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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

    Hotspot突变介导的油菜EPSPS草甘膦抗性改造与功能验证

    柯达何云浩吴方曾玉兰...
    889-900页
    查看更多>>摘要：草甘膦通过抑制植物5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase,EPSPS),无选择性地杀死绝大多数草本植物.通过转基因策略,将对草甘膦具有抗性的EPSPS酶编码基因转入作物,可培育耐草甘膦的作物.当前商业应用的抗草甘膦EPSPS主要来源于微生物,这种"跨界"的基因转移更容易引发人们对转基因安全的顾虑.因此,改造作物自身的EPSPS酶,进而利用内源基因培育耐除草剂作物,具有较大的应用价值.本研究通过构建甘蓝型油菜(Brassica napus)EPSPS突变热点(Hotspot)小型突变体文库,进而筛选高抗草甘膦的突变体.结果显示,获得了5个对除草剂抗性提高的突变体,其中突变体mBnEPSPS表现出最高的草甘膦抗性.相对于野生型BnEPSPS,突变体催化常数kcat由515/s下降到257/s,酶活下降了50％.草甘膦抑制动力学分析表明,存在草甘膦时,mBnEPSPS与BnEPSPS转换数kcat(gly)分别为116/s和13/s,突变体对草甘膦的抗性提高了8.9倍.酶学性质分析表明突变基本不改变酶对植物细胞微环境的适应性.mBnEPSPS转入烟草(Nicotiana benthamiana)后,能够使烟草耐受5倍于商业推荐剂量的农达(41％草甘膦异丙胺盐)处理,这一结果表明mBnEPSPS具有较高的育种应用价值.本研究为通过转基因和基因编辑培育抗除草剂油菜提供了基因资源和理论指导.

    甘蓝型油菜草甘膦抗除草剂定向进化5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)

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    基于转录组学分析性别、月龄对荷斯坦牛网膜脂肪组织炎症相关基因表达的影响

    柴金宝刘利王芳杨硕...
    901-913页
    查看更多>>摘要：公牛(Bos taurus)去势和长期育肥能够促进内脏脂肪的沉积,过多的脂肪沉积易引发机体慢性炎症,然而有关牛网膜脂肪组织炎症的分子机理研究相对较少.本研究以牛网膜脂肪组织为研究对象,旨在探究性别和月龄对荷斯坦育肥牛网膜脂肪组织炎症相关基因表达的影响.选择16月龄荷斯坦公牛(BF16)、阉牛(SF16)及26月龄阉牛(SF26)各3头,测定生长和血液生化指标,屠宰后采集网膜脂肪组织,进行组织切片苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining,HE)染色,采用RNA-seq技术对3组牛网膜脂肪组织进行转录组学分析,筛选组间差异基因,并对差异基因进行GO功能注释和KEGG富集分析、qPCR验证、候选基因筛选及蛋白网络互作分析.结果显示,共得到1173个组间差异表达基因,富集在8个基因表达趋势模式中;功能分析显示差异基因富集多个与炎症相关的生物学过程和信号通路;随机选择6个差异表达的基因进行qPCR验证,表达趋势与转录组测序结果一致,表明测序结果可靠;筛选到与炎症相关的5个生物学过程条目和5个信号通路共50个非冗余基因,聚类分析发现,与BF16组相比,去势能够上调SF16组网膜脂肪组织中抗炎症和促脂肪细胞分化基因(如TNF-α诱导蛋白3(TNF alpha induced protein 3,TNFAIP3),骨形成蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2)等)的表达,下调促炎症基因(如白细胞介素1β(interleukin-1beta,IL1B))的表达;与BF16和SF16组相比,长期育肥能够上调SF26组网膜脂肪组织中衰老和慢性炎症相关的基因(如半乳糖凝集素3(galectin 3,LGALS3),C-C基序趋化因子受体7(C-C motif chemokine receptor 7,CCR7)等)的表达.蛋白网络互作分析显示IL1B为关键中心节点.本研究结果为优化利用荷斯坦阉牛生产大理石纹牛肉技术提供理论依据.

