钙离子参与一氧化氮对低温胁迫下甜瓜幼苗抗坏血酸-谷胱甘肽循环的调控

以低温敏感型甜瓜品种‘XL-1’为试材,在低温胁迫(10℃∕6℃)下研究外源一氧化氮(NO)和Ca²⁺在缓解甜瓜幼苗叶片低温胁迫中的作用及关系。结果表明:外源喷施200μmol∕L NO供体亚硝基铁氰化钠(SNP)能够显著提高低温胁迫下甜瓜幼苗叶片中的Ca²⁺含量;而施用NO清除剂血红蛋白(Hb)后,Ca²⁺含量有所减少。外源SNP处理能够显著提高低温胁迫下甜瓜幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,减少超氧阴离子自由基(O₂^-)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)的积累。外源SNP处理能够提高低温胁迫下甜瓜幼苗叶片中抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)的含量,以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)的活性;而加入乙二醇四乙酸(EGTA,Ca²⁺清除剂)、氯化镧(LaCl₃,Ca²⁺     

低温胁迫下水稻苗期低温失绿突变体cisc(ta)的miRNA表达谱分析

[目的]鉴定水稻耐冷相关功能基因、解析其调控耐冷性的分子机制.[方法]以耐冷籼稻材料"P1211"和冷敏型籼稻突变体cisc(ta)为试验材料,进行了低温胁迫处理和水稻幼苗转录组测序分析.[结果]冷敏型突变体cisc(ta)低温胁迫处理后共有4542个差异表达基因,其中有3673个基因上调,869个基因下调.在冷敏突变体cisc(ta)的差异表达基因中筛选到一些与低温胁迫相关的典型基因,如基本的螺旋-环-螺旋(bHLH)、活性氧清除(SOD1)和富亮氨酸重复序列(LRR)等调控基因,此外,还筛选出一些与生长素、脱落酸(ABA)、赤霉酸(GA)和冷应激反应调控(DREB/CBF)等相关的基因.为了确认RNA-seq数据,随机选择差异表达基因进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)表达分析,结果与这些基因的RNA-seq表达测定一致,证实了RNA-seq数据的准确性.[结论]该研究为水稻耐冷机理的研究和筛选水稻遗传改良有用的候选基因奠定基础.     

油菜素内酯对植物细胞钙离子分布的影响

【目的】明确油菜素内酯对Ca²⁺分布的影响,分析油菜素内酯对影响钙稳态的编码Ca²⁺通道和Ca²⁺-ATPase相关基因表达量的变化,明确油菜素内酯对钙稳态的影响。【方法】采用焦锑酸钙沉淀法对油菜素内酯（brassinosteroid,BR）处理后Ca²⁺的分布进行细胞化学定位;利用real-time PCR技术对调控细胞内Ca²⁺水平的位于细胞质膜、液泡膜和内质网上的编码Ca²⁺-ATPase的基因及位于细胞质膜、液泡膜和溶酶体上的编码Ca²⁺通道基因的表达量进行分析。【结果】在未经BR处理的拟南芥细胞中,Ca²⁺主要分布在细胞壁、细胞间隙和液泡中,细胞质和叶绿体中仅有少量Ca²⁺的分布;在1 µmol·L^-1 BR处理3 h后,Ca²⁺呈聚集状分布在液泡膜和细胞质膜附近,同时细胞质和叶绿体上的Ca²⁺分布增多;BR处理6 h后,细胞质和叶绿体中Ca²⁺分布继续增加,细胞壁中Ca²⁺分布有所减少;BR处理9 h后,细胞质和叶绿体中Ca²⁺分布减少,细胞间隙和液泡中Ca²⁺分布有所增加,但细胞壁中Ca²⁺分布明显减少,说明BR具有移除细胞壁中Ca²⁺的作用。CNGC2和CNGC12是细胞质膜上编码Ca²⁺通道的基因,在1 µmol·L^-1BR处理3 h后,CNGC2和CNGC12的表达量均明显下降;处理6 h后,CNGC2和CNGC12的表达量有所恢复;处理9 h后,CNGC2和CNGC12的表达量明显增加。TPC1和TPC2分别是液泡和溶酶体上钙离子通道相关基因,TPC1和TPC2的表达量在1 µmol·L^-1 BR处理3 h后也表现为明显下降,但TPC1的表达量在BR处理6 h后的表达量明显高于未用BR处理的对照,而TPC2的表达量直到BR处理9 h后才明显升高。可见,BR可阻滞细胞质中Ca²⁺浓度的快速上升,液泡膜上编码Ca²⁺通道基因的表达恢复早于细胞质膜和溶酶体上的Ca²⁺通道基因,说明液泡中Ca²⁺大量进入细胞质的时间早于胞外钙库和溶酶体等胞内细胞器。ACA8和ACA10是定位在细胞质膜上Ca²⁺-ATPase基因,1 µmol·L^-1 BR处理3和6 h后,ACA8和ACA10的表达量没有明显的变化;BR处理9 h后,ACA8和ACA10的表达量明显增加;ACA4和ACA11是液泡膜上编码Ca²⁺-ATPase的基因,BR处理后,ACA4和ACA11的表达量变化与质膜上的ACA8和ACA10的表达变化类似。ACA2是内质网上编码Ca²⁺-ATPase的基因,ACA2的表达量同样在BR处理9 h后出现了表达量的最高峰。可见,BR处理9 h后,Ca²⁺-ATPase表达量增加,把细胞质中高浓度的Ca²⁺泵入细胞间隙、液泡和内质网等胞外和胞内钙库中,调控细胞质中的Ca²⁺稳态。【结论】BR对第二信使Ca²⁺具有调控作用,并可通过对钙稳态调控系统的调控传递信号。     

