真菌细胞壁抑制剂刚果红诱导酵母细胞凋亡及其机制研究

以酿酒酵母为研究材料,分析真菌细胞壁抑制剂刚果红(CR)对酵母细胞凋亡的影响及其机制,为植物病原真菌细胞凋亡机制研究提供新的理论依据。结果表明:与正常对照组相比,CR处理后酵母细胞存活率下降、活性氧升高、磷脂酰丝氨酸外翻、细胞核裂解,发生细胞凋亡;外源添加抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)、过表达超氧化物歧化酶基因SOD1和缺失YCA1基因,均可以显著降低CR诱导的酵母细胞凋亡。以上结果说明,CR可以诱导ROS和Yca1p依赖的酵母细胞凋亡。     

超氧化物歧化酶在酿酒酵母碱胁迫抗性中的功能研究

[目的]研究酿酒酵母超氧化物歧化酶与其碱胁迫抗性的相关性。[方法]采用可见分光光度法,测定碱胁迫条件下酵母菌超氧化物歧化酶活性（SOD）指标;采用平板滴定生长试验,检测酿酒酵母铜/锌超氧化物歧化酶缺失菌株（sod1Δ）和锰超氧化物歧化酶缺失菌株（sod2Δ）的碱胁迫抗性;采用台盼蓝染色,检测碱胁迫条件下酵母细胞的存活率。[结果]在pH值为7.9条件下处理2h可明显诱导酵母细胞内SOD活性升高;与野生型酵母菌株相比,sod1Δ和sod2Δ基因缺失菌均表现碱胁迫敏感表型,并且碱胁迫条件下细胞存活率明显下降。[结论]超氧化物歧化酶在调控酿酒酵母碱胁迫抗性中发挥重要作用。     

四种真菌基因组编码的细胞壁降解酶生物信息学分析

为了比较病原性真菌和非病原性真菌基因组编码的植物细胞壁降解酶,用BLAST(Basic Local Alignment Search tool)结合人工二次筛选的方法确定了四种真菌基因组编码的多种植物细胞壁降解酶,并用SignalP来判断细胞壁降解酶能否被分泌到细胞外.结果表明病原性真菌和非病原性真菌基因组编码的植物细胞壁降解酶在种类和数量上存在着明显的差异,其中E3(endoglucanase Ⅱ)仅由病原性真菌基因组编码,而且能够被分泌到细胞外,可能与病原性真菌对植物的致病性有着密切的关系.     

小鼠2细胞胚胎基因表达谱分析

2细胞胚胎是哺乳动物植入前胚胎发育的关键时期。采用Oligo小鼠全基因组芯片对昆白小鼠2细胞胚的前期与后期胚胎总RNA进行芯片杂交,并分析基因表达谱。结果显示,2细胞胚胎表达的基因有5 136个;晚期和早期胚胎差异表达的基因1 248个,其中上调基因847个,下调基因401个;差异表达基因通路分析,多数基因参与细胞周期调控相关通路;基因本体论(GO)分类结果显示,参与细胞组成、细胞加工、催化活性和分子结合的基因占多数,部分基因参与细胞器组成、代谢加工、生物学调控和细胞信号转导等。     

酿酒酵母抗氧化酶系统对NaCl和Na_2CO_3胁迫的生理响应

[目的]研究酿酒酵母SOD和CAT对NaCl和Na2CO3胁迫的生理响应。[方法]采用分光光度法,测定不同浓度NaCl和Na2CO3胁迫条件下酵母菌SOD和CAT的活性指标;采用比浊法,测定不同浓度NaCl和Na2CO3胁迫对酵母铜/锌超氧化物歧化酶缺失菌株（sod1Δ）和过氧化物酶缺失菌株（ctt1Δ）生长的影响。[结果]随着NaCl和Na2CO3胁迫浓度的升高,酵母细胞内SOD和CAT活性呈现上升趋势;与野生型菌株相比,NaCl和Na2CO3胁迫对sod1Δ和ctt1Δ基因缺失菌株产生更加明显的生长抑制作用。[结论]SOD和CAT在酿酒酵母抵抗NaCl和Na2CO3胁迫中发挥重要作用。     

灰葡萄孢BcPDR1基因差异表达基因的筛选和鉴定

灰葡萄孢BcPDR1基因在病菌生长发育和致病过程中发挥重要作用,但其具体的分子机制尚未明确。本研究利用数字基因表达谱技术(Digital Gene Expression Profiling, DGE),获得了933个受BcPDR1基因影响的差异表达基因,GO富集分析发现差异表达基因主要集中在细胞过程、新陈代谢过程、细胞组分和催化作用等方面。利用数字基因表达谱数据,获得了14个差异表达的胞壁降解酶基因;热图分析和Real-time PCR分析发现,14个胞壁降解酶基因在突变体BCt89和ΔBcPDR1中的表达水平被明显上调或下调,确定了BcPDR1基因对胞壁降解酶基因的正负调控作用。试验结果为进一步阐明BcPDR1调控灰葡萄孢致病力的分子机制奠定了基础。     

