林学院科研团队在杨树用材林高效培育上取得系列研究进展
杨树是全球温带地区生长速度最快的树种之一,也是我国速生丰产林建设的主要树种,在国家储备林建设、农田防护林营造以及国内木材生产维持上发挥着不可替代的重要作用。
近期,林学院 “杨树人工林高效培育创新团队(PWRlab)”(全国林草科技创新人才计划创新团队)在杨树用材林高效培育上取得系列研究进展,揭示了多个管理因子、环境因子和生物因子对杨树用材林生产力形成的作用规律与机制。
团队利用10年来在毛白杨纯林中收集的 2515 条单木生长数据,连续 6 年采集的 3984 个根样和近地遥感图像等数据,发现栽植密度和水分是通过集约培育措施实现毛白杨用材林生产力提升时需要重点考虑的关键因素,并首次在区域尺度上揭示了集约培育和气候变化对杨树用材林生产力的协同效应,明确管理措施的相对重要性高于气候因素;建议杨树用材林培育过程中,允许杂草的存在和自然生长可能是更好的选择;发现“土壤干层”正在威胁华北平原杨树用材林生产力的可持续维持。此外,定量揭示气孔调节对地上(线性)和地下(非线性)生产力积累的差异作用方式,并在整个轮伐期尺度上发现浅层根和深层根之间可能随林分发育逐渐出现功能分化。
相关成果发表于《Agricultural and Forest Meteorology》《Plant and Soil》《Forest Ecology and Management》《Agricultural Water Management》《Industrial Crop and Products》 《Remote Sensing》等农林领域 TOP 期刊。林学院贾黎明教授、席本野副教授、段劼副教授、工学院郑一力教授,以及博士生李豆豆、祝维和关鹏、硕士生邹松言和刘金强、本科生付静懿共同参与完成研究。内蒙古大学邸楠博士、中央民族大学李熙萌副教授、北京师范大学吴秀臣教授、新西兰 Plant and Food 研究所胡伟研究员、美国爱达荷大学Mark Coleman教授、西班牙IRNAS研究所Virginia Hernandez-Santana研究员也参与了相关工作。研究得到了“十四五”国家重点研发计划“揭榜挂帅”项目“杨树大径级工业资源材精准高效培育技术研究”项目(2021YFD2201200)等的支持。
水土保持学院科研团队在北方森林生态系统响应气候变化领域取得重要进展
北方森林是全球陆地生态系统碳循环中最重要的碳汇,其生态系统碳水过程的气候敏感性及资源利用效率的趋势、变异和调控因素,是了解北方森林生态系统如何应对气候变化的关键信息。
水土保持学院查天山教授团队联合不列颠哥伦比亚大学T. Andrew Black教授团队,以山杨( Populus tremuloides )和黑云杉( Picea mariana )林为研究对象,通过近20年的涡度相关观测,对生态系统碳水通量及资源利用效率的动态特征和影响因素进行了系统分析。
研究发现,北方森林生态系统生产力与资源利用效率显著增加(图1),其长期趋势主要归因于CO₂施肥效应,而年际变异则与年均气温密切相关。同时,生态系统呼吸受冬季增温影响显著增加,这导致北方森林碳汇逐渐减弱。进一步分析发现,北方森林碳通量组分温度敏感性显著降低,而对水分变化敏感性相对稳定(图2)。研究结果揭示了气候变化如何在长时间尺度上影响北方森林,也为解释北方森林树木生长衰退提供了指示。
图1 黑云杉林生态系统碳水通量趋势与变异
图2 山杨生态系统碳通量组分气候敏感性变化趋势
上述成果分别于2019、2022年发表于《Global Change Biology》,水保学院青年教师刘鹏博士为论文第一作者,查天山教授为通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金青年、面上和国际交流合作项目资助。
生物科学与技术学院课题组发现树木次生壁形成新机制
