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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

    蝴蝶兰DREB基因家族鉴定及非生物胁迫表达分析

    胡子昂罗平辛静静崔永一...
    1715-1728页
    查看更多>>摘要：脱水响应元件结合蛋白(dehydration responsive element binding,DREB)基因家族在植物响应低温、干旱和高盐等非生物胁迫过程中发挥重要作用,目前对蝴蝶兰(Phalaenopsis spp.)DREB基因家族的相关研究报道较少.本研究基于阿婆蝴蝶兰(Phalaenopsis aphrodite)基因组数据库,开展了蝴蝶兰DREB家族成员的全基因组鉴定、进化关系分析、生物信息学分析、亚细胞定位和在低温、干旱、高盐3种非生物胁迫及脱落酸(abscisic acid,ABA)处理下的基因表达模式分析.结果显示,在阿婆蝴蝶兰基因组数据库中共鉴定得到了31个DREB家族成员,分为A1～A6共6个亚组;保守基序分析表明,所有PaDREB转录因子均含有1个AP2保守结构域.阿婆蝴蝶兰转录组表达模式分析结果显示,不同PaDREBs呈现组织差异性表达,且多数基因在根部高表达.分离A1亚组4个成员,将其分别命名为:PaDREB1A、PaDREB1B、PaDREB1C和PaDREB1D,亚细胞定位结果表明,其均定位于细胞核.PaDREB1A～PaDREB1D的表达模式分析结果表明,PaDREB1A主要响应干旱、高盐和ABA处理;PaDREB1B主要响应低温和高盐处理;PaDREB1C主要响应干旱和ABA处理;PaDREB1D主要响应低温、干旱和ABA处理.上述结果提示,蝴蝶兰DREB家族在响应非生物胁迫通路中具有重要作用,本研究为后续研究蝴蝶兰DREB家族响应非生物胁迫的作用机理提供理论依据.

    蝴蝶兰脱水响应元件结合蛋白(DREB)转录因子生物信息学分析亚细胞定位非生物胁迫

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    水稻TFⅡB相关因子OsBRF1的功能探析

    陈歆惠陈广娜宁鹤陈家洛...
    1729-1741页
    查看更多>>摘要：在大多数真核细胞中,TFⅡB(transcription factorⅡB)是DNA转录合成RNA过程中RNA聚合酶Ⅱ的通用转录因子.TFⅡB相关因子(TFⅡB-related factor 1,BRF1)是RNA聚合酶Ⅲ的通用转录因子,负责合成tRNA和5S rRNA.拟南芥(Arabidopsis thaliana)中AtBRF1和AtBRF2以功能冗余的方式参与生殖生长.作为重要粮食作物及单子叶模式植物,水稻(Oryza sativa)中BRF1基因的功能尚未见报道.本研究构建了OsBRF1基因启动子驱动的β-葡萄糖苷酸酶(β-glucuronidase,GUS)表达载体,GUS染色结果显示,OsBRF1在根、叶、叶鞘、柱头、成熟根、成熟叶、圆锥花序、花粉、胚乳和花药中均有较高表达,在颖壳中不表达.将OsBRF1与GFP的融合表达载体经根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导转入本氏烟草(Nicotiana benthamiana)叶片,发现OsBRF1蛋白主要定位于细胞核.利用CRISPR/Cas9基因编辑手段无法获得纯合移码突变植株,表明OsBRF1基因纯合致死;进一步利用RNAi植株进行表型观察,发现OsBRF1的RNAi植株花粉活性和结实率显著下降(P＜0.05),表明该基因可能通过调控花粉活性而影响水稻结实率.酵母双杂交和双分子荧光互补结果显示,OsBRF1与OsTBP1～3(TBP:TATA结合蛋白,TATA-binding protein)存在蛋白互作,表明其可能仍然作为通用转录因子行使重要功能.本研究为深入探究OsBRF1基因功能及调控机制提供基础资料.