汞胁迫对桉树3个保护酶活性及基因表达的影响

以广林9号桉（GL9）3月龄幼苗为材料，用0、25、50、75 μmol/L HgCl₂溶液（对应对照、低、中、高浓度）连续浇灌处理15 d后，测量株高，检测叶片叶绿素和丙二醛（MDA）含量、测定过氧化物酶（class Ⅲ peroxidases，POD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase,GPX）的活性，分析9个保护酶基因的转录变化，探讨汞胁迫对保护酶活性及基因表达的影响。处理后各组间的株高、叶绿素含量无显著性差异。高浓度Hg²⁺处理使MDA含量升高到对照的3.35倍，达27.88 nmol/g。与对照相比，Hg²⁺处理后GPX活性降低，POD和CAT活性在25 μmol/L Hg²⁺处理下最高。从3类保护酶基因中的酶类选出3个基因进行qPCR分析。Hg²⁺处理后POD3、CAT2、GPX1的转录上调且低浓度处理上调更显著，其他6个基因的转录则呈下调趋势。设对照中基因的相对表达量为1，低浓度Hg²⁺处理后这3个基因的相对表达量分别为6.81、4.58和2.56，高浓度Hg²⁺处理后的相对表达量分别为2.31、2.02和1.08。结果表明，Hg²⁺胁迫影响保护酶活性使膜脂过氧化加剧，低浓度的Hg²⁺诱导POD3、CAT2和GPX1基因转录上调，增强桉树对汞胁迫的适应性。     

盐碱胁迫对甜瓜幼苗离子吸收和分配的影响

【目的】研究盐碱胁迫下矿质离子分布与甜瓜耐盐碱性的关系,为甜瓜耐盐品种选育提供参考。【方法】以对盐胁迫耐受性不同的2个甜瓜品种为材料,设3个盐碱浓度处理,在幼苗期进行胁迫处理,分析不同浓度盐碱胁迫下甜瓜各器官对Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺7种离子选择性吸收和分配的差异。【结果】受到盐碱胁迫影响,2个甜瓜品种根、茎、叶中Na⁺含量均增加,K⁺含量均下降,变化趋势与浓度上升呈正相关;Ca²⁺、Mg⁺含量随浓度变化在根部表现为递增,但在茎、叶部含量表现为下降,Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺含量在不同胁迫浓度下的各器官中均显示出不同变化趋势。风味5号吸收的Na⁺总量低于西州密17号,K⁺、Ca²⁺总吸收量均高于西州密17号,Mg²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺总量差异较小。风味5号向叶部输送分配K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺较多,同时在茎中截留大量的Na⁺,而西州密17号叶部、茎部积累大量Na⁺和K⁺,并且根部积累较多Ca²⁺、Mg²⁺,造成盐碱胁迫下风味5号叶片中K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺和 Mg^2+/Na⁺比均高于西州密17号。【结论】盐碱胁迫下风味5号通过在茎中区域化Na⁺,选择性吸收和向叶片分配K⁺、Ca⁺、Mg²⁺等矿质离子维持体内离子平衡,达到缓解盐害,适应盐碱胁迫的目的。     

