黑果枸杞LrDREB1基因克隆及其在非生物胁迫下的表达分析

DREB(Dehydrate responsive element binding factor)转录因子是植物非生物逆境适应中的关键调节因子,该类转录因子具有保守的AP2/EREBP结构域,在低温、高盐等非生物逆境胁迫下,可调控下游逆境应答基因的表达,对增强植物的抗逆能力有重要作用。黑果枸杞具有极强的耐干旱、盐碱能力,为研究黑果枸杞DREB类基因在低温、盐碱响应中的功能,本研究以强抗盐灌木黑果枸杞总RNA为模板,基于前期转录组测序拼接序列,利用RT-PCR方法克隆得到一条DREB基因。该基因含有一个1116 bp的开放阅读框,编码372个氨基酸。系统进化树分析显示,Lr DREB1基因属于DREB亚家族A2组成员,与拟南芥AtDREB2B、AtDREB2E具有较高的相似性。荧光定量PCR结果显示,Lr DREB1受盐胁迫、ABA胁迫和低温胁迫诱导表达,可能参与依赖ABA的信号转导途径,调节黑果枸杞抗盐响应。本研究通过对黑果枸杞LrDREB1基因的克隆、序列分析和表达分析,为研究Lr DREB1的功能及黑果枸杞抗盐机理提供了帮助。     

黑果枸杞bHLH转录因子家族的生物信息学分析

植物转录因子在植物的生长发育及其对外界环境的反应中起着重要的作用。BHLH转录因子是植物转录因子中最大的家族之一,不仅影响植物生长发育、胁迫响应,还参与调控信号转导和激素合成。为了丰富bHLH家族在不同物种中的系统研究,本研究通过对枸杞属植物黑果枸杞的bHLH家族进行全面分析和鉴定,结果表明,通过对注释得到的132个非冗余的黑果枸杞bHLH基因家族成员进行亚细胞定位预测,发现81个b HLH转录因子定位于细胞核中,48个定位于细胞外。黑果枸杞bHLH蛋白含2个保守结构域,碱性区含有高度保守序列His5-Glu9-Arg13,与靶DNA结合相关;螺旋区内Arg-25和Arg-55完全保守,参与二聚体形成。黑果枸杞bHLH蛋白结构域有多个氨基酸位点保守性较高,其中98个bHLH蛋白具有E-box结合功能,19个出现频率高于50%的保守位点,属于bHLH典型结构域序列特征。黑果枸杞bHLH家族含有3种保守基序,黑果枸杞bHLH基因全部成员可分为22个亚族。随着黑果枸杞果实的发育,bHLH家族基因的表达存在差异,有48个bHLH转录因子基因随果实的发育成熟呈现出表达量上调,共有41个bHLH转录因子基因随果实的发育成熟表达下调。     

不同浓度K+处理下黑果枸杞K+通道相关基因的表达水平分析

本研究利用不同浓度的K~+(KCl)溶液对‘青黑杞1号’的组培幼苗进行处理,检测和分析与K~+通道相关的基因在黑果枸杞中的表达模式。采用RT-PCR等方法,分析在不同浓度K~+条件下,枸杞中K~+通道相关基因的表达量的变化情况。结果显示:(1) 100、250和300 mmol/L K~+处理后,黑果枸杞中K~+通道相关基因的表达水平较低;(2)当外界K~+浓度大于300 mmol/L时,部分基因的表达量上升,随着外界K~+浓度的继续增加,黑果枸杞的KCO1B基因表达水平先下降后上升,而Cluster~-17443.69422的表达水平先上升后下降,TPK1基因、KT1基因、Cluster~-17443.10870基因和Cluster~-17443.15033基因的表达量则呈下降、上升再下降的趋势。本研究结果为研究黑果枸杞钾盐胁迫调节机制提供了理论基础。     