    水稻TFⅡB(transcriptionfactorⅡB)家族表达分析功能分析蛋白互作

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    谷子KNOX基因家族鉴定及组织表达模式分析

    施卫萍张欣赵媛刘敏...
    1742-1752页
    查看更多>>摘要：KNOX(knotted1-like homeobox,KNOX)是植物特有的一类具有同源异型结构域的转录因子,广泛参与植物的生长发育过程.为探究谷子(Setaria italica)KONXs基因的潜在功能,本研究采用生物信息学方法,在谷子全基因组水平对SiKNOX基因家族进行了鉴定和分析,并利用RT-qPCR检测其在不同组织中的表达量.结果显示,在谷子全基因组水平上一共鉴定到11个SiKNOXs基因,系统进化分析分为classⅠ和classⅡ两组,classⅠ包含5个SiKNOXs,classⅡ包含6个SiKNOXs.亚细胞定位预测发现所有SiKNOXs蛋白均定位在细胞核.染色体定位分析发现,11个SiKNOXs基因不均等地分布在谷子的7条染色体上.基因复制分析发现,有5个SiKNOXs基因组成了4个片段复制基因对.基因结构组成分析发现,所有的SiKNOXs由5～6个外显子组成;蛋白保守结构域分析结果显示,SiKNOXs的蛋白保守结构域由10个基序组成,其中motif 2、3、5、6分别构成了KNOX1、KNOX2、ELK、HD结构域.在SiKNOXs基因的启动子区域分布着许多与生物过程密切相关的顺式作用元件.SiKNOXs基因在谷子不同组织部位(包括根,茎,叶,穗,种子)均能检测到,且大部分SiKNOXs基因具有组织特异性表达特点.本研究为深入探讨KNOX基因家族调控谷子生长发育的功能提供了基础资料.

    谷子KNOX(knotted1-likehomeobox)基因家族组织表达模式

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    甜瓜CmWRKY7基因的克隆与表达分析

    李嘉琪张利超赵望龙陈春林...
    1753-1765页
    查看更多>>摘要：WRKY转录因子在植物响应生物和非生物胁迫中起着至关重要的作用.基于甜瓜(Cucumis melo)前期转录组测序得到1个强烈响应低温诱导的候选WRKY基因—CmWRKY7,本研究进一步解析其生物学信息及其在抵御非生物胁迫中的生物学功能,对CmWRKY7进行了克隆,采用生物信息学手段分析了其编码蛋白的分子特征,通过qRT-PCR检测了其在不同处理(低温,干旱,盐和ABA)下的表达模式.结果表明,CmWRKY7基因编码区全长732 bp,编码243个氨基酸,预测分子量为27.09 kD,理论等电点为9.50;属于亲水蛋白,脂肪族氨基酸指数为64.20,热稳定性较高.CmWRKY7蛋白序列中包含2 个高度保守的结构域:WRKYGKK和C2H2型锌指结构序列C-X4-C-X23-H-X-H,同时CmWRKY7蛋白中还包含26个可能的磷酸化修饰的位点,7个蛋白激酶C磷酸化位点,4个N-肉豆蔻酰化作用位点和1个酪氨酸激酶磷酸化位点.该蛋白二级结构以无规则卷曲为主,占比62.14%.系统进化分析显示,CmWRKY7与黄瓜(C.sativus)、刺角瓜(C.metuliferus)的蛋白进化关系最近.启动子预测分析表明,CmWRKY7启动子上存在多种激素和胁迫相关的顺式作用元件,蛋白互作预测分析表明,CmWRKY7多与胁迫相关蛋白存在互作关系.在非生物胁迫下,CmWRKY7基因参与ABA信号转导,积极应答干旱、高盐和低温胁迫,表明其在甜瓜抵御不利环境的过程中发挥积极作用.本研究结果为进一步研究CmWRKY7基因的生物学功能及其在甜瓜抗性育种中的应用提供理论基础.

