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  • 基于岭回归框架的迁移学习优化基因组预测方法在作物育种中的应用研究

    基因组选择的挑战与机遇基因组选择(GS)作为植物育种领域的革命性技术,通过机器学习模型利用参考群体的基因型和表型数据,能够仅凭基因型数据预测新群体的表型特征。然而其实践应用仍面临预测精度不足的挑战,主要源于实验观测中的噪声、基因-环境互作(G×E)以及目标环境数据稀缺等问题。迁移学习的创新应用研究团队开创性地将迁移学习引入GS领域,提出两种基于岭回归(RR)框架的迁移学习方法:Transfer RR和Transfer ARR(解析岭回归)。核心思想是从代理环境(proxy environment)学习β系数,通过调整目标环境(goal environment)的响应变量来增强预测模型。技术实现

    来源:The Plant Genome

    时间:2025-07-31

  • 基因组选择技术在蚕豆耐热与耐除草剂性状预测中的应用与优化研究

    引言蚕豆(Vicia faba L.)作为营养丰富的豆科作物,其生产受高温和杂草威胁。高温超过30°C会损害花粉活力,而除草剂耐受性不足导致产量损失高达60%。传统育种方法效率低,基因组选择(GS)通过全基因组标记捕获复杂性状遗传变异,为加速育种提供了新思路。材料与方法表型分析:118份蚕豆种质在摩洛哥、黎巴嫩、苏丹和美国16个环境下评估耐热和耐除草剂性状。耐热试验记录开花天数(DFLR)、冠层温度(CT)等;耐除草剂试验测定株高(PLHT)、籽粒产量(GY)等。基因型分析:开发192个KASP标记,基于GWAS关联位点,对4512份育种材料进行基因分型。模型构建:采用两种RKHS模型——含基

    来源:The Plant Genome

    时间:2025-07-31

  • 综述:豆科植物生长与生物胁迫防御平衡策略

    ABSTRACT豆科植物作为人类和牲畜重要的蛋白质及油脂来源,其产量和品质持续受到病原体和害虫的威胁。植物需要在维持高生产力和构建有效防御系统之间取得精妙平衡——防御不足会导致严重减产,而过度的组成型或诱导型防御反应又会抑制生长发育。以栽培大豆(Glycine max)和蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)为代表的模式豆科植物,通过复杂的分子调控网络实现这种动态平衡。生长与防御的权衡植物通过共享资源分配机制来协调生长和防御。茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)信号通路在防御反应中起核心作用,但这些通路的持续激活会抑制生长素(IAA)和赤霉素(GA)等促生长激素的功能。研究发现,大豆在遭

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 综述:低纬度地区大豆栽培的适应性策略与可持续生产

    ABSTRACT作为高蛋白(40-45%)和高油脂(18-20%)的重要经济作物,栽培大豆(Glycine max (L.) Merr.)约5000年前起源于中国温带地区。近年来,为满足全球畜牧业对优质蛋白饲料的需求,大豆种植区逐渐向低纬度地区扩展。然而这些区域特有的短日照(35°C)、土传病害(如大豆胞囊线虫SCN)和酸性土壤(pH<5.5)等胁迫因素,严重制约着大豆的产量稳定性。适应性育种突破育种学家通过表型组学(Phenomics)筛选发现,光周期敏感基因E1/E3/E4的等位变异是调控大豆短日照适应的核心开关。在巴西热带地区,携带e1-nf/e3-tr/e4的早熟品种可实现避旱种植。温

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 铝胁迫下大麦根系木栓质可塑性的调控机制及其在作物抗逆性中的意义

    铝(Al)作为地壳第三丰富的元素,在酸性土壤中会释放出具有强毒性的Al3+离子,严重制约农作物生长。有趣的是,第二大元素硅(Si)却能缓解Al毒害。这项研究以对Al敏感的大麦为模型,揭示了根系特殊细胞壁组分——木栓质(suberin)在应对Al胁迫中的关键作用。实验发现,Al处理显著促进了大麦根系内皮层木栓质沉积,而Si的添加能逆转这一现象。通过激光捕获显微切割(LCM)结合RNA测序技术,研究人员精确解析了表皮、皮层、内皮层和中柱四种根组织中基因表达谱,发现Al诱导的木栓质合成主要受脱落酸(ABA)信号通路调控。使用ABA合成抑制剂氟啶酮(fluridone)和木栓质突变体的验证实验,进一步

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 宏蛋白质组学揭示共培养人体肠道菌群的群落融合动态与竞争机制

