云南金花茶转录组序列分析及功能注释

【目的】深入研究云南金花茶优良性状、基因功能和基因分布特征,可为云南金花茶乃至山茶属植物功能基因的探索以及该物种的遗传保护提供基础生物信息学理论参考。【方法】采用Illumina Hi Seq 2000技术,对云南金花茶叶片进行转录组测序及相关数据分析,在对测序数据整理、de novo组装后,获得Unigene序列,继而利用相关生物信息学数据库进行序列比对。【结果】组装后,共获得95 979条Unigenes,其中N50(拼接转录本不小于总长50%的长度)为1 660 nt,平均长度为1 124 nt,Q20和Q30序列(处理后质量高于20和30的碱基)分别占96.39%和91.28%。经比对,在Nr、Nt、Swiss-Prot中能得到注释的Unigene分别为58 830、43 623、44 315条。在GO中,有41 905条(43.66%)Unigenes注释224 129个GO功能,将其分为3个大类和56亚类,所占比例最多的为生物过程这一类功能。在KOG中,有23 499条(24.48%)Unigenes注释26 430个KOG功能信息,将其分为26个基因功能大类,其中表达量较高的分别是一般功能基因和翻译后修饰、蛋白质转化、伴侣功能的相关基因。另外,共有23 214条(24.18%)Unigenes在KEGG中得到注释,根据其涉及的相关通路可将其归为19个亚类,其中以代谢通路较为丰富。此外,利用相关数据库和ESTScan软件对云南金花茶转录组Unigene进行CDS比对和预测,共预测到26 428条CDS,其长度集中在100～500 nt,占总CDS的82.10%。【结论】云南金花茶所含基因信息丰富,利用分析得到的所有注释信息可以更深层次地探索其基因组信息和基因分布情况。     

黑果枸杞果实发育过程中转录组测序分析

【目的】研究黑果枸杞果实在不同发育阶段基因表达谱的变化情况,为进一步开展黑果枸杞果实发育过程中的分子生物学研究提供基础资料。【方法】以黑果枸杞果实发育过程中青果期、变色期和成熟期的果实为材料,利用新一代高通量测序技术平台Illumina Solexa进行转录组测序和数据de novo组装,并对得到的Unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。【结果】基于转录组测序数据得到N50值为1 743 bp及平均长度为1 262.65bp的黑果枸杞Unigene共有43 573条。在GO、KEGG、KOG、NR和SwissProt数据库上得到注释的Unigene总数为23 723条,占总Unigene的54.44%,有3 726条Unigene在这5个数据库中同时得以注释,但还有19 850个Unigene在这些数据库中没有得到注释。23 559条和17 212条Unigene分别在Nr和SwissProt数据库有同源比对信息。GO数据库中注释到的15 064个Unigene分为细胞组分、分子功能及生物学过程等3大类62个功能组。KOG数据库中注释到的13 128个Unigene功能系统分为25类,其中黄酮类代谢途径所属的Q类(次生代谢产物生物合成、运输和代谢)共获得了520个Unigene注释。以KEGG数据库为参考,将4 951个Unigene定位到215个代谢途径分支,其中有45个Unigene与类黄酮生物合成相关。在黑果枸杞果实转录组中发现16 815个SSR位点:最多的为单核苷酸SSR,占72.92%;最少的是6核苷酸,占0.04%。【结论】共得到43 573条Unigene,有23 723条Unigene在GO、KEGG、KOG、NR和SwissProt 5个数据库中得以注释,筛选出与类黄酮生物合成有关的Unigene 45个,这为与黑果枸杞果实品质有关基因筛选、克隆和功能分析等提供研究基础和理论依据。     