近日,生物科学与技术学院陆海课题组报道了毛白杨线粒体抗坏血酸过氧化酶PtomtAPX在木质部细胞细胞程序性死亡(PCD)过程通过酶的重定位机制实现早期次生壁的快速形成。
木材是树木次生木质部细胞凋亡、次生壁加厚后形成的树干部分,作为主要森林生物质资源之一,在国民经济发展和人民社会生活中发挥着不可或缺的功能。树木木质部细胞的木质化经历了细胞程序性死亡和次生壁加厚过程,现有理论认为不同细胞类型的木质化过程既有细胞自主木质化的机制(autonomous lignification),即细胞壁木质化所需酶与底物都由细胞自身提供;也有细胞之间合作完成的木质化机制(co-operative lignification),即细胞壁木质化所需酶与底物由相邻细胞提供。然而,树木次生壁如何实现快速形成一直缺乏理论支持。
在课题组陆海教授和李慧副教授的共同指导下,博士研究生张嘉雪、刘亚娣、李聪慧、尹玢等发现在杨树木质部细胞PCD过程中,抗坏血酸过氧化物酶PtomtAPX从线粒体中释放并转移到细胞壁上,参与催化木质素单体的聚合。此项研究为解释树木木质部细胞中PCD过程与早期次生壁的快速形成之间如何相偶联,以及细胞自主木质化机制如何实现木质素合成酶等酶和底物的提供等问题提供了新的理论依据。
研究成果发表于植物学顶级学术期刊《Nature Plants》。
园林学院科研团队解密梅花抗寒机制
近日,《International Journal of Molecular Sciences》(IF:6.208)在线发表了北京林业大学园林学院国家花卉工程技术研究中心孙丽丹教授课题组题为“HDACs Gene Family Analysis of Eight Rosaceae Genomes Reveals the Genomic Marker of Cold Stress in Prunus mume”的研究论文。北京林业大学为第一完成单位,园林学院在读博士研究生蒙娟为第一作者,孙丽丹教授为通讯作者,在读博士研究生温振英和李明宇,国家花卉工程技术研究中心的张启翔教授和程堂仁教授共同参与完成了该项研究。
梅花是重要的木本观赏花卉,是我国传统十大名花之一,具有很高的观赏价值。南梅北移是梅花育种工作中重要的育种目标,目前已有许多抗寒品种如杏梅品种群‘送春’、美人梅品种群‘美人’梅、‘俏美人’等通过种间杂交选育而来,极大地丰富了北方地区的梅花资源。组蛋白去乙酰化酶HDACs基因家族是一类能够编码组蛋白进行去乙酰化修饰的酶,可以通过去乙酰化沉默基因表达,在植物各个生长发育阶段和逆境胁迫响应中发挥重要功能。该研究首先对包括梅花在内的8种蔷薇科植物进行HDACs基因家族鉴定,共鉴定到121个成员,其中梅花有13个。系统发育分析研究表明,RoHDACs家族可分为三个亚家族:HDA1/RPD3、HD2和SIR2。蛋白的结构域及motif分析发现这三个亚家族都具有各自的保守结构域。为了揭示其进化关系,我们对8个物种的121个成员进行全基因组共线性分析,共鉴定到了11个片段重复(SD)基因对,通过序列比对发现蔷薇科HDACs基因家族成员,特别是植物特异的HD2家族,在最近的基因组进化历史上经历了基因数量的扩张与收缩。尤其是苹果HDACs家族成员数量明显多于其他植物,且存在较多的旁系同源基因,这些在苹果中鉴定的SD基因对也同时落在苹果基因组WGD复制区块中,说明MdHDACs家族的扩张与苹果进化中近期的WGD事件以及作为四倍体植物的染色体加倍有关。此外,我们结合RNA-seq数据及RT-PCR实验,对梅花PmHDACs在组织器官和低温情况下的表达进行细致研究,发现PmHDACs在梅花各个组织器官的表达具有组织特异性或普遍性。对不耐寒梅花‘金笙’和耐寒‘美人’梅进行4℃低温处理后发现几乎所有的PmHDACs,特别是PmHDA1/6/14、PmHDT1和PmSRT1/2,对冷胁迫有显著的反应并存在品种间表达差异。