    荷斯坦牛转录组性别月龄脂肪组织炎症

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    CaMV 35S增强子调节玉米基因表达的机制研究

    郭金洁张丹张伟张方东...
    914-926页
    查看更多>>摘要：玉米(Zea mays)是重要的粮食作物、饲料来源和工业原料等,随着生物技术的发展,转基因等新型技术在玉米育种中的应用越来越广泛.花椰菜花叶病毒(Cauliflower mosaic virus,CaMV)启动子CaMV 35S及其增强子广泛应用于玉米等作物的转基因操作中,因此,研究CaMV 35S增强子的的作用机理对于今后的应用具有重要的理论价值.本研究从已经获得的玉米激活标记突变体库中筛选出突变体材料,在分离突变位点在染色体上分布的基础上,利用qPCR分析了转座子插入位点上游和下游约100 kb范围内基因的时空表达变化.结果表明,CaMV 35S增强子显著上调了邻近基因的表达(P<0.05),转录增加的基因分布在转座子插入位点的上下游,激活距离可达63.7 kb.在上调表达的4个基因中,基因表达水平增强呈剂量依赖性,纯合突变体的表达显著高于杂合突变体(P<0.05).CaMV 35S增强子虽然提高了玉米突变体基因的转录水平,但并未显著改变基因在不同组织中的表达模式.CaMV 35S增强剂在玉米中的作用范围、剂量效应和组织特异性为后续在玉米分子生物学和基因工程中的应用提供了实验依据,也为CaMV 35S启动子在其他植物中的应用提供了借鉴.

    玉米CaMV35S增强子CaMV35S启动子基因表达特征

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    木豆NAC家族基因鉴定及其在真菌侵染下的响应分析

    张修齐吴睿董碧莹杜婷婷...
    927-942页
    查看更多>>摘要：NAC(NAM,ATAF1/2和CUC2)转录因子家族是具有保守NAC结构域蛋白的统称,在植物生长、发育和应激反应等生命活动中发挥关键调控作用.本研究利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)的NAC家族基因,通过序列比对,从木豆(Cajanus cajan)基因组中初步鉴定了90个CcNAC候选基因,系统发育分析显示,90个CcNAC基因可分为13个亚族,根据拟南芥基因功能的研究,筛选到Group 1～4亚族中,共24个CcNAC家族基因为潜在的生物胁迫响应基因.对24个CcNAC家族基因进行理化性质和启动子顺式作用元件分析,结果表明,启动子区域含有包括多种植物激素响应元件,可能与激素信号调控密切相关,具有潜在的响应生物与非生物胁迫的功能.转录组分析结果显示,在茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理12 h时,13个NAC基因显著上调表达,5个NAC基因显著下调表达,其中CcNAC55在处理3、6和12 h时均显著上调,且在6、12 h时表达水平最高.进一步利用半定量PCR检测发现,CcNAC55在真菌Cc1-1胁迫时持续显著上调,而在高温胁迫时没有明显差异,说明CcNAC55在木豆抵御生物胁迫的反应中可能发挥重要作用.为了验证CcNAC55应对生物胁迫的功能,本研究利用真空渗透转化法建立了过表达CcNAC55的木豆株系,并在叶片上接种致病真菌Cc1-1,结果显示,CcNAC55过表达可以显著降低木豆叶片的侵染率和侵染面积比率.本研究为木豆NAC基因功能的研究了提供参考,将有助于鉴定和选择与生物胁迫耐受性相关的候选基因.