转录组分析组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA对毛白杨悬浮细胞表达谱的影响

组蛋白去乙酰化酶HDAC具有调节细胞增殖、诱导细胞分化、凋亡的作用, 是近年生物学研究热点之一, 而在木本植物方面的作用却鲜有报道。目的本实验用组蛋白去乙酰化酶抑制剂曲古抑菌素A(Trichostatin A, TSA)对杨树悬浮细胞进行处理, 通过改变细胞的组蛋白乙酰化水平, 来探讨其对基因表达谱变化的影响。方法用0.5 μmol/L的TSA处理悬浮细胞, 10 d后收集材料用于RNA-Seq分析, 比较经过TSA处理与对照组的悬浮细胞之间转录组表达差异情况。结果通过显微镜观察发现, 对照组细胞呈均匀椭圆形, 而经过TSA处理后的细胞出现圆形及长条形细胞。通过转录组分析得到4 465个差异表达基因(DEGs), 其中2 363个基因上调, 2 102个基因下调。差异表达基因主要富集在细胞周期、苯丙素生物合成、细胞壁结构成分和乙酰化相关等途径。结论通过分析TSA处理和对照组的悬浮细胞基因表达差异, 发现TSA通过影响组蛋白乙酰化水平直接或间接影响细胞生长、细胞壁组分和细胞周期的相关基因, 为认识组蛋白乙酰化对植物生长发育的影响提供依据。      

杨树扩展蛋白基因家族的生物信息学分析

扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,广泛存在于植物基因组中,具有疏松细胞壁组分、增加细胞壁柔韧 性的作用,在植物的生长发育及抗性等多个方面起着重要的作用。全基因组序列分析显示,杨树中的扩展蛋白基 因家族包含36 个成员,分属于EXPA、EXPB、EXLB 和EXLA 4 个亚家族。系统生物信息学分析表明,杨树扩展蛋白 基因具有保守的序列特征和稳定的蛋白结构,包括9 种不同的内含子起源模式以及6 个高频密码子。基因表达分 析显示,该家族基因在杨树木材形成相关的组织/ 器官中表达丰度较高,对林木生殖发育也起着重要的作用。研究 结果展示了杨树扩展蛋白基因家族的基本信息和特点,为深入研究杨树扩展蛋白基因的功能搭建平台。      

水稻幼苗响应氰化物胁迫的基因表达谱差异分析

为筛选水稻参与氰化物胁迫响应的关键基因，采用Agilent4×44 K水稻全基因组芯片，分析了氰化钾和铁氰化钾胁迫下水稻幼苗叶片和根系的基因表达特征。结果表明：氰化钾和铁氰化钾处理下，从水稻根系中分别筛选到1841和3037个差异表达基因，从水稻叶片中分别筛选到734和1805个差异表达基因；氰化钾处理下，细胞壁代谢和抗逆相关的基因在根中显著上调表达；铁氰化钾处理下，水稻叶中解毒相关基因显著上调表达，说明氰化物能诱导水稻基因差异表达；与细胞解毒作用和抗逆相关的基因、与细胞壁和次生代谢途径相关的基因以及转录因子类基因的表达均显著上调，表明2种氰化物处理下水稻根系和叶片均可能通过调节其体内的一些代谢途径和一些酶的催化活性来应对氰化物的胁迫，积极诱导与防御相关的基因，并通过主动吸收和转运等代谢过程将氰化物代谢解毒，以降低对植物的伤害。     

盐胁迫下旱地棉叶片数字化基因表达谱分析

为了深入研究棉花耐盐的分子机理,利用数字化基因表达谱技术,分析了盐胁迫处理3 h和72 h时旱地棉叶片中基因表达差异,分别获得1 778(1 046个上调、732个下调)和2 873(2 065个上调、808个下调)个差异表达基因。功能注释分析结果表明,这些差异表达基因主要参与了信号转导、逆境应答、能量代谢和转录调节等方面。随机挑选10个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果表明,qRT-PCR结果与数字化基因表达谱分析结果基本一致。     