植物花青素生物合成及调控

花青素是一类分布广泛的多酚类色素,使植物呈现多种颜色,可以吸引传粉者来繁衍后代,保护植物免受多种生物和非生物胁迫;因具有强氧化能力,能够预防多种疾病,其研究与应用在生物学和医用保健领域具有重要的价值。花青素的生物合成代谢是植物次生代谢途径的重要分支,随着生物学研究技术的发展,人们对花青素的生物合成及转录调控机制进行了深入研究。本综述对花青素生物合成代谢途径、转录调控、花青素生物合成途径中重要结构基因、重要转录因子MYB、bHLH、WD40以及参与调控花青素合成的microRNA进行了综述,旨在为植物花青素的合成代谢途径研究以及优质作物的品种改良提供参考。     

玄参不同颜色子芽比较转录组学分析

为了比较玄参不同颜色子芽中花青素苷生物合成相关基因的表达模式,推测控制玄参子芽颜色差异的主要原因,本研究以玄参不同颜色子芽为试验材料,采用Illumina HiSeq^TM4000技术对其进行转录组测序,将获得的数据进行功能注释以及生物信息学分析,并对花青素苷生物合成相关基因在不同颜色子芽中的差异表达进行了比较分析。通过测序,共得到170 552条Unigenes,其中9 900条Unigenes在NT、NR、KOG、GO、Swiss Prot、KO和pfam数据库中均得到了注释;且KEGG分析表明,有364条Unigenes参与苯丙素生物合成,有63条Unigenes参与类黄酮生物合成,有21条Unigenes参与花青素苷生物合成。进一步对不同颜色子芽中花青素苷生物合成基因进行了比较分析,发现紫芽、绿芽中编码CHS、CHI、F3H、DFR、3GT和OMT等酶类基因的表达量均高于白芽。本研究初步揭示了花青素苷合成基因在不同颜色玄参子芽中的差异表达,为后期玄参子芽抗逆性研究和质量分级提供了理论依据。     

基于转录组数据解析大花君子兰花瓣花青素代谢差异

大花君子兰是世界上重要的观赏植物,其花瓣颜色在花蕾不同发育时期具有显著差异。本研究通过对花蕾3个不同发育时期花瓣进行高通量转录组测序,进而探讨君子兰花瓣发育过程中与其花色相关的基因表达情况。结果表明,共获得167 078条转录本,平均长度为673 bp,有67 512条Unigenes在各数据中被注释。GO功能富集中有24 162条基因被注释,分为分子功能、细胞组分和生物过程3大类和50个亚类。KEGG代谢通路注释中,12 930条被成功注释,主要富集与花青素合成相关的通路,包括苯丙素生物合成途径、类黄酮生物合成途径、异黄酮生物合成途径、花青素生物合成途径和苯丙氨酸代谢生物合成途径。君子兰花蕾在3个发育时期时花青素合成途径中一些关键酶(如CHS, CHI, DFR)和调控基因(MYB和bHLH)的表达量出现了显著差异。     

棉花无腺体近等基因系差异表达基因分析

为了揭示棉花腺体发育的分子机制,本研究利用RNA-Seq对棉花无腺体性状近等基因系Z12/Z12YW的幼嫩叶片进行转录组测序,寻找差异表达基因。转录组测序结果表明,与有腺体棉Z12相比,无腺体棉Z12YW中共有306个基因表达发生变化,其中282个基因下调,24个基因上调。差异表达基因GO(Gene ontology)功能注释显示,细胞组分、胞外基质组分的功能变化以及细胞杀伤生物学过程在腺体形成过程中发挥重要作用;COG(Cluster of orthologous groups)功能和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路显著性富集发现,棉酚等萜烯物质的合成主要受甲羟戊酸途径上游基因的表达调控。此外,本研究共筛选到13个差异表达转录因子,可能在腺体发育和棉酚合成过程中发挥关键作用。     

