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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

    铁皮石斛PIN基因家族的全基因组鉴定和表达分析

    王灏姜伟伟郭英纯斯金平...
    1649-1664页
    查看更多>>摘要：生长素的极性运输和不对称分布主要由生长素极性输出载体PIN(PIN-FORMED)家族介导,对于植物生长发育具有重要的调控作用.本研究利用生物信息学和转录组测序等技术手段,对铁皮石斛(Dendrobium catenatum)PIN家族成员进行全基因组鉴定,并在系统进化关系、基因结构、蛋白保守基序和结构域组成、启动子顺式作用元件、组织表达谱和胁迫响应方面进行分析.结果显示,铁皮石斛有21个PIN家族成员,包括7个进化支(PIN1/2/3/5/6/8/9);在单子叶特有的PIN9进化支中,DcPIN9成员数量急剧扩增,可能与其特殊的生活方式和生存环境密切相关.DcPIN家族蛋白均含有标志性的N/C端疏水区(各含5个跨膜结构域)和中间的亲水环.DcPIN家族基因的上游启动子区域富含与激素、光、发育、逆境响应相关的顺式调控元件.转录组数据表明,DcPIN家族基因在不同组织中的表达存在明显差异,总体上可分为特异性表达和普遍性表达.不同处理下的转录组和qRT-PCR分析表明,DcPIN1a/9a/9d/9g参与对低温的响应,DcPIN9a/9f/9h参与对干旱的响应,DcPIN3a/9a/9d/9h参与对茉莉酸甲酯的响应,DcPIN1c/3a/9a参与对白绢病原翠雀小核菌(Sclerotium delphinii)侵染的响应.本研究为进一步解析铁皮石斛PIN基因家族在生长发育和环境适应中的功能提供参考依据.

    铁皮石斛PIN基因家族生长素极性运输基因表达

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    小麦OFP基因家族鉴定及其低温胁迫的表达分析

    徐渴王伟伟武宁静张树华...
    1665-1677页
    查看更多>>摘要：卵形蛋白(ovate family proteins,OFPs)基因家族是植物特有的转录因子之一,在植物响应低温胁迫中具有重要作用.为了探究小麦(Triticum aestivum)中的OFP家族成员及其低温响应特征,本研究在小麦全基因组范围内鉴定OFP基因家族成员并进行生物信息学分析,利用RNA-seq测序数据,分析了不同组织及低温胁迫下小麦TaOFPs的表达模式.结果显示,小麦基因组中共鉴定出100个TaOFPs,在A、B和D亚基因组均匀分布;系统发育分析将小麦、水稻(Oryza sativa)及拟南芥(Arabidopsis thaliana)的OFP基因分为6组,禾本科水稻及小麦OFP基因在进化上更为保守;启动子元件分析结果表明,TaOFP家族基因启动子含有大量茉莉酸甲酯响应元件、脱落酸响应元件、低温响应元件、干旱响应元件等激素和非生物胁迫响应元件;表达模式分析表明,TaOFP家族基因呈现组织和时期特异性表达;冷冻胁迫下,25个TaOFPs基因仅在冷驯化冷冻后呈现差异表达,且TaOFP4-1D,TaOFP10-2B,TaOFP27-4D,TaOFP31-5A和TaOFP33-5D基因在冷驯化冷冻和非冷驯化冷冻后呈现相反表达模式,推测这些基因参与小麦的抗寒性调控.本研究为进一步探究TaOFP基因家族成员的功能及解析其在低温胁迫响应中的调控作用提供参考依据.

