桑葚幼果的落果与正常果的果柄转录组分析

  目的  果实的脱落是一种常见的生理现象，会在一定程度上限制果实的产量。探究桑葚幼果在脱落过程中的代谢及生化反应，可为桑葚的脱落机制研究提供参考。  方法  通过高通量测序对白桑Morus alba幼果在落果和正常果的果柄离区进行转录组测序，筛选差异表达基因，并对其进行功能注释和代谢通路分析，采用实时荧光定量PCR技术对转录组数据进行验证。  结果  经华大基因转录组测序分析共计获得262.92 Mb的原始序列；桑葚幼果果柄在2种状态下共筛选到10 481个差异表达基因，其中，有5 239个差异表达基因上调表达，5 242个差异表达基因下调表达。经基因本体数据库(GO)功能富集分析，共发现37个显著性条目，大多数差异基因具有催化活性、膜的组成成分、氧化还原酶活性、膜的内在成分等功能；京都基因与基金组百科全书(KEGG)富集分析发现:大多数差异表达基因集中在柠檬酸循环、植物激素信号转导途径、黄酮类生物合成等代谢通路上。  结论  桑葚在脱落过程中受植物激素的调控，氨基酸、黄酮类次生代谢物和碳水化合物等物质也能调控果实脱落。图9表2参35     

全缘叶绿绒蒿黄色花形成关键基因的挖掘

为挖掘全缘叶绿绒蒿黄色花形成的关键基因,探讨其花色形成在转录水平上的调控机制,选取全缘叶绿绒蒿3个花发育时期的花瓣组织进行转录组测序,并对盛花期花瓣组织的黄酮类化合物进行了绝对定量。结果表明：(1)LC-MS/MS共检测到38种黄酮类化合物,其中以槲皮素及其衍生物为主,其含量超过黄酮类化合物总含量的80%;(2)转录组测序共获得171 902条单基因,筛选后得到14 906个差异表达基因,这些差异基因在48条KEGG通路中显著富集(P<0.05),其中苯丙烷生物合成通路与类黄酮生物合成通路在3个花发育时期都显著富集(P<0.05);(3)同时还发现与黄酮类化合物合成相关的基因在3个花发育时期中差异表达,同一时期MiFLSs(Cluster-28469.86、Cluster-28469.89、Cluster-28469.91)的表达量是MiDFR(Cluster-49617.1)的1.2～4.7倍;与槲皮素衍生物合成相关的MiFG3(Cluster-15071.0)呈现逐渐上调的表达趋势;转录因子MiMYB4表达量也逐渐上升,且与MiMYB38、MiMYB39、MiDFR(C...     

大白菜花发育不同时期的转录组研究

[目的]研究大白菜花发育不同时期的基因表达变化,为进一步完善成花调控分子机理提供依据。[方法]利用Illumina HiSeq4000测序平台对大白菜花芽分化1级和5级的茎尖生长点进行转录组测序,比较花发育过程基因表达的差异。[结果]发现2 859个差异表达基因,且差异表达基因显著富集在苯丙素生物合成、苯丙氨酸代谢、黄酮类化合物生物合成、脂肪酸延长和植物昼夜节律这5条代谢通路上;研究表达差异倍数在10倍以上的基因功能,筛选出14个可能影响大白菜花发育的新基因。[结论]大白菜花发育过程苯丙素生物合成和苯丙氨酸代谢活动有所减弱,而黄酮类化合物生物合成、脂肪酸延长和植物昼夜节律活动有所增强;筛选出的14个基因可能在大白菜花发育过程有重要作用,可进一步研究。     