NaCl胁迫下耐盐辣椒幼苗不同组织的离子响应

以耐盐种质PI201239和PI201224为供试材料，采用0.1 mol/L NaCl溶液进行胁迫处理，并分别对胁迫处理后0、1、3、6、12 h辣椒幼苗的根、茎、叶中的Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-等离子含量进行测定。结果表明，在NaCl的胁迫下，3个组织的Na⁺含量均有所提升，且在3～6 h叶片和根部的积累量最高；K⁺含量在叶和茎中呈现出不同程度的提升，而2种供试材料根中的K⁺含量均呈不断降低的趋势；不同剖位的K⁺/Na⁺值在0 h均较高，且在根中的K⁺/Na⁺值下降最为明显；另外，在胁迫1 h，叶片中的Cl^-和Ca²⁺能快速响应且含量达到最高。在NaCl胁迫下，2个耐盐材料具有相似的离子响应情况，关键离子在特定时期特定部位的积累可作为品种耐盐特性的关键指标。     

植物生长调节剂对冷胁迫下甜瓜幼苗生理特性及相关基因表达的影响

【目的】探讨植物生长调节剂对冷胁迫下甜瓜幼苗生理特性及相关基因表达的影响,明确其在甜瓜耐冷性调节中的作用。【方法】对甜瓜幼苗喷施不同浓度ABA、氟啶酮（ABA合成抑制剂）和JA并冷处理后,通过测定甜瓜幼苗生长势、相对电导率、脯氨酸、SOD、POD、CAT活性等指标,确定可以提高甜瓜耐冷性的最佳浓度;通过对参与ABA和JA信号途径和活性氧清除酶相关基因进行表达分析,筛选参与甜瓜耐冷性调控的基因;进一步分析甜瓜耐冷、冷敏材料的转录组数据,筛选其他参与ABA和JA信号途径且响应冷胁迫的基因。【结果】外施10μmol·L^-1 ABA和5μmol·L^-1 JA均能减缓冷胁迫下甜瓜叶片受损程度,增强叶绿素荧光强度,增加植株的株高、茎粗和鲜质量,提高POD、SOD和CAT活性,降低幼苗相对电导率,提高脯氨酸含量,明显增强甜瓜耐冷性;喷施ABA及JA能显著抑制激素信号途径相关基因CmJAZ1、CmMYC2和CmPP2C3的表达,转录组中差异表达基因MELO3C021422和MELO3C026019在ABA处理后表达显著上调。【结论】外施ABA和JA能够诱导激...     

水稻LOC_Os10g05490位点冷胁迫条件下表达分析及CRISPR/Cas9定向编辑

为探明LOC_Os10g05490位点冷胁迫条件下的表达特性和耐冷性功能,以耐冷东乡野生稻和冷敏感水稻93-11为试验材料进行了半定量分析,结果表明,LOC_Os10g05490在冷敏感水稻93-11冷处理前后表达丰度相当,而在耐冷东乡野生稻中冷处理后表达丰度下调,这一结果与前期转录组测序(RNA-seq)结果相符,进一步验证了该位点可能与水稻耐冷相关,随后利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对LOC_Os10g05490编码区于同样具有较强耐冷性的粳稻品种台北309中实施定向基因敲除,并成功获得了26株转基因阳性植株。     

低温胁迫下牛皮杜鹃MAPK级联参与ABA信号转导的基因表达分析

为了探究牛皮杜鹃在低温胁迫下MAPK级联途径参与ABA信号转导的分子机制,通过转录组测序的方法对4℃低温处理组和25℃正常对照组牛皮杜鹃进行研究。结果表明,转录组测序共得到6.40 Gb clean data,低温组筛选出12 261个差异表达基因,其中上调基因和下调基因的数量分别为6 811个和5 450个。对关键基因进行KEGG注释发现,共有228个差异表达基因富集到MAPK信号通路-植物通路,其中ABA信号转导通路中大部分差异表达基因发生上调,说明该信号通路在低温胁迫下被激活。推测牛皮杜鹃在低温胁迫下可激活MAPK级联途径中相关基因的表达来参与ABA信号转导过程,进而应对低温环境所带来的不利影响。     

