利用RNA-Seq鉴定甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因

【目的】利用RNA Sequencing（RNA-Seq）技术比较2种不同生长条件下甘蓝型油菜苗期叶片转录组,鉴定油菜叶片干旱胁迫应答相关基因,从转录组水平揭示油菜适应干旱胁迫环境的分子机制。【方法】提取正常生长（ZY）和自然失水处理（ZY8D）的六叶期甘蓝型油菜中油821的叶片总RNA,以Illumina Hiseq 2000平台进行RNA-Seq分析。利用NGSQCTookit v2.3.3去除低质量和包含模糊碱基的reads。以甘蓝型油菜亲本物种白菜染色体v1.5和甘蓝Scaffold v1.0为参考序列,采用TopHat2-Cufflinks-Cuffmerge-Cuffdiff标准流程进行差异表达基因（differential expressed genes,DEGs）筛选。对上调和下调DEGs分别采用Cytoscape v3.1.0中的BiNGO和KOBAS2.0进行基因本体（gene ontology,GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）代谢途径富集分析。选择上调和下调DEGs各3个,以实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）验证RNA-Seq结果的可靠性。【结果】过滤低质量reads后,ZY和ZY8D分别保留了26 192 312和28 378 899对高质量reads用于DEGs筛选,其中86.6%和85.8%的reads能准确比对到参考序列上,说明RNA-Seq结果和参考序列可靠。DEGs鉴定结果表明3 657个基因受干旱胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因1 431个,下调表达基因2 226个。GO富集分析发现上调表达基因主要与非生物胁迫响应和化学刺激响应相关,其中,参与水分胁迫响应和脱落酸（abscisic acid,ABA）刺激响应的基因分别有127和141个,而下调表达基因与植物病原菌防御、蛋白激酶活性和水杨酸（salicylic acid,SA）刺激相关。KEGG富集分析表明上调表达基因主要富集于苯丙烷和类胡萝卜素的生物合成及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物-病原菌互作和植物激素ABA、SA和茉莉酸（jasmonic acid,JA）信号转导途径。qRT-PCR检测6个DEGs的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。【结论】RNA-Seq分析鉴定出3 657个甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因。GO和KEGG代谢途径分析明确了差异表达基因富集的分子功能与代谢途径。     

酸雨胁迫下琯溪蜜柚叶片转录组差异表达分析

【目的】研究琯溪蜜柚受酸雨胁迫的内在分子机制,为琯溪蜜柚科学种植提供基础资料,也为酸雨逆境生理提供理论基础。【方法】以模拟酸雨胁迫24 h的琯溪蜜柚叶片进行Illumina HiSeq TM 4000高通量转录组测序分析,将组装得到的基因在参考基因组、Nr和KEGG数据库进行比对;利用FDR与log2(FC)来筛选差异基因,筛选条件为FDR0.05且|log2(FC)|1,将筛选的差异基因做GO和KEGG富集分析。【结果】模拟酸雨喷淋24 h后,琯溪蜜柚嫩叶出现明显块状伤斑;共得到21 497个基因,全部得到注释,与对照相比,酸雨处理组中有879个基因显著上调,588个基因显著下调;筛选出样本中前50个DEGs(差异基因),均为上调表达基因,大部分涉及代谢途径、次生代谢、苯丙基类丙烷生物合成和萜类物质合成等相关基因。GO富集分析表明差异表达基因主要位于细胞外区域;执行分子功能中催化剂活性是最为显著富集的GO term,其次是氧化还原酶活性;生物过程中差异表达基因最显著的GO term是DNA代谢过程。KEGG富集分析表明DNA复制是差异表达基因中最显著富集的Pathway,其次是次生代谢的生物合成,再次是苯丙素类合成途径。对次生代谢合成途径中4个差异表达基因[POD同工酶cg3g018770和cg2g001440、肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)同工酶cg1g021310、4-香豆酸-辅酶a连接酶(4CL)同工酶cg3g029290]进行PCR荧光定量分析,验证了转录组数据的可靠性。【结论】琯溪蜜柚对酸雨耐性较强,对酸雨胁迫的响应是多基因参与、多生物过程协同调控的过程,次生代谢的调节可能是应对酸雨胁迫的主要方式。     