    甜瓜WRKY转录因子克隆蛋白特征非生物胁迫

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    '老秋枣'ZjABR1基因克隆及功能验证

    张鹏飞仇力平晁瑞强崔文静...
    1766-1775页
    查看更多>>摘要：AP2/ERF家族广泛参与植物生长发育、激素响应等过程,能够影响果实质地的变化.为了探究AP2/ERF家族成员ABR1(abscisic acid repressor 1)在枣(Ziziphus jujuba)果实成熟过程中的表达模式和功能,本研究以'老秋枣'(Ziziphus jujuba cv.'Laoqiu zao')为材料,克隆了ZjABR1(LOC107409847)基因,并进行了生物信息学分析、亚细胞定位分析、表达分析,以及构建过表达载体进行瞬时转化和酵母单杂交实验.结果表明,'老秋枣'ZjABR1基因CDS区全长1 344 bp,编码447个氨基酸,含有1个AP2结合域.亚细胞定位显示,ZjABR1蛋白定位于细胞核.RT-qPCR分析发现,ZjABR1在完熟期枣果实中表达量最高.ZjABR1瞬时过表达增强了多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)活性和ZjPG表达.酵母单杂交实验证明,ZjABR1能够直接与ZjPG启动子结合.本研究为进一步阐明枣果实成熟的分子机制提供参考依据.

    枣ZjABR1克隆果实成熟功能验证

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    大葱MAX1基因克隆及其对高温胁迫的响应

    张宇辰柏咪凤徐欢欢邢嘉怡...
    1776-1783页
    查看更多>>摘要：MAX1(more axillary growth 1)是独脚金内酯合成途径中的关键基因,在大葱(Allium fistulosum)分蘖调节和抵御逆境胁迫中发挥重作用.本研究从大葱中克隆了AfMAX1 基因(GenBank No.AfisC2G04224),并进行生物信息学分析、亚细胞定位、组织表达模式和高温胁迫响应分析.结果显示,AfMAX1的CDS长度为1 545 bp,编码514个氨基酸,蛋白分子量为58.55 kD,为亲水性蛋白,无信号肽与跨膜结构域;蛋白序列比较分析显示,MAX1在多个物种中具有保守性;亚细胞定位结果显示,AfMAX1定位于本氏烟草(Nicotiana benthamiana)原生质体的细胞质和细胞核;表达模式分析显示,AfMAX1在大葱叶鞘中表达量最高,根中次之;AfMAX1基因表达量在高温胁迫12h后显著增加(P＜0.01).上述结果表明AfMAX1能够对高温胁迫进行响应,可能有助于增强植株分蘖调控及耐热性.本研究为深入探讨大葱株型调控和非生物胁迫抵抗的分子机制提供基础资料.

    大葱MAX1(moreaxillarygrowth1)高温胁迫表达分析生物信息学分析

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    NtCPS2基因通过调控赤霉素合成影响烟草腺毛发生

    曹可心杨惠娟刘化冰吴健...
    1784-1791页
    查看更多>>摘要：烟草(Nicotiana tabacum)叶面腺毛的生长发育与烟叶的香气品质有关.为探讨柯巴基焦磷酸合酶(Ent-copalyl diphosphate synthase 2,NtCPS2)与烟草腺毛生长发育及腺毛分泌物合成的关系,本研究使用'8306'的野生型品系(WT)、NtCPS2纯合编辑系(KD)和过表达株系(OE)为材料,对3种株系的烟草进行腺毛表型观察、腺毛密度统计、叶面分泌物西伯三烯二醇含量测定及其关键合成基因表达量进行分析.结果表明,与WT相比,KD株系的叶片分泌型腺毛密度增加75%左右,叶面腺毛分泌物显著增多(P＜0.05),OE株系的叶面腺毛分泌物显著低于WT株系(P＜0.05),较WT减少50%左右.负调控腺毛基因B2-型细胞周期蛋白(cyclin B2,NtCycB2)基因表达量在KD株系中显著低于WT株系(P＜0.05),OE与KD株系呈现相反趋势,NtCycB2基因表达量与腺毛表型呈相反趋势.KD烟株赤霉素含量显著高于WT株系(P＜0.05);OE烟株赤霉素含量显著低于WT株系(P＜0.05).KD株系赤霉素含量升高,分泌型腺毛密度增多,叶面主要腺毛分泌物西柏烷类物质含量增多;OE株系与KD株系呈相反趋势.综上结果表明,NtCPS2基因可能通过正向调控赤霉素生物合成,促进烟草分泌性腺毛密度增多,促进叶面腺毛分泌物分泌.本研究为NtCPS2基因通过赤霉素途径调控烟草腺毛及烟草香气物质的合成提供了新的研究方向.