    小麦OFP基因家族鉴定低温胁迫表达分析

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    大白菜—结球甘蓝易位系外源NAC086基因的鉴定与表达分析

    尚金梦王汝颖轩淑欣江丹...
    1678-1687页
    查看更多>>摘要：NAC(NAM/ATAF/CUC)转录因子是植物中特有且最大的转录因子家族之一,在抵抗逆境胁迫反应、调控植物生长发育、参与器官模式建成以及生长素传导、叶片凋亡等生理过程中具有重要作用.为了鉴定大白菜(Brassica campestris ssp.pekinensis)—结球甘蓝(B.oleracea var.capitata)双单倍体(double haploid,DH)易位系AT1-18中的外源甘蓝NAC086基因,同时了解该基因的功能,以AT1-18及其亲本为研究对象,通过特异性引物设计、PCR扩增片段序列分析、逆转录PCR(reverse transcription-PCR,RT-PCR)、实时定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)等方法,对大白菜和结球甘蓝NAC086基因进行了鉴定,同时对NAC086基因的组织表达特异性、响应外源生长素或盐水处理后的表达模式进行了研究.结果表明,基于大白菜Bra006392设计的特异性引物仅在大白菜中具有扩增产物,基于结球甘蓝基因Bol034440设计的特异性引物同时在结球甘蓝和易位系中具有扩增产物,且在易位系中扩增产物的序列和Bol034440基因CDS序列的一致性高达99％,证明了在易位系中结球甘蓝的Bol034440基因代换了大白菜的Bra006392基因.RT-PCR分析表明,Bol034440在大白菜不同组织中几乎无表达,在易位系不同组织中具有较高的表达量(依次是根>叶>蕾>花>茎,其中根与花,蕾,茎差异显著).Bra006392在易位系中除在根中有少量表达外,其他组织几乎无表达;在大白菜叶中表达量显著高于其他组织.Bra008567在大白菜和易位系不同组织中均具有一定表达量,其中在大白菜的根中表达量最高,显著高于其他组织;在易位系的叶中表达量最高,除与根差异不显著,与其他组织均达到显著差异.qRT-PCR分析表明Bol034440和Bra008567基因负向响应外源生长素处理作用,正向响应盐水处理的作用,响应时间均在处理后2 h,其中Bol034440在响应过程中占主导地位.研究结果为开展NAC086基因的功能验证和研究外源甘蓝NAC086基因在大白菜遗传背景下的互作与调控提供了依据.

    大白菜易位系NAC086外源基因鉴定逆转录PCR(RT-PCR)基因表达

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    潘那利番茄转录因子SpBBX1基因的克隆、表达及耐逆性初步分析

    赵四方周涛胡佳惠兰海燕...
    1688-1697页
    查看更多>>摘要：B-box(BBX)转录因子在幼苗的光形态建成、开花的光周期调节、避光等生长发育过程以及对生物和非生物胁迫的响应中发挥着重要作用.本研究从野生潘那利番茄(Solanum pennellii)中获得了1个BBX蛋白基因,命名为SpBBX1(基因ID:Sopen02g034260),对其进行了理化性质、蛋白结构、进化树分析,并观察了该转录因子的亚细胞定位,分析了原核表达及胁迫耐受性.结果显示,该基因包含1个1173 bp的完整开放阅读框,编码390个氨基酸,定位于细胞核;进化树显示其氨基酸序列与栽培番茄(S.lycopersicum)开花期基因SlCONSTANS1(基因ID:Solyc02g089540)及马铃薯(S.tuberosum)BBX蛋白1(StB-box1)(基因ID:PGSC0003DMP400017796)亲缘关系最近.SDS-PAGE电泳及Western blot结果显示,SpBBX1重组蛋白的分子量约为48 kD.qRT-PCR分析发现,SpBBX1在茎、叶、花中均有表达,叶片中的表达量最高.原核重组大肠杆菌(Escherichia coli)BL21::pET-30a-SpBBX1在NaCl和甘露醇胁迫下生长显著低于对照菌(P<0.05).本研究结果揭示了潘那利番茄SpBBX1基因可能在盐胁迫响应中具有负调控效应,为进一步研究植物BBX蛋白的功能提供理论依据.