    这项开创性研究犹如揭开了肠道微生物世界的"权力游戏"。当两组人体肠道菌群在体外共培养时,宏蛋白质组学(metaproteomics)技术捕捉到令人惊奇的动态:这些微生物群落并非温和地混合,而是像进行着微观版的"石头-剪刀-布"竞赛,最终形成以某原始样本为主导的新生态结构。研究团队精心设计实验,将10对不同供体的肠道菌群在稳定期进行共培养。通过高分辨质谱分析发现,尽管最终菌群在分类学上往往偏向某一亲本样本,但仍有23%的蛋白质表现出显著差异表达。更引人入胜的是,就像自然界中的三物种竞争模型,不同菌群组合中决定竞争优势的关键物种各不相同——某些拟杆菌(Bacteroides)可能在A组合中称王,却

    来源:PROTEOMICS

    时间:2025-07-31

  • 宿主分泌物合成代谢物调控青枯病发生的机制研究

    植物根系分泌物介导的微生物群落组装对宿主健康至关重要。这项研究解析了健康与患病番茄在分泌模式和微生物组成上的本质差异:健康植株根际富集芽孢杆菌(Bacillus)、红杆菌(Rhodanobacter)等有益菌属,而病株则被青枯菌(Ralstonia)和镰刀菌(Neocosmospora)等病原体主导,这些差异与特定代谢物密切相关。研究团队从合成生物学中汲取灵感,创新性地构建了合成代谢物(Synthetic Metabolites, SynMets)体系。实验表明,健康植株富集的SynMets(包括皮质醇、槲皮素、吡哆醛和左旋多巴)能通过双重机制抵御病害——既直接抑制病原体生长,又促进有益微生物

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 田间管理显著影响燕麦籽粒极性脂质与脂肪酸谱:品种、播期与肥料配比的交互效应

    极性脂质与脂肪酸谱的田间调控机制燕麦(Avena sativa)作为富含生物活性成分的谷物,其籽粒脂质组成直接影响营养价值和加工特性。本研究通过系统分析高、中、低脂品种(Fatima/Belinda/Symphony)在两种播期(4月15日常规播期与5月21日延迟播期)和两种施肥处理(全营养NPKS与单一氮肥N)下的脂质特征,揭示了田间管理对燕麦籽粒生化组成的深层影响。脂质组成与基因型特异性燕麦籽粒脂质以三酰甘油(TAG,66%)、游离脂肪酸(11.4%)和极性脂质(9.5%)为主。高脂品种Fatima总脂含量达11.9%,显著高于Belinda(8.0%)和Symphony(6.3%)。TL

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 综述:转录因子与氧化还原相关基因在植物应激响应中ROS、RNS和H2S信号通路的互作机制

    ABSTRACT活性氧(H2O2)、一氧化氮(NO)和硫化氢(H2S)构成植物应激响应的核心信号网络。这些分子在阈值浓度之上会引发硝化-氧化应激,导致脂质过氧化、蛋白质变性和DNA损伤;而在调控浓度范围内,它们通过复杂的代谢交叉对话激活转录因子(TFs)介导的防御机制。研究发现,过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶与非酶促抗氧化系统共同维持ROS/RNS/RSS的动态平衡。关键调控节点锌指蛋白(ZFP)、MYB和WRKY等转录因子家族通过半胱氨酸残基的S-亚硝基化、S-硫化等翻译后修饰感知氧化还原信号。例如,拟南芥中WRKY75的核定位受H2O2浓度梯度调控,而ZAT12则

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 综述:SnRK1作为整合植物能量稳态、胁迫适应和激素串扰的核心节点

    ABSTRACT蔗糖非发酵1相关蛋白激酶1(SnRK1)在植物生命活动中扮演着能量中枢的角色。这个由α、β和βγ亚基组成的异源三聚体复合物,犹如植物细胞的"代谢指挥官",通过多层次的翻译后修饰调控网络——包括磷酸化、泛素化、SUMO化、N-豆蔻酰化以及潜在的乙酰化修饰——精细调节其活性。从种子萌发到开花结果的整个发育周期中,SnRK1通过调控基因表达、蛋白质稳定性和代谢通路,成为连接能量状态与发育进程的关键分子开关。结构与调控机制SnRK1的α亚基具有典型的激酶催化结构域,β亚基作为支架蛋白,而βγ亚基则参与底物识别。特别值得注意的是,不同亚基的亚细胞定位会随能量状态发生动态变化。当细胞能量匮

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 干旱诱导ABA通过转录因子NAC072下调PCNA表达抑制双生病毒复制的分子机制

