2025年 04期
植物单细胞测序与应用研究进展
王梦迪;陈晓龙;杨超臣;张党权;李明婉;赖勇;综述了植物单细胞测序技术的研究概况和应用进展，总结了单细胞测序的主要技术和测序方法，介绍了其在构建植物单细胞图谱中的应用现状，重点分析了单细胞测序技术在植物学相关研究中的应用现状，包括揭示细胞身份和变化轨迹、发掘及鉴定关键调控基因、分析基因调控网络、解析植物生殖系谱发育过程，阐释了植物适应环境的机制和活性物质的合成途径，探讨了植物单细胞测序技术存在的问题，并对其发展趋势进行了展望，以期为单细胞测序技术应用于植物科学研究提供参考。
猪链球菌中常见的毒力调节因子研究进展
冯于童;胡金旺;董芳婷;李宇航;祖少坡;夏璐;张越;阐述了猪链球菌（Streptococcus suis,SS）中常见毒力调节因子的种类和概念，重点综述了二元信号转导系统、转录因子、密度感应系统、RNA结合蛋白、sRNA 5种调节因子对猪链球菌毒力的调控及其相关作用机制。目前在猪链球菌毒力调节因子的研究中缺乏对细菌毒力综合调控网络和分子作用机制的深刻分析，下一步应利用先进的生物技术多维度解析毒力调节因子的分子调控网络与机制，为进一步深入了解猪链球菌的致病机制、开发更有效的防控策略提供理论依据。
甘薯淀粉结构、理化特征及其成膜特性研究进展
李翠翠;程功鹏;陈亚伟;马丽;万鹏;单胡仪;周庆峰;从甘薯淀粉制备、结构、理化特征、改性处理和成膜特性5个方面进行了综述，探讨了甘薯淀粉的结构与糊化、老化等性质之间的关系，总结了甘薯淀粉的成膜特性研究进展，甘薯淀粉的多尺度精细化学结构有待进一步探究，改性效果和成膜特性尚有较大研究空间，并展望了甘薯淀粉改性及其成膜特性的研究方向。
芍药钙依赖性蛋白激酶基因PlCDPK24的鉴定及表达分析
贺丹;尤啸龙;周平西;华超;郭浩楠;张明星;王警琨;何松林;【目的】在芍药中克隆钙离子(Ca2+)响应基因PlCDPK24并进行表达分析，为探究CDPK基因调控芍药远缘杂交花粉管生长的机制奠定基础。【方法】利用已有芍药转录组RNA-seq数据库对钙依赖性蛋白基因家族进行鉴定，以芍药‘粉玉奴’柱头为试验材料克隆PlCDPK24基因，对其基因结构及蛋白的理化性质进行生信分析；通过亚细胞定位确定其在细胞内作用的位置；通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析PlCDPK24在芍药柱头内花粉管生长过程中的表达模式，及其对Ca2+以及Ca2+抑制剂乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)的响应。【结果】鉴定筛选出15个在杂交不亲和组合中高表达的PlCDPK基因，基因编码区均含有STKc-CAMK结构域、EF-hand手性结构域以及motif 1～10，其中芍药PlCDPK24与在拟南芥中已报道花粉管生长相关AtCDPK24同源，其基因序列完整，长1 599 bp，编码532个氨基酸，理论等电点为5.69，是一种带负电荷的亲水性蛋白。PlCDPK24定位在细胞核，且与牡丹PsCDPK24蛋白同源性最高。实时荧光定量结果表明，相比于芍药其他部位，PlCDPK24在芍药柱头高表达；相比于自交组合，PlCDPK24在杂交后期(24和36 h)表达量显著上调，显著高于自交后期的表达；Ca2+以及Ca2+抑制剂EGTA处理后的杂交柱头，PlCDPK24的表达量相对于自交柱头显著上调，Ca2+及EGTA处理均会不同程度降低PlCDPK24的表达量。【结论】PlCDPK24可能参与调控了花粉在柱头的萌发和花粉管的生长过程。
油茶CKX基因家族鉴定及表达分析
