烟草与黑胫病菌亲和互作的数字基因表达谱分析

为探讨烟草与黑胫病菌亲和互作在转录水平的分子机制,本研究利用Solexa高通量测序技术分析感病品种红大接菌前0 h和接菌后12 h、24 h、48 h和72 h茎部组织的基因表达谱。将5个时间点样品的Unigene表达量依次进行两两相比,4个时间点分别鉴定出11 434、12 190、5 128、7 428个差异表达基因。GO功能分析表明,已注释的差异表达基因显著富集到细胞组分中的细胞壁、胞外区域和质膜上,分子功能的催化活性、激酶活性、核酸结合转录因子活性和信号转导活性,并主要参与响应刺激、响应胁迫、次级代谢、信号转导等生物学过程。Pathway分析显示,差异表达基因显著富集到多条次生代谢产物生物合成途径和碳水化合物代谢途径,以及与抗病相关的植物与病原菌互作、植物激素信号转导等途径。14类共计36个已知功能差异基因参与植物与病原菌互作Pathway,多数属于PTI途径调控基因,且基因表达量在黑胫病菌侵染中期(48 h)达到最高;仅有4类ETI途径调控基因差异表达,其中抗病负调控因子RIN4在黑胫病侵染前、中期(24 h,48 h)上调表达,信号组分HSP90接菌后24 h下调表达。由此可以推测,受黑胫病菌侵染后,红大品种中PTI途径调控基因能有效响应黑胫病菌胁迫反应,从而提高对黑胫病菌的抵抗能力,而ETI途径调控基因不能有效响应黑胫病菌胁迫反应。本研究初步揭示了烟草黑胫病感病品种在转录水平上的表达差异,为培育优质抗病新品种提供了理论基础。     

低温胁迫下马铃薯的数字基因表达谱分析

以马铃薯品种合作88为材料,利用数字基因表达谱(DGE)技术,对–2℃低温胁迫处理后的马铃薯叶片c DNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,有28 505个基因受低温胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因13 703个,下调表达基因14 802个。GO功能显著性富集分析表明,DEGs主要涉及信号生物代谢过程、氧化还原过程、能量代谢、次生代谢过程以及催化活性。KEGG富集分析表明,上调表达基因主要富集于苯丙烷、光合作用天线蛋白、类胡萝卜素的生物合成、苯丙氨酸代谢及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物激素信号转导途径。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证4个DEGs在低温胁迫条件下的差异表达,其结果与DGE分析结果基本一致,证实了DGE测序结果的可靠性。     

枯萎病菌诱导感、抗陆地棉品种的基因表达谱分析

选用陆地棉抗枯萎病品种中棉所12和感枯萎病品种新陆早7号,利用Solexa高通量测序技术分析棉花幼苗受到枯萎病菌侵染后3 h和6 h根部组织的基因表达谱。中棉所12受病菌侵染后3 h与0 h相比,6 h与0 h相比以及6 h与3 h相比,分别鉴定出4447、5481和2559个差异表达基因;新陆早7号分别鉴定出8615、6727和2078个差异表达基因;2个品种比较,在3 h和6 h分别鉴定出1879个和500个差异表达基因。基因功能分析表明,差异表达基因划分为生物学过程、细胞组分和分子功能注释本体,并进一步细分为48个功能类别。代谢通路分析显示,中棉所12和新陆早7号在枯萎病菌侵染后的6 h与0 h相比鉴定出的代谢通路(Pathway)最多,均有126条;在枯萎病菌侵染后6 h,2个品种相比鉴定出的代谢通路最少,仅有89条。各个比对组的代谢通路涉及的基因可被划分为次生代谢产物的生物合成、多糖的生物合成和代谢、环境适应和免疫系统等13类。在环境适应和免疫系统分类中存在着植物与病原菌相互作用代谢通路,涉及到996个已知功能的差异表达基因,有444个基因上调表达,552个基因下调表达。其中,差异表达基因最多的是WRKY转录因子家族基因,其次为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因,而DNA损伤修复/耐受性蛋白,JAZ1、RAR1和RPM1互作蛋白,S位点的特异性糖蛋白S6前体以及钙牵引蛋白等6类基因参与该代谢通路的数目最少。最后随机抽取6个基因进行实时荧光定量PCR验证,其结果与测序结果一致。     