    潘那利番茄BBX蛋白原核表达亚细胞定位表达模式

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    烟草NtMYB4a基因CRISPR/Cas9敲除载体构建与遗传转化

    蒋悦罗倩杨琴李红强...
    1698-1709页
    查看更多>>摘要：MYB转录因子在植物生长发育和抵御胁迫中起着重要的作用.为开展烟草(Nicotiana tabacum)NtMYB4a的功能研究和新种质的创制,本研究以NtMYB4a为靶基因,根据其CDS序列在第1和第3外显子上选定两个靶标Y1和B1,分别合成Oligo二聚体后和CRISPR载体连接,转化大肠杆菌(Escherichia coil)感受态DH5α后提取质粒并测序,将测序正确的质粒Y1-1和B1-1经LguⅠ酶切后用T4连接酶进行重组连接,成功构建了CRISPR/Cas9编辑系统的双靶标敲除载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的叶盘法来转化烟草,经PCR和测序鉴定获得29株阳性植株,阳性率为24.37％,其中15株在靶点和非靶点处发生了不同程度的突变,共有4种突变类型,突变率为51.72％.初步观察发现NtMYB4a编辑T0代植株出现不同程度的矮化和花色变异,甚至死亡.qRT-PCR分析发现T0代植株花、茎、叶中NtMYB4a表达量不同程度下调.本研究为后续开展NtMYB4a的功能和以NtMYB4a为节点的分子调控机制研究提供了基础资料.

    烟草NtMYB4a基因基因敲除载体构建遗传转化CRISPR/Cas9

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    浙贝母GA20ox、NCED、IAA的克隆、表达及在鳞茎发育中的作用

    李梓铭范小平金泽兰江建铭...
    1710-1721页
    查看更多>>摘要：赤霉素(gibberellin,GA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)和生长素(auxin,IAA)作为植物体内的內源调节激素,对植物生长发育以及植物对逆境胁迫的响应起着重要作用.赤霉素双加氧酶(gibberellin 20-oxidase,GA20ox)是赤霉素合成途径最后阶段的关键限速酶;9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED),是脱落酸间接合成途径的关键限速酶;生长素应答蛋白(auxin/indole-3-acetic acid,AUX/IAA)可负调控IAA的合成.本研究使用酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)测定了浙贝母(Fritillaria thunbergii)鳞茎发育过程中GA、ABA、IAA的含量变化.结果显示,随着鳞茎发育,GA含量呈下降趋势,ABA含量呈上升趋势,IAA含量大致呈下降趋势.采用同源克隆结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术成功克隆了浙贝母的基因GA20ox(GenBank No.MW238816)、NCED(GenBank No.MW238817)和IAA(GenBank No.MW238818);生物信息学分析显示,GA20ox基因cDNA序列全长1490 bp,开放阅读框为1122 bp,编码373个氨基酸;NCED基因cDNA序列全长2270 bp,开放阅读框为1800 bp,编码599个氨基酸;IAA基因cDNA序列全长1255 bp,开放阅读框为864 bp,编码287个氨基酸.qRT-PCR分析表明,GA20ox、NCED和IAA的组织特异性表达类似,在根、茎、叶中的表达量均高于鳞茎中的;不同发育时期鳞茎的GA20ox、NCED、IAA基因表达量与GA、ABA、IAA的相关性分析显示GA20ox、NCED与GA、ABA含量呈极显著正相关(P<0.01),IAA与IAA的含量呈极显著负相关(P<0.01).本研究对GA20ox、NCED、IAA基因在GA、ABA、IAA代谢中的功能研究提供了理论依据,为进一步探究GA20ox、NCED、IAA基因在浙贝母鳞茎发育过程的分子机制提供参考.