乔新派;郝文乾;叶希琛;魏子申;王文峰;付盼;赖勇;杨超臣;张党权;【目的】在油茶基因组范围内鉴定油茶CKX基因家族成员，并研究其在抗病过程中对该基因家族表达模式的影响，为进一步研究油茶CKX基因参与调控响应逆境的分子机制奠定基础。【方法】通过油茶全基因组数据对油茶CKX(CoCKX)基因家族成员进行鉴定与分析，包括蛋白理化性质分析、系统进化树构建、基因结构分析、蛋白二级结构及三级结构分析、启动子顺式作用元件分析、共线性分析，并以炭疽菌对油茶叶片进行侵染，分析处理后12、24、48 d的油茶CKX基因家族的表达模式。【结果】CoCKX基因家族中共有7个成员，根据进化关系分为4个亚族；油茶共15条染色体，其中油茶CKX基因家族分布在5条染色体上；7个CoCKX基因家族成员均属于亲水性蛋白，主要定位于叶绿体中，且在结构上主要由α-螺旋和无规则卷曲组成；7个基因家族成员均有外显子和内含子，有2个成员无非编码区域（UTR），蛋白结构较为相似，基序一致；顺式作用元件表明，CoCKX基因家族启动子区域存在大量与光响应、水杨酸、茉莉酸甲酯响应及逆境响应等相关元件；共线性结果表明，CoCKX基因家族有1对串联重复基因；在油茶叶片抗病3个时期中7个基因表达量相较于健康植株有不同程度的上调，其中CoCKX1/2基因上调表达量较高，可较大程度地调控油茶在抗病过程中的响应机制。【结论】CoCKX基因家族成员功能上存在一定差异，基因结构在进化中有较高的保守性；在受到炭疽菌侵害过程中，CKX基因表达量上调，推测其具有调控叶片抵御炭疽菌的能力。
不同海拔下生物炭对烟株根际土壤理化特性及其细菌群落结构的影响
王富磊;严锦申;王初亮;李茂森;黄纯杨;李宙文;高卫锴;任天宝;【目的】明确生物炭对不同海拔下植烟土壤养分及细菌群落结构的影响。【方法】选择贵州省遵义地区900和1 200 m两个海拔，分别设置常规施肥(HCK、LCK)和0.9 t·hm-2生物炭处理(HT、LT)，共4个试验处理。取样分析生物炭对各个处理组的土壤养分及细菌群落结构的影响。【结果】施加生物炭后，900和1 200 m两个海拔的土壤有机质质量分数分别增加了10.23%和9.84%，碱解氮质量分数分别增加了19.83%和12.19%，微生物量碳质量分数增加了81.04%和21.44%。在不同海拔下，生物炭对土壤中的细菌群落结构产生不同程度的影响，变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度显著下降，然而疣微菌门(Verrucomicrobiota)和蓝细菌门(Cyanobacteria)的相对丰度显著升高。在900 m的较低海拔地区，其相对丰度呈下降趋势。拟杆菌门(Bacteroidota)和放线菌门(Actinobacteriota)的相对丰度在1 200 m地区较CK有降低的趋势，反之，在900 m处有上升的趋势。在1 200 m的较高海拔地区，酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度与CK相比呈升高的趋势。【结论】生物炭能够显著改善土壤细菌群落结构，尤其是改变1 200 m海拔下功能微生物群落，并增加土壤微生物量碳，为西南烟区不同海拔下植烟土壤微生态环境调控和土壤改良提供理论依据。
黄淮肉羊FABP3基因组织表达及与肉质性状关系
李君;宋梦柯;冯雯雯;李佳琳;韩浩园;施会彬;刘昆;权凯;【目的】对黄淮肉羊FABP3基因克隆、序列分析、组织表达及与肉质性状相关性进行分析，旨在探究FABP3基因与黄淮肉羊肌内脂肪沉积和肉质的关系。【方法】选取3、9、18月龄的黄淮肉羊公羊各3只，采集半腱肌、臂三头肌、股四头肌、背最长肌、瘤胃、皮下脂肪、肾脏、脾脏、肝脏、肺脏、睾丸、小肠等组织或器官样品，并测定其肌内脂肪、肌肉脂肪酸和肉品质指标等肉质性状，提取背最长肌RNA，扩增黄淮肉羊FABP3基因编码区序列并用在线软件预测其序列特征；实时荧光定量PCR检测FABP3基因在9月龄各组织或器官和3、9、18月龄背最长肌中的表达水平，通过皮尔逊相关系数分析其与肉质性状的相关性。