长链非编码RNA调控植物生长发育与逆境胁迫响应研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类转录本长度大于200 nt的非编码RNA,其表达和保守性比编码蛋白的mRNA低,在动植物各个生物学过程中发挥重要作用。近年来,植物lncRNAs的作用和功能受到广泛关注。本文总结了lncRNAs调控植物生长发育和生殖,应对低温、干旱等非生物胁迫和病虫害等生物胁迫方面的功能,同时根据lncRNAs在基因组上的来源,分类讨论了不同来源lncRNAs的作用机制,为深入挖掘植物新的lncRNAs、功能验证与作用机制探究提供参考。     

绵羊繁殖相关编码RNA和非编码RNA的研究进展

随着分子生物学和生物信息学的发展及应用,已有诸多研究从影响绵羊卵巢发育、排卵、产羔、睾丸发育和精子发生等主要繁殖活动相关编码RNA和非编码RNA方面着手,对绵羊繁殖相关的编码和非编码RNA进行筛选和鉴定。本文对影响绵羊繁殖的编码RNA和非编码RNA研究成果进行总结梳理,共整理了61个关键mRNAs、9个miRNAs、17个lncRNAs和4个circRNAs,并进一步阐述RNA的发展历史和生物学功能,以及编码RNA与非编码RNA构成调控绵羊繁殖的复杂ceRNA网络。结果表明：1)不同年龄公羊睾丸和母羊卵巢在繁殖过程中mRNA呈动态变化;2)非编码RNA与DNA、RNA或蛋白质之间相互作用,调控转录、翻译以及翻译后修饰等过程,实现不同品种、年龄和饲喂水平绵羊对精子发生和卵泡发育等过程的调控;3)编码RNA和非编码RNA形成稳定的ceRNA调控机制使繁殖活动趋于动态平衡。本综述为挖掘绵羊繁殖性状分子标记基因、开展分子育种工作、改善绵羊繁殖性能及提高羊产业经济效益打下基础。     

反义寡核苷酸干涉家蚕非编码RNA的研究

[目的]研究反义寡核苷酸干涉家蚕非编码RNA表达的情况。[方法]构建Bm-15的反义寡核苷酸探针,通过脂质体转染昆虫Sf9细胞干涉Bm-15的表达。[结果]转染后细胞中Bm-15的表达量下降了63%,差异达显著水平,表明反义寡核苷酸探针对Bm-15基因表达有较好的抑制作用。[结论]该研究为进一步研究非编码RNA的功能奠定了良好的基础。     

非编码 RNA 在植物中的研究进展

蛋白质是生命活动的承担者、体现者,因此,人们一度认为只有编码蛋白质的 RNA 才具有重要功能。 然而随着近年来高通量测序的发展和生物信息学水平的提高,非编码 RNA(non-coding,ncRNAs) 被大量发 现。植物非编码 RNA 是一类在转录组中不编码蛋白的 RNA,对植物生命活动起着重要的调控作用。总结了植 物 ncRNAs 的分类和生物学功能并对其中几种主要 ncRNAs 如 microRNAs (small non-coding RNAs,miRNAs)、 lncRNAs (long non-coding RNAs)、circRNAs (circular RNAs) 的产生机理、分子机制及应激反应相关功能等方面 进行阐述,为后续植物 ncRNAs 的研究提供一些有价值的理论依据和参考信息。     

植物长链非编码 RNA 的研究进展

长链非编码 RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类长度大于200个核苷酸的非编码RNA,种类很多,能够在表观遗传水平、转录水平和转录后水平调控基因表达,广泛参与生物的生长发育、抗逆、生理和病理过程。相比动物和人类,lncRNA 在植物中的研究相对较少,为深入了解植物长链非编码RNA 的作用机制和拓宽应用范围提供理论依据,对 lncRNA 的研究方法、转录表达与调控方式及其在植物生殖发育和胁迫应答方面的作用进行了综述。     