小豆矮秆窄叶突变体转录组分析和激素应答反应

【目的】株型是影响作物产量的重要性状,对小豆矮秆窄叶突变体nld进行转录组学分析,以期探究小豆矮秆窄叶的转录水平调控机制。【方法】构建小豆栽培种野生型GM437和矮秆窄叶突变体nld的根、茎、叶转录组文库,利用RNA-Seq进行转录组学分析,对得到的差异表达基因进行GO注释和KEGG富集分析;同时,利用外施激素的方法确定突变体应答激素种类。【结果】转录组分析发现,差异表达基因主要集中于植物激素信号转导通路和苯丙烷生物合成通路。外施赤霉素可部分恢复矮秆窄叶突变体的生长。关键基因4-香豆酸辅酶A连接酶、肉桂酰辅酶A还原酶、肉桂醇脱氢酶、黑酸叶绿醇转移酶、4-羟苯基丙酮酸双氧酶等在小豆植株发育过程中起到重要作用。【结论】植物激素信号转导通路和苯丙烷生物合成通路为小豆矮秆窄叶建成主要调控通路,赤霉素在突变体植物激素信号转导通路中起主要作用。     

翅碱蓬响应高盐胁迫的分子机制研究

为研究翅碱蓬Suaeda heteroptera响应高盐胁迫的分子机制,试验将翅碱蓬植株在高盐胁迫(856 mmol/L NaCl)和无盐(0 mmol/L NaCl)条件下处理2 h后,对植株分别进行全转录组测序。结果表明:通过RNA-seq分析共获得转录本147 176个,拼接后获得单基因(Unigene)84 545个;比较转录组学分析显示,与无胁迫组(对照)相比,高盐胁迫下翅碱蓬共检出144个差异表达基因,其中发生表达上调的有55个,发生表达下调的有89个;GO富集分析显示,差异表达基因主要分布在次生代谢、信号转导、光合作用电子传递等途径;KEGG富集分析显示,差异表达基因涉及的代谢通路有14个;对差异表达基因发生富集的5个主要代谢通路(光合作用、蔗糖与海藻糖代谢、植物激素信号转导、苯丙基类生物合成、半胱氨酸与甲硫氨酸代谢)进行了详细阐述,从分子水平探讨了翅碱蓬响应高盐胁迫的机制。本研究结果可为更深入研究翅碱蓬耐盐分子机制、挖掘耐盐关键基因提供数据资料。     

1-MCP处理采后红阳猕猴桃果实生理效应的研究

【目的】为探究1-甲基环丙烯（1-MCP）处理结合冷藏（1～4℃）贮藏采后‘红阳’猕猴桃果实条件下保鲜的分子调控机制。【方法】以‘红阳’猕猴桃果实为材料，采用1-MCP配合冷藏进行红阳猕猴桃保鲜，研究贮藏过程中果实生理效应的变化。【结果】1-MCP处理结合冷藏保藏可以减缓猕猴桃果实软化速度，抑制TSS、可滴定酸、VC及花色苷的降解，减缓MDA的积累，维持了SOD的活力，降低果实中乙烯释放量。利用RNA-Seq技术进行转录组学比较分析，共筛选获得2 380个差异表达基因，其中上调表达基因有1 503个，下调表达基因877个。GO富集分析表明，差异表达基因显著富集在细胞组分、分子功能和生物过程中的肽生物合成与代谢、酰胺生物合成、蛋白质运输、防御反应等功能类别。KEGG富集分析显示，上调基因主要富集于植物激素信号转导通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路以及苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等抗氧化等相关通路，推测蛋氨酸代谢表达的增加是减少乙烯合成的主要原因之一。下调基因主要富集在丙酮酸代谢通路、叶绿素代谢、烟酸和烟酰胺代谢以及蛋白酶体代谢通路等影响呼吸作用强度的通路。【结论】1-MCP结合冷藏处理‘红阳’...     