    木豆生物胁迫NAC家族基因真菌抗病分析

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    桂花AQP基因家族鉴定及在花开放阶段的表达分析

    周杰钟诗蔚方遒董彬...
    943-957页
    查看更多>>摘要：水通道蛋白(aquaporin,AQP)是一种小分子膜内在蛋白,介导细胞与介质之间快速且被动的水分运输.本研究以桂花(Osmanthus fragrans)为材料,基于桂花基因组数据库,依据非冗余蛋白库(non-redundant protein sequence database,Nr)注释筛选获得桂花AQP家族41个成员的基因序列,通过系统进化分析将其划分为4个亚族:16个质膜内在蛋白(plasma membrane intrinsic proteins,PIP)、14个液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic proteins,TIP)、8个类NOD26膜内在蛋白(nodulin-26-like intrinsic proteins,NIP)和3个小分子碱性膜内在蛋白(small intrinsic proteins,SIP).同一亚族成员在基因结构和保守基序等方面具有较高保守性,其编码蛋白长度为145～432个氨基酸;分子量为14.81～45.90 kD;等电点为4.84～9.81.qPCR分析OfPIPs和OfTIPs在桂花不同组织中的表达模式发现,OfPIP1、OfPIP5、OfPIP12、OfPIP13、OfPIP14、OfPIP15、OfPIP16、OfTIP1、OfTIP3、OfTIP4、OfTIP6、OfTIP9和OfTIP13在花中呈现特异性表达,进一步对其在桂花花开放进程中的表达模式研究发现,OfTIP6在花开放前期(S1～S2)有较高转录,推测其对花开放初期液泡的扩展发挥重要功能.而OfPIP1、OfPIP13、OfPIP14、OfPIP15、OfPIP16和OfTIP13在桂花花开放的后期(S4～S5)相对表达量显著上调(P<0.05),推测这6个基因是在花开放后期行使功能的关键基因.本研究为进一步解析OfAQPs蛋白的生物学功能提供参考.

    桂花水通道蛋白(AQP)花开放

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    金鱼草AmFIM基因在龙葵中的表达和对其花发育的影响

    冯丽君陈柯俐郝燕敏李菲菲...
    958-967页
    查看更多>>摘要：UFO(unusual floral organs)基因及其直系同源基因在调控花分生组织确定性和花器官的发育中具有重要作用,其功能在多个物种中都已得到揭示.AmFIM(AmFimbriata)基因作为最早克隆的UFO类基因,与其他UFO类基因相比在功能和基因相互作用方面具有一定的差异性,此外,其在金鱼草(Antirrhinum majus)中的研究局限于转座子介导的突变体,因此AmFIM基因的功能还需进一步的验证与完善.本研究将pBI35S::AmFIM过表达载体在茄科龙葵(Solanum nigrum)中异源转化,通过形态学观察发现,转基因龙葵植株表现出明显的矮化、早花的表型,且AmFIM基因表达量的差异对龙葵聚伞花序和花器官产生不同的影响.弱表型株系中,每个花序中花数目减少,顶端花序结构复杂,花器官与野生型相比无明显差异;强表型株系中,聚伞花序转变为单花,花器官发生同源异型转化,即萼片出现花瓣状组织,雄蕊出现花瓣状组织,心皮出现雄蕊状结构,此外还出现了花器官的融合,表现为萼片和花瓣融合,花瓣和雄蕊融合.通过石蜡切片进一步观察强表型转基因龙葵雄蕊样心皮的内部结构,发现具有类似花药的组织.结果表明,AmFIM基因在龙葵中的过表达主要影响龙葵的花序结构和花器官的发育,AmFIM在调控花分生组织确定性、花器官分化和维持花器官边界等方面具有重要功能.本研究进一步完善了AmFIM基因的研究内容,为UFO类基因的分子调控机制提供了参考.