    在气候变化背景下,由烟粉虱传播的双生病毒(Geminiviruses)对农作物构成严重威胁。有趣的是,干旱环境虽然促进烟粉虱繁殖,却意外激活了植物对抗DNA病毒的特殊防御机制。研究发现,干旱处理显著降低了番茄黄曲叶病毒(TYLCV)和斯里兰卡木薯花叶病毒(SLCMV)等DNA病毒的积累量,而对+ssRNA病毒芜菁花叶病毒(TuMV)毫无影响。深入机制研究表明,干旱诱导的植物激素脱落酸(ABA)扮演着关键角色。ABA通过重编程细胞周期,特异性抑制DNA复制复合体的核心组分——增殖细胞核抗原(PCNA)的表达。更令人振奋的是,研究团队鉴定到ABA响应转录因子NAC072能够直接结合PCNA基因启动

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 桃李不言下自成蹊:PsoRPM3识别南方根结线虫效应蛋白MiTSPc触发桃树防御反应

    植物寄生线虫堪称农作物最致命的经济威胁之一。这些狡猾的入侵者会分泌大量效应蛋白(effectors)潜入宿主细胞,为建立长期寄生关系铺路。有趣的是,桃树(Prunus sogdiana)中的抗性蛋白PsoRPM3(属于NLR家族)能精准识别南方根结线虫(Meloidogyne incognita)派出的两名"特工"——MiTSPc和MiACPS。当这两个效应蛋白在转基因烟草或抗病桃树叶片中短暂表达时,植物会立即启动"红色警报",表现为典型的超敏反应(HR)和细胞膜离子渗漏。更妙的是,当用RNAi技术让线虫的MiTSPc"失声"后,原本具有抗性的转基因烟草竟然开始出现根结。共定位实验显示,Pso

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 热带山地树种光合耐热性对生长温度的部分适应性及其生态意义

    引言热带森林正面临气候变暖威胁,叶片温度(Tleaf)升高可能导致光合系统损伤。研究通过卢旺达海拔梯度实验(1300-2400米),分析12种树种的光合耐热阈值(PHT)与叶片性状的关系,探讨其适应机制。材料与方法实验在三个海拔站点(高/中/低)进行,测量叶片叶绿素荧光(Fv/Fm)、气孔导度(gs)、叶面积及类囊体膜脂组成。耐热阈值Tcrit(斜率15%拐点)、T50和T95(Fv/Fm下降50%/95%)通过红外灯加热法测定。结果耐热性与叶片性状:大叶(228 cm²)和低gs(0.08 mol m-2 s-1)树种PHT更高,但TSM更窄。T50随叶面积增大而升高(R2=0.54),随g

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • miR156u/v-MhDIV3模块通过调控MhNRAMP1表达促进苹果砧木镉吸收与毒害的分子机制

    镉(Cd)作为剧毒重金属严重威胁农业生产和食品安全。在苹果砧木(Malus hupehensis)中,DIVARICATA家族转录因子(TF)成员MhDIV3展现出对Cd胁迫最敏感的响应特性。研究表明,这个具有典型R2R3-MYB结构特征的转录因子,能够直接结合重金属转运蛋白MhNRAMP1基因内含子区的增强子元件,从而在Cd胁迫下激活其表达。遗传学实验证实,抑制MhDIV3表达可显著降低植株Cd2+吸收量,减轻活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)积累;而过表达则加剧Cd毒害。更有趣的是,上游调控因子miR156u/v通过互补结合MhDIV3的3'非翻译区(3'UTR)实现对该通路的负调控,其过

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 大豆低磷胁迫下磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因GmPPC6对根系发育的负调控机制

    土壤有效磷(P)缺乏严重制约大豆生长发育。尽管前人已定位多个低磷胁迫相关数量性状位点(QTL),但根系重塑的分子机制仍不明确。研究者创新性地结合全基因组关联分析(GWAS)和比较转录组技术:通过分析239份大豆种质的62,124个单核苷酸多态性(SNP)标记,筛选出194个与7种根系性状相关的数量性状核苷酸(QTN)区域,其中5个关键区域在至少三种性状或环境中共定位。低磷耐受基因型P375与敏感型P018的转录组比较显示,正常供磷与低磷处理间存在621个差异表达基因(DEG),而基因型间差异基因达1025个。整合QTL和DEG分析锁定关键靶基因——磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因GmPPC6。转基因

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 大豆肌醇多磷酸5-磷酸酶8通过IP3信号通路调控钠离子内流增强植物耐盐性