甘蔗印度种响应干旱胁迫的数字基因表达谱

本研究以甘蔗印度种的代表品种"春尼"为试材,采用数字基因表达谱(DGE)技术对干旱胁迫后的"春尼"进行差异基因表达分析,共筛选到差异表达基因9 810个,其中上调表达4 687个,下调表达5 123个。GO功能显著性富集分析表明:差异表达基因主要定位于细胞质、质体、叶绿体、类囊体等,主要行使催化活性、氧化还原酶活性、辅因子结合、裂解酶活性等功能,主要涉及小分子代谢、细胞酮体代谢、有机酸代谢、含氧酸代谢、化学刺激应答、非生物刺激应答等生物过程。KEGG显著性富集分析表明:差异表达基因主要涉及植物激素信号转导、RNA转运、次生代谢产物的生物合成、淀粉和蔗糖代谢、泛素化蛋白降解、嘌呤碱代谢等通路。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析2个差异表达上调基因在"春尼"的苗期、伸长期、成熟期受干旱诱导的表达情况,结果均为"上调-上调-上调"模式,验证了DGE测序结果可靠、重复性好。     

雌雄蕊原基分化期低温胁迫下2个小麦品种幼穗miRNA表达谱分析

为探讨春季低温(倒春寒)胁迫下抗倒春寒能力不同的小麦品种相关miRNA及其响应规律,提供miRNA的表达谱和差异表达miRNA的信息,揭示差异表达miRNA在小麦抗倒春寒中的作用,采用高通量测序(Small RNA-seq)技术对雌雄蕊原基分化期0℃低温胁迫72 h及未低温处理(对照)的矮抗58(AK58)和郑麦366(ZM366)幼穗进行测序,通过生物信息学分析,以padj0.05且|log_2(Fold_change)|≥1为条件,筛选低温胁迫下差异表达显著的miRNA,利用psRobot(v1.2)对差异表达miRNA靶基因进行预测,然后对差异表达显著miRNA的靶基因进行GO富集分析和KEGG Pathway分析。结果表明,小麦幼穗测序共鉴定到112类miRNA,分属于38个不同的MIRNA家族。AK58、ZM366分别鉴定出85,88个差异表达miRNA,AK58有27个miRNA表达有显著差异,其中23个显著上调表达,4个显著下调表达,差异表达极显著的miRNA为2个,分别是tae-miR9672b、tae-miR9672a-3p; ZM366有48个差异表达显著的miRNA,13个显著上调表达,35个显著下调表达,差异表达极显著的miRNA为4个,分别为tae-miR9672b、tae-miR9672a-3p、tae-miR6201、tae-miR9674b-5p。对低温胁迫下AK58与ZM366差异表达的miRNA进行靶基因预测,AK58 85个差异表达miRNA对应848个靶基因;ZM366 88个差异表达miRNA对应6 537个靶基因。GO功能富集分析结果显示,AK58差异表达miRNA靶基因有20个生物学过程、6个细胞成分、6个分子功能类别极显著富集(FDR0.01);ZM366有10个生物学过程、14个细胞成分、19个分子功能类别极显著富集(FDR0.01)。对2个小麦品种幼穗中差异表达miRNA靶基因进行KEGG代谢通路(Pathway)富集分析,AK58差异表达miRNA靶基因显著富集(P0.05)到RNA聚合酶,嘌呤代谢,嘧啶代谢,光合生物固碳途径,自噬,托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,核苷酸切除修复,错配修复,DNA复制,核糖体,烟酸和烟酰胺代谢11个代谢通路;ZM366差异表达miRNA靶基因显著富集(P0.05)在植物-病原互作,植物昼夜节律,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解,细胞周期,苯丙氨酸代谢,苯丙烷生物合成,RNA聚合酶,植物激素信号转导,氰胺酸代谢,次生代谢产物的生物合成,光合生物中碳固定,丙酮酸代谢,类胡萝卜素生物合成13个代谢通路。miRNA调控mRNA参与小麦应答低温胁迫中,小麦可能通过miRNA171a、miRNA156、miRNA398等多个miRNA的介导调控来抵御倒春寒胁迫,植物昼夜节律代谢途径可能与低温胁迫密切相关。2个小麦品种抗倒春寒能力不同的原因可能与miRNA调控光形态建成转导途径和开花过程的靶基因表达模式不同有关。     

