不同异交率大豆细胞质雄性不育系的转录组分析

不育系异交结实率在杂交制种中起着重要作用。本研究以异交率差异显著的两个大豆细胞质雄性不育系材料为研究对象,在盛花期对其成熟花苞进行转录组测序。经比较分析,筛选出1925条差异基因,其中1361条差异基因注释到GO分类的生物过程、细胞组分和分子功能3大类30个分支中,主要涉及生物过程、催化活性、氧化还原酶活性、氧化还原过程和碳水化合物代谢过程。864条差异基因注释到KEGG分类的114个代谢通路中,主要包括代谢途径通路、次生代谢物的生物合成通路以及植物激素信号转导通路,其中包括13个次生代谢通路,主要为苯丙烷类生物合成以及类黄酮生物合成。通过对差异显著、富集基因数目较多的类黄酮生物合成途径进行分析,进一步挖掘类黄酮生物合成途径中差异表达基因,筛选到影响花色的基因FLS1,推测花色会影响昆虫对花粉的传播,从而影响异交率。本研究期望有助于解析影响大豆异交率的生物合成通路及明确异交率分子机制。     

烟草疫霉侵染前后剑麻叶片转录组学研究

为克隆剑麻受斑马纹病病原菌烟草疫霉侵染后的应答基因,以病原菌侵染前后的剑麻H.11648叶片为材料,构建剑麻转录组Unigene数据库;组装得到非冗余Unigene 131 422个,其中,500~1 000 bp的Unigene占总数65.39%,Unigene的数量随其长度递减。GO分类分析发现:在得到的所有Unigene中,注释到生物过程的基因最多(152 835);细胞组分其次(129 197);参与分子功能的最少(47 420)。KEGG代谢通路分析将剑麻转录组unigene分成128类,其中,参与生化代谢通路的Unigene最多,有9 354个,占总数27.09%;参与植物-病原互作代谢通路的基因有1 795个,占总数5.2%。基因表达丰度RPKM值显示上调基因9 415个,下调基因28 980个,其中参与病原互作的基因占680个。     

剑麻抗病基因Hevein的导入研究

剑麻是我国乃至世界热带地区最重要的麻类经济作物,用途广泛,综合利用价值高。而斑马纹病是剑麻生产上最为严重的病害之一,严重制约着剑麻产业的持续稳定发展。本研究通过农杆菌介导将抗病的Hevein基因导入,获得37株剑麻抗性植株,阳性率约为24.7%。经PCR检测,证明外源基因Hevein已成功整合到该剑麻植株的基因组中。并通过体外抑菌和抗病性检测,说明转基因剑麻植株中表达出一定的活性,而且还提高了对剑麻斑马纹病的抗性。研究结果为培育抗病高产转基因剑麻新品种奠定了坚实基础。     

剑麻斑马纹病菌多聚半乳糖醛酸酶Szpg6～Szpg10基因的分子检测及其序列分析

斑马纹病是剑麻生产上最严重、毁灭性病害之一。本研究基于寄生疫霉菌多聚半乳糖醛酸酶pppg6~pppg10等5个基因c DNA序列设计了各基因编码区的特异引物。利用5对引物分别对不同来源的剑麻斑马纹病菌DNA进行了分子检测。检测结果表明,在被检测的剑麻斑马纹病菌菌株中均存在与寄生疫霉菌多聚半乳糖醛酸酶pppg6~pppg10对应的基因Szpg6~Szpg10。基因序列比对分析表明,来自斑马纹病菌的Szpg6、Szpg8基因与对应pppg6、pppg8基因之间序列高度一致。比较而言,来自斑马纹病菌的Szpg7、Szpg9以及Szpg10基因与对应同源基因之间分别存在3、6及4个核苷酸序列差异,进而导致3、5及3个推定氨基酸的变异。由此推测,来自斑马纹病菌的Szpg7、Szpg9及Szpg10基因可能与对应基因在功能上存在着一定的差异。本研究为进一步研究剑麻斑马纹病菌多聚半乳糖醛酸酶在致病过程中的作用奠定了基础。     