基于转录组测序挖掘小麦叶片抗旱相关基因

【目的】通过转录组测序分析干旱胁迫的小麦,以期挖掘小麦响应干旱胁迫的关键基因。 【方法】采用高通量 Illumina Hiseq 2500 测序平台对郑麦 366 号正常生长与自然干旱处理进行测序,并对测序数 据进行分析,筛选响应干旱胁迫的关键基因。【结果】两组样品中分别获得 45 471 018、45 133 470 个 clean read 片段,包含 6.82 Gb、6.39 Gb 碱基信息,拼接组装后,得到 188 334 个转录本和 119 588 个 Unigenes。通过筛选 共获得 1 207 个 DEGs,其中 752 个上调,455 个下调。GO 功能富集分析显示,上调的 DEGs 主要富集在水解酶 活性、催化活性、代谢过程、甘油代谢过程、膜和细胞部分等;下调的 DEGs 富集在细胞器、细胞和氧化还原 酶活性的最多。KEGG 途径富集分析发现,DEGs 显著富集于淀粉和蔗糖代谢、卟啉和叶绿素代谢、光合作用 - 天线蛋白、光合作用、苯丙烷生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸代谢和光合生物中的碳 固定等代谢通路。5 个抗氧化酶基因的 qRT-PCR 结果与 RNA-Seq 测序结果变化趋势相一致。【结论】利用转录 组测序技术获得了大量小麦抗旱相关基因,为深入研究小麦响应干旱胁迫的分子机制提供更多的基因遗传资源。     

干旱胁迫下两个玉米自交系雄穗花器官分化期的转录组分析

【目的】 运用现代分子生物学及高通量测序技术,在全基因组水平鉴定耐旱相关的基因,研究玉米雄穗花器官分化期对干旱胁迫的响应机理, 为抗旱育种将提供新的理论基础。【方法】 以干旱胁迫15 d和正常浇水的耐旱自交系“PHBA6”和干旱敏感自交系“吉63” 花器官分化期的雄穗进行Illumina HiSeq 2000高通量测序分析,将测序得到的Unigene与玉米参考基因组进行比对,利用 RPKM 来衡量样本间的基因表达丰度, 以|log₂foldchange|≥1,P<0.05,FDR≤0.001筛选出样本间的差异表达基因, 并通过 Gene Onto 1ogy (GO ) 数据库、 KEGG pathway 数据库对筛选出的差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】 与正常水分处理相比,耐旱自交“PHBA6”和干旱敏感自交系“吉63”在干旱胁迫下分别有1 394个和1 300个显著差异表达基因,其中共有差异表达基因831个,包括上下调表达趋势是一致的822个基因和9个具有相反的表达模式基因。除这些基因外,各自分别还有563个和469个基因型特异的干旱响应基因,这些特异的干旱响应基因的G0 富集分析的条目并不完全相同,除共同富集在刺激响应,细胞壁改变外,耐旱自交“PHBA6”还富集在激素合成调控,机氮化合物代谢、蛋白结合上,特异的干旱响应基因的KEGG 显著性富集分析在2个自交系中也不完全相同,耐旱自交“PHBA6”还有部分差异基因富集在生物素代谢通路上,另外,筛选出耐旱自交“PHBA6”中在干旱胁迫下差异表达的3个脱水素基因和3个特有差异表达的bZIP、MYB和ERF转录因子。【结论】 胁迫相关基因的特异性响应可能是材料间耐旱性存在差异的主要原因,耐旱自交“PHBA6”中的3个脱水素基因和3个特有差异表达的bZIP、MYB和ERF转录因子基因在玉米耐旱育种中可能有重要的利用价值。     