    浙贝母鳞茎发育内源激素基因克隆基因表达

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    奶牛HSF1基因可变剪接体克隆及生物信息学分析

    齐颖张一名赵梦芸黄美琦...
    1722-1732页
    查看更多>>摘要：热休克转录因子1(heat shock transcription factor 1,HSF1)是启动热休克蛋白基因表达的重要转录因子,对其进行深入研究有助于阐明HSF1对热应激反应的调控机制.本研究采用反转录PCR(reverse transcription-PCR,RT-PCR)技术对中国荷斯坦奶牛(Bos taurus)HSF1基因全长CDS进行克隆,并采用生物信息学技术分析其编码蛋白的生物学特性.结果显示,奶牛HSF1基因的3种剪接体被成功克隆,即HSF1-AS1(GenBank No.MW401766)、HSF1-AS2(GenBank No.XM_005215151.4)和HSF1-AS3(GenBank No.MW401767),剪接方式分别为外显子跳跃、内含子保留和可变的3'端位点.开放阅读框分析发现,HSF1的3种剪接体分别编码311、553和517个氨基酸.对本实验室前期的乳腺组织RNA-seq数据进行分析,结果显示,HSF1-AS2剪接体表达量最高(P<0.01),HSF1-AS1表达量最低(P<0.01).qRT-PCR检测结果显示,热应激使乳腺上皮细胞HSF1-AS1和HSF1-AS2表达水平显著上调.对剪接因子结合位点进行分析,发现HSF1基因第11外显子的SNP(18959 C>T)恰巧处于一个潜在的外显子剪接增强子(exonic splicing enhancer,ESE)区域,可能与HSF1-AS3的形成有关.基因进化分析发现,牛HSF1氨基酸序列与山羊(Capra hircus)同源性较高.本研究为深入阐明HSF1基因表达调控机制提供参考依据.

    奶牛热休克转录因子1基因(HSF1)可变剪接热应激生物信息学

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    SLC27A6抑制表达对奶牛乳腺上皮细胞脂质代谢的影响

    沈子亮姜惠陈代杰韩紫音...
    1733-1740页
    查看更多>>摘要：牛奶中的长链脂肪酸(long chain fatty acids,LCFA)尤其是长链多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)有助于降低人类(Homo sapiens)患心血管疾病、癌症、二型糖尿病的风险.但目前对乳腺组织中LCFA合成、代谢的分子机制知之甚少.脂肪酸转运蛋白6(solute carrier family 27 member 6,SLC27A6)的主要功能是促进细胞从外界摄取LCFA,进而参与细胞内的各类脂质代谢.但是目前SLC27A6与乳腺脂质代谢基因之间的调控关系尚不明确.本研究利用siRNA干扰技术干预奶牛(Bos taurus)乳腺上皮细胞(bovine mammary epithelial cells,BMECs)中SLC27A6的表达,采用荧光定量PCR分析乳腺细胞中SLC27A6和脂质代谢相关基因的表达,利用Western blot技术分析了蛋白的表达变化,并对细胞内甘油三酯含量和脂肪酸组成的变化进行分析.结果显示,与对照组相比,转染siRNA SLC27A6-Bos-915后,SLC27A6基因和蛋白质的表达量明显下降,细胞内参与脂肪酸激活和转运的关键基因长链脂肪酸乙酰辅酶A合成酶4基因(long-chain acyl-CoA synthetase 4,ACSL4)和脂肪酸转运蛋白基因CD36、脂肪氧化相关基因肉毒碱棕榈酰转移酶基因(carnitine palmitoyl transferase 1A,CPT1A)的表达量下降,过氧化物酶体增生激活受体γ(peroxisome proliferative activated receptor gamma,PPARG)、脂肪酸结合蛋白(fatty acid binding protein 3,FABP3)基因及脂肪酸去饱和酶(fatty acid desaturase 2,FADS2)基因的表达量上升.与此同时,细胞内的甘油三酯含量上升,棕榈酸(C16:0)和硬脂酸(C18:0)的含量降低,油酸(C18:1cis9)和花生四烯酸(C20:4cis5,8,11,14)的含量上升.本研究可为解析SLC27A6在调节奶牛乳腺脂质代谢中的机制提供参考,为实现乳成分的定向遗传调控,生产优质原料奶提供理论依据.

