大肠杆菌对藏羊子宫内膜上皮细胞相关炎性因子表达的影响

为了探究大肠杆菌(Escherichia coli)对藏羊子宫内膜上皮细胞(EECs)相关炎性因子表达的影响,本研究采用组织块贴壁法和酶消化法培养藏羊EECs;用不同感染复数(MOI)进行E. coli感染试验,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及酶联免疫(ELISA)技术,分析白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6(IL-6)、白细胞介素8(IL-8)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等炎性因子的RNA和蛋白表达水平。结果表明,培养液中加入50 ng·mL^-1表皮生长因子(EGF)能成功培养出藏羊EECs,纯度达到98%以上;E. coli感染试验中,当MOI为1:1时,IL-1β、IL-6和IL-8基因和蛋白的表达量与对照组相比差异不显著,而TNF-α表达量显著升高(P<0.05);当MOI为20:1时,IL-8基因和蛋白的表达量显著升高(P<0.05);当MOI为50:1时,IL-1β、IL-6基因和蛋白的表达量显著升高(P<0.05),而TNF-α表达量与对照组差异不显著(P>0.05)。结果表明,酶消化法可成功培养藏羊EECs;不同MOI E.coli感染后,藏羊EECs中IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α等炎性因子的表达量较对照组均显著升高(P<0.05),它们可作为识别子宫内膜炎病理变化程度的指标。本研究结果为预防子宫内膜炎、提高藏羊的生产性能以及生态养殖提供了理论依据。     

冬瓜实时荧光定量PCR内参基因的筛选与评价

为筛选适合冬瓜稳定表达的内参基因,以黑皮冬瓜低温、高温、干旱胁迫处理不同时间的叶片和正常处理不同组织为试验材料,利用RT-qPCR技术,结合GeNorm、NormFinder和BestKeeper软件评价7个候选内参基因(28SrRNA、UBQ、RP Ⅱ、GAPDH、EF-1α、UBC21和TUA)稳定性。结果表明,7个候选内参基因在不同组织和不同胁迫处理下表达丰度及稳定性存在差异; EF-1α在低温胁迫处理下表达稳定性最好;UBQ和TUA在高温和干旱胁迫处理下表达稳定性最好; EF-1α 在不同组织中表达稳定性最好。本研究结果为冬瓜内参基因的选择提供了一定的理论参考。     

百香果低温胁迫转录组及茉莉酸代谢基因分析

为研究百香果低温胁迫响应机制,以紫果百香果(Passiflora edulia Sims)为试验材料在0℃下低温胁迫处理,以常温处理为对照组(CK),采用Illumina HiSeq测序平台进行转录组测序,并对茉莉酸代谢相关基因进行挖掘。结果显示,共获得百香果转录组数据45.30 Gb,组装得到39 521条Unigene和5 311 个差异基因;GO分类显示注释的Unigene分为细胞组件、分子功能及生物过程三大类,其中差异基因数量最多为生物过程大类的代谢过程,包括甾醇生物合成、类黄酮糖脂化、酪氨酸代谢、L-苯丙氨酸生物合成、软木脂生物合成、芥子油苷代谢及长链脂肪-酰基辅酶A代谢等。KEGG途径富集分析结果显示,核糖体途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及植物与病原体互作途径为百香果响应低温胁迫的重要代谢途径。实时定量PCR(qRT-PCR)分析表明,百香果低温胁迫后其茉莉酸代谢途径相关基因AOC、AOS、JAR1、MYC2、PYL和JAZ均上调表达,该结果与测序获得FPKM值变化趋势较为相似,说明测序结果较为准确。但低温胁迫后,COI1的表达水平呈下调趋势。研究发现,在百香果中茉莉酸对低温胁迫的响应机制大体上与模式植物一致,关于COI1和MYC2等基因的调控方式还有待进一步功能验证。本研究结果为进一步明确百香果抗寒机制提供了科学参考。     