不同发育时期核桃内果皮的差异代谢物分析

为探明核桃内果皮发育过程中代谢物的变化和木质化发育规律,以不同发育期的‘赞美’核桃内果皮为材料进行了代谢物测定,同时结合转录组信息,研究不同发育时期核桃内果皮中代谢物质的变化及相关基因的转录与表达。结果表明:不同发育期核桃内果皮中代谢物具有显著差异。通过高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)对样品进行检测分析共鉴定出7 837个代谢物,对其进行筛选后,共得到2 633个差异代谢物,包括核苷酸及其衍生物、脂质、酚酸、氨基酸及其衍生物、生物碱、糖苷、有机酸、木脂素、黄酮类等,被注释到35个代谢通路中,其中玉米素生物合成、组氨酸代谢、核黄素代谢、硫胺素代谢、苯丙氨酸和酪氨酸及色氨酸生物合成通路最显著;硫代葡萄糖苷生物合成、嘌呤代谢、卟啉和叶绿素代谢和苯丙烷类生物合成通路富集到最多差异代谢物。花后45 d时,大部分的差异代谢物的含量较花后20 d时降低。转录组与代谢组联合分析发现,二者具有22个相同的代谢通路,包括玉米素生物合成通路等;激素代谢相关通路和苯丙烷生物合成相关通路中差异代谢物变化与酶编码基因的表达情况一致。核桃内果皮代谢物分析为揭示内果皮发育规律,提高其利用价值提供了理论依据。     

茶树花不同发育时期的转录组分析

为了揭示茶树花不同发育时期生长发育和生化成分代谢的分子机制,以‘黄棪’茶树品种为研究对象,通过高通量测序技术对茶树花两个发育时期(花苞期、开放期)的转录组进行比较分析.结果显示:转录组测序共获得135 039 271个过滤序列,GC含量为44.30%～45.35%;茶树花两个发育时期共获得18 352个差异表达基因,其中,上调的基因有8 019个,下调的基因有10 333个.对差异表达基因进行基因本体论(GO)及京都基因和基因组百科全书(KEGG)分析,发现其主要富集在与茶树花生长发育、生化成分形成有关的植物激素信号转导、光合作用—天线蛋白、植物的昼夜节律、糖胺聚糖降解等代谢途径上.本研究结果表明,茶树花的发育受到植物激素的调控和光周期的诱导,与氨基酸、可溶性总糖有关的代谢途径随着花的发育发生了变化,该结果为进一步研究茶树花发育过程中的动态变化提供了参考.     

高粱窄叶突变体nal1表型鉴定及转录组分析

为解析高粱窄叶的分子调控机制，挖掘影响高粱叶片发育的关键差异表达基因。利用0.1%EMS化学诱变野生型BTX623获得高粱窄叶突变体nal1(narrow leaf1)，以野生型植株BTX623和窄叶突变体nal1为材料，对不同发育时期的叶片长、叶片宽、株高、穗长等性状进行表型分析。结果表明：与野生型BTX623的叶片相比，2叶1心时，窄叶突变体nal1的叶片开始变窄；开花期植株和成熟期植株叶片宽和叶片长差异极显著；成熟期窄叶突变体nal1穗较松散，但植株株高差异不显著。开花期剑叶转录组分析结果表明：高粱窄叶突变体nal1和野生型BTX623开花期剑叶共筛选到差异表达基因1 520个，通过KEGG、GO富集分析得出，功能注释基因显著富集在植物激素信号转导、玉米素生物合成、光合作用天线蛋白、次级代谢产物生物合成等通路上；进一步研究发现参与调控生长素和玉米素信号转导的差异表达基因有17个，参与调控玉米素生物合成的差异表达基因为7个，这些基因在窄叶突变体nal1中差异表达，直接影响生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物合成。因此推测突变体nal1通过调节生长素、玉米素的信号转导和玉米素的生物...     