    摘要研究聚焦大豆肌醇多磷酸5-磷酸酶Gs5PTase8在盐胁迫响应中的分子机制。该酶通过水解IP3和PI(4,5)P2调控离子稳态,显著增强转基因植物的耐盐性。实验证明Gs5PTase8过表达能降低Na+/K+比值,维持细胞膜完整性,并通过蛋白质组学揭示了其与Ca2+信号和氧化磷酸化的关联。1 引言土壤盐渍化威胁全球20%灌溉农田,而NaCl胁迫导致植物渗透失衡和离子毒性。传统研究集中于SOS通路和ABA信号,但肌醇代谢的作用尚不明确。野生大豆(Glycine soja)的Gs5PTase8基因位于耐盐主效QTL区,前期研究表明其过表达能提升烟草BY-2细胞和拟南芥的耐盐性,但其底物IP3和P

    来源:Plant, Cell & Environment

    时间:2025-07-31

  • 综述:质疑标记:蝙蝠标记实践的回顾与评估

    ABSTRACT背景标记蝙蝠是获取其种群动态、迁徙和行为数据的重要手段,但标记可能引发致死或亚致死效应,进而导致研究偏差。理解标记对蝙蝠的影响有助于制定最小化伤害的指南。目标综述蝙蝠标记技术的效果与有效性:(1)分析当前标记类型、应用趋势及文献报告规范;(2)系统评估标记的生态与生理影响。方法采用定向文献综述(2013-2022年三大学术期刊)与系统性综述(1900s至今)相结合的方法,聚焦常见标记(臂环、无线电发射器、PIT标签等)的损伤率、行为改变及数据有效性。结果定向综述显示,仅3/166篇标记研究报告了损伤率(臂环致伤率最高达66%)。系统性分析表明,传统臂环可导致翼膜穿孔(如Cory

    来源:Mammal Review

    时间:2025-07-31

  • 综述:野生小型哺乳动物性格测量方法综述及标准化方案

    野生小型哺乳动物性格研究的标准化之路背景与意义近年来,动物性格(Personality)研究在生态学和进化生物学领域获得广泛关注。小型哺乳动物(体重<5 kg)作为关键研究对象,其性格特征显著影响种子传播、捕食者-猎物动态等生态过程。然而,针对野生种群的研究方法缺乏标准化,导致不同研究间结果可比性受限。研究方法现状通过分析2000-2023年间133项研究(涵盖54个物种),发现开放场地测试(open field test)使用率达76%,成为测量探索性(exploration)和活跃度(activity)的主要方法。新颖物体测试(novel object test)虽应用较少(14%)

    来源:Mammal Review

    时间:2025-07-31

  • 综述:野生猎物与家畜捕食:本土食肉动物的全球综述

    背景食肉动物捕食家畜引发的冲突已成为全球性保护难题,报复性猎杀导致众多濒危物种生存受胁。最新生态学研究揭示,环境中的野生猎物与家畜生物量比值是驱动捕食行为的关键变量。目标通过系统文献综述,研究团队试图量化野生猎物生物量的临界阈值,并解析冲突物种的食性特征。分析涵盖60项同时记录野生猎物和家畜生物量的研究,涉及160个食肉动物食性数据集。主要结果数据表明:1)野生猎物生物量是预测家畜捕食的最强指标(优于家畜生物量、食肉动物体重等因子);2)当野生猎物低于793 kg/km2时,食肉动物食谱中家畜出现频率显著上升;3)研究热点集中在灰狼(C. lupus)和雪豹(P. uncia)等大型物种,地理

    来源:Mammal Review

    时间:2025-07-31

  • 揭示Crocosphaera应对磷匮乏的基因组适应机制:从分子调控到生态策略

    【功能基因组学揭示Crocosphaera的磷胁迫响应基因】通过对8个Crocosphaera菌株(6个C. watsonii和2个海岸环境分离株C. subtropica、C. chwakensis)的基因组比较分析,系统鉴定了参与磷信号传导、吸收和溶解有机磷(DOP)水解的关键基因。所有菌株均保留PhoBR双组分调控系统,但磷转运系统存在显著差异:C. watsonii同时具有高亲和力Pst系统和低亲和力Pit系统,而海岸菌株仅保留Pst系统。值得注意的是,海岸菌株独有完整的磷酸盐(Ptx)和膦酸盐(Phn)转运系统基因簇,暗示生态位特化的分子基础。【昼夜节律调控的磷胁迫响应】在C. wa

    来源:Environmental Microbiology

    时间:2025-07-31


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