高羊茅细胞色素FaP450基因克隆及其在非生物胁迫下表达分析

细胞色素P450属于一种含亚铁血红素单加氧酶的超基因家族,在植物多种代谢途径与防御反应中起着重要作用。为探究细胞色素P450基因在高羊茅中的表达模式,本研究采用cDNA末端快速扩增技术从高羊茅叶片中克隆了细胞色素P450基因,命名为FaP450。FaP450全长1 737 bp,含1 437 bp的开放阅读框,共编码478个氨基酸,具有P450基因家族典型的P450结构域。系统进化树分析表明,高羊茅FaP450与禾本科植物小麦、山羊草的P450蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR表明,高羊茅FaP450基因受干旱、高温、氮胁迫及盐胁迫的诱导表达上调,表明该基因与非生物胁迫的抗性相关。构建FaP450超量表达载体,利用农杆菌侵染法转化拟南芥,对其进行低氮胁迫,发现低氮胁迫下FaP450基因过量表达植株的鲜重与根长显著高于野生型,表明FaP450基因的超量表达可以增强拟南芥对低氮的适应性。本研究为深入探索P450基因家族在牧草生长发育与抗逆功能的研究奠定了理论基础。     

黄秋葵实时荧光定量PCR内参基因的克隆与筛选评价

为筛选黄秋葵实时荧光定量PCR的稳定内参基因,本研究以绿白1号为试验材料,根据黄秋葵RNA-seq数据库,筛选并验证获得18SrRNA、ACT、EF-1α、TUA、TUB、GAPDH等6个内参基因ORF序列;以黄秋葵不同组织、不同发育时期果实、不同发育时期叶片和低温、高温、干旱胁迫处理的叶片为材料,利用实时荧光定量PCR技术分析测定基因表达量,并结合GeNorm、NormFinder和BestKeeper软件评价6个内参基因的稳定性。结果表明,6个基因在不同组织、各发育阶段及不同胁迫下均有表达,但表达稳定性不尽相同,其中,EF-1α在黄秋葵果荚发育、高温胁迫下表达稳定性最好;18SrRNA在黄秋葵各组织、叶发育和干旱胁迫下表达稳定性最优;ACT在低温胁迫下表现最稳定。此外,在29个处理中,18SrRNA、EF-1α、ACT表达均较稳定,可以用于荧光定量表达分析。本研究结果为黄秋葵基因功能分析和调控机理研究提供了基础。     

低温胁迫下苦瓜叶片转录组差异基因分析及生理响应特征

苦瓜在生长季节遇到低温会影响其生长发育和产量,限制了种植分布区域。为了研究苦瓜耐寒性的分子机制,本研究以苦瓜自交系43为试验材料,在8℃低温胁迫处理后观察其表型并测定相关生理生化指标,再利用转录组测序技术从生理角度结合分子水平对苦瓜低温胁迫机制进行生物信息学分析。结果表明,在8℃低温胁迫下,苦瓜表现出耐低温适应性,在低温胁迫下丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量及电解质渗透率均呈现显著变化。分析了低温胁迫0和12 h后的转录组变化,结果发现低温胁迫处理后有916个基因上调,369个基因下调。对差异表达基因进行通路注释分析,发现大量与低温胁迫相关的代谢途径。进一步筛选到10个在其他物种报道过可能与冷胁迫相关的基因,包括MYB、WRKY以及NAC转录因子等。对植物耐低温相关的候选基因进行了实时荧光定量PCR(qRT-PCR)表达谱分析,结果与生理表型变化相吻合,同时进一步证实了RNA-seq数据的准确性。本研究基于全基因组水平分析苦瓜在低温胁迫下的转录组变化,以及耐低温相关基因动态变化和生理反应的分子机制,为揭示苦瓜中的耐寒性机理和筛选遗传改良候选基因提供了一定基础。     