普通油茶花发育过程数字表达谱测序及分析

为了解普通油茶花发育过程的分子机制及成花关键基因,选择花芽分化前、萼片形成期、花瓣形成期、雌雄蕊形成期、子房及花药形成期和雌雄蕊成熟期的花芽作为试验材料,对此6个时期样品进行表达谱测序并进行分析。结果表明,测序共获得原始reads数为103 249 386条,平均Cycle Q20均为100%;各样品测序reads与转录组部分测序构建的Unigene库的序列对比,对比效率超过60%,共获得差异表达基因26 861个,7月3日与6月15日差异基因达到19 596个,上调基因数19 408个;对差异基因进行生物功能分析、翻译,核糖体结构和生物合成为245条,转录因子为372条,复制、重组和修复为320条,细胞信号转导机制为285条,翻译后修饰、蛋白质周转和伴侣蛋白为283条,能源生产和转换为114条,碳水化合物运输和代谢为136条,氨基酸的转运和代谢为122条;与花器官形成有关A类基因Unigene数量最多,其中Unigene67783在不同的发育阶段差异较明显,表达水平也较高;B类基因有9条Unigene,其中Unigene56059表达水平较高,各发育阶段差异也较明显;属于C类基因的Unigene数量有9条,总体表达水平较低且差异不明显。     

基于RNA-Seq的油茶种子α-亚麻酸代谢途径及相关基因分析

以油茶果实膨大期和油脂合成高峰期的种子为材料,进行转录组测序和表达谱数据库构建,并对油茶种子α-亚麻酸代谢途径相关基因进行分析。转录组测序获得油茶种子α-亚麻酸代谢非冗余基因 Unigenes序列共112条,与α-亚麻酸代谢密切相关的不饱和脂肪酸合成途径非冗余基因 Unigenes 序列94条,包含12种调控α-亚麻酸代谢主要酶基因。表达谱数据分析显示,果实膨大期和油脂合成高峰期的α-亚麻酸合成代谢途径相关基因具有不同的表达模式,参与油茶种子α-亚麻酸的合成及形成多种不饱和脂肪酸的物质转化。采用实时荧光定量 PCR方法验证油茶种子 LOX,AOS,ACOX,AOC,OPR,AACT,PLA2,HPL,DOX,MFP,FAD2,FAD3等关键基因在油茶种子油脂合成不同时期的相对表达量,结果表明各基因表达规律与表达谱数据分析结果一致。克隆、调控这些相关基因将会为提高α-亚麻酸含量的油茶育种提供依据。     

基于转录组数据的油茶WRKY转录因子序列分析

为给有针对性地深入研究油茶WRKY转录因子及植物萜类物质合成的遗传改良提供科学依据,以果实膨大期和油脂转化高峰期的油茶种仁为试材构建转录组数据库,通过基因注释分析筛选出4条WRKY转录因子基因序列,然后采用生物信息学软件对其进行分析。结果表明,这4条WRKY基因与已知调控萜类代谢的植物WRKY基因功能结构域高度保守,而且分属于WRKY-1、WRKY-2、WRKY-3型,其中Unigene61424和Unigene2093所属的分支包含调控萜类代谢的WRKY基因。     

基于RNA-seq的西藏嵩草转录组分析

嵩草属植物是青藏高原及其周边地区高寒草甸的建群种,分蘖能力强、根系发达,耐寒,是优良的牧草资源。目前对该类植物转录组情况的研究相对不足。该文采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对西藏嵩草(Kobresia tibetica)茎、叶、花及果实的混合样进行转录组分析。经拼接组装共获得63 837个Unigene,序列平均长度890.1bp,N50为1 342bp。将Unigene序列与5个主要的公共数据库(NR,Swiss-Prot,KEGG,GO,KOG)进行比对(Evalue1e-5),共有40 705条Unigene获得了基因注释,占总Unigene的63.76%。通过KEGG pathways分析,共有10 043Unigene参与了274个代谢通路,获得了西藏嵩草分蘖和抗寒相关Unigene 179个。在15 044条Unigene中共搜索到5 310个SSR位点,其中二核苷酸和三核苷酸的重复类型占所有SSR位点的94.63%。这些数据为嵩草相关基因的发掘和SSR分子标记开发提供了重要依据。     