山药品种苏蓣8号抗炭疽病基因的转录组测序与表达分析

为深入研究炭疽病抗病机制提供候选基因，从分子水平探索炭疽菌侵染对山药炭疽病基因转录水平的影响。苏蓣8号是高感炭疽病品系024经组培诱变所育成的高抗炭疽病山药新品种，为挖掘苏蓣8号炭疽病抗性基因，采用胶孢炭疽菌菌株4-2分别接种苏蓣8号和品系024,以未接种苏蓣8号的叶片为对照，利用转录组测序技术分析抗感材料在接种炭疽菌后不同时间点的差异表达基因。结果表明，抗感材料接种24,48,72,96 h共同差异表达基因个数分别为197,132,187,313个，去除各接种时间点共同差异表达的基因数，共获得711个差异表达基因。GO功能富集显示，差异基因主要与响应生物刺激、防卫反应、细胞壁代谢和氧化还原过程等有关。KEGG富集分析表明，生长素、茉莉酸和乙烯等防御相关的植物激素信号转导途径多个基因表达出现差异，其中5个生长素早期响应基因、茉莉酸和脱落酸合成关键酶基因均上调表达，乙烯响应因子ERF036下调表达，可能负向调控山药炭疽菌的侵染；参与次生代谢产物修饰的多个细胞色素P450基因、泛素连接酶及植物甾醇合成酶、防御素和凝集素基因上调表达；WRKY类、MYB类和TIFY类转录因子正向或负向调控抗病...     

蔗茅野生种响应低温胁迫的数字基因表达谱

以蔗茅野生种(昆明蔗茅99-1)为材料,利用数字基因表达谱(DGE)技术,对4℃低温胁迫处理后的蔗茅野生种构建的c DNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,低温处理24 h(ER-LT1)有2 391个基因,低温处理72 h(ER-LT2)有4 892个基因因低温处理而发生表达变化。GO功能显著性富集分析表明,差异基因主要涉及对非生物刺激反应、氧化还原过程、能量代谢以及催化活性。KEGG富集分析表明,两个不同处理时间下共同富集的通路主要为植物激素信号转导途径、植物-病原体互作通路、光合作用通路、淀粉和蔗糖代谢途径和苯丙烷生物合成途径等。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证2个在低温胁迫条件下的差异表达基因,其结果与DGE分析结果基本一致,证实了DGE测序结果的可靠性。     

氮素胁迫对水稻根系影响的转录组分析

养分胁迫会直接影响水稻的生长发育,相对于地上部分,根系往往较早感知环境胁迫。为了研究水稻根系对养分胁迫响应的分子机制,通过Illumina Hiseq2000平台测序,对氮素胁迫下水稻根系转录基因表达情况进行分析。结果表明,氮素胁迫诱导根系出现了2 270个差异转录基因,其中上调表达的有1 176个,下调表达的有1 094个。采用GO功能分类和Pathway功能注释,可将注释的基因划分为48个功能类别118条代谢途径,包括糖酵解、脂肪酸代谢、氧化磷酸化、氨基酸代谢、淀粉蔗糖代谢等生物学过程。部分根系关键基因表达变化表明,氮素胁迫诱导大量新生蛋白质合成,形成各种酶类,促进新RNA合成,从而形成了更多的新生蛋白质。氮素胁迫诱导根系IAA积累更多来自极性运输,参与植物细胞伸长发育的EGase基因及木质素特异合成途径的关键酶(CCR)表达量发生上调,这些转录基因表达量的变化是根系受养分胁迫刺激而发生了伸长生长的内在机制。     