【结果】黄淮肉羊FABP3基因具有402 bp的编码区序列，共编码133个氨基酸，与山羊的亲缘关系最近。FABP3蛋白无跨膜结构域和信号肽，是一种稳定的亲水性蛋白，有26个潜在磷酸化位点，蛋白结构主要以延伸链（36.48%）和无规卷曲（27.07%）为主，FABP3蛋白与ACSL1、PPARG、PLIN2、GPAM、DGAT1等蛋白存在互作关系。FABP3基因在黄淮肉羊多种组织或器官中均有表达，其中，在肾脏中最高，瘤胃中最低。FABP3基因在不同月龄背最长肌中的mRNA相对表达量在统计学意义上差异不显著。相关性分析结果表明，FABP3基因表达量与花生四烯酸、十三碳酸质量分数和肌肉嫩度呈显著正相关，与肌内脂肪质量分数等其他指标相关性不显著。【结论】FABP3基因在黄淮肉羊肉质调控方面具有重要作用，可作为黄淮肉羊肌内脂肪沉积和肉质调控的重要候选基因。
共轭亚油酸对奶山羊乳脂肪球粒径及瘤胃微生物的影响
张梦璐;吴奎显;张传凯;王景伟;孙宇;付彤;高腾云;韩立强;【目的】分析共轭亚油酸(conjugated linoleic acid,CLA)在引起奶山羊低乳脂综合征(milk fat depression,MFD)过程中，对乳脂肪球(milk fat globule,MFG)大小、分布及对瘤胃微生物的影响，进而探究乳脂肪质量分数降低的机制。【方法】将24只泌乳中期的萨能奶山羊随机分配到4个组，每组6只。对照组饲喂基础日粮，试验组分为低(L-CLA)、中(M-CLA)和高(H-CLA)剂量组，分别在基础日粮的基础上添加30、60和90 g·d-1 CLA。5 d适应期后进行试验，为期21 d。对羊乳进行尼罗红和异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)染色以观察脂肪球结构，测量MFG的平均粒径和粒度分布，并于第21天采集瘤胃液进行16S rRNA测序，对其微生物进行分析。【结果】饲喂CLA降低奶山羊乳成分中的乳脂肪质量分数。与对照组相比，饲喂CLA的奶山羊MFG粒径大小减小，并且具有剂量依赖性效应；饲喂CLA后大粒径MFG比例减少，小粒径MFG比例增加。16S rRNA基因测序结果显示，与对照组相比，H-CLA诱导的奶山羊MFD瘤胃群落丰富度显著降低，且微生物相对丰度发生显著变化，拟杆菌门和厚壁菌门为主要优势门。对照组中拟杆菌门的Rikenellaceae＿RC9＿gut＿group、norank＿f＿＿Bacteroidales＿RF16＿group和厚壁菌门的UCG-002的相对丰度显著高于H-CLA组，而拟杆菌门的norank＿f＿＿Muribaculaceae和厚壁菌门的Lachnospiraceae＿NK3A20＿group、Christensenellaceae＿R-7＿group、norank＿f＿＿UCG-011、norank＿f＿＿norank＿o＿＿Clostridia＿UCG-014、norank＿f＿Eubacterium＿coprostanoligenes＿group的相对丰度显著低于H-CLA组。【结论】饲喂CLA改变奶山羊MFG粒径的分布比例，从而减小MFG平均粒径的大小，导致乳脂肪质量分数的降低，并且影响了瘤胃微生物多样性和菌群的组成。
高效降解土壤甲基二磺隆菌株的筛选、鉴定及特性