2个抗病相关基因与高油酸油菜病害关系分析

为快速筛选抗病性强的高油酸油菜品种,本研究以20个高油酸油菜品系为试验材料,调查不同材料的抗病情况,并通过RT-qPCR测定经miRNA测序筛选得到的与抗病相关基因HSP90和ATG3的表达情况,同时分析其与病情指数的关系。结果表明,20个高油酸油菜品系的发病率与病情指数呈线性正相关关系,且差异极显著;HSP90基因从苗期至花期表达量呈逐渐降低的趋势,角果期有先升高后降低和逐渐升高2种表达模式;ATG3基因从苗期至花期表达量也呈逐渐升高的趋势,角果期表达模式与HSP90基因相同。用HSP90基因在花期-叶中表达量≥1.5倍内参时进行抗病材料筛选,有95%的准确率;用ATG3基因在花期-叶中表达量≥1.8倍内参时进行抗病材料筛选,有80%的准确率,此外,也可用HSP90在花期-叶结合ATG3在五~六叶期-叶中表达情况进行预测,有80%的准确率。本研究结果为高油酸油菜抗病材料的早期筛选和油酸油菜育种提供了一定的理论依据。     

几种芸薹属作物APX家族基因的鉴定与序列分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是植物体叶绿体清除H₂O₂的关键酶。为了探究芸薹属作物中APX家族基因的序列特点和表达模式,本研究利用生物信息学方法,从大白菜、甘蓝和欧洲油菜中分别鉴定出10、9和22条APX 家族基因,对这41个成员序列特点、染色体分布、CDS保守域、蛋白保守结构域、蛋白三级结构和系统进化关系等进行预测分析,并通过基因表达数据库分析这些基因在高温、干旱和生物胁迫等逆境条件下的表达模式。结果表明,APX在进化树上可分为8个亚族,分散在不同的染色体上;这些APX基因拥有相对稳定的CDS保守结构域、蛋白保守结构域和三级结构,都具有过氧化物酶功能域,在peroxidase功能域的后端均含有一个螺旋结构状的保守域Motif6。APX基因的Ka/Ks值均小于1,表明APX家族基因整体上正在经历纯化选择。大部分APX1和APX2基因在受到高温胁迫时表达上调,其中BrAPX2a在大白菜的胚和胚乳中强烈响应高温胁迫,但在大白菜其他部位表达微弱,存在一定的表达组织特异性。APX3、APX4等基因对干旱和高温胁迫响应不明显;甘蓝3个APX1基因在白粉虱为害胁迫时表达上调。本研究结果为芸薹属作物APX家族成员的克隆、表达与功能研究提供了一定参考。     

结球甘蓝BoFBX117基因的克隆与表达分析

F-box基因在植物组织器官发育及非生物胁迫响应中起着重要的作用。为进一步探讨其作用机制,从结球甘蓝品种BoJF-16-1中利用反转录PCR(RT-PCR)技术克隆得到一个F-box基因BoFBX117,其cDNA全长为936 bp,编码311个氨基酸,蛋白分子量为30.14 kDa,等电点为9.71。该基因编码BoFBP7蛋白,序列同源性分析表明,BoFBP7与芜菁、萝卜、拟南芥的FBP7蛋白亲缘关系较近,同源性分别为99.36%、98.39%、92.26%;实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析表明,BoFBX117基因在结球甘蓝莲座叶中最高,其次是根,幼叶中表达量最低,表现出组织特异性;在低温胁迫处理下,该基因表达量总体呈现上升趋势,说明该基因的表达受低温胁迫诱导。推测BoFBX117基因可能在结球甘蓝叶片发育及低温胁迫中发挥重要的生物学功能。本研究为深入解析F-box基因调控植物生长发育及非生物逆境胁迫的分子机制提供了依据。     

基于iTRAQ技术的不同耐热性水稻花药差异蛋白分析

为从蛋白质水平揭示耐热与热敏感水稻花药响应高温胁迫的分子机制,本研究以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为材料,采用iTRAQ技术对高温和适温条件下水稻花药进行差异蛋白质组学分析。结果表明,在996高温-996适温、4628高温-4628适温、996高温-4628高温和996适温-4628适温4个比较组中,共筛选到957个差异表达蛋白,其中上调表达蛋白398个,覆盖率达20%以上的蛋白占鉴定总蛋白的50.96%。GO分析显示,抽穗开花期花药差异蛋白主要集中于代谢过程和细胞过程,在细胞组成方面主要分布于胞内部分、细胞器和细胞,分子功能主要涉及催化活性、绑定等。花药差异蛋白通路分析显示,来源于bZIP和DOF家族的2个转录因子差异表达,DOF家族基因上调,bZIP家族基因下调;18个HSPs基因中大部分表达上调;与植物激素和信号传导相关基因大部分表达下调;10个活性氧(ROS)相关基因中5个表现为上调;与次生代谢相关基因大部分下调。本研究结果为揭示水稻花药高温胁迫的应答分子调控机制提供了一定的理论基础。     