甘蓝型油菜种子发育灌浆后期的转录组分析

油菜种子发育是产量和品质形成的关键发育阶段,包含了复杂的发育过程和调控网络,有效地解析种子发育的转录调控机制具有重要的意义。以甘蓝型春油菜品种青杂5号为研究材料,利用RNA-seq技术对种子发育的后期(30-DAF,40-DAF)2个发育时间进行转录组测序,筛选差异基因,并利用GO数据库和KEGG数据库注释差异基因功能和可能参与的调控途径。结果表明,从油菜种子灌浆后期的2个时间点的转录组中分别检测到70 850和65 193个表达基因,筛选得到2 654个差异表达基因,其中1 941个基因下调表达,713个基因上调表达,29个基因表达差异倍数|log2Ratio|≥10。GO基因功能分析显示,生物学途径中富集最显著的条目是染色质组装相关的等生物学过程,分子功能方面富集最显著的条目依次是蛋白质代谢、营养库活性等功能类别,而在细胞组件方面富集最显著的条目是染色体相关的等细胞组件。Pathway显著性富集分析显示注释基因最多的途径是次生代谢途径,其次是淀粉、蔗糖代谢途径、苯丙素生物合成途径中的、碳代谢途径和氨基酸生物合成途径。甘蓝型油菜种子发育后期的转录组分析表明,种子发育30-DAF时期次生代谢物、脂质代谢等表达活跃,40-DAF时期逐渐转变为蛋白质、氨基酸生物合成、光合碳代谢、碳代谢等表达活跃,提示油菜种子灌浆后期仍处于复杂的物质与能量代谢调控过程。     

猕猴桃抗溃疡病转录组分析和基因功能注释

为了发掘中国野生猕猴桃资源抗溃疡病基因,利用Illumina HiSeq测序平台对不同时间接种溃疡病菌的毛花猕猴桃进行mRNA高通量测序。结果表明,共获得68731个Unigene,其中有48414个基因注释到Nr、SwissProt、KEGG和COG/KOG数据库。KOG注释显示,通用功能预测、转录后修饰、蛋白代谢、伴侣蛋白、信号转导机制,翻译、核糖体结构和生物合成所占比例最高;GO注释表明参与生物过程的差异表达基因数目最多,细胞组分和分子功能次之;KEGG通路分析表明差异基因的富集以生物合成和代谢为主。接种后不同时间点共获得63050个差异表达基因。通过SSR位点分析,从68731个Unigene中鉴定出13652个SSRs位点;同时获得了各类型转录因子1580个;R基因3727个。本研究结果对猕猴桃抗溃疡病基因发掘和抗溃疡病新品种选育具有重要的理论指导和育种实践意义。     

马铃薯块茎创伤木栓化过程的转录组分析

马铃薯块茎受到创伤后诱发的木栓化,对块茎的愈伤和保持良好品质等方面具有重要作用。为探究马铃薯块茎创伤木栓化过程中的分子机制,本研究以‘D47’为实验材料,在马铃薯块茎创伤后0、27、54 h分别取样进行转录组测序及分析。结果表明,创伤27 h后诱导的DEGs有8 184个,其中显著上调4 829个,显著下调3 355个;与27 h相比,54 h有3 385个DEGs,其中显著上调2 259个,显著下调1 126个。GO富集分析表明,差异基因主要集中在氧化还原酶活性、氧化还原过程、生物过程、代谢过程和催化活性。KEGG富集分析表明差异表达基因主要富集在苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导、脂肪酸代谢途径。实时荧光定量PCR验证结果表明,6个DEGs的差异表达结果与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。     

