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生物技术通报
生物技术通报

路铁刚

月刊

1002-5464

biotech@caas.cn

010-82109925，82109903

100081

北京海淀区中关村南大街12号

生物技术通报/Journal Biotechnology BulletinCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊客观报道国内外生物技术领域基础研究成果及其在农、林、牧、渔及医药、食品、轻工、环保领域中的应用和产业化趋势。内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程、蛋白质工程以及生物工程的应用、研究现状和新的实验技术与方法等。
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    黑果枸杞不同发育时期果实花色苷合成的转录组分析

    聂祝欣郭瑾乔子洋李微薇...
    106-117页
    查看更多>>摘要：[目的]探究黑果枸杞果实发育过程中花色苷合成的分子机制,对深入理解黑果枸杞花色苷合成调控网络具有重要意义.[方法]选取青果期、转色初期、转色后期、成熟期和完全成熟期的黑果枸杞果实进行转录组测序,挖掘与黑果枸杞果实花色苷合成相关的候选基因.[结果]随黑果枸杞果实发育,花色苷含量逐渐升高,成熟期及完全成熟期果实中的花色苷含量显著高于青果期、转色初期及转色后期.5 个发育时期共筛选出 13 540 个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),以青果期为对照,随果实发育,各阶段DEGs数量逐渐增多.GO分析发现,DEGs共同富集的子集有苯丙烷代谢过程、多糖分解代谢过程、苯丙烷生物合成过程、类黄酮生物合成过程、细胞壁大分子代谢过程、膜锚定成分和营养库活性通路.KEGG分析表明,DEGs显著富集于类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成、植物激素信号转导、二苯乙烯类、二芳基庚烷类和姜辣素生物合成及角质和木栓质和蜡质的生物合成通路.分析DEGs表达量与花色苷含量相关性,筛选出参与黑果枸杞果实发育过程花色苷合成的候选基因 36 个,主要包括 10 个花色苷合成通路结构基因,4 个转录因子,9 个ABA、8 个GA及 5 个JA信号转导通路基因.RT-qPCR验证其中 10个基因的表达趋势,与转录组数据一致.[结论]黑果枸杞果实发育过程中,花色苷合成途径的结构基因、转录因子及ABA、GA和JA信号转导通路中基因的表达调控果实着色.

    黑果枸杞果实转录组差异表达基因植物激素花色苷生物合成调控

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    山药DoWRKY40基因表达特征分析及互作蛋白筛选

    邢丽南张艳芳葛明然赵令敏...
    118-128页
    查看更多>>摘要：[目的]WRKY作为植物特异型转录因子,参与植物生长发育过程.克隆山药DoWRKY40 基因,分析其表达模式,通过酵母双杂交技术筛选与DoWRKY40 互作的蛋白,探究WRKY40 在山药膨大过程中的调控机制.[方法]以'大和长芋'山药为材料克隆DoWRKY40 基因,并进行生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位,构建山药块茎不同发育时期酵母文库,筛选与DoWRKY40 互作蛋白.[结果]DoWRKY40的开放阅读框长为 927 bp.DoWRKY40 蛋白属于WRKY家族的第II组,含有一个典型的WRKY转录因子保守结构域,定位于细胞核.与几内亚薯蓣亲缘关系较近.DoWRKY40 基因在山药块茎生长发育的 120 d表达量最高,且在叶、茎和块茎中均有表达,具有组织特异性.山药cDNA文库的库容量为 1.484×108;pGBKT7-WRKY40 诱饵载体无自激活活性.酵母双杂交法从山药文库中筛选到 4 类与DoWRKY40 相互作用的蛋白,分别参与植物生长发育、细胞周期调节与细胞扩增、信号转导及环境胁迫应答等.[结论]克隆得到DoWRKY40基因,其响应山药的生长发育过程,筛选到的 4 类互作蛋白表明其在山药细胞膨大及信号转导中起调控作用.