玉米bZIP基因应答逆境胁迫的表达模式分析

【目的】碱性亮氨酸拉链蛋白（b ZIP）是植物中普遍存在而又关键的一类转录因子,在植物生长进程中发挥重要的作用。探测玉米核心种质自交系郑58不同组织以及在不同胁迫条件下bZIP基因的表达模式,对解析ZmbZIP基因的功能及抗性育种具有重要意义。【方法】通过设置200 mmol/L的NaCl溶液、20%PEG6000、4℃低温和不同形态氮缺乏胁迫试验,试验材料为玉米骨干自交系郑58,采用q RT-PCR技术,共检测了11个ZmbZIP基因的表达模式。【结果】进化树结果表明11个ZmbZIP可以进一步划分3个亚家族,显示这11个基因的进化亲缘关系。qPCR分析数据表明,11个ZmbZIP基因在不同组织器官中表达模式各异,表明其在玉米生长进程中的不同作用。利用200 mmol/L NaCl、20%PEG6000、4℃低温和氮缺乏等模拟试验,研究了11个ZmbZIP基因的表达谱,结果表明4种非生物胁迫都显著的影响11个bZIP基因表达,推测这些基因参与维持玉米正常生长发育及逆境胁迫应答信号途径。【结论】在玉米不同组织器官和响应非生物胁迫时,11个ZmbZIP基因表达谱差异比较大,预示着生物学功...     

长链非编码RNA分子作用机制研究进展

长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)是缺乏开放阅读框架,且长度大于200 nt不编码蛋白质的转录本,其绝对数量大、种类多,在表达模式上具有明显的细胞特异性.lncRNA通过碱基配对与DNA或RNA,或通过RNA高级结构与蛋白质结合,发挥多种生物学功能,共同构成了一个复杂而精细的分子调...     

蜜蜂繁殖性状编码RNA和非编码RNA的研究进展

蜜蜂蜂王的繁殖性状是蜂群产生经济效益的基础性状,繁殖性状的分子机制研究是蜜蜂遗传育种领域的重要课题。在蜜蜂的重要繁殖活动产卵和卵巢激活过程中,编码RNA和非编码RNA发挥了重要作用。介绍了蜜蜂繁殖性状相关的信使RNA、小RNA、长链非编码RNA、环状RNA的基本特征和功能,综述了编码RNA和非编码RNA对蜜蜂卵巢激活和产卵过程的调控机制。蜜蜂繁殖性状RNA的研究对于阐明蜜蜂繁殖性状的分子遗传机制意义重大,也为挖掘繁殖性状分子标记基因、开展分子育种工作,进而提高蜜蜂繁殖性能、增加养蜂经济效益奠定基础。     

生物育种在玉米逆境胁迫中的研究进展

玉米（Zea mays L.）是重要的粮食作物和饲料作物,不同生长阶段逆境会影响玉米植株的生长,从而对玉米产量产生负面影响。从育种选择到应用生物技术手段方面提高植物对逆境胁迫的适应能力,可以增加农作物产量、保护生态系统的稳定性,并为全球粮食安全做出贡献。对玉米育种的发展历程及生物育种中不同育种技术的优缺点进行概述,论述了生物育种在生物与非生物胁迫等逆境情况下的研究进展,同时以多学科交叉技术的整合为特征,将育种技术与信息技术相结合,展望了未来育种的发展方向和策略及生物育种在解决全球粮食安全方面所起的重要作用,以期为育种技术的革新提供有意义的帮助。     

玉米中3个CIPK同源基因在干旱和低温胁迫下的表达分析

应用生物信息学分析,筛选获得了玉米中的3个CIPK基因同源序列(登录号分别为AY104819,EU974290和EU968441),它们编码的氨基酸序列都具有CIPK家族典型的功能结构域,推测属于CIPK家族成员.根据同源性,分别将它们暂命名为ZmCIPK1、ZmCIPK17和ZmCIPK18.RT-PCR分析结果表明...     

干旱耐受型和敏感型玉米应答干旱的比较转录组学分析

【目的】比较分析干旱耐受型（Han21）和敏感型（B73）玉米自交系响应干旱胁迫的转录组数据,为理解玉米应答干旱胁迫的分子机制提供依据。【方法】利用高通量测序技术获得Han21、B73在正常和干旱条件下的转录组,随后利用一系列生物信息学方法进行转录组数据质控（FastQC）、测序数据与基因组的序列比对（HISAT2）、基因表达定量分析（StringTie）、差异表达分析（edgeR）、转录本转换事件分析（deepTS）以及基因功能富集分析（topGO）。【结果】B73和Han21玉米自交系在正常和干旱条件下的差异表达基因分别有917和2 832条,其中转录因子分别有80和214条;干旱胁迫下,双因素分析发现1 475条基因在B73和Han21中的表达存在显著差异,这些基因参与细胞壁合成、碳水化合物及多糖代谢等生物学过程;1 475条差异表达基因中,B73和Han21分别有28和36条基因发生了TS事件,其中15条基因在B73和Han21中的转录本转换事件呈现出相反的转换模式。【结论】基因和转录本层面的比较转录组研究,有助于发现玉米响应和抵御干旱胁迫的重要候选基因。     