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。     

杜鹃花品种大鸳鸯锦花瓣条纹形成的色素基础和差异表达基因的挖掘

为解析杜鹃品种大鸳鸯锦花瓣粉色条纹形成的分子机制，挖掘与粉色条纹形成相关的关键基因，选取大鸳鸯锦盛花期花瓣，对花瓣白色区域与粉色条纹区域的色素分别进行测定，同时，利用Illumina HiSeq^TM测序平台对它们的转录组进行测序分析，并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对测序结果进行验证。结果表明，大鸳鸯锦花瓣粉色条纹的形成是由花色苷积累引起的。花瓣粉色条纹区域与白色区域共鉴定出7 086个差异表达基因(DEGs),其中上调表达基因3 802个，下调表达基因3 284个。与花色苷形成相关的花青素生物合成、苯丙素生物合成和类黄酮生物合成途径在花瓣粉色条纹区域中更为活跃。根据DEGs的GO和KEGG富集分析结果，从与花色苷生物合成代谢相关及其调控途径共筛选出31个DEGs,其中26个为花青素合成代谢结构基因，5个为转录调控基因(3个MYB和2个bHLH);26个花青素合成代谢结构基因共编码9种酶，其中20个基因在花瓣粉色条纹组织中的表达水平明显高于白色花瓣组织；通过NCBI同源搜索发现2个R2R3-MYB和1个bHLH与已知调控果实或叶片中花青素合成有关的同...     

黑果枸杞种子性状与果实性状的相关性研究

从不同果粒大小、结果部位、品种角度,研究黑果枸杞种子性状与果实性状的相关性.结果表明,黑果枸杞种子粒数对果实大小发育影响较大,种子重量对果实大小发育影响不大.黑果枸杞果粒横径及果粒纵径影响单果重.人工栽培的黑果枸杞种子数量和重量均显著高于野生种.     

黑果枸杞在抗肿瘤方面的研究进展

黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murry)中含有多种生物活性成分,如花青素类、多糖类、黄酮类、甜菜碱等,这些活性成分发挥抗肿瘤的药理作用机制目前已较为明确,其主要包括抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋零、周期阻滞、肿瘤细胞分化及增强对肿瘤细胞免疫等作用。但目前关于黑果枸杞中主要抗肿瘤成分组成及对抑制肿瘤的转化机制和影响作用尚不明确。因此,综述了黑果枸杞中花青素、多糖、黄酮、甜菜碱等活性成分的研究现状及抗肿瘤机制,阐述了近年来有关黑果枸杞在抗肿瘤方面的研究进展,为黑果枸杞中功能性成分深入研究及精深加工提供参考依据。     

矮腥黑粉菌胁迫的小麦全基因组重测序与转录组联合分析

为揭示矮腥黑粉菌胁迫下的小麦抗感品种间遗传背景差异,筛选小麦抗矮腥黑穗病候选基因。本研究以小麦感病品种‘伊犁053’和中抗品种‘中麦175’为研究对象,在接种矮腥黑粉菌后对籽粒组织进行重测序与转录组测序的联合分析。经过差异InDel分析后,共有69 840个变异基因与转录组数据进行了联合分析,有7 300个基因在小麦发病籽粒组织中有表达,有162个(2.22%)基因呈极显著差异表达,且基因表达量倍数变化≥1.5倍(‘中麦175’相对于‘伊犁053’,有125个上调, 37个下调);经过差异SNP分析后,共有98 331个变异基因与转录组数据进行了联合分析,有7 438个基因在小麦发病籽粒组织中有表达,有126个(1.69%)基因呈极显著差异表达,且基因表达量倍数变化≥1.5倍(‘中麦175’相对于‘伊犁053’,有86个上调, 40个下调)。本研究成功揭示了在矮腥黑穗病胁迫下抗感病小麦品种间的遗传差异表达信息,为进一步筛选小麦抗矮腥黑穗病候选基因提供参考。     