    山药WRKY40基因表达特征亚细胞定位cDNA文库酵母双杂交互作蛋白筛选

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    芥菜SRO基因家族全基因组鉴定与表达分析

    杨巍赵丽芬唐兵周麟笔...
    129-141页
    查看更多>>摘要：[目的]SRO基因家族是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育与胁迫响应中具有重要作用,研究芥菜SRO基因家族,为解析芥菜SRO基因功能与遗传改良提供理论依据.[方法]利用生物信息学鉴定油用芥菜与菜用芥菜基因组中的SRO基因家族成员,运用TBtools、MEGA、Cytoscape、NCBI、STRING、EggNOG等软件与数据库进行理化性质、序列特征、进化关系、调控网络等分析以及RT-qPCR分析盐胁迫下的表达模式.[结果]两种类型芥菜SRO基因家族成员数量存在差异,并分属A与B两大类,其中A类SRO蛋白含有WWE、PARP及RST结构域,而B类蛋白则缺少WWE结构域,SRO基因启动子区域含有多种非生物胁迫响应与激素响应的顺式作用元件,microRNA-BjuSRO-靶基因构建复杂调控网络,参与了细胞凋亡、根系形态建成、免疫应答、异源刺激的细胞反应、对活性氧的反应等生物学过程,油用芥菜BjuOSRO基因与甘蓝SRO基因具有较近的进化关系,RT-qPCR结果显示,在盐胁迫下BjuVA1a、BjuVA1e、BjuVA2a、BjuVA3a、BjuVB1b、BjuVA2a显著上调表达.[结论]芥菜SRO基因家族具有功能多样性,BjuVA1a、BjuVA1e、BjuVA2a、BjuVA3a、BjuVB1b、BjuVA2a与盐胁迫响应密切相关,可作为培育耐盐型芥菜新品种的候选基因.

    芥菜SRO转录因子生物信息学microRNA调控蛋白互作GO富集分析进化分析基因表达分析

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    滇山茶bHLH基因家族鉴定及花色形成相关基因筛选

    周麟黄顺满苏文坤姚响...
    142-151页
    查看更多>>摘要：[目的]通过生物信息学方法初步筛选与滇山茶花色相关的bHLH基因,为后续深入研究滇山茶花色提供支持.[方法]基于滇山茶全长转录组数据,通过生物信息学方法鉴定滇山茶bHLH基因家族成员,并对其理化性质、二级结构、系统发育关系和结构域等进行分析.利用二代转录组和代谢组数据挖掘与滇山茶花色相关的bHLH基因,通过实时定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)验证bHLH基因在滇山茶开花过程中和不同品种间的表达情况.[结果]在滇山茶全长转录组中鉴定到 71 个滇山茶CrbHLHs基因,蛋白分子量的范围在 22 994.58-102 996.96 Da,等电位为 4.98-9.51,均为亲水性蛋白.与拟南芥聚类分析发现,滇山茶bHLH基因家族成员可分布到 14 个亚族.多组学联合分析发现,CrbHLH8、CrbHLH61 和CrbHLH63 与矢车菊色素苷呈正相关,而CrbHLH59 与其呈负相关;CrbHLH13 和CrbHLH71 与原花青素呈正相关,其中CrbHLH8 和CrbHLH61 为IIIf亚族成员.[结论]从滇山茶全长转录组中鉴定出 71 个CrbHLHs家族成员,其中 6 个CrbHLHs与滇山茶花色相关.

    滇山茶bHLH基因家族花色进化树全长转录组生物信息学

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    茶树海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)基因家族鉴定与表达分析