高温胁迫下硒硫互作调控西兰花芽苗生理及萝卜硫素代谢研究

为探讨高温胁迫下硒硫互作对西兰花芽苗生理及萝卜硫素代谢的影响,以西兰花籽粒为试验材料,经单独喷施硫酸锌(ZnSO₄)、亚硒酸钠(Na₂SeO₃)、二者联合喷施、以及结合高温胁迫下喷施处理,分析发芽期间西兰花芽苗主要生理生化指标并利用荧光定量PCR技术分析萝卜硫素代谢关键酶基因表达的变化。结果表明,单独施用Na₂SeO₃可显著增加芽长和芽苗单株鲜重(P<0.05),有效缓解高温及ZnSO₄对西兰花芽苗生长发育的抑制作用;发芽期间,相较单独喷施ZnSO₄处理,西兰花芽苗经高温后联合喷施ZnSO₄及Na₂SeO₃处理,其硒元素含量、总抗氧化能力、硫代葡萄糖苷含量、黑介子酶活性、异硫氰酸酯含量、萝卜硫素含量均显著提高(P<0.05),其中萝卜硫素含量相较单独喷施ZnSO₄处理增加了39%。高温联合ZnSO₄及Na₂SeO₃处理4 d的芽苗中MYB28、UGT74B1及ST5b基因表达量均较对照显著上调,而BoHMT1显著下调(P<0.05)。综上所述,西兰花芽苗经高温联合硒硫处理是富集萝卜硫素的有效方式,该研究结果为生产富含萝卜硫素的功能性芽苗菜提供了理论依据和技术支撑。     

冀东野生大豆(Glycine soja)耐盐碱性鉴定及耐性生理指标测定

为充分利用盐碱地资源,明确野生大豆耐盐碱生理机制,本研究对采集于冀东地区的349份野生大豆种质资源进行耐盐碱性鉴定,测定了高耐材料2010-12和敏感材料2012-34、2012-49在0、100和200 mmol·L^-1盐碱胁迫下的丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量、电解质外渗率以及脯氨酸代谢关键酶吡咯琳-5-羧酸合成酶(GmP5CS)、吡咯琳-5-羧酸还原酶(GmP5CR)、脯氨酸脱氢酶(GmPDH)及谷胱甘肽S-转移酶19(GsGST19)相关基因的表达量。结果表明,表现耐性等级1级的高耐材料有2份(Yong 2和2010-12),表现耐性等级2级的耐性材料有22份,表现耐性等级3、4、5级的材料各有80、77和161份。与CK相比,高耐野生大豆材料2010-12在盐碱胁迫下脯氨酸及可溶性糖含量显著升高,丙二醛含量及电解质外渗率无显著差异。在高耐盐碱野生大豆材料中,GmP5CS、GmP5CR和GsGST19基因表达量上调,GmPDH基因表达量下调。以上结果表明高耐野生大豆材料在盐碱胁迫下脯氨酸合成通路激活,脯氨酸含量升高,说明脯氨酸在野生大豆对抗盐碱胁迫中发挥重要作用。本研究筛选的高耐盐碱野生大豆材料可为培育耐盐碱栽培大豆提供优异种质。     