    烟草叶面腺毛柯巴基焦磷酸合酶(NtCPS2)赤霉素香气物质代谢途径

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    巨桉C2H2锌指蛋白基因家族EgrZFP-EARs鉴定及其在非生物逆境下的表达模式分析

    俞键烽洪家都赵爽李笑眉...
    1792-1808页
    查看更多>>摘要：桉树(Eucalyptus spp.)是我国南方栽培的重要速生用材树种,但其抗逆性较差.含有乙烯响应元件结合因子相关两亲抑制(ethylene-responsive element binding factor-associated amphiphilic repression,EAR)基序的锌指蛋白(zinc finger protein,ZPF)转录因子成员被证明广泛参与植物对低温、高温、干旱和高盐等非生物逆境响应.本研究在全基因组范围内鉴定巨桉(Eucalyptus grandis)C2H2型ZFP的基础上,进一步分析含有EAR基序的EgrZFP-EAR成员.对这些基因的进化关系,所含EAR基序类型、数量,染色体定位和基因复制情况,以及基因、蛋白序列结构,启动子上的顺式作用元件等进行了分析.并利用转录组数据及qRT-PCR分析了EgrZFP-EAR在不同组织及低温(4℃)、高温(42℃)、干旱、NaCl(300 mmol/L)、ABA(100 μmol/L)和MeJA(100 μmol/L)处理下的表达模式.结果表明,巨桉中共含有118个C2H2型ZFP,其中57个为EgrZFP-EAR成员,包括54个Q-型和3个非Q-型C2H2型ZFP;EgrZFP-EAR中所含EAR基序有3种类型:LxLxL、DLNx(x)P及二者的重叠型.其中含LxLxL类型的EAR基序数量最多,共98个.基因组复制、串联重复及区段重复在这些基因扩张过程中都发挥了作用.EgrZFP-EAR启动子上分布着如逆境响应元件(stress responsive element,STRE)、干旱响应元件(dehydration responsive element,DRE)、干旱诱导的MYB结合位点(MYB-binding site,MBS)和低温响应元件(low temperature responsive element,LTRE)等多种逆境响应元件以及ABA响应元件(ABA-responsive element,ABRE)和MeJA响应元件CGTCA-motif、TGACG-motif等激素响应元件.组织表达模式大致分为4个类型:茎尖和幼叶高表达型、韧皮部高表达型、成熟木质部高表达型以及韧皮部、未成熟和成熟木质部均高表达型.而在4℃不同时间(2,6,12,24,48 h)处理的巨桉幼苗叶片中,EgrZFP-EAR基因的表达分为3种类型:持续诱导型、先升后降型和低温抑制型.高温、干旱、NaCl和ABA、MeJA处理的巨桉幼苗叶片中,来自于不同亚类的12个EgrZFP-EAR基因对不同逆境因子也有不同响应.总之,EgrZFP-EAR基因响应逆境的种类和模式有很大差异,表明了其在非生物逆境胁迫下功能的复杂性.本研究结果为进一步揭示桉树的抗逆分子机制,挖掘抗逆基因资源,进行分子辅助育种提供参考.

    巨桉锌指蛋白(ZFP)乙烯响应元件结合因子相关两亲抑制(EAR)基序非生物逆境基因表达

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    景宁木兰ZF-HD家族全基因组鉴定及其表达模式分析

