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玉米N-乙酰转移酶ZmNAT1基因响应非生物胁迫的功能分析
1
作者 郭思语 赵克勇 +3 位作者 代正罡 邹华文 吴忠义 张春 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2001-2013,共13页
GNAT(Gcn5-related N-acetyltransferase)家族蛋白在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等过程中发挥着重要作用。目前GNAT家族基因在多个物种中的生物学功能已有报道,但在玉米(Zea mays L.)中的功能验证研究却很少。探究玉米GNAT家族基因... GNAT(Gcn5-related N-acetyltransferase)家族蛋白在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等过程中发挥着重要作用。目前GNAT家族基因在多个物种中的生物学功能已有报道,但在玉米(Zea mays L.)中的功能验证研究却很少。探究玉米GNAT家族基因的功能,不仅能丰富我国的玉米育种基因资源,同时也可为玉米的新种质资源创制提供重要依据。本研究克隆了ZmNAT1基因(Gene ID:541936,GRMZM2G123159),通过生物信息学分析发现,该基因CDS全长为519 bp,编码172个氨基酸,具有GNAT家族特有的保守结构域。通过对ZmNAT1基因在玉米不同时期不同组织中的表达量和不同逆境胁迫下表达模式分析发现:ZmNAT1在成熟根中的表达量最高,在不同非生物逆境胁迫处理下,ZmNAT1基因均有不同程度的诱导表达。通过异源表达获得了3株独立的表达量较高的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)纯合株系,对其进行了不同逆境胁迫处理下表型鉴定实验,结果表明,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥有更好的表型,在盐胁迫、渗透胁迫和干旱条件下的转基因株系的根显著长于野生型,且植株较野生型植株的绿叶率和叶绿素含量均升高、丙二醛含量降低,差异均达到显著水平。由此推测,ZmNAT1基因可能参与玉米对干旱、盐等非生物逆境胁迫的应答。本研究为进一步解析ZmNAT1在玉米中的生物学功能提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 玉米 ZmNAT1 根系 生长发育 逆境胁迫
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玉米ZmGRAS13基因的克隆及功能研究 被引量:1
2
作者 折萌 郑登俞 +3 位作者 柯照 吴忠义 邹华文 张中保 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1420-1434,共15页
GRAS家族是植物特有的一类转录因子,在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。探究玉米(Zea mays L.)GRAS家族基因功能将为玉米新种质创制提供重要的基因资源。本研究克隆获得了ZmGRAS13基因(Zm00001eb401210),利用生物... GRAS家族是植物特有的一类转录因子,在调控植物生长发育和响应逆境胁迫等方面发挥着重要作用。探究玉米(Zea mays L.)GRAS家族基因功能将为玉米新种质创制提供重要的基因资源。本研究克隆获得了ZmGRAS13基因(Zm00001eb401210),利用生物信息学分析、实时荧光定量PCR(qPCR)等技术对该基因的基本特性、组织表达特性及逆境胁迫下表达模式等进行分析。生物信息学分析结果显示,该基因编码序列全长为1638 bp,编码545个氨基酸;ZmGRAS13蛋白不具有跨膜结构,分子量为60.79 kD,理论等电点为5.86,具有GRAS家族所特有的保守结构域。对基因启动子上游2 kb序列进行分析,发现该序列含有与逆境胁迫、激素响应及光响应等相关的顺式作用元件。qPCR分析表明,ZmGRAS13基因在玉米不同组织中均有表达,且茎中的表达量最高;同时该基因在不同非生物胁迫处理条件下均有不同程度的诱导表达。玉米原生质体瞬时表达实验表明,ZmGRAS13蛋白定位于细胞核。在分别含有不同浓度梯度的NaCl、甘露醇(mannitol)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)和水杨酸(salicylic acid,SA)的1/2 MS固体培养基上,转ZmGRAS13基因拟南芥株系的根长均显著长于野生型拟南芥;在土壤中,高盐和干旱处理下转基因拟南芥株系较野生型拟南芥生长状态更好,且绿叶率高于野生型。转ZmGRAS13基因拟南芥与野生型相比,抗逆生理指标MDA含量降低、叶绿素含量增加、POD和CAT活性增强,且差异均显著。由此推测,ZmGRAS13基因可能参与玉米生长发育调控和对逆境胁迫应答及激素信号转导途径。本研究为进一步解析ZmGRAS13在玉米中的生物学功能提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 玉米 ZmGRAS13 转录因子 渗透胁迫 盐胁迫 异源表达