紫芽茶树类黄酮生物合成关键酶基因表达与总儿茶素、花青素含量相关性分析

儿茶素类化合物与花青素均由类黄酮代谢途径合成,紫芽茶中富含花青素。为探明紫芽茶树中类黄酮生物合成代谢流的情况,本试验以来源于湄潭苔茶后代的1株紫色芽叶茶树和1株绿色芽叶茶树为材料,测定芽下第一叶、第二叶和第三叶的叶色、儿茶素类组分和花青素总量,分析了类黄酮生物合成相关的基因表达情况及基因表达量同总儿茶素、花青素累积量之间的相关性。结果表明,紫芽茶树中各叶位中花青素含量均显著高于对照绿芽茶树,而儿茶素类总量却低于对照;类黄酮生物合成关键酶(PAL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、ANR1、ANR2、F3¢H和F3’5’H)基因均呈现上调趋势。紫色芽叶中的总儿茶素与花青素,同各相关基因(LAR除外)表达水平的相关性都较高,且二者相关系数差异不大。绿色芽叶中的总儿茶素与各基因(LAR、F3’H除外)表达的相关系数,明显高于花青素同各基因表达的相关系数。     

黑果枸杞果实原花青素含量研究分析

通过采集来自青海、甘肃、新疆、内蒙古不同种源、不同种植地中野生与人工栽种黑果枸杞果实,测定果实中原花青素含量。得出鲜果原花青素含量内蒙古种源最高,之后依次为青海、甘肃、新疆,故内蒙古、青海种源黑果枸杞可作为阿拉善盟地区黑果枸杞优选品种；不同种植地中,种植在额济纳旗的黑果枸杞原花青素含量最高,阿拉善地区的环境指标可作为黑果枸杞种植地参考；人工栽种的黑果枸杞果实原花青素含量高于野生黑果枸杞。     

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。     

疮痂病菌胁迫马铃薯块茎的转录组分析

疮痂病是目前国内危害马铃薯生产重要病害之一,为研究疮痂病菌胁迫条件下马铃薯块茎相关基因的表达差异,探究参与调控疮痂病抗性的基因,本研究采用RNA-seq技术,对不同处理时间的马铃薯块茎的进行转录组分析。结果表明:各样品获得5.95 Gb以上高质量碱基,且Q30碱基百分比均在94.14%以上,筛选到差异表达基因8 081个,其中4 384个上调表达基因,3 647个下调表达基因,显著富集到植物与病原物互作、苯丙烷生物合成以及植物激素信号转导等代谢途径,挖掘到抗性候选基因15个。研究结果在一定程度上解析了马铃薯与疮痂病菌互作的分子机制并为后续深入研究提供基础数据。     

茶饼病诱导感、抗茶树品种的基因表达谱分析

为揭示茶树被茶饼病危害诱导的防御反应机制,本研究选择抗病和感病茶树品种为材料,通过转录组测序和数字表达谱分析茶树叶片被茶饼病危害前后的基因表达差异。结果显示,共筛选出差异表达基因974条,其中共有的为122条,抗病品种中特异364条,感病品种中特异的为488条。对差异表达基因进行分析发现,茶饼病危害主要影响了茶树体内代谢途径、内质网蛋白质加工、次生代谢产物的生物合成、植物病原相互作用、植物激素信号转导途径、淀粉与蔗糖的代谢、苯丙醇生物合成等通路中关键基因的表达水平,这些差异基因包括抗病蛋白基因(R protein)、水解酶基因、细胞壁加固基因、转录因子基因、植物激素及其信号转导基因、次生代谢和氧化酶类、转运蛋白等。利用RT-qPCR对筛选的6个基因进行验证,其表达模式与测序结果一致。本研究初步明确了茶饼病侵染对茶树基因转录水平的影响,为揭示茶树抗病的分子机制奠定了基础。     