小麦幼苗根系应答重金属Pb胁迫的转录组分析

为了探究小麦对重金属铅(Pb)胁迫应答的分子机制,采用水培法对小麦品种矮抗58进行不同质量浓度[0(对照)、40、80、160 mg/L]Pb胁迫处理,并对幼苗根系进行转录组测序,筛选分析差异表达基因,进行GO分类及KEGG富集分析。结果表明,不同质量浓度Pb处理下,小麦幼苗的根长和根数均受到抑制,且随着Pb质量浓度升高抑制作用增强。在Pb胁迫处理与CK间共获得了38 904个差异表达基因。其中,40、80、160 mg/L Pb条件下分别有6 072、16 581、16 251个差异表达基因。选取80 mg/L Pb处理的差异表达基因作为研究重点分别进行GO分类和KEGG通路富集分析。GO分类发现,上调差异表达基因主要富集在免疫系统过程、运动过程、代谢过程、节律性过程及催化活性和电子载体活性等方面,下调差异表达基因主要富集在发育过程、生长过程、定位过程、复制过程、生殖过程及转运活性和抗氧化活性等方面;KEGG富集分析发现,上调差异表达基因主要涉及植物激素信号转导途径、植物-病原互作途径、药物代谢途径、MAPK信号通路等方面,下调差异表达基因主要涉及次生代谢物的生物合成途径、苯丙烷类生物合成途径、抗生素生物合成途径、碳代谢和蔗糖代谢等方面。选取6个响应Pb胁迫的差异表达基因进行RT-PCR验证,结果表明6个差异表达基因的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,进一步验证了RNA-Seq结果的准确性。     

‘仓方早生’桃及其早熟芽变不同发育时期果实的转录组分析

【目的】通过对桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变不同发育时期的果实进行转录组分析，挖掘参与调控桃果实成熟的关键因子，为深入研究桃果实成熟调控机理提供理论依据。【方法】以桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变为试材，每个品种分别选择长势一致的样品树5株，分别于花后30 d（对应‘仓方早生’c1、早熟芽变y1）、45 d（对应c2、y2）、59 d（对应c3、y3）、71 d（对应c4、y4）及89 d（对应c5）对不同发育时期的桃去皮果肉进行取样和转录组测序，并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对筛选的差异表达基因进行定量验证；利用GO和KEGG对‘仓方早生’及其早熟芽变的差异表达基因进行分析；基于差异表达基因构建加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA），从中鉴定出与果实成熟密切相关的枢纽模块和枢纽基因。【结果】将处于果实相同发育时期的转录组数据进行比较，得到y1与c1、y2与c2、y3与c4和y4与c5四组对比数据，共筛选出差异表达基因4 395个，其中上调表达基因2 212个，下调表达基因2 183个。其...     

秋茄(Kandelia candel L.)响应重金属胁迫的数字基因表达谱

基于高通量测序的数字基因表达谱(DGE)技术,对重金属污水胁迫处理组和对照组秋茄材料进行转录组测序分析。结果表明,重金属污水胁迫处理样品与对照样品相比,共筛选出的3 097个差异表达基因,其中2 202个表达上调,895个表达下调。GO功能显著性富集分析出38个GO分类条目,大量与生长发育,代谢调控,环境刺激响应相关的基因表现为富集。进一步的KEGG代谢途径分析表明,差异表达基因主要与糖类、核酸、蛋白质和脂质等生物大分子代谢、能量代谢以及次生代谢过程有关。转录因子分析发现b HLH,MYB,NAC和WRKY在重金属胁迫中发挥重要作用。此外,重金属胁迫还促进萜类、黄酮类化合物生物合成的关键酶基因(牻牛儿基焦磷酸合酶(Unigene0029352)、黄酮醇合成酶(Unigene0010384))的表达,进而促进秋茄有效成分的积累;显著诱导细胞分裂素相关基因type-b响应调节子ARR2(Unigene0033740)的表达、抑制油菜素内酯的信号转导组分基因BSK(Unigene0008986)的表达,进而提高秋茄对重金属胁迫的适应能力。实验选取了5个与环境刺激响应密切相关的基因,通过qRT-PCR验证了它们在重金属污水胁迫处理下的表达差异,结果与数字基因表达谱分析的结果较为一致,证实了差异表达基因数据的有效性。说明在重金属胁迫处理下,秋茄通过调节基因表达提高自身对污染胁迫的耐受能力。     