本研究鉴定和分析了蔷薇科植物及梅花中的HDACs 基因家族,为了解蔷薇科植物HDACs家族的系统进化及该基因家族基因在梅花抗寒机制中发挥的功能研究提供了重要线索,也为培育抗寒的梅花品种奠定重要基础。该研究得到国家林草科技青年拔尖人才项目(2020132608)、十三五国家重点研发计划(2018YFD1000401)和国家自然科学基金面上项目(31870689)的资助。
工学院生物多样性智慧监测科研团队取得新进展
近日,工学院生物多样性智慧监测科研团队在面向无监督域适应的迁移特征学习研究方面取得新进展。
针对现有域适应图像识别方法存在负迁移、深度神经网络体系结构设计的固有局限性等问题,受特征正则化和归一化启发,通过调整两个域的特征范数来避免负迁移,并通过替换主流深度主干中现有的归一化技术来促进正迁移,实现深度神经网络跨域生成更多可迁移的特征。可迁移正则化和归一化方法可以容易地嵌入到深度迁移学习方法中,对于类似野生动物图像等复杂环境图像域适应和小样本目标检测具有重要的提升作用和潜在应用价值。
上述研究成果在计算机科学领域著名期刊《Information Sciences》(IF: 6.077)上发表,题目为《Transferable Regularization and Normalization: Towards Transferable Feature Learning for Unsupervised Domain Adaptation》。第一作者为工学院生物多样性智慧监测科研团队青年教师张长春,北京林业大学为唯一完成单位,本研究得到了北京市自然科学基金面上项目(6192019)的资助。
材料科学与技术学院课题组在木质纤维素还原催化分馏研究上取得进展
近日,材料科学与技术学院宋国勇教授课题组在木质纤维素还原催化分馏研究上取得新进展,该研究以“Rational highly dispersed ruthenium for reductive catalytic fractionation of lignocellulose”为题发表于《自然通讯》(Nature Communications, 2022, 13, 4716)上。
木质纤维素主要由纤维素(30-50%),半纤维素(20-35%)和木质素(15-30%)组成,具有储量丰富、低碳、可持续性等特点,是一种替代或补充化石资源的理想原料。近年来,通过还原催化分馏(又称木质素优先)策略将木质纤维素转化为高附加值产品被认为是最可行的途径之一。然而,当前该催化体系中通常采用高负载量贵金属催化剂(5-20 wt%),存在成本高、金属原子利用效率低等问题,难以进行大规模应用。
针对以上难点,材料学院生物质催化转化团队利用壳聚糖为碳源和氮源合成了一种低负载量、高分散、高稳定的RuN/ZnO/C催化剂,可以高效解聚木质纤维素制备高附加值产品。由ICP-AES,HAADF-STEM和XAFS表征结果可知, RuN/ZnO/C催化剂中金属Ru含量为0.12 wt%,且以单原子形式分散在N掺杂碳载体上。当RuN/ZnO/C催化剂用于桦木还原催化降解时,可以得到46.4 wt%的酚类单体,接近其理论单体得率;每摩尔金属Ru原子在单次反应中最高可以催化制备431摩尔酚类单体产物(TON=431 molphenols molRu-1),其催化效率比商业催化剂Ru/C提高近20倍(TON=22 molphenols molRu-1)。在木质素酚类单体产物中,丙基取代愈创木酚和紫丁香酚的选择性高达84.7 mol%,易于后续分离纯化;同时纤维素、半纤维素保留率分别为96 wt%和72 wt%(图1)。根据催化剂预还原处理实验结果,作者推测在木质素还原催化降解过程中,Ru单原子转化为纳米团簇可能充当木质素降解的活性物质。苛刻的水热处理及5次催化循环实验结果表明RuN/ZnO/C具有良好的稳定性和重复使用性,这得益于金属Ru与N原子的配位。当阔叶材(山毛榉、桉木、杨木)、针叶材(松木、云杉)和禾本科作为原料时,RuN/ZnO/C催化剂依然表现出良好的催化结果,表明该催化体系具有广泛的生物质原料适用性。随后,本研究以木质素模型化合物为反应底物开展了木质素催化降解反应机理研究。通过底物筛查、中间体观测和同位素追踪等方法,证明了β-O-4结构单元中的Cα-OH及苯环上的羟基和甲氧基在木质素氢解中起到关键作用;同时排除了脱氢和脱水反应途径,提出了β-O-4结构中Cα-OH和Cβ-O键协同断裂的木质素催化降解路径。