高温胁迫下萝卜苗期的转录组分析

【目的】对高温胁迫下萝卜幼苗进行转录组测序分析,筛选不同耐热性萝卜品种间的差异表达基因,为阐明萝卜幼苗响应高温胁迫的分子机制提供理论参考。【方法】以耐热萝卜品种1116T和热敏感萝卜品种Wr129为对象,对其进行高温（40℃）胁迫处理0（常温,对照）和24 h,提取各时间点样品总RNA进行转录组测序,以|log₂ FoldChange|≥1,P<0.05且TPM≥10为标准,筛选出差异表达基因（DEGs）,并进行GO功能注释和KEGG代谢通路富集分析。【结果】随着高温胁迫时间的增加,Wr129和1116T幼苗茎叶逐渐发生萎蔫,胁迫24 h后Wr129叶片萎蔫下垂且干枯变黄,而1116T叶片轻度萎蔫下垂,仍保持绿色。12个文库共获得81.45 Gb Clean data,平均有62.30%的reads比对到萝卜参考基因组的一个位置。从2个不同耐热性品种中共鉴定到2701个差异表达基因。GO功能注释结果显示,2629个差异表达基因在GO数据库中得到注释,其中,有559个差异表达基因被注释为细胞组分类别中的叶绿体被膜、叶绿体基质和叶绿体类囊体3个条目,470个差异表达基因被注释为与胁迫响应相关的生物学过程。KEGG代谢通路富集结果显示,1166个差异表达基因富集到124条代谢通路,其中,有74个差异表达基因富集到光合作用和光合作用-天线蛋白代谢通路,23个基因富集到卟啉和叶绿素代谢通路,大部分基因在高温胁迫下被诱导; 35个差异表达基因富集到谷胱甘肽代谢途径,其中14个谷胱甘肽-S-转移酶基因（GSTs）在高温胁迫下上调表达。高温胁迫24 h,Wr129和1116T幼苗叶片PSII的最大光化学效率（F_v/F_m）和总叶绿素含量均下降,但1116T的下降幅度较小。【结论】 Wr129和1116T的耐热性存在明显差异,其原因是1116T植株可通过调控光合作用和抗氧化系统相关基因的表达,减缓F_v/F_m和叶绿素含量下降速率,从而提高植株对高温胁迫的耐受能力。     

海马齿根系响应盐胁迫的转录组分析

【目的】对盐胁迫下海马齿根系进行转录组测序分析,挖掘海马齿根系耐盐相关基因,为揭示海马齿耐盐的分子机制提供参考。【方法】利用Illumina测序技术对0 mmol/L NaCl （对照组）和400 mmol/L NaCl胁迫处理（盐胁迫处理组）下的海马齿根系进行转录组测序分析,从中筛选出差异表达基因,选取13个基因进行实时荧光定量PCR （qRTPCR）检测,以验证转录组数据的可靠性。【结果】在海马齿根系转录组中共鉴定出305145个转录本,平均长度为622 bp,其中,对照组有146177个长度>300 bp的转录本,盐胁迫处理组有72173个长度>300 bp的转录本;共有65535条Unigenes在Nr、GO、Swiss-Prot、COG和KEGG五大数据库注释成功,占Unigenes总数的52.36%。对照组和盐胁迫处理组共有65535个差异Unigenes,其中,有182个热休克蛋白基因。对照组和盐胁迫处理组间共有24042个差异表达基因,从中选取13个基因进行qRT-PCR检测,结果显示,9个基因表达上调,其余4个基因表达下调,与转录组测序结果一致。24042个差异表达基因中,共有10106个显著差异基因富集到129条代谢通路,其中富集程度排名前10的代谢途径为核糖体、次级代谢生物合成、RNA转运、内吞作用、剪接体、甘油磷脂代谢、内质网加工、吞噬、醚脂类代谢和植物-病原体相互作用,参与盐胁迫相关的硫代谢、脯氨酸积累、活性氧（ROS）代谢、与盐胁迫相关的钙信号通路和过氧化氢代谢等途径的差异基因上调。【结论】在盐胁迫下海马齿差异表达基因如小分子量热激蛋白基因、抗氧化酶相关基因及与离子交换相关基因发挥了重要调控作用。     