基于RNA-Seq技术分析植物激素信号途径在水稻幼苗中对低温胁迫的应答规律

水稻对低温敏感,幼苗时期的低温胁迫会影响水稻的生长,甚至致死,从而导致减产。植物激素在植物低温胁迫响应过程中发挥着重要作用。在本研究中,我们以籼稻品种特青和粳稻品种02428为试验材料,在不同低温处理时间下(10℃处理0、3或24 h),运用RNA-Seq技术开展水稻苗期低温应答转录组分析。结果表明:粳稻02428的耐低温性显著强于籼稻特青,低温处理后,在两个品种中均检测到大量差异表达基因。在差异表达基因的KEGG通路分析中,植物激素信号通路是低温胁迫下差异表达基因最显著富集的通路,说明植物激素通路在水稻苗期耐低温中具有重要作用。我们通过对生长素、细胞分裂素等8种激素信号途径中差异表达基因的数量及其表达量进行分析,解析了各激素信号通路中的关键基因在低温胁迫下表达量的变化趋势,最终发现在水稻苗期耐低温中可能起正调控作用的激素是乙烯、脱落酸和茉莉酸,负调控耐低温的是细胞分裂素和赤霉素。本研究为深入了解植物激素参与水稻苗期耐低温调控的机制提供了方向与依据。     

基于转录-代谢联合分析哈茨木霉ACCC32527 对NaCl胁迫的分子调节

【目的】 通过NaCl胁迫下哈茨木霉（Trichoderma harzianum）ACCC32527差异转录组和代谢组数据分析,挖掘关键功能型差异表达基因（DEG）及次级代谢产物。【方法】 采用RNA-seq和GC-TOF-MS技术分别完成0（T1）、0.4（T2）、0.6（T3）mol?L ^-1 NaCl胁迫下哈茨木霉ACCC32527的差异表达基因和次级代谢产物检测,利用相关软件及数据库（GO、COG、KEGG pathway等）完成对差异表达基因（|log₂fold change)|>1 & FDR<0.01）和次级代谢产物（P-value≤0.05 & VIP>1）的筛选、注释和分类,并进行RT-qPCR验证。 【结果】 NaCl胁迫处理后,ACCC32527的生长受到抑制,繁殖速率明显降低,并在该条件下分别获得T1 vs T2和T1 vs T3比较组637、1 570个DEG,获得DEG的16种表达模式,包括9种上调表达模式（950 gene）、3种下调表达模式（662 gene）和4种不规则表达模式（309 gene）,共有的GO功能分类为催化活性、结合、细胞器、细胞膜部分、细胞膜、细胞部分、细胞、单组织过程和代谢过程,且占主要比例,约为61%—94%,其中处理前后基因比例差异较大的分类为催化活性。KEGG代谢通路富集分析发现,不同NaCl浓度处理下的DEG富集到的代谢通路种类及数量存在较大差异,分别有225和535个差异基因富集于20条KEGG通路,包括代谢通路、抗生素的合成和次级代谢产物合成, 其中T2和T3处理下核糖体的生物合成途径分别有12个和18个相关基因受到抑制。从NaCl胁迫下差异转录组中筛选出活性氧清除、离子转运和细胞壁及胞外结构等共73个相关基因,并且多数为上调表达基因。另外,差异代谢组学分析表明,T3处理下,胞内小分子代谢物出现明显变化,累积量增加的代谢产物有30种,包括氨基酸及其衍生物、糖类及其衍生物和醇类,而减少的代谢物有53种,涉及脂肪酸和有机酸等。其中,甘油是已知的真菌重要渗透保护物,T3处理下ACCC32527胞内甘油水平提高,可参与细胞的渗透调节,维持渗透压平衡。RT-qPCR验证了7个差异表达显著基因,虽然在表达量上存在一定的差异,但表达趋势与RNA-seq分析结果基本一致,表明转录组测序结果的可靠性。【结论】 NaCl胁迫引起哈茨木霉ACCC32527大量基因及次级代谢产物变化,获得了与NaCl胁迫调节相关基因和代谢产物,这些机制共同作用减少盐离子对细胞的毒害作用,研究结果可为研究木霉菌的耐盐机理提供重要信息。     