图1 桦木还原催化分馏及产物分析示意图
综上所述,本研究开发的RuN/ZnO/C还原催化降解木质纤维素体系具有三方面优势。一是金属原子利用效率高、催化剂性能稳定;二是木质素单体得率高、选择性高,易于分离纯化;三是碳水化合物保留率高,便于高值化利用。
本研究工作为设计高效率、高稳定性催化剂用于木质素催化转化获得有价值的芳香产品及促进木质纤维素全组分分馏利用提供了新的思路。
材料学院博士研究生刘真真为论文第一作者,王水众博士和宋国勇教授、北京化工大学方云明教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金(31971607)、国家重点研发计划项目(2019YFC1906700,2021YFC2103703)和中央高校基本科研业务费(BLX202133)资助。
生态与自然保护学院科研团队在灵芝科真菌研究领域取得系列进展
灵芝科(Ganodermataceae)真菌具有重要的经济价值和生态功能,是大型真菌中最受关注的类群之一。灵芝科的很多物种都是食药用真菌,具有增强免疫力、降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、护肝、补气安神、止咳平喘等多种药用功效,在服务脱贫攻坚、乡村振兴等国家重大需求和维护人民生命健康等方面发挥着重要作用,广为人知的药用真菌“仙草”灵芝就是其中最著名的一员。灵芝科中有一些种类能够引起林木腐朽病害,危害森林资源,特别是对东南亚地区的油棕、橡胶等人工经济林的危害比较严重。灵芝科都属于白腐真菌,能够降解木质纤维素,在森林生态系统的物质循环中起着分解作用,有些种类能产生高效的漆酶等生物降解酶系,在工业生产、生物降解、废水处理及生态环境保护等方面有着广泛的应用潜力。
生态与自然保护学院崔宝凯教授团队近年来在灵芝科真菌的多样性与系统学、基因组学、漆酶筛选与利用等研究方面取得了系列进展,相关研究成果发表在Studies in Mycology(IF=25.731)、Journal of Fungi(IF=5.724)、Journal of Environmental Management(IF=8.91)、Persoonia(IF=11.051)等期刊。
崔宝凯教授团队与巴西、澳大利亚、捷克等国家和国内其他单位的同行专家合作,收集了世界范围内的灵芝科真菌标本,并分离保存了大量野生灵芝菌种的种质资源,在此基础上,基于形态学和多基因序列(ITS、nLSU、rpb2、tef1、mtSSU和nSSU)对世界范围内的灵芝科真菌物种进行了多样性和系统学研究,并重点对中国的灵芝科真菌种类进行了分析。建立了Neoganoderma、Sinoganoderma、Furtadoella、Trachydermella等4个新属,描述了Ganoderma acaciicola、G.acontextum、G.alpinum等23个新种;对世界范围内报道的灵芝科真菌所有物种的分类地位进行了总结分析,确认了灵芝科目前包含14个属278个物种,其中中国分布有59种;对GenBank中灵芝科真菌的物种序列进行了筛选,比较了不同基因在灵芝科真菌物种鉴定与系统发育分析中的实用性与可靠性,提供了目前具有分子序列的145个物种的可靠序列信息,明确了灵芝科真菌不同属间的亲缘关系。研究结果提高了世界范围内灵芝科真菌的物种多样性的认识,更新了灵芝科真菌的分类体系,为今后开展灵芝科真菌野生种质资源的保护、开发与利用提供了基础,目前团队已完成了几种野生灵芝的人工驯化栽培工作。