干旱胁迫下割手密基因cDNA-SCoT差异表达分析（英文）

【目的】通过分析割手密叶片在干旱胁迫下的基因表达谱,筛选获得抗旱相关基因,为开展甘蔗抗旱性遗传改良研究提供候选基因。【方法】以割手密GX83-10为材料,构建正常浇灌(对照)及两个干旱处理叶片总RNA混合池,使用cDNA-SCoT构建割手密GX83-10伸长期应答干旱胁迫的基因表达谱,筛选、分离转录衍生片段(TDFs)并进行测序,根据NCBI数据库BLAST同源性检索结果推测基因功能,并使用qRT-PCR对抗旱相关TDFs进行表达验证分析。【结果】成功获得120个上调表达TDFs序列,其中53个TDFs序列与NCBI数据库中已录入的基因具有较高相似性,根据同源基因功能可分为10个类群:结合功能蛋白相关基因(20.75%)、新陈代谢相关基因(13.21%)、通信及信号转导相关基因(13.21%)、转录调控因子相关基因(13.21%)、运输途径相关基因(11.32%)、环境互作相关基因(9.43%)、能量代谢相关基因(7.55%)、蛋白质合成相关基因(3.77%)、防御相关基因(3.77%)及细胞成分生物合成相关基因(3.77%)。通过对运输因子家族蛋白、RING/U-box超家族蛋白、22 kD干旱诱导蛋白、微管蛋白alpha-3链和质膜H+-ATPase进行qRT-PCR分析,结果表明,这些基因在干旱胁迫下均呈不同程度的上调表达。【结论】干旱胁迫下,应用cDNA-SCoT构建割手密叶片基因表达谱筛选抗旱相关基因具有可行性。从割手密叶片中挖掘获得的抗旱及水分有效利用相关基因,可为利用野生种质资源开展甘蔗育种研究提供候选基因,改良甘蔗抗旱性,拓宽甘蔗育种基因库。     

干旱处理下2个梨品种转录组差异表达基因分析

【目的】以转录组数据为基础挖掘梨抗旱关键基因,为培育梨抗旱品种提供理论基础。【方法】以正常浇水和干旱处理下黄冠梨Pyrus bretschneideri‘Xuehuali’×P.pyrifolia‘Shinsseiki’和黄金梨P.pyrifolia‘Niitaka’×P.pyrifolia‘Nijisseiki’的叶片进行Illumina Hi Seq TM 2000高通量转录组测序分析,利用基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库分析2个梨品种中的差异表达基因(DEGs)。【结果】2个梨品种间在正常浇水和干旱处理下分别发现了4 377和3 841个DEGs,其中只在干旱处理下的DEGs有1 340个。这些DEGs在GO数据库的3个本体生物过程、分子功能和细胞成分中富集到的数量分别是1 387、922和1 253个,与植物抗旱相关的代谢过程、应激反应和生物膜等条目分别富集到349、139和151个DEGs。仅在干旱处理下的1 340个DEGs被比对到102个KEGG代谢通路上,其中与植物内源激素相关的代谢通路有3个。将1 340个DEGs进行转录因子分析发现,被注释为转录因子的有37个,分布在17个转录因子家族中,其中乙烯应答转录因子(ERF)家族所拥有的DEGs最多,为11个。【结论】本研究发现了与梨抗旱相关的内源激素代谢基因和转录因子,干旱胁迫下这些基因在2个梨品种中差异表达,这可能与2个品种的抗旱性差异存在密切关系,为下一步梨抗旱分子机理研究奠定了基础。     