张晓东;刘赵磊;贺文星;田甜甜;吴仁海;徐淑霞;【目的】筛选鉴定高效降解土壤甲基二磺隆的菌株，探究其降解特性和降解过程，为解决甲基二磺隆土壤残留提供可行的微生物修复技术方案。【方法】取连续喷施5 a甲基二磺隆的土壤样品，以甲基二磺隆降解率为指标，在甲基二磺隆为唯一碳源的液体无机盐培养基中富集驯化，筛选得到高效降解甲基二磺隆菌株，并基于16S rDNA测序，结合形态、生理生化特性进行鉴定。探究降解菌株的降解条件(接种体积分数、温度、pH值)，利用高效液相色谱-质谱联用检测鉴定该菌株降解甲基二磺隆的产物并推测降解途径，通过生态结构活动关系(ecological structure activity relationship,ECOSAR)模型分析降解产物的毒性。【结果】经筛选鉴定得到高效降解甲基二磺隆的菌株D161，鉴定为香茅醇假单胞菌(Pseudomonas citronellolis)。在接种体积分数5%、37℃、pH值7.0的条件下，菌株D161在7 d内，对质量浓度为10 mg·L-1的甲基二磺隆的降解率为48.44%。经鉴定，菌株D161降解甲基二磺隆共有7种主要中间降解产物，分别为4-(甲基磺酰胺甲基)-2-氨基磺酰胺基苯甲酸甲酯(M1)、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶(M2)、N3-(1-methyl-1-oxo-1-phenyl-λ~6-sulfanylidene)-2-(methylthio)nicotinamide(M3)、2,4-二羟基-5-甲基嘧啶(M4)、2-氨基-4-嘧啶酮(M5)、邻苯二甲酸(M6)和苯甲酸(M7)。在此基础上推测降解途径可知，甲基二磺隆的磺酰脲桥的C-N键断裂产生M1与M2并进一步降解为小分子物质。经ECOSAR模型毒性分析可知，D161降解甲基二磺隆的产物毒性均低于甲基二磺隆本身。【结论】菌株D161对甲基二磺隆具有良好的降解能力，有助于减少甲基二磺隆在土壤中的残留，丰富了磺酰脲类除草剂污染土壤修复的菌种资源。
烟草根茎类病害的复合侵染现象与生防菌筛选
刘超洁;孔德尧;薛超群;张晓婷;代君丽;汪敏;李红亮;李建华;高飞;【目的】研究2021—2023年河南省烟草根茎类病害的病原菌种类，从烟草根际土壤中挖掘生防细菌，为植物病害精准防控提供新资源。【方法】采集河南省许昌、漯河、平顶山、驻马店、南阳和洛阳烟草种植区烟草根茎部出现病症的烟株，进行组织分离、形态学和分子鉴定及柯赫氏法则验证，采用稀释培养法从根际土壤中分离生防细菌，采用平板对峙法筛选对主要病原菌有抑制作用的菌株。【结果】从309个病组织中共分离595个菌株，鉴定结果显示有镰孢菌（Fusarium spp.）339个、烟草疫霉菌（Phytophthora nicotianae）60个，其中许昌市襄城县和禹州市烟草种植区烟草病株均同时分离到烟草疫霉菌和镰孢菌，表现出复合侵染症状，接种试验显示复合侵染会导致烟株更早枯死。从烟草根际分离的细菌中筛选出5株芽孢杆菌（Bacillus spp.）DR-11、HR-5、HR-8、DR-3、HR-2对烟草疫霉菌、尖孢镰孢菌（Fusarium oxysporum）和茄病镰孢菌（Fusarium solani）均有较好的拮抗效果，其中解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）HR-8对烟草疫霉菌和镰孢菌的抑菌率均达50%以上，枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）DR-11和贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）HR-5对烟草疫霉菌和茄病镰孢菌抑制率均达65%以上。【结论】近3 a河南省烟草根茎类病害主要是黑胫病和根腐病，许昌市襄城县和禹州市出现烟草疫霉菌和镰孢菌的复合侵染，复合侵染比单一病原菌更影响烟株的健康生长。根际土壤中有多种芽孢杆菌对烟草疫霉菌、尖孢镰孢菌和茄病镰孢菌均具有拮抗作用，是防治烟草根茎类病害的潜在资源。