    朱森宇陈小珺马晶晶任明杰...
    1809-1820页
    查看更多>>摘要：景宁木兰(Magnolia sinostellata)为浙江省特有极小种群,受到冠层遮荫胁迫影响,目前处于濒危状态.锌指同源结构域(zinc finger homeodomain,ZF-HD)是一类在植物发育及生物、非生物胁迫响应过程中发挥重要作用的转录因子.为了明确景宁木兰ZF-HD基因家族在弱光胁迫下的作用机制,本研究利用转录组数据对MsZF-HD家族成员进行鉴定及表达模式解析.基于景宁木兰叶片转录组数据和望春玉兰(M.biondii)基因组数据,本研究鉴定了12个MsZF-HD家族成员,均定位于细胞核,MsZF-HD2b也定位于叶绿体.系统发育分析表明,MsZF-HD家族分为4个亚族,所有成员均含有ZF-HD_dimer结构域,同一亚族成员之间的基序(motif)数量及其类型高度保守.GO分析表明,MsZF-HD家族成员广泛参与景宁木兰的生长发育.组织特异性表达分析表明,大部分MsZF-HD家族成员在景宁木兰叶芽和叶中具有较高表达量,其中MsZF-HD8在茎和叶中均高表达,而MsZF-HD13和MsZF-HD14在花和茎中高表达,说明其参与调控花发育和茎的伸长过程.此外,对遮荫胁迫下MsZF-HDs基因的表达模式进行分析,发现MsZF-HDs对弱光胁迫产生积极响应,其中MsZF-HD1a、MsZF-HD1b、MsZF-HD1c、MsZF-HD2a、MsZF-HD2b以及MsZF-HD14在受到弱光胁迫后显著下调表达(P＜0.05);MsZF-HD13在弱光处理21和28d的基因表达显著上调(P＜0.05);MsZF-HD11、MsZF-HD12和MsZF-HD8在弱光处理7d的基因表达显著上调(P＜0.05),之后则呈下调趋势.本研究对景宁木兰ZF-HD家族成员进行了鉴定,并发现其在叶片、茎等组织中对弱光胁迫存在显著表达响应;筛选到MsZF-HD13与MsZF-HD8可能是景宁木兰响应遮荫,协调生殖生长、茎伸长及叶片衰老等过程的关键基因.本研究为解析景宁木兰遮荫响应机制提供理论依据.

    锌指同源结构域(ZF-HD)转录因子家族景宁木兰弱光基因表达

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    布莱凯特黑牛大、小睾丸转录组分析及繁殖相关基因筛选

    王秀源刘瑞莉韩明轩张文琦...
    1821-1835页
    查看更多>>摘要：哺乳动物睾丸大小与精液品质及精子数量显著相关,根据成年时期的睾丸大小能够推测雄性繁殖力.为挖掘睾丸大小影响公牛繁殖力的关键候选基因,本研究采集12月龄布莱凯特黑牛(Bos taurus)外周血和睾丸,依据睾丸重量、长径和短径分为大睾丸和小睾丸2组,进行激素测定、睾丸组织学观察和转录组测序,以|log2 Fold Change|≥1和P-value≤0.01为阈值筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),并对其进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和KEGG富集分析;使用克隆、qPCR、Western blot和免疫组化方法对候选基因进行检测与定位.结果显示,大睾丸中间质细胞更多,生精小管发育更好;生殖激素睾酮和雌二醇浓度在大睾丸组中显著高于小睾丸组(P＜0.05).转录组结果显示,大、小睾丸中共有1 006个DEGs,在小睾丸中297个基因表达上调,709个基因表达下调.功能分析显示,DEGs富集于cAMP和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路,并在繁殖和发育过程中起作用;共筛选到双特异性蛋白磷酸酶4(dual specificity phosphatase 4,DUSP4)、70 kD热休克蛋白1样蛋白(heat shock 70 kD protein 1-like,HSPA1L)和丝裂原激活蛋白激酶4(mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase 4,MAP4K4)等9个繁殖相关候选基因.对MAP4K4基因及其蛋白进一步研究发现其在大睾丸中的表达量显著低于在小睾丸中(P＜0.05).免疫组化(immunohistochemistry,IHC)结果发现,MAP4K4蛋白在精子细胞和精母细胞的细胞质中高表达.抑制MAP4K4表达可能促进精母细胞增殖并有利于精子细胞存活.本研究可为深入了解牛睾丸大小与生殖功能的关系提供参考.

    牛睾丸大小生殖转录组丝裂原激活蛋白激酶4(MAP4K4)

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