NaCl处理谷子萌发期种子的转录组学分析

【目的】谷子具有抗旱、耐贫瘠的特性,逐渐成为研究禾本科作物的模式作物。本研究以前期筛选并获得的谷子耐盐品种和敏感品种为材料,通过RNA-Seq测序筛选鉴定谷子的盐胁迫响应基因,揭示其响应盐害机制,为培育谷子抗盐新种质提供理论依据。【方法】 对14个谷子品种进行了萌发期抗盐筛选。谷子不同品种的种子经150 mmol·L ^-1NaCl处理萌发培养7 d后,分别统计各品种种子的萌发率、根长和芽长,综合各项指标鉴定到豫谷2为耐盐品种、安04为盐敏感品种。以这两个品种盐胁迫前、后萌发期种子为材料,应用RNA-Seq进行转录组测定,分析鉴定盐害下差异表达基因（differentially expression gene,DEG）,并对DEG进行GO和KEGG功能富集分析。同时应用qRT-PCR对随机挑选的15个DEG表达模式进行验证,并与RNA-Seq结果进行相关性分析。 【结果】 耐盐品种豫谷2、盐敏感品种安04种子经盐胁迫处理后,分别鉴定出2 786个和4 413个DEG;其中,每个品种在NaCl处理前及处理后分别鉴定出1 470和3 826个DEG。GO和KEGG聚类分析显示,NaCl处理下参与信号转导、抗氧化、有机酸的合成及转运以及次生代谢等相关的DEG在谷子萌发期种子应对盐胁迫响应过程中具有关键性的作用,DEG主要集中在胁迫响应、离子的跨膜转运、氧化还原、次生代谢及有机酸、多胺、苯丙烷的合成等过程。qRT-PCR对15个DEG表达模式的检测结果与RNA-seq结果相关系数为0.8817。其中编码离子通道的基因（HKT）、过氧化物酶基因（POD）、黄烷酮-3-羟化酶基因（FL3H）、MYB转录因子基因等在豫谷2中表达量较高,显示其在谷子萌发期种子响应盐胁迫中可能发挥一定作用。【结论】 谷子耐盐品种及盐敏感品种的种子对盐胁迫的响应程度具有一定的差异性,且品种对盐害的耐受能力主要与基因对胁迫的响应程度相关,而与DEG的数量相关性不大。     

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...     

玉米转录因子bZIP G亚家族基因的表达模式

为探究不同逆境胁迫(盐、干旱、温度和硝态氮/铵态氮缺乏胁迫)对玉米ZmbZIP基因表达模式的影响,以玉米骨干自交系郑58为实验材料,设置200 mmol·L-1 NaCl、20％PEG6000、4℃低温、硝态氮或铵态氮缺乏胁迫试验,探测其对bZIP家族基因G亚家族成员表达模式的影响.进化树分析结果显示,G亚家族成员进一...     