水稻与稻瘟病菌不同小种互作的基因差异表达谱分析

【目的】分析水稻接种稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）48 h后亲和互作与非亲和互作反应的基因表达谱,探索水稻对不同稻瘟病菌抗性差异的分子机理。【方法】运用Affymetrix表达谱芯片分析差异表达mRNA;通过分子注释系统平台（MAS 3.0）对差异表达基因进行了基因注释及GO分析;应用实时定量PCR 对部分差异表达基因进行验证。【结果】在49 824个转录本中共检测到大约24 000个转录本,Fold change大于2.5的基因共1 028个,其中非亲和互作上调基因460个,下调基因568个。所验证的4个基因的荧光定量PCR结果与芯片结果基本一致。经GO分析差异基因对应蛋白的功能主要涉及信号转导、酶的调节、转录及分子转运等。【结论】水稻与稻瘟病菌非亲和与亲和互作的基因表达谱存在较大差异,基因芯片筛选到的差异表达基因通过GO注释明确了差异基因的分子功能及信号通路,有利于进一步了解植物抗病机制,并可能为稻瘟病防治措施提供新的途径。     

Genome Array on Differentially Expressed Genes of Skin Tissue in Cashmere Goat at Early Anagen of Cashmere Growth Cycle Using DNA Microarray

In order to study the molecular mechanism involved in cashmere regeneration, this study investigated the gene expression profile of skin tissue at various stages of the cashmere growth cycle and screen differentially expressed genes at proangen in 10 cashmere goats at 2 years of age using agilent sheep oligo microarray. Significance analysis of microarray （SAM） methods was used to identify the differentially expressed genes, Hierarchical clustering was performed to clarify these genes in association with different cashmere growth stages, and GO （Gene ontology） and the pathway analyses were con-ducted by a free web-based Molecular Annotation System3.0 （MAS 3.0）. Approximately 10200 probe sets were detected in skin tissue of 2-yr-old cashmere goat. After SAM analysis of the microarray data, totally 417 genes were shown to be differentially expressed at different cashmere growth stages, and 24 genes are significantly up-regulated （21） or down-regulated （3） at proangen concurrently compared to angen and telogen. Hierarchical clustering analysis clearly distinguished the differentially expressed genes of each stage. GO analysis indicated that these altered genes at proangen were predominantly involved in collagen fibril organization, integrin-mediated signaling pathway, cell-matrix adhesion, cell adhesion, transforming growth factor-β （TGF-β） receptor signaling pathway, regulation of cell growth. Kyoto encyclopedia of genes and genomes （KEGG） analysis showed that the significant pathways involved mainly included focal adhesion and extracellular matrixc （ECM）-receptor interaction. Some important genes involved in these biological processes, such as COL1A1, COL1A2, COL3A1, SPARC, CYR61 and CTGF, were related to tissue remolding and repairing and detected by more than one probe with similar expression trends at different stages of cashmere growth cycle. The different expression of these genes may contribute to understanding the molecular mechanism of cashmere regeneration.     

转录组分析氧化胁迫对毛白杨悬浮细胞生长发育的影响

目的毛白杨是多年生木本植物，由于其固着的生长模式，毛白杨存在长期承受胁迫的可能性。氧化胁迫是常见的非生物胁迫方式，在多个物种中均有不同程度的研究，然而以毛白杨为材料在转录水平的研究目前鲜有报道。通过转录组数据探明活性氧平衡的打破对毛白杨悬浮细胞生长发育的影响。方法本研究对毛白杨悬浮细胞系进行H₂O₂胁迫处理，通过激光共聚焦显微镜和转录组测序技术（RNA-Seq），观察、分析了线粒体的形态学和基因表达量的差异。结果通过对转录组数据的分析得到了806个显著差异基因（P < 0.001且 |log2ratio| > 1），其中449个差异基因下调，357个差异基因上调。这些差异基因涉及细胞分裂、细胞分裂素的激活、赤霉素调控以及磷酸化途径。通过线粒体特异性染料并使用激光共聚焦显微镜观察氧化胁迫条件下毛白杨线粒体的形态学，结果表明氧化胁迫下线粒体以蠕虫状为主。结论通过分析氧化胁迫条件下细胞转录组数据，在RNA水平揭示了氧化胁迫对植物细胞生长发育的影响，为植物的应激反应和生长发育研究提供了理论基础。      