    刘丹丹王雷刚孙明慧焦小雨...
    152-163页
    查看更多>>摘要：[目的]海藻糖-6-磷酸合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)是植物体内海藻糖生物合成通路中的关键酶.对茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]TPS基因家族进行鉴定和分析,并研究其在逆境胁迫下的表达模式,为开展TPS基因功能验证提供基础.[方法]利用生物信息学方法鉴定茶树CsTPS基因家族成员,分析其编码的蛋白理化特性、保守基序与结构域、染色体定位、系统进化关系和启动子顺式作用元件等生物学信息,利用转录组数据结合RT-qPCR技术分析CsTPS家族成员在干旱、盐和低温胁迫下的表达模式.[结果]在茶树基因组中鉴定到 16 个TPS基因家族成员,系统发育分析将它们划分为Class I和Class II两个亚族.同一亚族成员具有相似的motif组成和基因结构.共线性与进化分析表明,CsTPS基因在茶树基因组内发生了基因复制事件,且它们在进化过程中经历了纯化选择作用.RT-qPCR结果显示,6 个候选基因CsTPS3、CsTPS5、CsTPS6、CsTPS9、CsTPS11 和CsTPS14 均被PEG、NaCl和低温胁迫诱导,且表达模式与转录组结果一致.[结论]从茶树全基因组中系统鉴定出 16个TPS家族成员.茶树CsTPS3、CsTPS5、CsTPS6、CsTPS9、CsTPS11 和CsTPS14 基因对干旱、盐和低温胁迫均有响应,但其敏感性水平各不相同.

    茶树海藻糖-6-磷酸合成酶基因系统进化表达模式非生物胁迫

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    油楠SgTPS7的克隆及其在萜类生物合成和非生物胁迫中的功能

    余纽柳帆杨锦昌
    164-173页
    查看更多>>摘要：[目的]萜类化合物在植物生理和防御中发挥着重要作用.萜类合成酶基因(TPS)是萜类生物合成途径中的关键酶,热带泌油树种油楠(Sindora glabra)茎部含有大量萜类树脂油,探究油楠SgTPS在萜类物质合成和非生物胁迫响应中的功能,为通过合成生物学生产萜类提供重要基因资源,有助于拓展植物萜类合成途径与调控机制的认识.[方法]利用油楠基因组和转录组数据从油楠茎部组织克隆SgTPS7,并对其进行生物信息学分析;表达纯化SgTPS7 蛋白利用GC-MS鉴定其催化功能;采用RT-qPCR技术分析SgTPS7 的表达模式.[结果]油楠SgTPS7编码区序列全长 1 650 bp.经同源比对分析发现,SgTPS7与苏木亚科古巴香胶树(Copaifera officinalis)CoTPS2的相似性最高,达 92.3%,与其他科属植物的亲缘关系较远,属于苏木亚科特异的TPS基因.体外酶活试验表明,SgTPS7 主要催化法尼基焦磷酸产生大根香叶烯D,同时催化香叶基焦磷酸产生芳樟醇.在非生物胁迫处理条件下,SgTPS7的表达差异显著.高温胁迫处理后,SgTPS7在叶片和茎中的表达均在 24 h达到峰值,而在根部的表达则呈下降趋势;长期干旱处理显著影响SgTPS7 的表达,在处理 5 d后SgTPS7 在叶和茎中的表达均达到最高,而根部SgTPS7 的表达在 10 d后达到最高.[结论]SgTPS7 为多功能萜类合成酶基因,其在响应高温和干旱两种非生物胁迫中可能具有重要的作用.

    萜类合成酶酶活非生物胁迫油楠

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    卵叶牡丹花色苷合成相关基因bHLH的克隆与功能分析