不同桑树品种响应干旱胁迫的比较转录组学分析

【目的】发掘响应干旱胁迫的关键抗旱基因,从转录水平上揭示桑树的抗旱分子机制,为后续开展桑树分子抗旱性育种工作提供科学依据。【方法】以干旱敏感性品种德果1号和耐旱性品种湖桑32号为研究对象,通过盆栽种植方式开展干旱胁迫及复水处理试验,采集24个桑叶样本提取总RNA后构建cDNA文库,在Illumina HiSeqTM 4000测序平台上进行高通量测序,并结合生物信息学对相关基因进行注释分析。【结果】经转录组测序,各样本的Clean reads范围为45723096~67280168条,有效碱基数（Clean bases）集中在6.86~10.09 Gb,GC含量在44.84%~46.48%（平均为45.61%）,Q30在90.36%~93.07%。差异表达基因（DEGs）筛选结果显示,6个差异分组（A2 vs A1,B2 vs B₁,A3 vsA1,B3 vs B₁,A4 vs A1,B4 vs B₁）分别筛选出3510、3399、5677、5507、5124和2734个差异表达基因;经干旱胁迫处理后,桑叶功能组基因中呈下调表达的差异表达基因明显多于呈上调表达的差异表达基因,说明桑树在生长过程中存在不同的功能基因以控制桑叶生长发育。不同抗旱性桑叶转录组测序数据中以涉及生物学过程的差异表达基因最多,且主要集中在小分子代谢过程（Small molecule metabolic process）、跨膜运输（Transmembrane transport）及碳水化合物代谢过程（Carbohydrate metabolic process）等方面;与分子功能相关的差异表达基因次之,主要涉及转移酶活性（Transferase activity）和水解酶（Hydrolase activity）等。干旱胁迫下不同抗旱性桑叶差异表达基因主要富集到59条KEGG信号通路上,可划分为代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程和生物系统五大信号通路;其中,抗旱性桑树品种通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、增强光合作用及脂质代谢来更好地适应干旱胁迫。综合GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析,得到以下可能与干旱相关的基因: LOC21410404、LOC21404884、LOC21409623、LOC21401352、LOC21398977、LOC21388561、LOC21401447、LOC21398764、LOC21385254、LOC21384661、LOC-21410404及LOC21408971。【结论】不同桑树品种的耐旱性存在显著差异,其中抗旱性桑树品种是通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢及光合作用共同应对干旱胁迫。     

大尾寒羊和小尾寒羊尾部脂肪lncRNA差异表达分析

【目的】通过识别影响绵羊尾部脂肪沉积的长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA),深入研究lncRNA参与绵羊尾部脂肪沉积的规律。【方法】采集大尾寒羊和小尾寒羊2个品种各3只公羊的尾部脂肪组织样本，通过Illumina NextSeq500高通量测序技术对样本RNA进行转录组测序，对所获得的reads进行lncRNA分析，筛选出差异表达lncRNA,通过GO和KEGG富集分析挖掘lncRNA靶基因参与的生物学过程和代谢途径。【结果】研究共筛选获得22个差异表达的lncRNA,对其进行靶基因预测，获得20个顺式靶基因。通过对靶基因功能分析，检测到包括调控血管生成、细胞迁移、胰岛素反应和MAPK级联反应正调控的4条生物学过程，以及胞外区、细胞外间隙的2条细胞组分。KEGG富集分析筛选到20个靶基因参与脂肪细胞因子信号通路、进入脂质代谢、代谢途径、AMPK信号通路和磷脂酶D信号通路等19条信号通路。【结论】本研究鉴定了影响绵羊尾部脂肪沉积的差异表达lncRNA及其靶基因，为进一步研究绵羊尾部脂肪沉积过程的作用机理奠定基础。     

谷子萌发期响应干旱胁迫的基因表达谱分析

【目的】谷子是一种耐旱作物,通过二代测序技术获得大量的谷子萌发期响应干旱胁迫的差异基因,进而挖掘谷子萌发期抵御干旱的关键基因及其相关的分子机制。【方法】以晋谷45为材料,谷子萌发期分别用18%PEG-6000干旱胁迫（处理组）和蒸馏水（对照组）处理种子并测定1、10和18 h种子的SOD、POD和CAT活性。SOD活性用氮蓝四唑（NBT）法测定,POD活性用愈创木酚法测定,CAT活性用比色法测定;对萌发10和18 h种子的对照组和处理组构建cDNA文库并进行差异基因表达谱分析;利用Bowtie将reads比对到参考基因组,采用RSEM对bowtie的比对结果进行表达量估计;使用DESeq进行差异表达基因分析;利用NR、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO在线数据库对差异基因进行功能注释,挖掘调控谷子萌发的关键基因;利用qRT-PCR验证测序结果的可靠性。【结果】处理组的SOD活性整体比对照组高,而POD活性和CAT活性与之相反;随着萌发时间的变化,SOD活性在不断地增加,但CAT和POD活性逐渐减小。基因表达谱序列与所选参考基因组序列高度一致,基因表达呈现出高度不均一性。通过高通量测序最后获得35 470个基因,以RPKM≥0.01为筛选标准,对照样本中分别筛选出24 030和24 486个表达基因,PEG干旱胁迫处理10和18 h的样本分别筛选出24 019和23 877个表达基因;差异表达基因分析表明,谷子萌发10和18 h分别筛选出456和545个差异基因,其中87和267个上调表达基因,369和278个下调表达基因;GO功能显著性富集分析表明,差异基因主要涉及代谢过程,细胞进程和响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因参与到苯丙烷代谢和植物激素信号转导过程;通过qRT-PCR对5个差异基因在干旱胁迫下种子萌发时的表达分析表明,其表达趋势与表达谱分析结果基本一致。【结论】差异表达基因广泛涉及到糖、蛋白质、核酸等生物大分子代谢、次生代谢和能量代谢等过程;SnRK2和PAL可能在干旱胁迫下调节种子的萌发。     