白桦木质部原生质体初生细胞壁再生过程转录组分析

  目的  木质部细胞壁的组成及特性是决定材性的重要因素,研究木质部细胞壁形成的分子调控机制对于木材改良具有重要意义。本研究探究了白桦木质部原生质体初生壁再生过程的分子调控机制,并鉴定出重要调控基因,旨在为林木材性性状研究提供数据和材料。  方法  分别以培养0 h和2 h的白桦木质部原生质体为材料,通过荧光增白剂染色观察初生壁再生过程。利用转录组分析技术研究初生壁再生前后的差异表达基因及其参与的调控途径,将检测到的差异表达基因在GO、KEGG、PlantTFDB数据库中进行比对分析。  结果  荧光显微镜观察结果显示:原生质体分离后不具有细胞壁,培养2 h再生初生细胞壁。以|log₂（FC）| ≥ 1（FC为差异倍数）且q < 0.05为标准筛选差异基因,结果显示:相较于刚分离的原生质体,培养2 h的原生质体中检测到4 396个上调表达的基因,4 056个下调表达基因,总计8 452个差异表达基因。其中GO数据库共注释到10个显著上调条目,KEGG数据库注释到10个显著差异代谢通路,PlantTFDB数据库共注释到16个家族的360个差异表达转录因子。GO注释结果表明,DNA复制、细胞周期相关基因上调表达。KEGG注释结果表明,谷胱甘肽、α-亚麻酸等与抗逆代谢相关的基因下调表达,果胶脂酶相关基因上调表达。PlantTFDB注释结果表明,bHLH、NAC、MYB、bZIP等与细胞壁合成密切相关的转录因子均差异表达。  结论  培养2 h的木质部原生质体处于细胞壁再生及分裂准备状态,DNA复制、细胞周期、多糖合成代谢等相关基因在白桦木质部原生质体培养及初生细胞壁形成过程中起调控作用。      

观赏植物类胡萝卜素多样性及调控花色研究进展

文章列举了自然界中常见的类胡萝卜素的种类、结构与颜色,并着眼于类胡萝卜素为主要色素成分的观赏植物,分析了不同观赏植物物种、同一物种不同颜色品种之间花瓣中类胡萝卜素在成分与含量上的差异,讨论了花色差异与类胡萝卜素组分之间的关系,从中找到一定规律。笔者进一步从基因水平上分析了观赏植物类胡萝卜素生物合成途径相关基因及转录因子的上调或下调表达对花色的影响,总结了通过基因工程调控类胡萝卜素的合成与分解代谢从而改变观赏植物花色的实际案例,为将来利用分子生物学技术准确、定向地改变植物花色、培育较高观赏价值的花卉品种提供了思路。     

Transcriptional profiling between yellow- and black-seeded Brassica napus reveals molecular modulations on flavonoid and fatty acid content

Brassica napus is an important cash crop broadly grown for the vegetable and oil values.  Yellow-seeded B. napus is preferred by breeders due to its improved oil and protein quality, less pigments and lignin compared with the black-seeded counterpart.  This study compared the differences in flavonoid and fatty acid contents between yellow rapeseed from the progenies of B. napus–Sinapis alba somatic hybrids and the black-seeded counterpart using RNA-seq analysis.  Through HPLC-PDA-ESI(−)/MS² analysis, it was found that phenylpropanoids and flavonoids (i.e., isorhamnetin, epicatechin, kaempferol, and other derivatives) in yellow seed were significantly lower than those in black seed.  The fatty acid (FA) content in yellow rapeseed was higher than that in black rapeseed due to the variation of C16:0, C18:0, C18:1, C18:2, and C18:3 contents.  RNA-seq analysis of seeds at four and five weeks after flowering (WAF) indicated that differentially expressed genes (DEGs) between black and yellow rapeseeds were enriched in flavonoid and FA biosynthesis, including BnTT3, BnTT4, BnTT18, and BnFAD2.  Also, genes related to FA biosynthesis, desaturation and elongation (FAD3, LEC1, FUS3, and LPAT2) in yellow seed were up-regulated compared to those in black seed, while genes involved in beta-oxidation cycle (AIM1 and KAT2) of yellow seed were down-regulated compared to those in black seed.  The DEGs related to the variation of flavonoids, phenylpropanoids, and FAs would help improve the knowledge of yellow seed character in B. napus and promote rapeseed improvement.     