谷胱甘肽存在条件下NO2-对玉米植株干旱胁迫的缓解作用

【目的】研究谷胱甘肽(GSH)还原亚硝酸钠(NaNO2)生成S-亚硝基谷胱甘肽(GSNO)所释放NO对玉米幼苗抗旱性的影响。【方法】以玉米品种"郑单958"为供试材料,采用盆栽试验,分别用NO-2+GSH合成的不同浓度GSNO(50,250,500,800,1 000μmol/L)熏蒸处理三叶期的玉米幼苗,通过控制浇水进行干旱胁迫,以未经GSNO处理的玉米幼苗(0μmol/L GSNO)为干旱对照,通过测定干旱胁迫期间玉米的生长、生理指标,分析GSNO对干旱胁迫条件下玉米植株生长、抗氧化酶活性、膜脂过氧化程度的影响。【结果】干旱胁迫7d后,50~1 000μmol/L GSNO处理的玉米幼苗较干旱对照生长更好,其中500μmol/L GSNO处理玉米幼苗的株高、茎粗和叶面积分别较干旱对照提高32.26%,45.83%和53.13%。GSNO处理能够显著增强干旱胁迫玉米幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸氧化酶(APX)的活性,相应减少过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O-·2)含量,降低膜脂的过氧化伤害。GSNO处理还能够维持干旱胁迫下玉米幼苗光合色素的相对稳定性,降低离体叶片的失水速率,其变化趋势表现为500μmol/L50μmol/L1 000μmol/L。【结论】GSNO处理能明显改善玉米的抗旱性,其发挥作用的最佳浓度为500μmol/L。     

Metabolic responses to combined water deficit and salt stress in maize primary roots

Soil water deficit and salt stress are major limiting factors of plant growth and agricultural productivity. The primary root is the first organ to perceive the stress signals for drought and salt stress. In this study, maize plant subjected to drought, salt and combined stresses displayed a significantly reduced primary root length relative to the control plants. GC-MS was used to determine changes in the metabolites of the primary root of maize in response to salt, drought and combined stresses. A total of 86 metabolites were measured, including 29 amino acids and amines, 21 organic acids, four fatty acids, six phosphoric acids, 10 sugars, 10 polyols, and six others. Among these, 53 metabolites with a significant change under different stresses were identified in the primary root, and the content of most metabolites showed down-accumulation. A total of four and 18 metabolites showed significant up-and down-accumulation to all three treatments, respectively. The levels of several compatible solutes, including sugars and polyols, were increased to help maintain the osmotic balance. The levels of metabolites involved in the TCA cycle, including citric acid, ketoglutaric acid, fumaric acid, and malic acid, were reduced in the primary root. The contents of metabolites in the shikimate pathway, such as quinic acid and shikimic acid, were significantly decreased. This study reveals the complex metabolic responses of the primary root to combined drought and salt stresses and extends our understanding of the mechanisms involved in root responses to abiotic tolerance in maize.     

开花期干旱胁迫对不同基因型玉米生理特性和产量的影响

以耐旱性不同的3份玉米自交系为材料,在花期进行干旱胁迫处理,研究了耐旱系廊黄和昌7-2与旱敏感系TS141的花期耐旱性差异。结果表明,花期干旱胁迫后,3份玉米自交系的生长受到抑制,地上部和地下部鲜重以及株高下降,枯叶率升高,相对含水量下降,相对电导率升高,渗透调节剂脯氨酸、可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性增加。但是各个指标在不同自交系内变化的幅度不同。与旱敏感系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2的生长受抑制程度较小;叶片相对含水量下降、相对电导率升高幅度较小;脯氨酸和可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性升高的幅度较大。干旱胁迫后,3份玉米自交系的开花时间间隔（ASI）延长,雄穗一级分枝数减少,产量降低。与旱敏感系TS141相比 ,耐旱系廊黄和昌7-2的ASI延长时间较短,雄穗一级分枝数减少的幅度较小,产量下降幅度较小,特别是单穗重和穗粒数表现更为明显。     