蕨类植物芒萁幼孢子体转录组高通量测序及特征分析

[目的]采用高通量测序技术Illumina Mi Seq250获得蕨类植物芒萁的孢子体转录组数据,以期为芒萁的生长、发育、代谢调控、微进化机制分析等提供重要的分子信息。[方法]应用生物信息学方法对测序获得的大量单基因簇(Unigene)进行基因功能注释、代谢途径及微卫星分析等。[结果]本研究共获得18 463 296条序列读取片段(reads),总碱基数为4.62Gbp序列信息,经序列组装最终得到63 169个Unigene,平均单条Unigene长度为863 bp,N50为1 587 bp,其中分布在200 500 bp长度区间Unigene占总数的55.4%。数据库中的序列同源性比较表明,26 826个Unigene与其他物种的已知基因具有不同程度的同源性。芒萁转录组中的Unigene根据GO功能大致可分为细胞组成、分子功能和生物学过程3大类47个分支,其中有大量的Unigene与细胞进程、绑定活性、代谢过程和催化活性相关。将Unigene与COG数据库进行比对,根据其功能大致可分为26类。以KEGG数据库作为参考,依据代谢途径可将Unigene定位到257个代谢途径分支。此外,利用MISA软件检索2 6碱基微卫星,共找到13 286个SSR。在不同长度微卫星中,三核苷重复数量最多,占总数的40.41%。在各重复基序类型中出现频率最高的为AG/CT(14.45%)与AAG/CTT(12.39%)。利用重复基序开发的多态性SSR标记,可应用于芒萁不同个体的基因型分型鉴定。[结论]本研究获得了较高质量的芒萁转录组数据库,揭示了芒萁孢子体生长发育过程中表达基因的功能总体特征,可为芒萁进一步的功能基因挖掘和分子标记规模化开发奠定基础。     

基于油脂合成期油桐种仁转录组数据的α－亚麻酸代谢途径解析

【目的】油桐种仁中产出的桐油经济利用价值极高。桐油中α－桐酸的含量高达70%,然而植物体内α－桐酸代谢通路的研究还未见报道,这对直接筛选油桐α－桐酸代谢通路相关酶基因造成一定的困难。α－亚麻酸作为α－桐酸的同分异构体,其代谢通路的研究则较为深入,能为α－桐酸代谢通路的解析提供参考。因此,本研究期望在油桐种仁转录组数据的基础上,解析油桐的α－亚麻酸代谢途径,为油桐α－桐酸代谢机理的阐明提供理论参考。此外,通过调控这些基因的表达模式以及开发与之紧密连锁的分子标记,可大大加快油桐遗传改良和分子育种的进程。【方法】采用 RNA-Seq技术对油桐种仁3个不同油脂合成期的转录组进行比较,获得大量差异表达的Unigene,并将这些Unigene归类于128个代谢途径。在此基础上,通过GO分类和Pathway富集性分析,解析油桐α－亚麻酸代谢通路并分析通路中相关酶基因在油脂合成期的表达变化规律。【结果】通过对Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ期的油桐种仁RNA测序,共获得长度为200～3000个核苷酸的非冗余Unigene序列58439条,其中能够比对到公共数据库中已知基因序列的 Unigene共有41059条,占所有非冗余基因的70.3%。不同长度的非冗余 Unigene序列与数据库中序列匹配的效率不同,越长的序列匹配效率越高。序列长度大于2000 bp的序列匹配效率达到98.28%,而500～1000 bp和100～500 bp的序列分别只有78.86%和48.99%的匹配效率。3个种仁油脂合成期的转录组数据中共有105个 Unigene可被富集于α－亚麻酸代谢途径,占所有非冗余 Unigene的0.47%。从3个转录组数据的两两比较中鉴别出一些差异表达Unigene,其中也有一些可被富集于α－亚麻酸代谢途径。通过在KEGG数据库中进行检索后发现,105个 Unigene序列分别对应于14个α－亚麻酸代谢途径关键酶基因,这些基因在其他物种中都有同源基因与之对应。通过基因表达模式分析发现,整体上与合成代谢相关的基因在油脂合成期呈现上调的表达模式,而与分解代谢相关的基因则呈现下调的表达模式。【结论】在油桐种仁转录组数据的基础上,解析油桐α－亚麻酸代谢途径,获得与α－亚麻酸代谢相关的重要酶基因并分析它们在油脂合成期的表达模式,这对后续研究具有重要的启示作用。     

