析

    郑浩杰王晓红李永权李雪...
    741-753页
    查看更多>>摘要：环烯醚萜氧化酶(iridodial oxidase,IO)属于CYP76家族A26亚家族,是萜类吲哚生物碱上游合成途径中环烯醚萜途径的第4步限速酶,能催化环烯醚萜生成7脱氧马钱子酸.本研究基于转录组数据注释,克隆得到钩藤(Uncaria rhynchophylla)UrIO基因(GenBank No.ON227515),编码516个氨基酸;系统进化关系显示,钩藤UrIO与金鸡纳树(Cinchona calisaya)CcIO亲缘关系最近,其次是长春花(Catharanthus roseus)CrIO;多序列比对分析表明,钩藤UrIO具有细胞色素P450(cytochrome P450 proteins,CYP)家族的3个典型结构域.组织表达谱显示,UrIO在钩藤的茎中表达水平最高,其次是果实中;并且在外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理下显著上升(P<0.05),不受外源脱落酸(abscisic acid,ABA)诱导;利用融合引物与巢式整合PCR(fusion primer and nested integrated PCR,FPNI-PCR)技术克隆UrIO的启动子;植物顺式调节元件(plant cis-acting regulatory elements,PlantCARE)分析显示,该启动子包含胁迫响应和激素响应等元件,瞬时烟草(Nicotiana tabacum)转化实验表明,该启动子能驱动下游GUS基因表达,进一步的酵母单杂交(yeast one hybrid,Y1H)证实了UrMYC2和UrIO启动子互作.本研究为进一步解析钩藤萜类吲哚生物碱合成途径提供参考.

    钩藤环烯醚萜氧化酶启动子酵母单杂交

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    贯叶连翘AP2家族的全基因组鉴定及表达特征

    李勇慧梁玉洁常思瑾郭明欣...
    754-766页
    查看更多>>摘要：贯叶连翘(Hypericum perforatum)是一种多年生草本植物,也是重要的药用植物.AP2(APETALA2)基因家族是植物中较特殊的转录因子家族,在调控植物的生长发育中起到关键作用.贯叶连翘作为金虎尾目中被测序的物种,其AP2基因家族尚未被分析过.为了解AP2基因家族在贯叶连翘中的特性与功能,本研究利用不同组织中贯叶连翘转录组测序数据和生物信息学方法鉴定到21个HpAP2转录因子,对其理化性质、基因结构、保守基序、进化关系、顺式元件和表达模式进行分析,利用qRT-PCR检测5个HpAP2家族基因在3种激素胁迫下的表达变化.结果表明,HpAP2家族成员的理化性质存在差异,都属于亲水性蛋白;在AP2蛋白二级结构中,无规卷曲和α-螺旋占比较大,延伸链和β-转角相对占比较小;系统进化分析显示,HpAP2家族基因分为euANT(eu-AINTEGUMENTA)、basalANT和euAP2三个亚组,相同亚组成员具有相似的基因结构和保守基序;HpAP2启动子区顺式作用元件包括转录、发育、非生物或生物胁迫及激素响应4类;转录组数据显示,57.14％的AP2家族基因在根、茎、叶和花4种组织中均表达,但表达水平存在明显差异;qRT-PCR分析显示,选取的5个HpAP2基因在不同激素胁迫下都表现出差异表达,其中HpAP2-5、HpAP2-11和HpAP2-18分别在脱落酸(abscisic acid,ABA)、水杨酸(salicylic acid,SA)和赤霉素(gibberellin,GA)处理中出现显著的上调表达,提示这些基因可能在应激相关植物激素的响应中发挥作用.本研究为深入阐释HpAP2基因家族功能及其在胁迫响应中的调控作用提供参考依据.

    贯叶连翘AP2(APETALA2)基因家族激素qRT-PCR转录因子

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    芳樟中芳樟醇合酶基因CcTPS14的克隆和表达分析

    曹瑞兰周增亮任志华王习政...
    767-775页
    查看更多>>摘要：芳樟(Cinnamomum camphora var.linaloolifera)是一类枝叶精油中富含芳樟醇的樟树,经济价值高,是我国南方地区重要的工业原料树种之一.芳樟醇合酶是芳樟醇合成途径的关键萜类合成酶(terpene synthases,TPSs).为解析芳樟中芳樟醇合酶基因的作用机理,本研究基于转录组数据,从芳樟优良无性系中克隆1个芳樟醇合酶基因CcTPS14(登录号:ON156014),并对其进行生物信息学、系统进化和组织特异性表达分析.结果显示,CcTPS14基因全长725 bp,CDS为684 bp,编码227个氨基酸,相对分子质量为25.69 kD;CcTPS14蛋白理论等电点为5.39,脂肪系数为87.19,不稳定系数为51.40,为亲水性蛋白.亚细胞定位预测显示CcTPS14最可能定位在叶绿体中,其二级结构主要为无规则卷曲(65.86％)和α-螺旋(22.52％),含有少量扩展链(12.60％)和β-折叠(9.01％).系统进化分析发现,CcTPS14与沉水樟(C.micranthum)和土肉桂(C.osmophloeum)TPS亲缘关系最近,而与水青树(Tetracentron sinense)和朱红大杜鹃(Rhododendron griersonianum)等物种的亲缘关系较远.qPCR结果显示,CcTPS14基因在芳樟不同组织部位相对表达量存在显著差异,其中CcTPS14在芳樟的成熟组织中的(如茎和老叶)表达量显著高于幼嫩组织(如嫩叶,幼果和花)中的表达量(P<0.05).本研究为深入解析CcTPS14功能及其芳樟中芳樟醇合成分子机制提供了参考依据.

    芳樟芳樟醇合酶(TPSs)生物信息学分析表达分析

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    牛KLF14和PDE10A基因的印记鉴定和甲基化分析

    董艳秋靳兰杰杨欣怡李冬杰...
    776-783页
    查看更多>>摘要：在哺乳动物中,印记基因与胎盘发育和胎儿生长密切相关.印记基因的表达变化会通过各种生理反应和信号通路导致哺乳动物生长发育异常并引发相关疾病.KLF14(Kruppel like factor 14)和磷酸二酯酶10a(phosphodiesterase 10a,PDE10A)基因在人(Homo sapiens)和小鼠(Mus musculus)中被鉴定为印记基因.目前,关于KLF14和PDE10A基因在牛(Bos taurus)中的印记研究还未见报道.本研究首先应用RT-PCR方法分析KLF14和PDE10A基因在牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、大脑和胎盘中的表达,发现KLF14基因只在胎盘中表达;而PDE10A基因在被检测组织中均有表达.进一步应用基于SNP的RT-PCR产物直接测序方法,分析KLF14和PDE10A的等位基因表达状态.结果显示,KLF14基因在胎盘中为单等位基因表达,通过对其双亲的基因型进行分析,确定KLF14基因在牛胎盘中为母源印记基因;而PDE10A基因在胎盘和其他组织中均呈现双等位基因表达,为非印记基因.应用亚硫酸盐测序方法分析KLF14基因启动子区的甲基化状态,发现其在牛胎盘和精子中均为轻甲基化,不存在差异甲基化区,说明KLF14基因启动子区的甲基化修饰不参与调控KLF14基因的印记表达.上述结果表明牛KLF14基因为胎盘特异的母源印记基因,PDE10A基因为非印记基因.本研究为深入探讨KLF14和PDE10A基因功能提供参考依据.

    牛基因组印记DNA甲基化KLF14(Kruppellikefactor14)磷酸二酯酶10a(PDE10A)

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