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兰科植物广泛分布于全球除极地外的陆地生态系统,具有高度特化的花器官结构(如合蕊柱、唇瓣等)及多样的生活型(附生、地生、腐生),其基因组中的GATA转录因子可能参与花发育调控.为筛选兰科植物花发育相关的候选调控基因、探究其环境适应性的遗传基础,本文通过生物信息学方法对8个兰科代表性物种及外类群油棕基因组中GATA基因家族的进化式样、结构特征及表达分化进行了鉴定与进化分析.共鉴定到217个GATA家族基因,兰科物种间数量变异显著(12~27个).各兰科物种GATA基因的鉴定数量为:建兰25个、杜鹃兰23个、长距彗星兰25个、金钗石斛27个、霍山石斛15个、天麻12个、紫金舌唇兰20个、香荚兰26个.根据系统发育关系,将GATA成员划分为Class Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个亚家族,多倍化事件分析表明,四个亚家族均受到多倍化影响,Class Ⅳ中多倍化来源基因占比最高(53%);串联重复的贡献因物种而异,霍山石斛最高(40%).结构分析表明,四个亚家族在Motif及保守结构域组成上呈现谱系特异性差异,Class Ⅰ结构最简单,Class Ⅳ最复杂,Motif1和Motif3在所有成员中高度保守.综上所述,多倍化事件与串联重复事件协同驱动了兰科GATA基因家族的扩张与谱系分化,为后续筛选花发育候选基因、开展兰科分子育种提供了数据基础.
兰科植物GATA转录因子重复基因系统发育分析基因表达分化
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AS1 和AS2 基因在植物叶片发育过程中具有重要作用,然而东方百合LoAS1 和LoAS2 在鳞茎低温休眠过程中是否具有调控作用尚未见报道.为研究 LoAS1 和 LoAS2 与鳞茎低温休眠过程中侧生原基发育的相关性,该文通过同源克隆得到东方百合'索邦'MYB 转录因子 LoAS1 和 LBD 家族基因 LoAS2,并进行系统进化树构建,利用实时荧光定量 PCR、亚细胞定位等分析其表达特征.结果表明:(1)LoAS1 基因编码序列长度为1 035 bp,共编码 344 个氨基酸;LoAS2 基因编码序列长度为 717 bp,共编码 238 个氨基酸.(2)系统进化分析显示,LoAS1 与老鸦瓣、卷丹亲缘关系较近,与拟南芥、玉米、水稻等 AS1 同源基因亲缘关系较远;LoAS2 与油棕、椰子亲缘关系较近,与玉米、水稻亲缘关系较远.(3)保守基序和结构域分析显示,LoAS1、LoAS2 分别与其他植物中的同源蛋白含有相同的保守基序和 N 端结构域.(4)亚细胞定位结果显示,LoAS1 蛋白定位于细胞核,LoAS2 蛋白定位于细胞质和细胞核.(5)LoAS1 和 LoAS2 在低温贮藏过程中,整体表达量显著高于常温组,二者均响应低温且在茎尖中上调表达,并在30～40 d 表达量上升到最高.(6)石蜡切片结果显示,低温贮藏 45 d 时,百合鳞茎侧生原基明显增大,与 LoAS1 和 LoAS2 表达特征相吻合.该研究表明,LoAS1 和 LoAS2 可能对百合鳞茎休眠解除过程中侧生原基的发育具有重要作用,为百合鳞茎休眠解除机制研究提供了分子依据.