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玉米转录因子ZmbHLH91对非生物逆境胁迫的应答 被引量:7
3
作者 悦曼芳 张春 +2 位作者 郑登俞 邹华文 吴忠义 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3004-3017,共14页
bHLH(basichelix-loop-helix)是植物中一个重要的转录因子家族,在调控植物生长发育、逆境胁迫及信号转导过程中发挥着重要作用。目前,动物中大部分bHLH转录因子功能已明确,但是在植物中,尤其是玉米中的研究报道较少。在前期工作中,我们... bHLH(basichelix-loop-helix)是植物中一个重要的转录因子家族,在调控植物生长发育、逆境胁迫及信号转导过程中发挥着重要作用。目前,动物中大部分bHLH转录因子功能已明确,但是在植物中,尤其是玉米中的研究报道较少。在前期工作中,我们对玉米生长发育过程中的4个关键时期进行了根系表型鉴定和转录组测序分析,发现转录因子ZmbHLH91在六叶期(V6)、十二叶期(V12)和抽雄期(VT)的相邻时期间的表达均差异显著,且ZmbHLH91在V6,V12和VT这些根系生长发育活跃期的表达量较高,推测该基因可能调控玉米根系的生长发育。为探究ZmbHLH91基因在根系生长和抵抗逆境胁迫方面的作用,本研究克隆了ZmbHLH91(AC:NC_AQL05369)基因,该基因全长2112bp,具有bHLH转录因子家族特有的保守结构域。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析表明,ZmbHLH91在玉米根中的表达量最高,其在三叶期幼根中的表达量高于抽雄期成熟根。在高盐、渗透、低温以及脱水胁迫处理下,玉米幼苗中ZmbHLH91的表达均上调。在无胁迫处理的1/2 MS培养基上,ZmbHLH91异源表达拟南芥与野生型拟南芥的根长无明显差别,而在梯度浓度NaCl和甘露醇处理的培养基上,ZmbHLH91异源表达拟南芥的根均长于野生型,且差异显著;在土壤中进行干旱和高盐处理后,转基因拟南芥比野生型拟南芥表现出更好的生长状态、更高的过氧化物酶(POD)活性和更高的绿叶率。推测ZmbHLH91基因可能参与响应高盐、干旱以及渗透胁迫等逆境条件。ZmbHLH91基因在茉莉酸(jasmonic acid,JA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)等激素处理下均上调表达,推测ZmbHLH91基因可能参与响应JA和ABA激素信号。在梯度浓度JA处理的培养基上,转基因拟南芥的根长均长于野生型,且差异显著。酵母双杂交实验表明ZmbHLH91与ZmMYC2相互作用,ZmMYC2是JA信号通路中重要的蛋白,由此推测ZmbHLH91蛋白可能参与JA信号通路。综上所述,ZmbHLH91可能参与高盐、干旱和渗透胁迫应答及JA信号转导途径。本研究为进一步解析ZmbHLH91在玉米中的生物学功能提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 玉米 ZmbHLH91 盐胁迫 渗透胁迫 酵母双杂 信号转导
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噬菌体编码的抗生素抗性基因研究进展 被引量:5
4
作者 张越 胡雪莹 王旭明 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2315-2320,共6页
噬菌体作为地球上丰度最高的生物体,对于全球生态系统的微生物群落组成与动态,生物地球化学循环和细菌进化等都具有重要作用,但噬菌体对抗生素抗性的贡献还所知甚少.通过宏基因组测序和定量PCR等技术,发现了海洋,河流,土壤,动物肠道等... 噬菌体作为地球上丰度最高的生物体,对于全球生态系统的微生物群落组成与动态,生物地球化学循环和细菌进化等都具有重要作用,但噬菌体对抗生素抗性的贡献还所知甚少.通过宏基因组测序和定量PCR等技术,发现了海洋,河流,土壤,动物肠道等环境的噬菌体基因组中存在多种耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs).因此,噬菌体及其介导的转导作用可能对ARGs的富集扩散发挥着重要作用.本文综述了不同环境介质的噬菌体基因组中ARGs的分布特征以及噬菌体介导的ARGs水平转移的研究进展,同时展望了为阐明噬菌体对抗生素抗性贡献需要解决的科学问题.本文将为了解噬菌体在ARGs传播扩散中的作用以及扩展对可移动抗性组的认知奠定基础. 展开更多
关键词 噬菌体 耐药基因 可移动抗性组 基因水平转移
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玉米转录因子ZmEREB180调控根系生长发育及耐逆的功能研究 被引量:1
5
作者 刘宸铭 赵克勇 +3 位作者 悦曼芳 赵延明 吴忠义 张春 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1920-1933,共14页
AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫、调节激素信号转导和物质代谢等多种生物学过程中发挥着重要作用。目前AP2/ERF超家族基因在许多植物物种中的... AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在调控植物生长发育、响应逆境胁迫、调节激素信号转导和物质代谢等多种生物学过程中发挥着重要作用。目前AP2/ERF超家族基因在许多植物物种中的生物学功能已经得到验证,但对玉米(Zea mays L.)中AP2/ERF基因的结构和功能的研究报道较少。前期工作中我们发现,ZmEREB180(ethylene-responsive element binding)转录因子,在鉴定的玉米六叶期(V6)、十二叶期(V12)和抽雄期(VT)等关键发育时期,根系中的表达量均存在显著差异;通过组织表达分析发现该基因主要在玉米根系中表达,且在幼根中的表达量显著高于成熟根,推测该基因可能参与玉米根系生长发育调控。本研究克隆了ZmEREB180(Gene ID:100192457)基因,结合生物信息学分析、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、亚细胞定位和转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)株系的耐逆表型鉴定等生物学手段,初步分析了该基因的表达模式和生物学功能。该基因包含2个外显子,编码序列全长1023 bp,编码340个氨基酸,具有AP2/ERF家族所特有的保守结构域;该基因在玉米根系中表达量最高,且在高盐、干旱、高氮和低氮等胁迫处理条件下的玉米根部皆有不同程度的诱导表达,其中,低氮处理较高氮处理具有更高的表达量和更快的响应速率;在含0.10、0.15 mol L^(-1)NaCl以及0.15、0.20和0.30 mol L^(-1)甘露醇(mannitol)的1/2 MS固体培养基上,转ZmEREB180基因拟南芥的主根长度均显著长于野生型;土壤环境中,高盐和干旱胁迫条件下的转基因植株比野生型拟南芥具有更健康的生长状态、更高的绿叶率、更低的丙二醛含量和更高的过氧化物酶活性。转录因子ZmEREB180可能在调控玉米根系生长发育方面具有积极的促进作用,并且能增强玉米植株对高盐、干旱、渗透、低氮等逆境胁迫的耐受性。本研究为下一步鉴定转录因子ZmEREB180在玉米中的生物学功能和分子机制奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 玉米 ZmEREB180 转录因子 根系 非生物胁迫 氮利用效率
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花粉管通道法转EPSPS基因创制耐草甘膦玉米种质
6
作者 李向龙 郑登俞 +2 位作者 张春 张中保 吴忠义 《福建农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期524-529,共6页
【目的】对T_(0)-T_(3)代转基因植株进行抗草甘膦EPSPS基因的筛选检测,以期得到遗传稳定的转基因株系。【方法】利用花粉管通道法将EPSPS基因转入优良自交系京92中,通过田间草甘膦筛选和分子检测鉴定外源基因在世代间的遗传表达。【结... 【目的】对T_(0)-T_(3)代转基因植株进行抗草甘膦EPSPS基因的筛选检测,以期得到遗传稳定的转基因株系。【方法】利用花粉管通道法将EPSPS基因转入优良自交系京92中,通过田间草甘膦筛选和分子检测鉴定外源基因在世代间的遗传表达。【结果】在田间用200 mg·L^(-1)的草甘膦除草剂筛选,T_(0)代15个抗性植株经PCR鉴定,共获得10个阳性植株,转化率为1.03%;对各株系从T_(1)代到T_(3)代逐代筛选淘汰,株系内阳性株数逐渐增多,在T_(3)代5个株系中分离出K3和K8两个整合了EPSPS外源基因的稳定遗传株系;进一步对K3和K8两个株系的T_(3)代采用试纸条进行功能表达分析,发现目的基因均能正常表达。【结论】K3和K8两个转基因玉米株系后期可作为培育耐草甘膦的基础材料。 展开更多
关键词 玉米 花粉管通道法 EPSPS基因 草甘膦耐性
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不同施肥处理农田土壤中噬菌体与细菌携带抗生素抗性基因的比较 被引量:3
7
作者 胡雪莹 张越 +4 位作者 郭雅杰 仇天雷 高敏 孙兴滨 王旭明 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期116-126,共11页