野生罗非鱼响应低温胁迫的脑组织转录组测序分析

【目的】比较低温胁迫下野生罗非鱼和养殖吉富罗非鱼的基因表达模式,揭示野生罗非鱼低温应答的特有分子调控机制,为后续开展野生罗非鱼耐冷亲本大范围筛选打下基础。【方法】挑选规格相近的野生罗非鱼和养殖吉富罗非鱼进行梯度降温试验,水温先以1℃/12 h的速度从26℃降至14℃,并保持288 h（12 d）,于26℃、20℃及14℃保持0、120和288 h等5个时间点分别解剖罗非鱼采集脑组织样品,构建cDNA文库后以Illumina HiSeq×Ten测序平台进行双端测序及比较转录组分析,并采用实时荧光定量PCR对具有重要功能的差异表达基因（DEGs）进行表达验证。【结果】野生罗非鱼在11℃时开始出现死亡个体,但在8℃时仍有50.0%的存活个体,说明野生罗非鱼较养殖吉富罗非鱼具有更强的低温耐受能力。在14℃的长时间低温胁迫过程中,养殖吉富罗非鱼脑组织中表达显著上调的差异表达基因数量约是野生罗非鱼的10倍,即养殖吉富罗非鱼的应激反应远比野生罗非鱼强烈。KEGG信号通路富集分析结果显示,养殖吉富罗非鱼和野生罗非鱼在14℃保持120和288 h的上调差异表达基因均富集到核糖体发生、内质网蛋白加工及剪接体信号等信号通路上,野生罗非鱼的上调差异表达基因还额外富集到核苷酸切除修复、N-糖基化生物合成和DNA复制信号等通路上。与养殖吉富罗非鱼相比,在野生罗非鱼中发现577个特有的差异表达基因,主要富集在NOD受体信号通路、凋亡和内吞等通路上,且表现为NOD受体信号通路被启动,而细胞凋亡受抑制。在野生罗非鱼中,参与NOD受体信号通路的关键功能基因（Nemo、NFκB、p38、JNK和IL-1β）在长时间低温胁迫中均维持在一个较高的表达水平,而内吞途径关键基因的表达上升倍数也明显高于养殖吉富罗非鱼。【结论】野生罗非鱼通过避免过度的应激反应和维持低水平代谢的细胞稳定以减轻低温胁迫对机体的损伤,并持续启动NOD受体信号通路及内吞途径以维持其免疫能力,而具有较养殖罗非鱼更强的低温耐受力。     

意大利蜜蜂响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫的免疫应答

【目的】通过对意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）工蜂中肠响应东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）胁迫的差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）及免疫通路进行深入细致的分析,揭示宿主的细胞和体液免疫应答,为关键免疫应答基因的筛选及功能研究打下基础。【方法】基于前期获得的正常及东方蜜蜂微孢子虫胁迫的意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠（Am7CK、Am7T、Am10CK、Am10T）转录组数据,按照FDR≤1,P≤0.05和|log₂ fold change|≥1的标准筛选出各组的DEG,利用相关生物信息学软件对DEG进行Pearson相关性分析、Venn分析、GO分类和KEGG代谢通路富集分析,进而对免疫通路富集基因进行统计和分析,利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,RT-qPCR）验证转录组数据的可靠性。【结果】 差异分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组包含472个上调基因和385个下调基因;Am10CK vs Am10T比较组包含611个上调基因和360个下调基因。Venn分析结果显示,两个比较组特有的DEG分别为739和853个,共有的DEG为118个。GO分类结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别涉及23和29个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为结合、催化活性、代谢进程、细胞进程和单组织进程;富集下调基因数最多的前5位分别为代谢进程、单组织进程、催化活性、细胞进程和结合。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别涉及36和26个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为单组织进程、结合、细胞进程、催化活性和代谢活性;富集下调基因数最多的前5位分别为结合、细胞进程、催化活性、代谢进程和单组织进程。KEGG代谢通路富集分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别富集在38和33条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为胆汁分泌、内质网蛋白加工、泛素介导的蛋白水解、PI3K-Akt信号通路和神经营养因子信号通路;富集下调基因数最多的前5条分别为胞质DNA传感通路、嘌呤代谢、嘧啶代谢、RNA聚合酶和核糖体;涉及泛素介导的蛋白水解等3条细胞免疫通路,以及PI3K-Akt信号通路等7条体液免疫通路。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别富集在54和43条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为Hippo信号通路、药物代谢-细胞色素P450、P450对外源物质的代谢、泛素介导的蛋白水解和鞘脂类代谢;富集下调基因数最多的前5条分别为mRNA监测、鞘脂类信号通路、果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢和鞘脂类代谢;涉及泛素介导的蛋白水解等7条细胞免疫通路,以及NF-κB信号通路等2条体液免疫通路。RT-qPCR验证结果显示6个随机挑选的DEG的表达量变化趋势与测序结果一致,证实了本研究中测序数据的可靠性。进一步分析发现意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠的NF-κB信号通路均被东方蜜蜂微孢子虫激活,随即启动了3种抗菌肽apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin的合成,体现了它们在宿主抵御东方蜜蜂微孢子虫入侵中的重要性。【结论】在转录组水平解析了意蜂工蜂中肠对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答,揭示宿主在胁迫前期同时作出细胞和体液免疫应答,前者可能在抵御病原入侵方面发挥主要作用;宿主的细胞免疫在胁迫后期持续增强,但体液免疫较大程度地减弱;泛素介导的蛋白水解通路及富集DEG,NF-κB信号通路及富集DEG,以及抗菌肽编码基因apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin可能在意蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答中起到关键作用。     