深度测序鉴定玉米雄穗花器官分化期响应干旱胁迫的miRNA和其靶基因

【目的】 运用现代分子生物学及高通量测序技术,研究不同品种玉米雄穗花器官分化期响应干旱胁迫的差异miRNA和其靶基因,挖掘和鉴定与玉米发育相关的基因,分析其性状差异的信号通路及分子调控网络。【方法】 以耐旱自交系"PHBA6"和干旱敏感自交系“吉63”为研究对象,应用深度测序技术进行miRNA文库构建,鉴定其差异表达的 miRNA,对差异表达mi RNA及其靶基因进行功能注释、聚类分析及通路富集。【结果】 鉴定了总共337种前体miRNA,其中包含289种已知的miRNA和48种新的miRNA。在3个文库,两个分组中共有155种差异表达miRNA。基于GO功能分类及遗传和基因组(KEGG)的功能富集显示,这些miRNA可能通过靶向一系列与胁迫相关的基因而在干旱胁迫中发挥作用。至少55个预测的靶基因进一步被60个miRNA调控。NAC,MYB和MAPK基因家族在干旱胁迫下评分最高,在植物抗旱中重要作用。一系列miRNA与这些排名靠前的基因相关,包括miR164、miR172、miR1520、miR6158、ghr-n24、ghr-n56等。【结论】 miRNAs可能在玉米雄穗花器官分化期耐旱中发挥重要作用,miRNAs的筛选为分子辅助育种和转基因育种将提供新的靶标。     

新疆野苹果幼苗叶片响应NaCl胁迫的miRNAs及靶基因筛选

【目的】 筛选新疆野苹果响应NaCl胁迫相关差异miRNA及靶基因。【方法】 以新疆野苹果组培苗为材料,对150 mmol/L NaCl处理6和48 h时的新疆野苹果幼苗叶片进行small RNA测序。【结果】 NaCl处理6 h时3个miRNA差异表达,其中2个上调表达,1个下调表达,miRNA对应的靶基因数目为64个;NaCl处理48 h时13个miRNA差异表达,其中4个上调表达,9个下调表达,miRNA对应的靶基因数目为108个。对差异靶基因进行GO和KEGG分类注释,NaCl处理6 h时,GO主要富集包括:肌醇磷酸2激酶活性、寡糖基转移酶活性、蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶抑制剂活性、木聚糖生物合成过程等;NaCl处理48 h时,GO主要富集包括:氧氧化还原酶活性、DNA结合、质外体、次生代谢过程等。KEGG共同富集在N-glycan生物合成通路。【结论】 mdm-miR168b、mdm-miR159c、mdm-miR827、mdm-miR390f、mdm-miR171i、mdm-miR399j基因在NaCl处理6和48 h时表达量存在差异,其中mdm-miR390f及其靶基因HF10976、mdm-miR171i及其靶基因HF33844、mdm-miR399j及其靶基因HF11095表达量呈负相关,3个miRNA参与了新疆野苹果对NaCl胁迫的响应过程。     