小麦品种西农979抗赤霉病基因的转录组测序鉴定

小麦品种西农979对赤霉病具有较好的抗性。为了发掘西农979的抗赤霉病基因,本研究采用禾谷镰刀菌菌株BN-8分别接种抗病品种西农979与感病品种周麦18,取接种前西农979颖壳及接种后12、24和96 h的西农979与周麦18颖壳进行转录组分析,筛选抗感赤霉病差异表达基因,并对其进行GO功能注释及KEGG富集分析。结果表明,接种后12、24和96 h各出现14、1 978和142个差异表达基因,共计2 122个基因。这些基因经GO功能注释分类分成3大类43个亚类,主要涉及代谢过程、细胞过程、应激反应、生物调控、细胞部件、细胞、催化活性、结合、转运活性等。KEGG通路分析结果显示,内质网中的蛋白质加工通路中差异基因最多,有48个;其次是光合作用—天线蛋白通路及淀粉和蔗糖代谢通路,各含41和30个差异基因;显著富集的通路有光合作用—天线蛋白、内质网中的蛋白质加工、萜骨架的生物合成等。植物激素信号转导通路中发现27个差异基因,参与脱落酸和茉莉酸等路径;植物-病原体互作通路中发现19个差异基因,编码钙结合蛋白、WRKY转录因子、抗病蛋白等。此外,还筛选到UDP-葡萄糖基转移酶基因等脱毒相关蛋白基因。     

热胁迫下水仙花叶片的转录组分析

为研究水仙响应高温胁迫过程中相关基因的表达及响应热应激的分子机制,本研究以漳州水仙花为材料,使用BGISEQ-500测序技术,对高温（30、35 ℃）处理及正常生长条件（15 ℃）的水仙叶片进行转录组学的测序分析。使用Trinity软件对15（对照）、30、35 ℃（高温胁迫）处理24 h的水仙叶片测序数据进行从头组装,利用BLAST软件进行基因比对注释,通过DEGseq和PossionDis检测差异表达基因,并对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。结果表明：本次水仙花叶片测序共获得112 160条总长度为128 733 815 bp、平均长度为1147 bp的Unigene,其N50以及GC含量分别为1770 bp和42.33%。Nr比对注释匹配度最高的物种为石刁柏,利用KOG数据库进行比对,5560条Unigene序列分布于25个功能区域。差异表达基因GO富集显示与光合系统及膜系统相关的GO term被显著富集,KEGG分析显示次生代谢物的生物合成、苯丙烷类生物合成、代谢途径、光合作用、糖胺聚糖降解、乙醛酸和二羧酸代谢、光合作用-天线蛋白、单萜类生物合成等8条代谢途径在3个比较组中均显著性富集,硫胺素代谢途径是唯一在高温胁迫条件下均显著富集的代谢途径。本研究注释了大量相关基因序列,通过本研究为改善水仙花植物的耐热性及耐热性品种的培育提供了丰富的数据资源和分子基础。     

大豆胞囊线虫侵染诱导五寨黑豆早期的转录组分析

利用Illumina Hi SeqTM2000对大豆胞囊线虫侵染前后的抗病大豆品种五寨黑豆的转录组进行检测。将测序的两个文库进行拼接,得到长度大于200bp的reads共20 980 831条,总长度约为4.23Gb,筛选到1 045个差异表达基因。Gene ontology功能显著性富集发现差异表达基因在生物过程注释基因最多,共有1 007个差异表达基因。在COG数据库中对基因产物进行直系同源分类,结果表明众多基因参与到碳水化合物及氨基酸的运输和代谢、次生代谢物质合成及信号传导机制过程,并受胞囊线虫侵染的诱导表达。KEGG代谢通路分析显示差异表达基因在苯丙烷类及氧化磷酸化代谢通路显著富集,说明这两个代谢通路在五寨黑豆抗胞囊线虫病中起重要作用。     

调控萼脊兰类黄酮生物合成的MYB转录因子挖掘分析

本研究通过生物信息学方法,挖掘萼脊兰中可能调控类黄酮生物合成的MYB转录因子。从萼脊兰转录组数据库中筛选MYB转录因子,获得MYB的完整ORF,并对其蛋白理化性质、基序、功能注释、系统进化、表达特性等进行分析,并预测其功能。结果表明：在萼脊兰转录组水平上共鉴定出27个具有完整阅读框的MYB转录因子基因,萼脊兰MYB转录因子TRINITY_DN38485_c0_g4和TRINITY_DN38485_c0_g1基因均在花朵和叶片中表达上调,再根据与蝴蝶兰的系统进化关系与功能分析,预测这2个转录因子可能通过黄酮途径完成类黄酮生物合成。因此,MYB转录因子的研究对从分子水平上研究和调节类黄酮的合成具有重要意义,转录因子的应用是类黄酮生物合成基因工程中的新途径。     