小麦小G蛋白Tarab5B基因全长cDNA克隆及表达特性的初步分析

通过对白粉病菌诱导的小麦叶片cDNA文库的测序,获得1个与水稻Rab5B基因一致性达89%的序列.以该序列为信息探针,筛选小麦EST数据库并进行电子拼接.根据拼接结果设计引物,利用RT-PCR方法获得了1个小麦中尚未鉴定的全长cDNA克隆Tarab5B.Tarab5B基因编码的蛋白具有结合GTP/GDP的4个保守结构域以及Rab家族成员所特有的结构域.同源分析表明,该基因属于Rab5B亚族.麦类Rab5B蛋白的GDSGVGKS、DTAGQE、NKAD、ETSA和MGCSSS 5个结构域在进化上非常保守,而YYRGA结构域及其邻近的C端6个氨基酸残基在小麦材料间同源性很低.RT-PCR检测显示,抗、感两个材料Tarab5B基因在接种后24 h和未接种24 h的表达水平基本相同;在接种后1 h、4 h、7 h、12 h,抗、感两个材料间Tarab5B基因的表达水平有一定差异.     

水稻植物激素响应低温胁迫反应的转录组分析

植物激素在调节和控制植物生长发育、代谢过程、应对逆境等方面具有重要的作用。为明确水稻苗期植物激素对低温的应答机制,本研究以野生型粳稻品种‘中花11’为研究材料,经低温处理后,利用RNA-Seq技术分析植物激素调控水稻幼苗对低温胁迫的应答模式。通过转录组测序,共获得9.9×10~7条干净的序列,筛选出2 044个差异表达基因(DEGs)。首先,GO富集分析结果表明差异表达基因主要富集在生物学过程、细胞组分和分子功能三个方面。进一步的KEGG通路分析表明,差异表达基因主要富集在代谢途径、次生代谢生物合成、植物激素信号转导等途径。其中植物激素信号转导中低温应答的差异表达基因为31个,分别为25个上调表达基因和6个下调表达基因;主要参与了茉莉酸和脱落酸信号途径。这些研究结果对水稻苗期植物激素的低温应答机制完善和栽培调控具有重要的参考价值。     

亚麻响应低钾胁迫转录谱分析

钾是亚麻生长发育必需的大量元素。本研究以钾高效利用亚麻品种Sofie为试验材料,在低钾处理12 h和96 h下,利用转录组测序及qRT-PCR进行低钾胁迫下差异基因表达调控的研究。结果表明,低钾处理7 d的亚麻叶片边缘变黄,与对照相比,低钾处理植株矮化。筛选出对低钾响应强烈的3个钾运转蛋白基因LusKC1(Lus K channel 1)、LusSKOR(Lus STELAR K⁺outward rectifier)和LusHAK5(Lus high affinity K⁺transporter 5),低钾胁迫响应峰值时间为12 h和96 h;与对照相比,低钾处理12 h鉴定到差异表达基因1154个(508个上调,646个下调),GO功能富集分析表明,这些差异表达基因主要富集于代谢过程、细胞进程、单一生物过程、催化活性和结合功能五大类,KEGG通路富集分析表明,这些差异表达基因涉及到能量代谢、碳水化合物代谢、碳代谢、氨基酸代谢、萜类化合物代谢和植物激素信号转导等通路。进而筛选出7个与钾直接相关基因(4个钾运输蛋白、2个钾通道蛋白及1个钠钾钙交换蛋白)、13个与激素相关基因以及6个与纤维素合成相关基因。7个与钾直接相关基因中,2个基因表达量上调1.75倍和2.64倍,5个基因表达量下调1.21~9.57倍。以上解析的差异基因初步揭示了亚麻低钾涉及的转录调控途径,可为亚麻耐低钾相关基因的克隆与功能验证奠定基础。     