    金鱼草转基因龙葵AmFIM(AmFimbriata)UFO(unusualfloralorgans)花序结构花器官发育

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    基于转录组测序的上部烟叶遮阴响应解析

    张霞李国明李斌华陈燕...
    968-978页
    查看更多>>摘要：烟草(Nicotiana tabacum)为喜光作物,遮阴可影响其生长.为深入了解烟草遮阴胁迫下的响应机制,探讨遮阴对烟草叶片光合生理的影响及烟叶转录组的变化,本研究以'云烟87'为供试材料,对自然光照和40％遮光率两个处理组进行烟叶中叶绿素含量和光合参数的测定,并对烟叶进行转录组测序.结果表明,与对照比较,遮光处理组上部烟叶的光合色素—叶绿素a(chlorophyll a,Chla)、Chlb、类胡萝卜素、Chla+Chlb含量增加(P<0.05),Chla/Chlb没有显著变化;光合参数—净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)显著下降(P<0.05),气孔导度(stomatal conductance,Gs)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)和胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration,Ci)没有显著变化.转录组数据分析显示,对照组和遮光处理组之间共有10110个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中4438个上调表达、5672个下调表达.GO分析显示,DEGs与结合、催化活性、细胞部分、膜部分、细胞过程、代谢过程等条目密切相关.KEGG分析显示,DEGs主要富集在光合作用-天线蛋白、植物激素信号转导、吞噬体、谷胱甘肽代谢、淀粉和蔗糖代谢、甘油脂代谢、卟啉和叶绿素代谢等代谢通路.对于光合作用相关基因,遮光处理提高光系统Ⅰ(photosystemⅠ,PSA)和光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSB)的部分基因表达,而PsaB、PsbS、PsbR等基因下调表达,与光合电子传递途径及F型ATP酶相关的基因下调表达;对于卟啉和叶绿素代谢相关基因,与叶绿素合成相关的基因均上调表达,与叶绿素降解相关的基因下调表达.qRT-PCR验证实验结果显示,DEGs的表达趋势与RNA-seq结果高度一致.本研究为抗逆分子在烟草种植和新品种选育中的应用提供实验依据.

    烟叶遮阴转录组测序光合作用叶绿素

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    CIDEA基因对奶牛乳腺上皮细胞脂代谢相关基因表达及甘油三酯合成的影响

    赵欣姚大为赵淑颖杨春蕾...
    979-988页
    查看更多>>摘要：诱导细胞死亡的DNA片段化因子-α样效应物A(cell death-inducing DNA fragmentation factorα-like effector A,CIDEA)是一种脂滴(lipid droplet,LD)相关蛋白,在哺乳期的乳腺中高度表达,介导小脂滴变成大脂滴并促进甘油三酯(triglyceride,TAG)的积累.为了检测CIDEA基因对奶牛乳腺上皮细胞(bovine mammary epithelial cells,BMEC)中脂代谢相关基因表达及TAG合成的影响,本研究通过qPCR技术检测奶牛(Bos taurus)干奶期和泌乳盛期乳腺组织中的CIDEA基因表达变化;设计合成靶向CIDEA基因的siRNA检测脂代谢相关基因的表达;利用TAG试剂盒检测细胞内TAG的含量.结果表明,通过克隆得到全长660 bp的奶牛CIDEA基因(GenBank No.MW960011)的CDS区序列;对其进行了生物信息学分析发现,奶牛CIDEA基因核苷酸序列与婆罗门牛(B.indicus)(GenBank No.XM_019986952.1)、牦牛(B.mutus)(GenBank No.XM_005892367.1)、印度水牛(Bubalus bubalis)(GenBank No.XM_006043025.3)的同源性分别为99.73％、99.46％和98.52％,氨基酸序列同源性均在95％以上;qPCR检测发现,CIDEA基因在奶牛泌乳盛期的表达量是干奶期的1.5倍;在BMEC中转染siRNA,干扰效率达到95％以上;干扰CIDEA基因后,显著下调了脂肪酸从头合成相关基因固醇调节元件结合蛋白1(sterol-regulatory element binding proteins 1,SREBF1)、乙酰辅酶A羧化酶α(acetyl-CoA carboxylaseα,ACACA)的表达,同时抑制了TAG合成相关基因二酰甘油酰基转移酶1(diacylglycerol O-acyltransferase 1,DGAT1)、DGAT2、脂素1(lipin 1,LPIN1)和脂肪酸转运相关基因心脏脂肪酸结合蛋白3(heart fatty acid binding protein 3,FABP3)、人类白细胞分化抗原36(cluster of differentiation 36,CD36)的表达(P<0.05),并且促进了甘油三酯水解酶(adipose triglyceridelipase,ATGL)的表达(P<0.05);CIDEA干扰后,BMEC内TAG含量显著下降(P<0.05).综上所述,CIDEA基因在调节BMEC脂代谢相关基因及TAG合成方面发挥着重要的作用.本研究进一步明确乳脂代谢的调控机理,对奶牛产业的健康发展具有重要的理论和实践意义.