APETALA1基因启动子的克隆与功能分析

为了分析AP1的表达调控模式,本研究克隆了拟南芥花异常株系AFDL的AP1启动子,启动子元件预测结果表明:AP1启动子中含有3个结合MADS调控因子的CArG box(从5'依次编号为CArG1、CArG2、CArG3),通过删减AP1启动子长度以及改变CArGbox数量构建了5个GUS表达载体并转化野生型拟南芥.测序结果显示:AFDL的AP1启动子在核苷酸序列上与野生型拟南芥完全一致,这表明AP1在AFDL中的表达显著降低并不是启动子序列突变引起的;转基因植株的GUS表达模式说明了CArG1在花发育早期及后期激活基因的表达,CArG2在整个后期都对基因的表达有抑制作用,而CArG3在花发育初期就能抑制基因的表达,并且在中后期仍然保持了对下游基因的抑制作用,CArG box1、2、3对AP1的表达有显著但非决定性的影响.此外,还推测在AP1启动子0～-3 579 bp范围之外存在影响AP1在第4轮花器官表达的调控元件,-3 579 bp至-1 752 bp区域可促进AP1的表达,而AP1启动子-1759 bp至-1359 bp区域除CArG2外的其它元件对调节其表达无明显作用.     

云南干热河谷地区余甘子转录组分析

[目的]对云南干热河谷地区余甘子转录组特征进行描述,旨在为余甘子微卫星标记的开发和功能基因的挖掘提供较全面的背景信息。[方法]采用Illumina Hiseq 4000测序平台对余甘子叶片进行转录组测序,对原始数据进行过滤、de novo组装及聚类去冗余等处理后,再与公共数据库进行比对,对Unigenes进行基本功能注释、CDS预测、TF编码能力预测及R-Gene预测等分析。[结果]本研究共获得10. 52 Gb的Clean reads,Q20、Q30分别为98. 47%、95. 28%。组装并去冗余后获得76 881条Unigenes,平均长度、N50分别为713、1 257 nt。通过与NR、COG、KEGG和Swiss Prot数据库进行比对,44 768条Unigenes获得功能注释。余甘子转录组Unigenes根据COG功能注释信息大致分为25类;按GO功能注释信息划分为生物学过程、细胞组分和分子功能3大类47亚类;参考KEGG注释信息,可归为6大代谢通路、21类代谢途径,其中约3/5为代谢相关通路。根据以上注释结果共检测出42 953个CDS,其余未比对上的Unigenes用ESTScan预测后得到2 058个CDS。同时,预测到56个TF家族以及18种RGene。[结论]本研究获得的余甘子转录组Unigenes序列的组装质量较高、完整性较好、基因丰富、功能多样,极大地扩充了余甘子基因信息库,为今后余甘子乃至叶下珠属植物功能基因挖掘、抗性机理分析、分子标记开发、分子辅助育种等研究提供了重要的基础数据。     

木瓜开花结果习性观察研究初报

木瓜花芽是纯花芽,花序为复伞形总状花序,花果枝为特化的短缩叶丛枝,梨果发育分2个时期:幼果发育和果实生长。     

低海拔地区浙江红花油茶无性系的开花物候特性

为研究低海拔区域浙江红花油茶无性系开花物候特性,对浙江金华东方红林场的22个浙江红花油茶无性系开花物候、花期长短、开花数量进行了调查观测。结果表明:低海拔地区浙江红花油茶无性系花期始于1月下旬,结束于4月中下旬,花期长达62.5 d,花期较集中,但开花期容易受到气候的影响。不同浙江红花油茶无性系开花物候差异显著,开花期最早的是无性系dy144,最晚的是无性系hy31。花期持续时间最长的是无性系hy54、hy179,花期持续时间均值为53.5 d;最短的是无性系hy58,花期持续时间均值为26.5d。22个无性系之间开花数量存在极显著差异(P<0.01)。根据本试验的研究结果,其中无性系dy156、hy8、hy28、hy31、hy43、hy47、hy59、hy63、hy54、hy71、hy179可以考虑作为园林观赏推广品种。     