转Pi9抗稻瘟病基因水稻株系的比较转录组分析

【目的】在转录水平上解析Pi9基因介导的稻瘟病抗性调控机理,为培育抗病水稻品种提供理论依据。【方法】向水稻品种日本晴(NPB)及其转Pi9抗稻瘟病基因株系(NPB/Pi9)接种稻瘟菌。分别于接种后0 h、12 h、24 h、36 h提取叶组织样品,选取12503个水稻基因定制基因芯片,进行水稻基因转录组分析,并通过qRT-PCR对部分差异表达基因进行验证。【结果】NPB/Pi9在接种后12 h、24 h和36 h的基因表达量分别与其接种0 h表达量比较,共检测到7754个差异表达基因;相应地,感病水稻NPB在以上时间点共检测到7385个差异表达基因;在接种后36 h,NPB/Pi9的差异表达基因数目显著多于NPB。比较NPB/Pi9和NPB相同时间点的基因表达量,共获得4065个差异表达基因,其中接种后36 h的差异表达基因显著多于接种后0 h、12 h或24 h。因此,NPB/Pi9的稻瘟病防御反应更强烈。对NPB/Pi9与NPB相同时间点的差异表达基因进行GO和KEGG分析,细胞外区域、植物对刺激应答、转录调控、氧化还原、离子结合、次生代谢和植物激素相关的GO分类在接种后呈显著富集,苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成和植物激素信号途径的KEGG通路在接种后显著富集。与效应分子触发的免疫反应(ETI)相关的水杨酸信号途径、几丁质酶,以及与病原相关分子模式触发的免疫反应(PTI)相关的胞外区域、对刺激的应答、木质素合成等,均在抗感水稻之间差异表达。而且PTI/ETI共有的WRKY转录因子、MAPK激酶、茉莉酸和乙烯信号途径等发生差异表达。综上所述,NPB/Pi9和NPB的差异表达模式与ETI和PTI相关,两者相互联系并在Pi9介导的稻瘟病抗性中发挥作用。【结论】与日本晴比较,抗病基因型NPB/Pi9对稻瘟病防御反应更强烈。转录因子、激酶、NBS-LRR基因、几丁质酶、水杨酸、茉莉酸和乙烯信号途径,以及植物次生代谢在Pi9介导的稻瘟病抗病反应中发挥重要作用。     

茶树叶片响应茶饼病侵染的转录组分析

采用高通量测序技术对被茶饼病病菌侵染的茶树叶片进行转录组测序,筛选得到差异基因359个,其中248个上调表达,111个下调表达。差异基因中有216个获得GO（Gene ontology）数据库功能注释,主要涉及到生物合成过程、催化活性、细胞过程等诸多生理生化过程;KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）数据库富集分析发现,共有106个基因被注释到47个代谢通路中,其中,单萜生物合成、卟啉和叶绿素代谢、核糖体、氮代谢、双萜生物合成、植物病原互作等通路显著富集。有32个差异基因被鉴定为转录因子,分布在16个转录因子家族中。利用实时荧光定量PCR（Real time quantitative PCR,qRT-PCR）验证了随机挑选的差异基因在感病叶片和未感病叶片中的相对表达量,与转录组测序结果的变化趋势一致。结果表明,茶树响应病原菌侵染是一个复杂的过程,大量基因被诱导或抑制表达,与抗病相关的转录因子被大量激活且上调表达。本研究为深入挖掘茶树抗病基因及进一步研究抗病分子机制提供了理论依据。     

剑麻斑马纹病研究进展

斑马纹病是剑麻的主要病害之一,严重影响了剑麻产业的发展。本文从斑马纹病病原菌种类及特征、斑马纹病主要症状及为害情况、斑马纹病的防治方法、防治中存在的问题及改进措施等方面进行综述,以期为剑麻斑马纹病的进一步研究提供参考。     