苹果树腐烂病菌β-葡萄糖苷酶基因的克隆及表达分析

为探究苹果树腐烂病菌β-葡萄糖苷酶基因VmGluI的序列特征及其在病菌侵染致病过程中的表达,以强致病力菌株LXS080601为材料,利用RT-PCR技术克隆基因c DNA序列,通过生物信息学软件对VmGluI编码蛋白的系统进化关系、理化性质和二级结构进行分析,采用实时荧光定量PCR技术测定VmGluI的表达量。结果显示,苹果树腐烂病菌VmGluI的开放阅读框为1 689 bp(GenBank登录号KY646110),编码562个氨基酸,蛋白分子量62.7 k Da。VmGluI编码的蛋白具有糖基水解酶1家族的保守功能域,其二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,β-转角较少。VmGluI编码氨基酸序列与苹果和梨树腐烂病菌β-葡萄糖苷酶基因(KUI68239.1和KUI56905.1)同源性最高,分别为98.7%和87.8%,而与非植物病原真菌β-葡萄糖苷酶基因亲缘关系较远。接种苹果树腐烂病菌的富士枝条中,VmGluI显著上调表达,推测其在腐烂病菌侵染致病过程中起重要作用。离体枝条接种48 h后基因表达量开始显著升高,72 h时表达量最高为对照6.3倍;活体枝条接种12 h后,基因表达量已为对照的11.2倍,接种后48 h基因表达出现低谷,但96 h时表达量为对照的16.8倍,表明苹果树腐烂病菌在侵染离体和活体枝条过程中,VmGluI表达水平和时序变化存在明显差异。     

铺设反光膜促进设施葡萄着色的机理初探

为了探明设施内铺设反光膜对果实品质的影响和促进着色的机理,以京艳为试材,行间铺设反光膜,监测覆膜后葡萄果实的外观与花色苷含量的变化,利用高通量测序和Illumina Novaseq 6000测序平台对着色差异的果皮进行转录组测序及差异表达基因分析。结果表明,12个样本得到了41 151 986～46 673 908条Clean reads,且Q30都在94%以上、Q20在98%以上。Clean reads与葡萄参考基因组比对总数为92.69%～94.22%。差异表达的基因统计结果显示,CK 0 d～CK 7 d差异表达基因数目是3 768个,上调基因1 488个,下调2 280个;覆膜后RF 0 d～RF 7 d差异表达基因数目是5 129个,其中上调表达2 048个,下调表达3 081个,可见覆膜能够促进基因的差异表达。覆膜7 d后,与对照相比,获得934个差异表达基因,上调表达441个,下调表达493个。KEGG富集分析表明,934个DEGs中,共有179个被注释到64条信号通路上,主要富集在代谢、细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理和生物系统五大类代谢途径。其中,苯丙烷生物合成、...     

2种黑籽南瓜响应枯萎病菌侵染的转录组学研究

为了筛选白皮黑籽南瓜和绿皮花纹黑籽南瓜抗枯萎病的差异表达基因,挖掘参与抗性相关的代谢通路。以尖孢镰刀菌侵染2 d后和未侵染的2种幼苗叶片作为材料,利用Illumina Hiseq 2500测序技术进行转录组测序分析。以未侵染的幼苗作为对照,白皮和绿皮花纹黑籽南瓜差异表达基因分别有2082和1116个。其中141个基因在2种黑籽南瓜中均呈现出差异表达,62个基因具有相同表达趋势。对差异表达基因进行GO功能注释,结果显示2种黑籽南瓜差异表达基因主要富集在生物学过程中。KEGG代谢通路分析发现白皮有22个差异表达基因显著富集在植物激素信号通路,绿皮花纹有30个差异表达基因富集在苯丙烷生物合成通路。本研究挖掘出黑籽南瓜抗枯萎病差异表达基因,预测了抗性通路,为瓜类抗病机制的深入研究奠定了理论基础。     

金花葵开花前后差异基因及代谢物分析

为深入研究金花葵花朵开花前后基因和代谢物的变化,利用转录组学和代谢组学技术相结合的方法对金花葵花蕾和花朵进行检测。结果显示,通过转录组分析鉴定了206 636个Unigenes,筛选出42 618个差异表达Unigenes,其中包括63个差异表达转录因子家族,24个转录调节因子家族。GO分析结果显示,差异表达基因主要富集于囊泡介导的逆行运输等生物学过程。KOG功能注释显示,差异表达基因功能以通用功能预测居多,其次是信号转导机制、翻译后修饰蛋白周转以及碳水化合物的转运和代谢。差异表达基因KEGG富集分析表明,差异基因主要富集于代谢、植物激素和信号转导、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路。通过代谢组学检测,筛选到差异显著代谢物135个,主要包括脂类、氨基酸及衍生物和黄酮类等,KEGG富集分析表明,差异代谢物主要富集于甘油磷脂代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚定生物合成和次生代谢产物的生物合成-未分类等过程,其中,缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸的降解代谢通路同时出现在了基因和代谢物KEGG代谢通路富集Top 20中。     