相关研究成果以“Species diversity, systematic revision and molecular phylogeny of Ganodermataceae (Polyporales, Basidiomycota) with an emphasis on Chinese collections”为题,2022年发表在生物学一区Top期刊Studies in Mycology(IF=25.731)。博士生孙一翡和邢佳慧(目前在广东省科学院微生物研究所工作)为共同第一作者,崔宝凯教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、新疆生产建设兵团重点领域科技攻关课题和北京林业大学杰出青年人才培育项目的资助。
灵芝科真菌部分种类的野生子实体照片
灵芝属是灵芝科中最大也是经济价值最为重要的一个属,包括了460个分类单元和181个确认的物种。然而,过去只有6个灵芝属物种的完整基因组被测序并报道。崔宝凯教授团队与法国农科院Francis M. Martin院士团队合作,基于二代Illumina和三代PacBio测序平台,对灵芝属3个物种:灵芝Ganoderma lingzhi、南方灵芝Ganoderma australe、白肉灵芝Ganoderma leucocontextum进行了全基因组测序,筛选了具有不同生态习性的白腐真菌、褐腐真菌、外生菌根菌、内生菌根菌和病原菌等共58种真菌,通过系统发育基因组学和比较基因组学分析,比较了灵芝与其它真菌在基因组大小、转座子构成、次级代谢产物合成和木质纤维素降解等方面的差异,对灵芝属真菌的起源演化过程、潜在药用价值和木质纤维素降解能力进行了预测,重点分析了与细胞色素P450s相关的蛋白结构域和与次生代谢和木质纤维素降解相关的编码基因,结果发现:1) 3种灵芝的基因组大小为60.34 ~ 84.27 Mb,编码15007 ~ 20460个基因,灵芝属真菌基因组大小整体高于其他白腐真菌,不同生活方式与真菌基因组大小之间无直接联系;2) 对58种真菌的143个单拷贝基因进行了系统发育基因组学分析,证实了灵芝属真菌属于核心多孔菌分支;3)与其他真菌相比,灵芝属物种的基因组编码了更多的萜类代谢和分泌蛋白 (CAZymes、脂肪酶、蛋白酶和SSPs) 相关的基因;4) 南方灵芝 G. australe 是现有灵芝属真菌中基因组最大 (84.27 Mb) 和预测基因数量最多的 (20460个),拥有丰富的与萜类物质合成相关的基因簇,具有更多的与细胞色素P450s、异核不亲和性het、MFS膜转运蛋白调节因子相关的蛋白结构域,编码了更多的参与降解植物细胞壁、微生物细胞壁、果胶、肽聚糖和几丁质的碳水化合物水解酶基因,揭示了南方灵芝G. australe可能具有更强的次级代谢产物合成和木质纤维素降解能力。研究结果丰富了灵芝属真菌的全基因组序列信息,阐明了3种灵芝的遗传特征、进化关系及潜在功能价值,为今后进一步开展灵芝属真菌的药用价值和生态功能研究奠定了一定的基础。相关研究成果以“Phylogenomics and comparative genomics highlight specific genetic features in Ganoderma species”为题,2022年发表在生物学二区期刊Journal of Fungi(IF=5.724)。博士生孙一翡为第一作者,崔宝凯教授和Francis M. Martin院士为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、新疆生产建设兵团重点领域科技攻关课题、北京林业大学杰出青年人才培育项目等资助。
转座元件在58个真菌基因组中的分布、覆盖率和拷贝数