    脂肪酸转运蛋白6(SLC27A6)奶牛乳腺上皮细胞脂质代谢

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    从江香猪发情期卵巢网格蛋白介导的内吞作用相关基因表达研究

    唐靓婷黄世会王嘉福冉雪琴...
    1741-1751页
    查看更多>>摘要：在卵巢卵泡发育过程中,卵母细胞与周围颗粒细胞之间形成缝隙连接通道,介导胞间通讯和物质转运,缝隙连接内在化可导致缝隙连接降解,是由网格蛋白介导的内吞过程(clathrin-mediated endocytosis,CME).为了揭示CME对从江香猪(Sus scrofa)卵巢功能的调节作用,本研究以未发情期为对照,利用转录组测序技术,通过Limma、DESeq2和rMATS等软件以及逆转录PCR等技术,分析从江香猪发情期卵巢CME相关基因的表达和转录本发生的可变剪接.从江香猪卵巢中检测到8个CME基因表达,包括DAB衔接蛋白2(DAB adaptor protein 2,DAB2),衔接蛋白复合体2亚基μ1(adaptor related protein complex 2 subunitμ1,AP2M1),网格蛋白轻链(clathrin light chain,CLT)A(CLTA)和B(CLTB),动力蛋白1(dynamin-1,DNM1),肌球蛋白Ⅵ(myosinⅥ,MYO6),动力蛋白2(dynamin-2,DNM2)和网格蛋白重链(clathrin heavy chain,CLTC),其中差异表达的基因有DAB2、AP2M1和CLTB;除了CLTB外,其余7个基因在发情和未发情卵巢之间发生差异的可变剪接,这些可变剪接产生的7个转录本是目前Ensembl数据库暂未收录的新转录本.说明可变剪接是从江香猪发情过程中卵巢功能重要的调控方式,以CME过程中产生新的转录本和蛋白的方式组建蛋白互作网络.结果表明,通过转录和转录后水平调控CME相关基因的表达和转录本的剪接,来影响缝隙连接的内在化,从而调节从江香猪卵巢的功能.本研究有助于提高对猪转录后调控过程的认识,对从转录组水平解析猪卵巢功能的分子调节机制具有重要意义.

    从江香猪网格蛋白介导的内吞作用(CME)缝隙连接(GJ)可变剪接卵巢

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    基于iTRAQ的急性热应激下绍兴鸭肝脏差异表达蛋白的鉴定与分析

    王德前董捷徐宁迎黄敏婕...
    1752-1760页
    查看更多>>摘要：随着蛋鸭(Anas platyrhyncha)养殖集约化程度不断提高,夏季持续高温引起的热应激问题给蛋鸭安全生产带来严峻挑战.为阐明热应激对蛋鸭肝脏蛋白表达的影响及探索差异蛋白基因的功能,本研究选取产蛋高峰期(245日龄)的绍兴鸭进行热应激处理(40℃),采集肝脏组织,应用同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantification,iTRAQ)和液相色谱质谱串联(LC-MS/MS)技术,共鉴定到98个热应激肝脏差异表达蛋白,其中热休克蛋白60(heat-shock protein 60,HSP60)表达极显著上调(P<0.01).KEGG通路分析结果显示,热应激后差异蛋白显著富集于15个代谢通路,其中糖酵解和糖异生、三羧酸循环和丙酮酸等代谢途径可能与热应激反应存在相关性.GO生物学过程富集分析显示翻译延伸、葡萄糖分解、糖酵解等代谢过程相关蛋白显著富集.应用RNA干扰技术,通过筛选和优化HSP60-siRNA干扰条件,将HSP60-siRNA转染入鸭肝细胞.采用实时荧光定量PCR反应检测发现,与阴性对照组相比,处理组HSP60基因表达量降低75.69％(P<0.01),细胞色素C氧化酶基因(cytochrome C oxidase,CCO)和应激活化蛋白激酶基因(stress-activated protein kinase,SAPK)表达极显著升高(P<0.01),蛋白激酶B基因(protein kinase B,PKB)表达极显著降低(P<0.01),肿瘤坏死因子凋亡诱导因子受体基因(tumor necrosis factor-related apoptosis inducing receptors,TRAIL-Rs)表达无显著差异(P>0.05).结果表明,急性热应激条件下蛋鸭肝脏中HSP60表达量显著增加,通过调控细胞凋亡信号通路关键基因的表达来抑制细胞凋亡.本研究初步探索了蛋鸭热应激发生机理,有助于预防控制蛋鸭热应激发生.

    绍兴鸭热应激同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)RNAi热休克蛋白60(HSP60)

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