家蚕中肠组织感染质型多角体病毒的应答基因分析

 【目的】筛选家蚕（Bombyx mori）中肠感染质型多角体病毒的应答基因,为阐明家蚕感染质型多角体病的分子机制奠定基础。【方法】 应用含有约23 000个家蚕基因组寡核苷酸芯片比较分析感染家蚕质型多角体病毒24、48及72 h的中肠试验组与中肠对照组的差异表达基因;结合生物信息学工具对差异表达基因的功能注释、分类及涉及的信号通路等进行分析;应用实时荧光定量PCR验证17个基因的差异表达。【结果】 在感染24、48及72 h后,分别得到了9、51及258个差异表达基因。KEGG通路分析表明,在感染48及72 h后,大多数涉及到代谢通路的基因的表达水平下调,所有涉及到核糖体通路和蛋白酶体通路的基因的表达水平上调。一些免疫相关基因如丝氨酸蛋白酶抑制剂、脂酶、热激蛋白、细胞色素P450、核糖体P0蛋白等基因的表达水平上调。【结论】经荧光定量PCR验证的差异表达基因可能与家蚕感染质型多角体病毒的应答机制相关,研究结果为从分子水平上阐明家蚕感染质型多角体病毒的致病机理提供了新的研究方向。     

云南不同生态型甘蔗细茎野生种育种潜力分析

【目的】筛选符合育种目标要求的甘蔗组合或种质,以扩大甘蔗遗传种质血缘,提高甘蔗育种效率。【方法】以云南不同生态类型的10份甘蔗细茎野生种无性系及其与栽培种杂交组配的17个组合有性世代群体为研究材料,应用R软件统计分析其株高、茎径、有效茎数、锤度、蔗茎产量和蔗糖产量等6个主要经济性状的配合力、遗传力。【结果】不同生态型甘蔗细茎野生种（父本）对其杂交后代的影响主要表现为蔗茎产量的改变,对后代主要经济性状的改良主要表现为产量性状的变化,而双亲对后代性状的改良主要表现在锤度、茎径、株高、有效茎数4个性状。在亲本及所配组合中,以不同组合方式对后代性状的影响较大,其次为父本,母本影响相对较小。湿热生态型甘蔗细茎野生种蔗茎产量的配合力表现突出,尤其是云割82-114、瑞割06-7-3,可作为高产育种的重要种质。半湿润半干燥型甘蔗细茎野生种的锤度表现出极高的配合力,尤其是云割83-174、云割83-160和云南1号,可作为高糖育种的优良种质。粤糖93-159×云割82-114、CP65-357×瑞割06-7-3和CP77-1776×云割82-114等3个组合的蔗糖、蔗茎产量和锤度特殊配合力均为正效应,是高糖、高产优良组合,应重点利用。【结论】云南不同生态型甘蔗细茎野生种无性系的蔗茎产量、蔗糖分遗传潜力表现不尽相同,应有目的地选择利用多种类型的甘蔗细茎野生种无性系创新种质,培育新型亲本,尽可能地丰富甘蔗育种遗传基础。     

云南不同生态型甘蔗细茎野生种育种潜力分析

【目的】筛选符合育种目标要求的甘蔗组合或种质,以扩大甘蔗遗传种质血缘,提高甘蔗育种效率。【方法】以云南不同生态类型的10份甘蔗细茎野生种无性系及其与栽培种杂交组配的17个组合有性世代群体为研究材料,应用R软件统计分析其株高、茎径、有效茎数、锤度、蔗茎产量和蔗糖产量等6个主要经济性状的配合力、遗传力。【结果】不同生态型甘蔗细茎野生种（父本）对其杂交后代的影响主要表现为蔗茎产量的改变,对后代主要经济性状的改良主要表现为产量性状的变化,而双亲对后代性状的改良主要表现在锤度、茎径、株高、有效茎数4个性状。在亲本及所配组合中,以不同组合方式对后代性状的影响较大,其次为父本,母本影响相对较小。湿热生态型甘蔗细茎野生种蔗茎产量的配合力表现突出,尤其是云割82-114、瑞割06-7-3,可作为高产育种的重要种质。半湿润半干燥型甘蔗细茎野生种的锤度表现出极高的配合力,尤其是云割83-174、云割83-160和云南1号,可作为高糖育种的优良种质。粤糖93-159×云割82-114、CP65-357×瑞割06-7-3和CP77-1776×云割82-114等3个组合的蔗糖、蔗茎产量和锤度特殊配合力均为正效应,是高糖、高产优良组合,应重点利用。【结论】云南不同生态型甘蔗细茎野生种无性系的蔗茎产量、蔗糖分遗传潜力表现不尽相同,应有目的地选择利用多种类型的甘蔗细茎野生种无性系创新种质,培育新型亲本,尽可能地丰富甘蔗育种遗传基础。     