八角开花特性与规律研究

2017年5-11月,通过田间观察13株八角,研究了广西南宁八角Illicium verum开花特性与规律。结果表明,八角花期集中在6-10月,6月开始大量抽蕾,7月中旬至9月中旬集中开放,之后开花量逐渐减少。抽蕾过程几乎贯穿整个花期,抽蕾以6-7月最多,8月较少,9-10月很少。不同年龄枝的着花量有显著差异(P<0.05),当年生枝着花量最多,其次是一年生枝,最少是老枝。花的生长发育期平均为31.20 d,其中花蕾期27.69 d,单株间差异显著(P<0.05),花瓣开放期3.51d,单株间差异不显著。同株同期抽出的花蕾,其花蕾期长度也普遍相差较大。花的结构特征变异较大。花萼2～4片,多数3片。花瓣6～16瓣,多数6～10瓣。雄蕊群10～26枚,多数10～18枚。雌蕊群的心皮5～13枚,以8枚常见。同株不同花朵之间,其萼片、花瓣、雄蕊和心皮数量不一定相同。     

云杉矮槲寄生开花特性及化学防控

云杉矮槲寄生是严重危害三江源地区天然云杉林的多年生寄生性种子植物。对云杉矮槲寄生开花动态的定点监测结果表明:云杉矮槲寄生花期持续40天以上,单株花序寿命约为15天;雌花在花期结束后6～8天后开始坐果,幼果初期无果梗,浅绿色,直径约为1～1.3mm;果实成熟后期,果梗逐渐伸长至1～1.5mm,颜色转为深绿色。4种不同浓度的植物激素类药剂[40%乙烯利水剂,50%国光丁酰肼可溶性粉剂,20%国光萘乙酸粉剂(NAA)和90.8%脱落酸(ABA)]对云杉矮槲寄生花芽的药剂防治试验发现:1∶400的40%乙烯利水剂为防除效果最佳,可达100%,且未对云杉植株产生不良药害反应。     

14个核桃品种的开花习性及花期物候观察

2011~2013年连续3年在昆明树木园对14个核桃品种进行开花习性和花期物候观察,结果表明,多数核桃品种雌雄花期不相遇或相遇时间较短,需要配置授粉树;云南主栽品种大泡核桃、三台核桃的雌花期与自交9号、强特勒和哈特利的雄花期相遇时间较长,这3个品种可以考虑作为大泡核桃与三台核桃的授粉品种进行配置。     

竹子开花习性和开花竹林的更新

在发展竹类资源和经营竹子的生产过程中,往往会出现竹类开花的现象,竹子的开花习性分为每年都开花的竹子、成片而定期开花的竹子、开花不定期的竹子3个类型.为减少竹子开花后的损失,应采用有性繁殖和无性复壮更新两种措施,做到科学管抚竹林.     

竹子开花原因研究进展

列举了国内外竹子开花的现状，从开花的周期、开花次数、开花类型、开花结实情况4个方面分析了竹子开花的特点，并结合笔者的研究成果，对许多学者提出的竹子开花原因的生长周期说、营养说、外因说、自由基理论进行了分析和例证，最后从分子生物学、开花基因的分离与克隆方面提出进一步研究竹子开花的方向，以实现对竹子开花的控制。     

雷竹花期营养动态研究

雷竹的开花是复杂的生理生化过程，通过测定开花与不开花雷竹花前，花期，花后营养元素的含量动态变化，分析了雷竹开花与营养的相关性。     

恩施州花卉产业现状与发展对策

现代花卉业发展迅猛,已成为世界上日益激烈竞争和最具前途的朝阳产业。恩施州发展花卉业具有得天独厚的自然资源优势和气候资源优势。本文总结恩施州花卉产业现状,探讨恩施州花卉产业发展对策。     

西南桦花序生长和开花物候特征

从花序、单株、林分水平上对广西靖西县的一个土石山生态交错区内不同立地条件下西南桦的开花物候进行了观察和比较。结果表明:西南桦雌、雄花序开花持续时间为2 3 d,同一植株相同部位的雌花序较雄花序晚开花约14 d;其单株开花持续时间为4 28 d,开花同步性指数为0.160 0.259,绝大多数植株的冠层开花顺序依次为下层、中层和上层,土山和石山立地间单株开花持续时间和开花同步性均差异不显著 (P＞0.05);在林分水平上,西南桦开花持续时间为40 58 d,两种立地间差异不显著。