    李雨晴吴楠罗建让
    174-185页
    查看更多>>摘要：[目的]以卵叶牡丹(Paeonia qiui)为试验材料,研究PqbHLH1 基因在叶片发育过程中对花色苷合成的调控机制.[方法]基于前期获得的卵叶牡丹叶片转录组数据设计引物,利用PCR技术从卵叶牡丹叶片中克隆得到bHLH1 基因,采用生物信息学方法分析PqbHLH1 基因的理化性质、亲疏水性、理论等电点、蛋白二级结构以及物种的进化关系.通过荧光定量PCR技术检测其在不同组织、不同时期的表达量.利用农杆菌介导法使其在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过表达,检测过表达PqbHLH1 对卵叶牡丹叶片花色苷的影响.[结果]PqbHLH1 基因的编码区全长为 1 920 bp,编码 639 个氨基酸.PqbHLH1 蛋白属于亲水性蛋白,同时不含有信号肽和跨膜结构,且定位在细胞核上.系统进化分析表明卵叶牡丹PqbHLH1 蛋白与葡萄VvMYCA1 的亲缘关系最近.荧光定量PCR分析表明PqbHLH1 基因在卵叶牡丹叶片中的表达量呈先降低后增高的趋势,在叶片S6 时期表达量显著,且花色苷合成结构基因PqCHS、PqF3'H、PqDFR和PqANS随着叶片发育其表达水平呈现出先上升后下降的趋势.PqbHLH1 基因过表达的拟南芥株系中,与花色苷合成相关结构基因的表达量显著高于野生型拟南芥,且花色苷含量与结构基因AtCHI、AtF3'H和AtUFGT的表达趋势一致,黄酮醇含量与结构基因AtFLS的表达趋势一致.[结论]PqbHLH1 基因通过调控花色苷合成相关基因的表达,从而正向调控卵叶牡丹叶片中花色苷和黄酮醇的合成.

    卵叶牡丹bHLH转录因子花色苷表达分析

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    灵宝杜鹃bZIP家族全基因组鉴定及表达特征分析

    李勇慧鲍星星段一珂赵运霞...
    186-198页
    查看更多>>摘要：[目的]鉴定灵宝杜鹃(Rhododendron henanense subsp.lngbaoense)基因组的碱性亮氨酸拉链转录因子(basic leucine zipper,bZIP)家族成员,研究其非生物胁迫下的表达模式.[方法]鉴定RhlbZIP家族成员,构建系统发育树,进行基因结构、保守基序、顺势作用元件和表达模式分析.采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术,分析RhlbZIP基因在非生物胁迫中的表达.[结果]共鉴定出 57 个RhlbZIP基因,划分为 11 个亚家族,同一亚族成员有相似的结构和基序;不均匀地分布在 13 条染色体中,共线性分析发现共发生 45 次复制事件(3 对串联复制,42 对片段复制);顺式作用元件分析表明,RhlbZIP家族成员可能响应转录、发育、激素调控、生物与非生物胁迫等生物学过程;GO注释分析表明,RhlbZIP基因家族与转录调节、代谢、生物学过程等相关.转录组结果显示,87.72%的WRKY家族基因在根、茎、叶、花和下胚轴 5 种组织中均表达,但表达水平存在明显差异.RT-qPCR表达模式表明,RhlbZIP4低温处理下显著上调表达;RhlbZIP24在干旱和ABA处理下显著上调;RhlbZIP16在高盐和MeJA处理下显著上调.[结论]灵宝杜鹃基因组中共鉴定出 57 个RhlbZIP基因,所选的基因在不同处理下均有表达,其中低温、干旱、高盐、ABA与MeJA胁迫处理中的主效基因分别是RhlbZIP4、RhlbZIP24、RhlbZIP16、RhlbZIP24与RhlbZIP16.