灵芝属真菌均是白腐真菌,能够产生漆酶,是重要的生物资源,在工业生产、生物降解与环境保护等领域具有广泛的应用价值。崔宝凯教授团队从野外分离获得的50株灵芝菌株中筛选出一株高产漆酶菌株:南方灵芝Dai 11646,经盐析、离子交换和分子筛纯化从中获得一种新的漆酶:Galacc-F,该漆酶是一种分子量为48.0kDa的单体蛋白,广泛的pH(5.0−8.0)和温度(10−60 ℃)范围内展现出较高的活性和稳定性,且具有广泛的底物专一性。Galacc-F是一种稀有的金属蛋白酶,含有典型的组氨酸-半胱氨酸-丝氨酸催化三联体,同时对表面活性剂、氧化剂和盐具有较强的耐受性。利用戊二醛作为交联剂将天然Galacc-F固定于Fe3O4@Chitosan复合纳米颗粒,得到的固定化漆酶在催化效率方面显著提高,可用于纺织染料废水的生物降解。南方灵芝漆酶Galacc-F因其出色的稳定性和耐受性有望成为有前景的绿色催化剂,可应用于合成染料废水的生物修复等环境保护领域。相关研究成果以“Selection of a pH- and temperature-stable laccase from Ganoderma australe and its application for bioremediation of textile dyes”为题,2021年发表在环境科学与生态学二区Top期刊Journal of Environmental Management(IF=8.91)。司静副教授为第一作者,硕士生吴怡(现在中国农业大学工作)完成了其中的部分研究工作,崔宝凯教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、北京林业大学杰出青年人才培育项目的资助。
南方灵芝漆酶的分离纯化、固定化及其对纺织染料废水的生物降解
假芝属真菌是灵芝科中的第二大类群,主要分布于亚洲、非洲、美洲、大洋洲的热带和亚热带地区,崔宝凯教授团队与巴西、澳大利亚等国家和国内其他单位的同行专家合作,基于形态学和多基因序列(ITS、nLSU、rpb1、rpb2、tef1、TUB)对假芝属真菌进行了多样性和系统发育研究,建立了1个新属:血芝属Sanguinoderma,发表了Sanguinoderma flavovirens、S. microporum等6个新种和8个新组合种;发现假芝属(假芝类)是多系起源的,将广义的假芝属划分为4个支系:Amauroderma s. str. Clade、Foraminispora clade、Furtadoa clade和Sanguinoderma clade,明确了假芝类真菌不同属间的亲缘关系,更新了假芝类真菌的分类体系,为开展灵芝科真菌的系统学研究提供了基础。相关研究成果以“Multi-gene phylogeny and taxonomy of Amauroderma s. lat. (Ganodermataceae)”为题,2020年发表在生物学一区Top期刊Persoonia(IF=11.051)。博士生孙一翡为第一作者,崔宝凯教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、生态环境部生物多样性调查与评估项目和中央高校基本科研业务费等项目的资助。
环境科学与工程学院课题组在污泥调理脱水智慧化动态决策领域取得新进展
近日,环境科学与工程学院王毅力教授课题组在污泥调理脱水智慧化动态决策领域取得新进展,相关成果发表在化学类期刊Journal of Colloid and Interface Science(一区,IF = 9.965)上。论文第一作者为环境学院博士毕业生张达鑫,现为水土保持学院博士后,北京林业大学为文章第一完成单位,文章主要信息如下:
高效的污泥调理脱水是降低污泥处理处置能源消耗、促进污泥资源回收与能源转化的关键环节,对整个污水处理系统的低碳化运行至关重要。数字化与智能化的污泥调理脱水过程可有望显著提高调理脱水效率、降低污泥处理处置工艺流程的运行成本。然而,在实际过程中,由于污泥成分复杂且多变,其脱水性能的在线监测仍然是阻碍调理脱水和处理处置数字化与智能化进程的瓶颈之一。鉴于此,环境学院王毅力教授课题组尝试从污泥电学性质出发,提取其变化的关键参数,实现污泥脱水性能的在线反馈。