利用RNA-seq筛选调控当归抽薹主要候选基因

当归提前抽薹严重影响产量,而当归抽薹分子遗传机理尚不清楚。本研究利用RNA-seq技术对连续五代抽薹当归的叶片、茎段、种子、根进行测序,对所有组装后的Unigenes进行功能注释,寻找调控当归抽薹主要候选基因。结果表明:在当归的叶片、根、种子、茎段转录本中分别得到7.1、7.63、7.23、6.59 Gb数据,通过Nr、Nt、Swissprot、KEGG、KOG、Interpro、GO、Intersection、Overall等蛋白数据库进行蛋白质预测,分别预测了71 024、59 931、49 694、51 832、55 320、46 908、35 598、17 133、79 161个蛋白。所有转录本中80.13%预测蛋白与胡萝卜同源。在KEGG通路中共有2 666个差异表达的基因参与植物信号传导;与拟南芥、胡萝卜、芥菜中参与调控开花相关基因比对,共筛选出56条候选基因,将56条候选基因在NCBI中进行核酸比对,得到与直接控制抽薹AP1转录因子同源的Unigene45683_All、激活AP1转录因子的整合子FT和FD同源的Unigene11264_All、参与拟南芥光周期调控基因CO (CONSTANS)的同源基因Unigene4344_All、在芥菜中促进抽薹整合因子SOC1的表达的AGL24或直接作用于抽薹决定基因LFY的同源基因Unigene46836_All、Unigene7820_All、CL10006.Contig2_All。因此,上述候选基因很有可能参与调控当归抽薹相关分子机制。本研究筛选到与当归抽薹相关的候选基因,有助于了解当归抽薹相关分子机制,为挖掘控制当归抽薹相关基因提供理论依据。     

海岛罗汉松嫩叶叶色变化转录组分析

为了探讨海岛罗汉松(Podocarpus costalis)转录组功能基因信息,获取海岛罗汉松嫩叶叶色变化的相关基因,本研究对海岛罗汉松正常生长状态下的嫩叶进行转录组测序分析,去除低质量序列后得到52 189条Unigene,平均长度为1 609 bp,总长度为83 984 805 bp。52 189条Unigene注释到七大功能数据库,其中NR数据库中40 067个Unigene被注释到,注释率最高,占76.77%。在注释到的物种中,海岛罗汉松比对到的U nigene与北美云杉(Picea sitchensis)的相似度最高,共13 536条。通过5个时期的共同筛选,发现海岛罗汉松嫩叶有1 376个差异表达基因。1 376个差异表达基因通过GO分析注释到3个大类(生物过程,细胞组分,分子功能)的46个小类;KEGG分类可将1 376个差异表达基因分为5个大类19个小类。对与叶色变化相关的差异表达基因进行分析,发现与花青素合成相关的差异表达基因有9个,主要由苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成等机制影响海岛罗汉松嫩叶叶色变化;另外有3个差异表达基因涉及卟啉和叶绿素代谢途径。本研究结果为探究...     

OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫的转录组分析

盐胁迫是影响水稻产量的主要因素之一,开展水稻耐盐机制的研究十分必要。为了揭示OsWD40基因参与耐盐的分子机制,以日本晴和OsWD40过表达水稻株系为材料,用浓度为200mmol/L的NaCl分别处理0、12、24和48h,对其根系进行转录组测序分析。结果显示,比较日本晴和OsWD40过表达株系在盐胁迫相同时间（ST0与NT0、ST12与NT12、ST24与NT24、ST48与NT48）的基因表达量,分别检测到1950、1646、3499和1522个差异表达基因。其中,盐胁迫处理24h的差异表达基因多于0、12和48h处理。对4个比较组的差异表达基因分别进行GO功能富集分析和KEGG代谢通路分析,发现差异表达基因主要富集在盐胁迫响应、脱落酸响应和转录调控等GO条目中,富集的重要代谢通路主要是植物激素信号转导,植物MAPK信号传导途径和苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成相关的次生代谢途径等。同时,转录因子家族基因,如WRKY、MYB和bHLH等,在各比较组中呈现差异表达。由此推测,苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成等植物次生代谢途径在OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫中发挥着重要作用,而且OsWD40可能介导响应脱落酸的基因转录调控,激活下游盐胁迫相关基因的表达。