烟草疫霉侵染后剑麻H.11648叶片细胞超微结构和防御酶活性研究

斑马纹病是剑麻的主要病害之一，本研究以剑麻斑马纹病高感品种H.11648为材料，分别在接种烟草疫霉0、24、36、48、72 h取样，用电镜观察H.11648叶片细胞超微结构变化，同时分析过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和超氧化物歧化酶(SOD)等防御酶活性变化情况。结果表明：H.11648在接种24 h，可见大量休止孢，叶绿体结构被破坏，植物组织开始降解，随着时间延长，附着孢出现，吸器形成，植物组织解体更严重，接种72 h，可见大量菌丝。在整个接种过程中，CAT、PAL和PPO活性显著增强，72 h达到最高，分别为501.44、25.73、1 742.67 U/(g.min)。SOD和APX活性显著下降，72 h达到最低，分别为2 888.62 U/g和841.96 μmol/(g.min)。POD活性先下降72 h又上升，但均显著低于接种前POD活性。本研究从细胞学和生理水平为探讨剑麻与烟草疫霉互作关系提供了理论基础。     

剑麻种质资源斑马纹病抗性鉴定及评价

通过大田鉴定与室内鉴定相结合的方法,对18份剑麻种质资源的抗病性进行了测定评价。结果表明:H.11648、K1、K3属于高感种质;普通剑麻、粤西114、东109、东5、东74、东16、南亚2和灰叶剑麻为中感种质;K2在大田鉴定为高感,而在室内鉴定为中感;广西76416、银边假菠萝麻为中抗种质;马盖麻为高抗种质;南亚1号大田鉴定为高抗种质,而室内鉴定为免疫种质;无刺番麻和番麻为免疫种质。     

剑麻斑马纹病菌5个多聚半乳糖醛酸酶基因的克隆与序列分析

以寄生疫霉菌多聚半乳糖醛酸酶pppg1～pppg5等5个基因cDNA序列为参考,设计基因编码区特异性引物。利用5对引物分别对剑麻斑马纹病菌进行分子检测以及基因同源克隆。通过此方法首次从剑麻斑马纹病菌中获得了5个多聚半乳糖醛酸酶基因,并分别命名为Szpg1～Szpg5。检测结果表明,Szpg1～Szpg5基因普遍存在于被检测剑麻斑马纹病菌中。序列分析结果表明,Szpg1～Szpg5基因与pppg1～pppg5对应基因之间存在核苷酸序列差异,由此导致个别氨基酸的差异,甚至提前终止。由此推测,Szpg1～Szpg5基因与pppg1～pppg5在功能上可能存在着一定的差异。     

剑麻内参基因筛选与稳定表达分析

为了筛选剑麻中稳定表达的内参基因,保证基因表达结果的可靠性,本研究以热麻1号为材料,采用实时荧光定量RT-PCR方法对来自剑麻转录组数据的8个内参基因（EF1α、MADH、ACT2、GAPDH、TUB、ACT54、CYP和EF1β）在烟草疫霉侵染、水杨酸（SA）、茉莉酸甲酯（MeJA）和脱落酸（ABA）处理过程中的表达水平进行检测,并结合GeNorm、BestKeeper和NormFinder软件综合评价8个内参基因的稳定性。结果表明：8个内参基因在不同处理下的表达稳定性存在显著差异,其中在烟草疫霉侵染和茉莉酸甲酯处理过程中,EF1α表达最稳定,EF1β表达最不稳定。在水杨酸处理过程中,EF1α表达最稳定,ACT2表达最不稳定。在脱落酸处理过程中,GAPDH表达最稳定,ACT54表达最不稳定。该结果为剑麻基因的表达分析提供了可供选择的内参基因。     