西瓜细胞响应渗透胁迫转录组分析

渗透胁迫对西瓜(Citrullus lanatus)的生长、果实品质和产量产生不利影响。因此,迫切需要利用现代生物学研究手段对西瓜品种进行有效的遗传改良,增强其抗逆性。其中挖掘具有各种抗逆功能的基因和探明其响应渗透胁迫的分子机制是目前非常重要的研究内容。利用RNA-seq技术对二倍体西瓜悬浮细胞在100 mmol/L甘露醇人工模拟渗透胁迫前后进行转录组分析,结果表明,西瓜悬浮细胞在甘露醇处理2 h和4 h时基因表达模式相近,对2 h和4 h共有的1 933条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO分析发现,这些差异表达基因在分子功能、生物学过程和细胞组分三个主类中主要集中在代谢过程、催化活性和DNA复制等生物过程;KEGG Pathway分析结果表明,这些差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢、苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢和次生代谢物的生物合成等通路。与赤霉素、脱落酸、乙烯、茉莉酸及水杨酸五种植物激素信号转导相关的关键转录因子基因家族DELLA-domain protein (DELLA)、ABRE binding factors (ABF)、Ethylene-insensitive 3 (EIN3)、Myelocytomatosis protein 2 (MYC2)和TGACG motif-binding factor (TGA)在渗透处理后均有上调表达,说明这些基因可能在西瓜响应渗透胁迫过程中发挥正向调节功能。随机选取11条DEGs,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对DEGs进行了表达模式验证,发现其与RNA-seq测序结果表达规律一致,证明了RNA-seq结果的可靠性。该研究为进一步探讨西瓜抗渗透胁迫的分子调控机制研究提供了基因资源和理论基础,将有助于进一步研究西瓜的抗逆机制。     

转录组及代谢组联合解析玉米响应花粒期高温胁迫机制

为了探明我国玉米主要推广品种郑单958、先玉335花粒期高温胁迫下基因表达及代谢物差异,挖掘玉米响应高温胁迫的关键基因及代谢物,利用Illumina HiSeq~(TM) 2500高通量测序技术分别对郑单958、先玉335高温胁迫7,14 d的穗位叶及对照叶进行高通量转录组测序,利用广泛靶向代谢组测序技术对样品进行高通量代谢物测序。转录组测序共获得214.81 Gb干净序列。郑单958高温胁迫7 d后检测到49个差异表达基因,其中24个为上调基因。继续高温胁迫14 d共检测到306个差异表达基因,其中130个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中检测到1 462个差异表达基因,其中647个为上调基因。先玉335高温胁迫7 d后共检测到381个差异表达基因,164个上调基因。继续高温胁迫14 d后共检测到299个差异表达基因,226个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中共检测到2 481个差异表达基因,其中1 275个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫7 d后对比组中检测到6 646个差异表达基因,其中3 253个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫14 d对比组中检测到5 958个差异表达基因,其中3 110个上调基因。代谢物测序共检测到654个代谢物,郑单958高温胁迫7 d后共检测出28个差异代谢物,共注释到5个代谢通路中。高温胁迫14 d后共检测出54个差异代谢物,共注释到13个代谢通路中,其中9个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫7 d后检测出98个差异代谢物,共注释到24个代谢通路中,其中43个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫14 d后共检测出38个差异代谢物,共注释到13个代谢通路中,其中14个上调表达。郑单958高温胁迫7 d与先玉335高温胁迫7 d对比组共检测出144个差异代谢物,共注释到36个代谢通路中,其中81个差异代谢物呈上调表达。郑单958高温胁迫14 d与先玉335高温胁迫14 d对比组共检测出158个差异代谢物,共注释到40个代谢通路中,其中81个差异代谢物呈上调表达。