拟轮枝镰孢与玉米籽粒互作的差异基因筛选及代谢通路分析

【目的】拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)引起的玉米穗腐病是我国玉米产区发生严重的病害之一，论文旨在了解病原菌与玉米籽粒互作过程中的基因表达差异，为揭示病原菌的致病机制和玉米抗病机制提供依据。【方法】对拟轮枝镰孢侵染玉米籽粒0、4、12和72 h的样品进行转录组测序，之后采用生物信息学分析，分别以玉米和拟轮枝镰孢基因组为参考，以|log₂FC|≥1,P-adjust<0.05为阈值筛选互作过程中玉米和拟轮枝镰孢的差异表达基因，利用GO和KEGG对其进行功能注释及富集分析。Goatools软件分析植物-病原互作、MAPK途径和植物激素信号转导通路相关差异基因的表达变化，采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对测序差异基因进行验证。【结果】在互作4、12和72 h后拟轮枝镰孢分别有140、400和1 945个基因上调表达，有9、302和1 784个基因下调表达；玉米分别有293、692和1 426个基因上调表达，320、482和153个基因下调表达。GO和KEGG富集分析显示，侵染早期拟轮枝镰孢在细胞间隙生长，差异基因主要富集在...     

基于代谢组学分析的紫色和白粉色花的鹿角杜鹃呈花色物质差异

于紫色花和白粉色花鹿角杜鹃开花过程中全绿期、露红期、初花期、盛开期，采用超高效液相色谱–串联质谱技术，测定鹿角杜鹃花瓣代谢物的含量；通过正交偏最小二乘判别法(OPLS–DA)分析筛选出差异代谢物，利用KEGG数据库对差异代谢物进行富集分析，进一步筛选与花色相关的关键代谢物，通过相关性分析验证关键代谢物与鹿角杜鹃花色的相关性。结果表明：在鹿角杜鹃的花瓣中共检测到1057种代谢物，其中差异代谢物243种，差异代谢物在类黄酮和花青素代谢通路中显著富集；紫色花鹿角杜鹃花瓣中锦葵色素–3–O–葡萄糖苷的含量远高于白粉色花鹿角杜鹃的。推测锦葵色素–3–O–葡萄糖苷是鹿角杜鹃花瓣呈紫色的关键花青苷，二氢杨梅素和没食子儿茶素可能通过类黄酮合成通路影响鹿角杜鹃花青素的合成，进而影响鹿角杜鹃的花色。     

青脆李枯萎病致病菌的分离鉴定及药剂筛选

对重庆万州出现的青脆李枯萎病部进行组织分离,得到菌株HYL2–2和HYL2–5,通过形态学和分子生物学(ITS和TUB2)鉴定,明确HYL2–2为新拟盘多毛孢(Neopestalotiopsis sp.),HYL2–5为小孢拟盘多毛孢(Pestalotiopsis microspora)。对健康青脆李进行致病性测试结果表明,2个病原菌对青脆李的枝条、叶片和果实均有致病性。运用菌丝生长速率法进行室内药剂筛选,在16种杀菌剂中,25%吡唑醚菌酯悬浮剂对新拟盘多毛孢的抑菌效果最好,EC50为0.055 4 μg/mL;60%唑醚?代森联水分散粒剂对小孢拟盘多毛孢的抑菌效果最好,EC50为0.002 μg/mL。     

观赏植物花色基因转化的研究进展

从花的成色作用和花色素种类入手,介绍了主要色素类黄酮色素、胡萝卜素的生物合成,并从花色基因的种类、花色基因转化的方法等角度出发,综述了近年来观赏植物花色转化的研究进展,同时时我国观赏植物花色基因转化和基因工程的前景作了展望。