首先,受拆积木过程的启发,研究团队提出了高浓度污泥絮体的介电谱分形原理,构建了相应的数学模型,进一步对污泥的电学性能与分形结构进行了多尺度的关联,类比出了污泥絮体介电谱临界频率与粒度的线性关系,建立了高浓度污泥絮体分形结构特征的原位在线分析系统。相关成果发表1篇高水平论文,申请发明专利5项,专利授权1项。
随后,研究团队借助限域空间内水分流动理论及原子力显微镜等技术,定量分析了纳米孔尺度以及微米絮体结构尺度下相关阻力在水分释放运移过程中的作用,发现孔界面亲疏水相互作用引起的粘滞阻力以及絮体多孔结构带来的结构阻力共同主导了水分在污泥絮体中的释放运移。这一发现与载流子(电荷)在多孔介质中的传输运动行为相类似。受这种水电相似性的启发,基于上述介电谱分形的数学模型,研究团队从污泥介电谱中提取出了分形子谱维数,用以描述载流子(电荷)在污泥絮体中的随机行走过程,并尝试指示污泥脱水性能,初步构建了污泥调理脱水的智慧化动态决策系统。相关成果发表于Chemical Engineering Journal (一区,IF = 16.744),授权发明专利1项。
研究得到了国家自然科学基金(Nos. 51978054 and 52170122)和北京市教委的“生态修复工程学”高精尖学科项目(GJJXK210102)的资助。
草业与草原学院研究团队揭示紫花苜蓿体细胞胚胎发生的转录调控机制
体细胞胚胎发生(Somatic embryogenesis, SE)是指体细胞经过去分化成为植物干细胞,再分化成为完整胚胎的发育过程。SE是分子育种的前提条件,是研究大多数植物细胞发育的良好载体。然而,紫花苜蓿体细胞胚胎诱导、胚胎和成熟的分子机制尚不清楚。
近期,草业与草原学院研究团队分别选取紫花苜蓿子叶(ICE)、非胚性愈伤组织(NEC)、胚性愈伤组织(EC)和子叶胚(CE)进行转录组和小RNA测序。探索差异表达基因(DEGs)和miRNA在体细胞胚胎诱导、胚胎和成熟过程中的作用。
研究发现:17251个DEGs和287差异表达miRNAs(其中110个新型miRNA)参与了胚胎诱导(ICE→NEC)、胚胎诱导(NEC→EC)和成熟(EC→CE)。表达模式和功能分类分析显示多个新基因和miRNAs参与SE。此外,胚胎诱导是一个活跃的分子调控过程,激素信号转导与整个胚胎发育过程中涉及的通路相关。最后,提出了一种紫花苜蓿miRNA -靶标基因相互作用网络。本研究为深入了解紫花苜蓿体细胞胚胎发生的分子机制提供了新的视角。
紫花苜蓿体细胞胚胎发生的过程:(a)为紫花苜蓿子叶,(b)为非胚性愈伤组织,(c)为胚性愈伤组织,(d)为子叶胚
紫花苜蓿体细胞胚胎发生过程miRNA及靶标基因互作网络分析
上述研究成果以Uncovering a Phenomenon of Active Hormone Transcriptional Regulation during Early Somatic Embryogenesis in Medicago sativa为题,在生物学领域Q2区TOP期刊《International Journal of Molecular Sciences》(IF= 6.208)发表。北京林业大学草业与草原学院毕业博士生袁建波为第一作者,草业与草原学院晁跃辉副教授和韩烈保教授为通讯作者。本研究得到中央高校基本业务费(2021ZY84)的资助。
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祝贺!北林大新增两位国家杰出青年科学基金获得者
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出品 | 北京林业大学党委宣传部
来源 | 绿色新闻网、各单位
校对 | 刘伊琳
责编 | 张薇
审核 | 朱天磊
投稿邮箱beilinguanwei@163.com
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