为了揭示有机肥和化肥长期施用对农田土壤噬菌体携带的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)多样性和丰度的影响,并与土壤细菌携带的ARGs进行对比,本文将土壤抗生素抗性分为细菌和噬菌体两个部分,利用微滴数字PCR(droplet ... 为了揭示有机肥和化肥长期施用对农田土壤噬菌体携带的抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)多样性和丰度的影响,并与土壤细菌携带的ARGs进行对比,本文将土壤抗生素抗性分为细菌和噬菌体两个部分,利用微滴数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)技术定量分析了土壤噬菌体和细菌DNA中25种ARGs亚型和I类整合子(intl1)的丰度。结果表明,土壤噬菌体中ARGs的检出率和总丰度以及intl1丰度均低于土壤细菌,其中噬菌体中检测到20种ARGs亚型,在不施肥、单施化肥和单施有机肥土壤的噬菌体中,目标ARGs的检出率分别为68%、72%和76%。土壤噬菌体中ARGs的总丰度在有机肥施用土壤中显著高于不施肥和化肥施用土壤(P<0.05),其中多耐药类、大环内酯-林肯酰胺-链阳性菌素B(MLSB)类和β-内酰胺类抗性基因丰度占显著优势。除了β-内酰胺类抗性基因blaTEM,噬菌体中其他ARGs亚型的丰度均显著低于细菌(P<0.05)。噬菌体与细菌携带ARGs在不同施肥处理中均存在显著正相关(P<0.05)。冗余分析结果显示,施肥可能通过改变土壤pH、重金属和营养因子水平来影响细菌和噬菌体中ARGs的赋存特征。本研究结果表明,噬菌体是除细菌之外的农田土壤另一个重要ARGs储存库,施用有机肥能同时显著提高土壤细菌和噬菌体中ARGs的多样性和丰度。 展开更多
关键词 抗生素抗性基因 噬菌体 农田土壤 微滴数字PCR 冗余分析
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鸡粪模拟堆肥中多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因的消减动力学解析 被引量:4
8
作者 姜欣然 李涛 +4 位作者 孙兴滨 唐伟欣 王旭明 高浩泽 仇天雷 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1045-1055,共11页
为掌握多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因在鸡粪堆肥过程中的消减动力学规律,试验外源添加多重耐药菌,并以其携带的磺胺类耐药基因(sul2)、多肽类耐药基因(mcr-1)、喹诺酮类基因(oqxB)和Ⅰ类整合酶基因(intI1)作为典型污染物,开展模拟... 为掌握多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因在鸡粪堆肥过程中的消减动力学规律,试验外源添加多重耐药菌,并以其携带的磺胺类耐药基因(sul2)、多肽类耐药基因(mcr-1)、喹诺酮类基因(oqxB)和Ⅰ类整合酶基因(intI1)作为典型污染物,开展模拟堆肥试验.结果表明:可培养的多重耐药大肠杆菌数量在3 d的高温后得到完全灭活;堆肥10 d后,多重耐药菌总量下降了4~6个数量级.在高温堆肥过程中耐药基因的绝对丰度随着堆肥过程的进行而逐渐降低,耐药基因aadA、sul2、mcr-1、oqxB的消减率分别为89.39%、97.99%、99.89%、99.81%,intI1基因的消减率高于80%;大多数耐药基因的相对丰度表现出先降低后略微升高的趋势.基于基因绝对丰度的非线性回归分析表明,“独立”耐药基因(oqxB、mcr-1)的消减速率明显高于与Ⅰ类整合酶基因相连的基因(aadA),多重耐药大肠杆菌16S rRNA基因消减速率为0.128 d^(-1),半消减期为5.41 d.堆肥对耐药基因绝对丰度的消减速率高于相对丰度.研究显示,堆肥可以有效消减鸡粪中多重耐药菌,耐药基因消减规律符合一级动力学方程,与Ⅰ类整合酶基因相连耐药基因消减速率慢于“独立”耐药基因,4种耐药基因的半消减期为1.69~5.81 d. 展开更多
关键词 多重耐药菌 耐药基因 Ⅰ类整合酶基因 消减速率 堆肥
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新污染物抗生素菌渣环境污染防控策略 被引量:2
9
作者 周睫雅 侯立安 +1 位作者 田书磊 王旭明 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期29-35,共7页
分析了我国面临的抗生素菌渣环境风险管控需求与当前的处理现状,讨论了符合我国国情的抗生素菌渣环境污染防控管理的重点和思路。为实现抗生素菌渣的环境风险长效管理,针对菌渣中污染物质的有效控制,提出了3项关键策略:开展生产信息调... 分析了我国面临的抗生素菌渣环境风险管控需求与当前的处理现状,讨论了符合我国国情的抗生素菌渣环境污染防控管理的重点和思路。为实现抗生素菌渣的环境风险长效管理,针对菌渣中污染物质的有效控制,提出了3项关键策略:开展生产信息调查和危害筛查,持续调查评估,明确风险状况,并进行抗生素耐药风险评估;支持科技研究和技术的推广应用,加强抗生素生产企业与科研机构之间的协作,“产学研用”一体化,建立科技专项、加速监测预警方法的开发,并推动无害化处理与资源化利用的技术创新及其工程化应用;完善菌渣安全利用风险评价方法,通过实验室及大田试验探究抗性风险传播机制,并建立相应的资源化产品环境安全评价方法,以及资源化产物的流向管理与长期安全性监测制度,以全面推动抗生素产业的绿色转型和源头污染的有效防控。 展开更多
关键词 抗生素菌渣 抗生素 耐药风险 源头防控
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