转录组学分析意大利蜜蜂脑部哺育行为相关基因

【目的】意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica）哺育行为在维护蜂群稳定和生产蜂王浆方面发挥重要作用。本研究通过人工组建蜂群获得相同日龄的哺育蜂和采集蜂,筛选出排除日龄因素干扰后哺育蜂脑部与哺育行为密切相关的差异表达基因,揭示哺育蜂脑部调控哺育行为的分子网络。【方法】通过人工组建蜂群的方法获得3日龄工蜂、10日龄哺育蜂和采集蜂、21日龄哺育蜂和采集蜂,解剖各组工蜂头部获得脑组织样本,应用RNA-seq技术对5组脑部样本（3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂）中基因表达量进行转录组测序的全面分析,筛选出哺育蜂脑部哺育行为密切相关的差异表达基因,并对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。同时利用实时荧光定量PCR（qPCR）对随机选取的4个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】RNA-seq分析筛选得到32个与哺育蜂哺育行为密切相关的差异表达基因,这些基因在10日龄哺育蜂脑中表达量均显著高于3日龄工蜂、10日龄采集蜂、21日龄采集蜂,且在21日龄哺育蜂脑中的表达量也显著高于21日龄采集蜂。GO富集分析发现上调差异表达基因主要参与氧化还原酶活性、气味结合、跨膜运输等功能。KEGG富集结果显示,上调的差异表达基因主要参与蛋白质代谢（核糖体）、能量代谢（氧化磷酸化、碳代谢、三羧酸循环、淀粉和蔗糖代谢、氮代谢、其他聚糖降解通路）、信号转导（Toll和Imd信号通路、光传导、鞘脂代谢）、消化作用（溶酶体）,其中显著性富集在鞘脂代谢和其他聚糖降解通路。qPCR结果显示3个上调差异表达基因（LOC409709、LOC551813、LOC409708）和1个下调差异表达基因（LOC551165）表达模式的检测结果与测序数据一致。【结论】通过对3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂5组样本脑部进行全面分析,获得相同日龄哺育蜂和采集蜂脑部基因的转录组图谱,分析得到了脑部哺育行为相关的32个上调差异表达基因。哺育蜂脑部的差异表达基因主要通过信号转导和能量代谢等途径调控哺育蜂的哺育行为。     

采后黄瓜在冷驯化处理过程中的转录组变化

采后黄瓜是冷敏性果菜类蔬菜，在低温贮藏时易发生冷害。前期研究结果表明，冷驯化处理通过诱导采后黄瓜耐冷性，减少冷害发生。为探究冷驯化处理诱导的转录组学变化，以采后黄瓜为试材，分析冷驯化处理期间的转录组变化。与贮藏前（0 h）相比，在冷驯化处理12 h和72 h时，分别鉴定到1 870和3 550个差异表达基因。基因表达验证结果表明，RT-qPCR和转录组结果高度一致，证明转录组测序数据的准确性和可靠性。GO富集分析结果显示，冷驯化处理诱导的差异表达基因主要富集在氧化还原过程、细胞膜组分和转录因子活性3个GO途径中，表明冷驯化处理通过调节细胞膜组分、细胞内氧化还原状态，增强冷藏黄瓜耐冷性。进一步分析发现，104个转录因子基因响应冷驯化低温，差异表达的转录因子主要是ERF、bZIP、WRKY和HSF家族，表明转录因子介导的转录调控在冷驯化诱导的耐冷性中发挥重要作用。研究结果为采后黄瓜诱导耐冷性提供了新见解，有助于加深对冷驯化诱导耐冷性分子机理的认识，为耐冷黄瓜培育提供了重要基因资源。