玉米幼苗叶片响应热胁迫的蛋白质组学分析

玉米是喜温作物,但在生长发育过程中对高温天气敏感,易造成产量下降。以耐热玉米品种先甜5号幼苗为实验材料,在42 ℃下处理0、0.5和3.0 h,提取相应处理的叶片蛋白,进行差异蛋白的筛选,随后对其进行GO分类和KEGG途径分析。结果显示,共筛选到181个差异蛋白,其中上调蛋白95个(定量比值>1.20且P<0.05),下调蛋白86个(定量比值<0.83且P<0.05)。与对照相比,随着热处理时间延长,上调蛋白数明显增加,而下调蛋白数有所下降。GO分类结果显示,2个差异上调蛋白被富集并指定分布在2个细胞组分中,18个差异上调蛋白被富集并指定具有8种分子功能,15个差异上调蛋白被富集并参与17种生物过程。而2个差异下调蛋白被富集并指定分布在8个细胞组分中,29个差异下调蛋白被富集并指定具有11种分子功能,45个差异下调蛋白参与18种生物过程。KEGG分析结果显示,有16个差异上调蛋白被富集并指定参与6个途径,而有14个差异下调蛋白被富集并指定参与8个途径。Domain分析表明,有27个差异上调蛋白被富集并指定含有22个不同结构域,而有34个差异下调蛋白被富集并指定含有21个不同结构域。根据NCBI数据库中信息对上述相关蛋白进行搜索,结果发现假定Dna J分子伴侣蛋白家族、热休克蛋白、硫氧还蛋白H型、脱氢酶和泛素结合酶5类蛋白与耐热关系密切。总之,上述热胁迫响应相关的蛋白质的分析鉴定,可为进一步揭示玉米响应热胁迫的分子机制提供新的思路。     

植物响应盐胁迫蛋白质组学研究进展

盐胁迫严重影响作物生长发育,是导致作物产量和品质下降的主要逆境因子之一。蛋白质是植物生理功能的执行者和生命活动的直接体现者,明确盐胁迫下差异表达蛋白质的种类及性质,对于提高植物抗盐性研究具有重要意义。蛋白质组学技术是研究差异表达蛋白质的强有力工具,本文综述了国内外应用蛋白质组学技术在植物盐胁迫响应方面的研究进展,比较了甜土植物与盐生植物响应盐胁迫的差异蛋白质的种类,并对利用蛋白质组学技术在植物盐胁迫响应研究方面进行了展望。     

干旱胁迫下AM真菌对矿区土壤改良与玉米生长的影响

以神东矿区塌陷区退化土壤为供试基质,以玉米为宿主植物,研究在干旱胁迫下,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi)对玉米生长和养分吸收的影响,以及对矿区退化土壤的改良作用。结果表明:干旱胁迫下,接种AMF显著提高了玉米根系侵染率和生物量,玉米叶片相对含水量和叶色值明显高于对照组;接种组玉米地上部分磷、氮、钙和根系部分磷、钾、钙含量显著增加;接种AMF后,玉米根际土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素含量分别增加了36.2%和33%,且根际土壤中有机质含量显著增加。由此可见,接种AMF促进了玉米对矿质养分的吸收,缓解了干旱造成的玉米生长的不利影响,提高了根际土壤中有机质含量,对矿区退化土壤改良有重要意义。     

玉米抗旱性研究

于防雨大棚内进行玉米抗旱性栽培试验,在大喇叭日期进行干旱胁迫,期间测定玉米叶片脯氨酸含量、丙二醛含量、相对含水量、相对电导率、光合作用等指标,对广西主要推广种植的6个玉米品种进行抗旱性鉴定。结果表明,在干旱条件下,较肥土壤上正大619的单株籽粒产量不是最高,但抗旱指数最高,抗旱性综合排名第一;瘠薄土壤上抗旱指数最高的是南校11,其次是正大619,正大619的抗旱性综合排名优势虽然没有在较肥土壤上明显,但仍位居前列。