蓖麻延伸因子基因的克隆与表达分析

为探讨蓖麻延伸因子基因(RcEF-1α)作为参考基因进行相关研究的可行性,以蓖麻雌性花为试验材料,扩增RcEF-1α(GenBank登录号: XM_002518027.3)的编码序列(CDS),并将其亚克隆至原核表达载体pET32a(+)构建成重组载体pET32a(+)-RcEF-1α;将pET32a(+)-RcEF-1α转化至大肠杆菌表达菌株BL21 (DE3)中进行优化表达,表达蛋白经纯化后进行Western blot验证。结果表明,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)可诱导一个分子量约66 kD的特异蛋白;采用纯化的表达蛋白免疫新西兰白兔制备抗RcEF-1α的多克隆抗血清,用多克隆抗血清进行Western blot验证,发现多克隆抗血清具有针对RcEF-1α的特异性,经ELISA检测,其效价为1∶51 200;以抗血清为一抗,通过Western blot分析RcEF-1α在时空条件一致且正常生长的根、茎、叶、雌花、雄花和果实中的表达量,结果显示,蓖麻各组织中RcEF-1α蛋白质的含量存在显著差异,其中雌花和雄花中的含量显著高于其他组织。RT-qPCR分析结果表明,蓖麻各组织中RcEF-1α mRNA差异不显著。本研究结果为蓖麻功能基因表达分析参考基因的筛选提供了一定的理论依据。     

CO2和乙酸钠对雨生红球藻生长及其虾青素积累的影响

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是强抗氧化剂虾青素的天然优质来源,碳源是影响雨生红球藻虾青素产量的重要因素之一。为探究CO₂和乙酸钠在雨生红球藻生长和虾青素积累中的作用,本研究通过测定生化指标和荧光定量PCR的方法,比较了这2种碳源对雨生红球藻干重、虾青素含量、生长相关酶及基因转录水平等的影响。结果表明,在绿色营养阶段,高CO₂组培养雨生红球藻干重为对照组的1.81倍(第8天),可溶性蛋白含量和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活力升高,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和苹果酸脱氢酶(MDH)活力及其编码基因转录表达上调;乙酸钠组雨生红球藻干重为对照组的1.56倍(第8天),Rubisco活力及其大亚基转录表达受抑制,PEPC和MDH活力及其转录水平升高。在厚壁孢子阶段,高CO₂组雨生红球藻细胞状态良好,其干重和虾青素产量分别为对照组的1.96和2.40倍(第8天),3个虾青素合成相关酶编码基因的转录水平在第3天高于对照组,Rubisco、PEPC、MDH活力较高;乙酸钠组雨生红球藻干重和虾青素产量分别为对照组的1.54和1.85倍(第8天),高光胁迫1 d后藻细胞部分变红,同时3个虾青素合成相关酶的基因表达量快速升高、Rubisco活力降低,而PEPC和MDH活力升高。综上,补充CO₂或乙酸钠均可显著促进雨生红球藻生长和虾青素积累,而高CO₂浓度培养藻的状态较好,乙酸钠则可促进虾青素的快速积累。本研究结果为今后利用雨生红球藻高效生产虾青素提供了理论参考。     

厚朴转录组特征分析及EST-SSR标记的开发

为探明厚朴的基因组信息,开发合适的生物学工具以促进厚朴的遗传育种,本研究利用Illumina-Solexa测序技术对厚朴根、茎皮、叶不同组织的9个样本进行转录组分析,获得大量的序列信息,并以转录组序列为基础进行厚朴SSR分子标记的大规模发掘。结果表明,共获得了109 526条厚朴转录组序列,平均序列长度为1 023 bp,通过与蛋白数据库NR、Swiss-Prot、GO、KOG和KEGG五个数据库比对,分别有6 0361、39 942、65 535、51 351和27 310条厚朴转录组的Unigene被注释;厚朴转录组表达信息进行大通量SSR位点的发掘,发现了含SSR位点的序列25 925条,共27 721个SSR位点,SSR出现的频率为23.67%。厚朴转录组共发现了374种碱基重复模式,且CT/GA和AG/TC是主要的双碱基重复序列,AGA/TCT和AAG/TTC是主要的三碱基重复序列;随机挑选的180对SSR引物中有104对产生清晰可重复的条带,21对引物具有多态性,厚朴SSR引物多态性较高。本研究结果为厚朴及近缘种的遗传多样性分析、遗传图谱构建及比较基因组研究奠定了一定的理论基础。