干旱胁迫下大豆幼苗根系基因的表达谱分析

【目的】了解干旱胁迫下大豆幼苗根系的抗旱机制。【方法】利用基因芯片技术,分析在不同干旱胁迫时间下强抗旱品种晋豆23幼苗根部基因的表达情况。【结果】获得了61171个大豆根系基因的差异表达动态图谱。在不同干旱胁迫时间下根部基因的表达发生变化,3个时间点下,下调表达的基因数量均多于上调表达的基因数量。同时对杂交数据进行多种聚类分析。利用实时荧光定量PCR验证4个基因在干旱胁迫条件下的差异表达,其结果和芯片杂交分析的结果基本一致。【结论】初步建立了大豆幼苗根系干旱胁迫应答基因的动态表达谱,并通过其动态表达了解植物与逆境的互作机制,比较全面地获得了干旱胁迫应答基因,从而更完整地揭示了大豆干旱胁迫应答基因的表达情况。     

抗氟苯虫酰胺小菜蛾差异表达基因及其通路

【目的】随着氟苯虫酰胺等双酰胺类杀虫剂的广泛应用,小菜蛾（Plutella xylostella）对该类药剂的抗性愈发突出。研究旨在从转录组水平研究小菜蛾对氟苯虫酰胺的抗性机制,明确小菜蛾对氟苯虫酰胺产生抗性的关键基因及通路,为揭示小菜蛾对氟苯虫酰胺的抗性机制打下基础。【方法】以室内筛选的小菜蛾抗氟苯虫酰胺品系（Rh28）、田间抗性种群（Rz36）和敏感品系（S）为材料,通过转录组测序技术（RNA-Seq）,获得抗性小菜蛾品系/种群在转录水平上的差异表达基因及抗性显著上调表达基因,采用基因本体（GO）显著性富集分析及京都基因与基因组百科全书数据库（KEGG）富集分析,确定差异表达基因具有的主要生物学功能及其参与的主要生化代谢和信号转导途径。【结果】通过将不同抗性品系/种群与敏感品系的RNA-Seq数据对比,获得数量不等的差异表达基因。将差异基因富集的生物学过程（biological process）和信号通路（pathway）进行GO分析,发现其主要集中于对刺激物的反应（response to stimulus）、催化活性（catalytic activity）和代谢过程（metabolic process）等条目中;而KEGG分析发现,差异基因主要集中于代谢通路（metabolic pathway）中,基因数量占比最高,为17.84%。通过统计分析进一步获得了抗性显著上调表达基因,并对其中218个基因开展了GO分析,其仍然主要集中在代谢过程、对刺激物的反应和生物调节（biological regulation）等条目中;通过对抗性显著上调基因进行KEGG分析,发现其仍主要集中在代谢通路中,其中谷胱甘肽-S-转移酶、细胞色素P450解毒酶及参与昆虫多种生理反应的热激蛋白（Hsp）超基因家族等基因的表达量均显著上调。通过聚类热图分析发现,显著表达上调的基因较多集中在内质网上蛋白质的加工（protein processing in endoplasmic reticulum）、酪氨酸代谢（tyrosine metabolism）、咖啡因代谢（caffeine metabolism）和Wnt信号通路（Wnt signaling pathway）中。【结论】获得了小菜蛾抗氟苯虫酰胺差异表达基因及抗性显著上调表达基因,其主要富集于代谢过程、应激反应及对刺激物的反应等条目中,这些基因的相互协同调控是小菜蛾对氟苯虫酰胺产生抗性的重要机制。