    灵宝杜鹃bZIP基因家族非生物胁迫,实时定量PCR

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    向日葵YABBY基因家族鉴定及表达分析

    王茜周家燕王倩邓玉萍...
    199-211页
    查看更多>>摘要：[目的]鉴定向日葵中花发育相关的HaYABBY基因,有助于探究其在向日葵花发育过程中的生物学功能和调控机制,为向日葵品种选育提供重要的分子线索.[方法]基于向日葵基因组和转录组数据,使用生物信息学方法,分析向日葵YABBY基因家族成员的染色体定位、系统进化关系、基因结构、保守基序、蛋白结构及理化性质、启动子顺式作用元件和组织表达模式等,并通过RT-qPCR分析HaYABBY基因在WT向日葵和花分生组织决定和花器官分化缺陷突变体cb1 中st2-st8 时期的表达差异.[结果]在向日葵基因组中鉴定到 12 个YABBY基因家族成员,分属于 4 个亚家族,分布在 8 条染色体上,并且同一亚家族中成员在基因结构和保守基序组成上高度相似.其中 8 个基因HaYABBY1a、HaYABBY1c、HaYABBY3、HaYABBY4b、HaYABBY5a、HaYABBY5b、HaCRABS CLAWa、HaCRABS CLAWb在向日葵花发育时期特异性高表达.在这 8 个基因中,HaYABBY3、HaYABBY5a和HaYABBY5d在突变体cb1 花发育后期表达上调,且与WT花发育早期水平相当;而HaYABBY4b和HaCRABS CLAWa在cb1 中的表达被强烈抑制.顺式作用元件分析显示,HaYABBY均含有多个启动子顺式作用元件,部分元件仅存在于特定基因中.其中,胚乳表达元件存在于HaCRABS CLAWa和HaYABBY4a中;生长素响应元件存在于HaCRABS CLAWa、HaCRABS CLAWb、HaYABBY4a、HaYABBY4b和HaYABBY5c中;分生组织表达元件存在于HaYABBY1a、HaYABBY1c、HaYABBY4b、HaYABBY5a和HaYABBY5d中;赤霉素响应元件存在于HaCRABS CLAWa、HaYABBY5b、HaYABBY5c和HaYABBY5d中;种子特异性调控元件存在于HaYABBY5a、HaYABBY5c和HaYABBY5d中.[结论]HaYABBY3、HaYABBY4b、HaYABBY5a、HaYABBY5d和HaCRABS CLAWa等 5 个HaYABBY基因在花分生组织的转变和花器官发生过程中可能发挥重要作用,它们在花分生组织转变和花器官发生调控中可能受到生长素响应因子ARF、赤霉素响应因子MYB以及MADS-box等关键因子调节.

    向日葵YABBY基因家族花发育花分生组织转变花器官发生基因表达

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    百合斑驳病毒在卷丹顶端分生组织中的分布

    许雪飞杨盼盼张文亮边光亚...
    212-220页
    查看更多>>摘要：[目的]百合斑驳病毒(lily mottle virus,LMoV)是危害重要食药用百合卷丹的主要病毒之一,每年给百合种植业造成数十亿的损失.通过原位杂交技术明确LMoV在卷丹顶端分生组织中的分布,为百合脱毒培养提供支撑.[方法]采用种植于贵州省清镇市的栽培卷丹作为试验材料,利用RT-PCR并于NCBI网站下载不同地方LMoV分离物构建进化树鉴定卷丹所携带的病毒种类,据检测结果选取LMoV为对象,基于LMoV基因组序列设计并制备RNA荧光探针,开展卷丹茎尖和根尖石蜡切片组织的RNA原位杂交,观察卷丹茎尖和根尖中LMoV的分布.[结果]RT-PCR检测表明卷丹材料侵染了LMoV,构建进化树发现本实验分离物与吉林和辽宁的LMoV分离物关系最近,原位杂交进而表明卷丹茎尖中LMoV杂交信号主要分布在顶端分生组织下方 0.15-0.2 mm的组织中,靠近紧挨分生组织叶原基的初生叶基部有较弱的病毒杂交信号,靠近初生叶的成熟叶顶端中病毒荧光信号强烈,感染LMoV的卷丹分生组织中心纵切面无毒区大小为(0.4-0.6)mm×(0.15-0.2)mm;在根尖 0.25 mm×0.2 mm分生组织中无杂交信号分布,在皮层细胞中信号最强烈,在根冠和根伸长区信号较弱.[结论]卷丹顶端分生组织及最接近顶端的一个叶原基[大小约(0.4-0.6)mm×0.2 mm]未发现病毒信号,可作为茎尖脱毒的起始材料.根顶端分生组织外侧根冠有较强病毒信号,不适合作为卷丹脱毒培养的外植体.

    卷丹百合斑驳病毒病毒分布原位杂交茎尖根尖RT-PCR

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