    奶牛乳腺上皮细胞(BMEC)诱导细胞死亡的DNA片段化因子-α样效应物A(CIDEA)乳脂代谢甘油三酯(TAG)

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    LPA对牦牛卵丘细胞主要卵源因子表达的影响

    刘斌王靖雷高丽青许瑞华...
    989-1000页
    查看更多>>摘要：一定浓度的溶血磷脂酸(lysobisphosphatidic acid,LPA)可以促进卵母细胞成熟,而卵丘细胞以及卵源因子(oocyte-secreted factors,OSFs)能够保障卵母细胞生长发育及功能的正常发挥.本研究旨在对卵丘细胞所分泌的卵源因子受到外源性溶血磷脂酸的调控后,其表达量的变化进行研究.以体外培养的牦牛(Bos grunniens)卵丘细胞为研究对象;添加外源性LPA(0,5,15,30和50µmol/L)进行调控,采用PCR、qPCR、Western blot及间接免疫荧光等方法,检测经LPA调控后卵丘细胞分泌的OSFs的表达变化.qPCR结果显示:当添加的LPA浓度为15µmol/L时,生长分化因子9(growth differentiation factor 9,GDF9)和成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors,FGF10)mRNA的相对表达水平达到最高,浓度大于15µmol/L时,GDF9和FGF10 mRNA的表达水平降低.LPA浓度为30µmol/L时,骨形态发生蛋白1(bone morphogenetic proteins 1,BMP1)和BMP15 mRNA的相对表达水平达到最高,浓度大于30µmol/L时,BMP15 mRNA的表达水平降低,BMP1 mRNA的相对表达水平变化不显著.Western blot结果显示:当LPA浓度为30µmol/L时,GDF9、BMP1、BMP15蛋白的相对表达水平最高,浓度大于30µmol/L时,BMP1、BMP15蛋白的表达水平降低,而GDF9蛋白的表达受到抑制.相比较其他OSFs蛋白对LPA的应答,在一定LPA浓度范围内,FGF10蛋白相对表达水平与LPA的浓度之间呈现剂量依赖性.免疫荧光结果显示:0µmol/L处理组OSFs在卵丘细胞的荧光标记主要集中在细胞质和细胞核,而LPA处理后的样本,OSFs在卵丘细胞细胞质中的荧光标记明显增强.本研究证实,在牦牛卵丘细胞体外培养过程中,外源性LPA能够在基因与蛋白水平上调节OSFs在卵丘细胞中的表达,添加适当浓度的LPA能够增加卵丘细胞相关细胞因子的分泌,进而对卵母细胞的发育进行调节.本研究对于构建牦牛以及其他哺乳动物卵母细胞成熟的体外培养模式具有借鉴意义.

    牦牛卵丘细胞卵源因子(OSFs)溶血磷脂酸(LPA)

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    基于转录组测序技术对哈萨克马产奶量相关差异表达lncRNA的研究

    马应国梁金超马海玉刘玲玲...
    1001-1012页
    查看更多>>摘要：长链非编码RNA(long-chain non-coding RNA,lncRNA)已成为几乎所有基因功能和调控水平的重要参与者.为了揭示lncRNA对泌乳前期马(Equus caballus)产奶量的潜在作用,本研究选取8匹3～4岁体型相似、处于泌乳前期的健康哈萨克马,根据产奶量高低分为高产奶量组(H)和低产奶量组(L),利用转录组测序技术对2组马匹乳进行非编码RNA测序.通过GO和Pathway功能显著性富集分析来确定差异表达基因行使的主要生物学功能和参与的生化代谢途径及信号途径.按照P<0.05、FC≥1筛选出差异表达lncRNA并对差异表达lncRNA进行后续的功能研究.结果表明,在泌乳前期高产组和低产组的哈萨克马乳中共发现30个差异表达lncRNA(上调16个,下调14个).从中筛选出血管内皮生长因子-D(vascular endothlial growth factor,VEGFD)、磷脂酰肌醇聚糖类A(phosphatidylinositol glycan,class A,PIGA)、乌头酸酶-1(aconitase closing odor,ACO1)等与乳腺发育及泌乳相关的基因.研究结果表明,lncRNA可能通过靶向乳腺发育和泌乳相关基因来调控泌乳或乳腺发育的过程.本研究为lncRNA在马育种工作中的应用提供参考.

    长链非编码RNA(lncRNA)哈萨克马奶产量

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