东方百合’索邦’LoAS1LoAS2亚细胞定位表达分析
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耕地是保障粮食安全、维护生态系统服务及促进社会经济发展的重要自然资源,在全球人口增长与气候变化压力加剧的背景下,精准监测和科学评估耕地的时空演变对实现区域可持续发展具有重要意义.该文以喀麦隆滨海农业极为研究对象,基于 1986-2024 年多期 Landsat 遥感影像,结合 GlobeLand30 土地覆盖数据产品和全球油棕数据集,采用随机森林分类方法识别各时期的耕地分布,并进一步量化分析耕地面积变化、空间分布模式及潜在驱动因素.研究结果表明:①1986-2024 年,研究区耕地面积显著增加,由 1986 年的 129.59 km2 扩展至 2024 年的537.62 km2,累计净增长 408.03 km2,年均净增长约 10.74 km2;②耕地扩张具有明显阶段性特征,1990s—2000s 为高速增长期,2000s—2010s 增速放缓,2010s—2020s 再次进入快速扩张期;③空间上,研究区的耕地扩张主要沿西北部展开,并逐渐向中部腹地推进,耕地减少区域零散分布于西北部海拔较高地区;④经济作物(可可、油棕和橡胶)的规模化种植是耕地扩张的主要驱动力,其发展受市场需求、政策导向、人口增长和区位条件等多种因素共同作用.该研究结果为理解喀麦隆耕地变化提供了长时间序列的实证依据,对制定区域土地资源管理与农业可持续发展政策具有重要参考价值.
耕地变化遥感监测随机森林驱动因素喀麦隆
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为探究不同施肥模式对油棕幼苗生长及肥料利用率的影响,以 6 月龄的油棕幼苗为试验材料,设置 10 个施肥处理,分别为无肥处理(CK1)、常规施肥(CK2)、无钾肥处理(CK3)、无磷肥处理(CK4)、无氮肥处理(CK5)、改良剂+无肥处理(PA1)、改良剂+常规施肥(PA2)、改良剂+无钾肥处理(PA3)、改良剂+无磷肥处理(PA4)、改良剂+无氮肥处理(PA5),通过测定株高、茎粗、最大叶长、最大叶宽、SPAD 值、叶绿素含量等生长指标,结合土壤养分、叶片营养含量及肥料利用率进行综合评价.结果表明:不同施肥处理对油棕幼苗的生长和生理特性具有显著影响,其中 PA2 处理效果最佳,可显著促进植株生长;与 CK2 相比,PA2 处理的氮、磷、钾肥利用率分别提高了 11.79%、18.49%和 10.57%.本研究为油棕苗期精准施肥与土壤改良提供了理论依据和技术参考.
油棕幼苗施肥模式土壤改良肥料利用率
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遗传转化和基因编辑是生物育种技术发展的趋势,但油棕尚未建立高效遗传转化体系.前期研究发现油棕EgWOX5在体胚阶段上调表达,可能在体胚发生过程中发挥重要作用.本研究分别通过农杆菌和PEG介导法转化油棕愈伤和原生质体,建立油棕转化体系并研究EgWOX5的亚细胞定位.结果表明:构建的EgWOX5过表达及N端、C端融合GFP的载体,转化愈伤后均可观察到绿色荧光信号,验证了该转化体系在油棕愈伤中的可行性;分别从愈伤和叶片中分离出了高质量的原生质体,其中叶片酶解时间(6 h)比愈伤(4 h)的长,且存在叶绿体等细胞器干扰;愈伤及叶片原生质体中的亚细胞定位结果均表明,EgWOX5定位于细胞核中,验证了该瞬时转化体系在油棕原生质体中的可行性.本研究为建立优化油棕高效遗传转化体系提供了参考,同时也为油棕基因的亚细胞定位研究提供了技术支撑.
油棕EgWOX5瞬时转化愈伤原生质体
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为了研究油棕仁油-2单不饱和脂肪酸(OPO)对小鼠肠道各段短链脂肪酸(SCFAs)水平的影响及其作用机制,C57BL/6J雄性小鼠被随机分为对照组、低剂量OPO组(LOPO,质量分数2.25％)和高剂量OPO组(HOPO,质量分数9.00％),饲养4周后测定肠道各段SCFAs水平,并采用代谢组学和转录组学分析OPO干预对肠道代谢网络和基因表达的影响.结果表明,OPO干预显著提高了小鼠空肠和结肠中SCFAs含量,特别是乙酸、丙酸和丁酸的质量分数在HOPO干预下分别最高提升至115.59％、273.71％和188.74％;而在回肠,高剂量OPO组乙酸和丁酸质量分数显著降低至39.26％和44.79％.代谢组学和转录组学分析揭示了 OPO干预显著影响了脂质代谢、消化吸收和信号转导等通路,特别是"脂肪消化吸收"通路高度富集.该研究表明OPO干预通过优化肠道消化吸收过程,剂量依赖性地提高小鼠肠道不同部位(尤其是空肠和结肠)的SCFAs水平,为促进宿主代谢健康的干预策略提供了理论依据.