剑麻PGIP基因克隆和表达研究

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（polygalacturonase inhibitor proteins, PGIPs）是一类与植物自身免疫相关的多功能蛋白, 在植物防卫反应中扮演着重要角色。为了探讨剑麻PGIP基因的功能,本研究利用PCR的方法从剑麻H.11648中克隆2个剑麻PGIP基因——AhPGIP1和AhPGIP2。利用荧光定量PCR（qRT-PCR）分析AhPGIP1和AhPGIP2基因在烟草疫霉侵染、伤害、低温、盐胁迫、水杨酸（SA）和茉莉酸甲酯（MeJA）处理后的表达模式。结果表明：AhPGIP1基因 cDNA全长为1008 bp,编码335个氨基酸,蛋白分子量约为36.7 kDa,等电点为8.65。AhPGIP2基因全长为981 bp,编码326个氨基酸,蛋白分子量约为35.8 kDa,等电点为8.98。AhPGIP1基因在烟草疫霉侵染过程中表达水平先下降后明显上升,侵染48 h达到最大值,在盐、伤、SA和MeJA处理后表达水平明显上升,分别在3、12、3、12 h达到最大值,低温处理6 h表达水平不变,3、12、24 h表达水平明显下降。AhPGIP2基因在烟草疫霉侵染24 、36、48 h表达水平明显下降,侵染72 h明显上升并达到最大值,在盐胁迫、低温、SA和MeJA处理后表达水平明显上升,分别在3、24、3、12 h达到最大值,在伤处理12 h后显著上升并达到最高水平,在3、6、24 h明显下降。本研究为深入探讨剑麻PGIP基因在不同逆境胁迫反应中的功能奠定了基础。     

波罗蜜叶绿素缺失突变体嫩茎转录组分析

为探究叶绿素合成缺失对波罗蜜嫩茎发育的影响,以波罗蜜叶绿素缺失突变体（chlorophyll deficient mutant, CDM）嫩茎为材料进行转录组分析;经de novo组装后获得295 869个Unigenes,使用NR、NT、Swissprot、KEGG、KOG、Pfam和GO数据库进行序列比对,共注释了174 291个Unigenes。过滤低丰度基因后,筛选出22 988个差异基因。与对照（CK）相比,CDM中上调基因有379个,下调基因有22 609个。GO分类结果表明,共有3712个基因获得注释,并将其划分为分子功能（molecular function）、细胞组分（cellular component）和生物学过程（biological process）三大类,共48个功能组;此外,有2080个Unigenes参与到19条KEGG通路上,其中在黄酮类生物合成途径中有30个Unigenes。该研究通过转录组测序,分析叶绿素合成缺失对波罗蜜嫩茎发育的影响,为木本植物茎发育的研究提供数据基础。     

香草兰疫病疫霉菌种的鉴定

从云南西双版纳的景洪、勐腊两地的热带作物园香草兰疫病果荚、茎节、叶片上分离到10个疫霉分离菌,根据孢子囊、厚垣孢子、藏卵器、雄器形态、菌落形态及主要生长温度,鉴定为烟草疫霉（寄生疫霉）Phytophthoranicotianae(P.parasitice),10个分离菌株均属于A1交配型。      

剑麻抗病育种研究回顾与展望

剑麻是我国热区最重要的麻类经济作物.H.11648是目前唯一的当家品种,该品种虽然高产,但易感由烟草疫霉引起的斑马纹病,而现有的化学农药防效又不理想,因此急需培育出抗病剑麻新品种.本文回顾了国内外剑麻育种的方法及成就,指出了传统育种方法的不足,提出了今后抗病育种的方向,重点阐述了用转基因手段培育抗病剑麻新品种宜采用的策略.     

剑麻斑马纹病菌EST-SSR标记开发与评价

剑麻斑马纹病是剑麻生产中具有破坏性的一种真菌病害。本研究从Gen Bank(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucest)中随机下载10 525条寄生疫霉EST序列,经过去冗余处理后得到5 519条无冗余EST。利用MISA(MIcro SAtellite identification tool)软件进行SSR发掘,从中共搜索到199个1~6碱基SSR,其中三核苷酸重复基元类型最多,共鉴定到55个,占SSR总数的27.6%;其次是二核苷酸重复基元类型和单核苷酸重复基元类型,分别鉴定到51和47个,各占所鉴定SSR总数的25.6%和23.6%。进一步分析表明,AG/CT二核苷酸重复基元类型为优势重复类型,占二核苷酸SSR总数的76.5%。而AAG/CTT和AGC/CTG 2个基元类型在三核苷酸中出现频率最多,分别为15和11次,分别占三核苷酸SSR总数的27.3%及20.0%。从鉴定的199个SSR中,选取含有SSR的合适区段设计了22对引物,并通过18个剑麻斑马纹病菌菌株的基因组DNA进行了评价,结果只有其中9对引物能从剑麻斑马纹病菌基因组DNA中有效扩增,其扩增移效率为40.9%。由此表明,利用此方法来开发剑麻斑马纹病菌的分子标记具有可行性,只是存在一个转移效率问题。