油棕仁油-2单不饱和脂肪酸短链脂肪酸代谢组学转录组学消化吸收
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前期研究发现油棕EgMYB111在低温胁迫下超高水平表达,为进一步探究该基因调控油棕低温胁迫应答的分子机理,本研究克隆EgMYB111基因,并对其进行转录激活活性、亚细胞定位、顺式作用元件及表达特性分析.结果表明EgMYB111基因含有一个R2R3-MYB保守结构域,定位在叶绿体中,上游启动子区域含有多个与低温胁迫响应相关的顺式作用元件,转录激活活性分析表明EgMYB111的转录自激活活性较强.EgMYB111在低温胁迫24 h时的表达量最大,该研究表明EgMYB111受低温胁迫诱导,在油棕低温胁迫应答过程中起着重要的调控作用.
油棕EgMYB111基因转录激活亚细胞定位表达分析
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油棕是一种生长在热带地区的重要油料作物,对低温非常敏感,通过对油棕耐寒性的综合分析及评价体系的构建,为耐寒性优异油棕种质的早期鉴定及筛选提供参考.本研究以薄壳种油棕幼苗为研究对象,对其进行低温处理,并考察其在0、0.5、1、2、3、4、6、8和24 h下的生理指标含量及关键耐寒基因EgCBF的表达量变化,结果表明丙二醛含量及相对电导率呈逐渐上升趋势,脯氨酸及SOD酶含量呈先上升后下降的变化趋势,其中在低温胁迫2 h时各生理指标的变化极显著(P＜0.01),与对照组相比,丙二醛含量、脯氨酸含量、SOD酶含量和相对电导率分别上升了 1.9倍、4.2倍、1.6倍和2.3倍,CBF的表达量上升10.3倍,各指标间的交互作用均存在显著差异(P＜0.05).该结果初步表明油棕幼苗在低温胁迫2 h时各生理指标及耐寒基因的表达变化最为显著,对低温胁迫的反应最为敏感,为耐寒性油棕幼苗的早期鉴定及筛选提供准确的时间节点和指标.
油棕生理指标CBF基因表达分析
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选用 18 份油棕种质资源,依据其在田间自然低温条件下的寒害表现,初步划分为强耐寒型(DA)、中耐寒型(BA、BE、CN、DN、DG、TE)和弱耐寒型(OG、DP)三类.以此为基础,选取各类代表性材料开展 8℃人工低温胁迫试验,测定幼苗叶片相对电导率(REC),丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,共 7 项生理指标.通过主成分分析、隶属函数法、相关性分析及逐步回归等方法,对油棕种质耐寒性进行综合评价与关键评价指标筛选.结果显示:主成分分析将 7 项指标降维整合为 3 个相互独立的综合指标;逐步回归进一步筛选出相对电导率、可溶性糖、丙二醛和过氧化氢酶活性 4项核心指标,可作为油棕耐寒性快速鉴定的关键生理参数.耐寒性综合评估结果与田间寒害表型高度吻合,其中 DA表现为最强耐寒种质,DP 为最弱耐寒种质.本研究初步建立了基于关键生理指标的油棕耐寒性评价体系,为油棕耐寒种质资源的系统筛选与科学鉴定提供可靠方法依据.
油棕种质资源生理指标综合评价
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由狭长灵芝菌Ganoderma boninense引起的油棕茎基腐病(basal stem rot,BSR)是世界油棕生产上的最大威胁之一,主要在东南亚、非洲、南美洲和中美州热带区域发生和流行,产量损失高达50％～80％.中国油棕种植业尚处于快速发展的初级阶段,目前未见有油棕茎基腐病的发生报道.本文综述了国外近10年来油棕茎基腐病的研究进展,包括检测技术、致病机理、互作机制、防控技术等方面,并以防治策略和抗病种质挖掘为重点,展望了油棕茎基腐病的研究方向,为预报和防治国内外油棕茎基腐病及开展深入研究提供参考.
油棕灵芝菌茎基腐病研究进展