大豆LEA基因家族全基因组鉴定、分类和表达

 【目的】鉴定大豆全基因组中的LEA家族基因,对其进行定位、分类以及组织表达分析,为植物LEA基因的功能研究与利用提供基础。【方法】利用大豆基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定并获得大豆LEA家族基因的全序列、定位和拷贝数信息;通过序列比对进行进化和分类分析;利用大豆发育表达芯片数据、NCBI中UniGene的EST表达数据进行组织表达谱分析。【结果】系统地分析鉴定了36个大豆的LEA家族基因,根据结构域的差异和系统发育分析将这些LEA基因分成8个亚家族。基因定位分析结果表明,这些基因分布于大豆的16条染色体上,启动子分析表明,几乎全部LEA基因的启动子区含有逆境反应顺式作用元件。各个发育阶段表达谱的分析结果表明,多数成员至少在一个组织中表达,10个差异表达的基因中有5个在种子发育时期优势表达,另外5个在其它部位优势表达。【结论】通过全基因组扫描,获得大豆基因组的36个LEA家族基因,它们分属于8个不同的亚家族,分布于16条大豆染色体上,启动子区含有逆境相关顺式作用元件,基因表达具有一定特异性。     

大豆两个MYB 转录因子基因的克隆及表达分析

 【目的】克隆新的植物MYB转录因子基因,进行序列分析,并对其功能进行初步鉴定。【方法】RT-PCR法结合RACE-PCR法分离克隆MYB基因cDNA全长序列;酵母系统检测其转录激活活性;半定量RT-PCR检测目的基因在植物体中的表达情况,及对类黄酮代谢途径中生物合成酶的影响。【结果】根据植物中MYB基因DNA结合域保守区设计简并引物,以大豆品种中豆27的叶片为材料,RT-PCR扩增出两个MYB基因同源片段;据此设计基因特异引物,通过RACE-PCR分离克隆出两个新的MYB基因GmMYBZ1、GmMYBZ2。酵母系统检测表明,GmMYBZ2具有转录激活功能,β－半乳糖苷酶活性为10.35 U;半定量RT-PCR在中豆27的茎和叶中检测到GmMYBZ1的表达,而GmMYBZ2在植物的根、茎、叶及未成熟种子中均有表达;对转基因烟草的RT-PCR检测结果显示,GmMYBZ2的表达可抑制类黄酮代谢途径中PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F4H及FLS等生物合成酶基因的表达。【结论】从大豆栽培品种中豆27中克隆出了两个新的MYB基因GmMYBZ1、GmMYBZ2;功能研究表明,GmMYBZ2可能参与植物类黄酮合成调控。     

A/J小鼠感染猪链球菌2型后脾脏消减cDNA文库的构建及相关差异基因表达分析

为了分离与猪链球菌2型感染密切相关的基因,利用抑制性消减杂交(SSH)技术构建了8周龄A/J小鼠感染猪链球菌2型后的脾脏消减cDNA文库,并对其中169个阳性克隆进行测序,去除冗余的cDNA序列载体并聚类拼接后共获得110条差异表达序列标签(EST)。利用GenBank的BLAST软件分析比较核酸和蛋白质同源性,发现共有36个基因与这些EST具有高度的同源性,它们分别参与细胞成分、免疫、信号转导、凋亡、转录等重要功能。这些差异表达基因主要有ATP/GTP结合蛋白1(Agtpbp1)、天冬氨酸-谷氨酸-丙氨酸-天冬氨酸盒多肽5、核蛋白p68、ATP-依赖RNA解旋酶、真核生物转录因子2亚基(Eif2s2)、Na+/K+-ATP酶转运β3多肽、溶菌酶1、溶菌酶2等基因。结论:这些差异表达基因在猪链球菌2型感染过程中可能发挥重要功能。     

小麦低磷响应基因的筛选与表达分析

利用Affymetrix wheat microarray分析了郑麦9023在低磷和正常磷水培条件下,苗期根部基因在转录水平的差异。结果表明,1)筛选得到1 889个差异表达基因,其中1 298个上调表达,591个下调表达。2)基因功能分析显示,这1 889个基因参与了信号转导、蛋白存储、逆境胁迫、能量代谢、病程相关和其他与植物生长发育有关的过程。3)利用qRT-PCR对其中30个基因的表达情况进行了验证,显示与基因芯片结果基本相同的表达趋势。4)在低磷及磷恢复条件下,对其中5个候选基因(TaSPX3,TaIPS1.3,TaGST_Like,TaPDF19,TaG6PDH1_Like)在不同小麦品种中的表达进行分析,显示这5个基因受到低磷胁迫的强烈诱导,恢复供磷后表达显著回调。但是,这些候选基因在不同品种间横向表达趋势有差别,反应了不同基因型小麦对低磷胁迫的响应机制存在差异。预测这5个候选基因的功能涉及信号转导、氨基酸代谢、糖代谢、抗逆响应等重要的代谢或调控途径,在小麦应对低磷逆境机制中发挥重要作用。     

利用基因芯片筛选甘蔗成熟期叶片差异表达候选基因

利用Agilent甘蔗4×44k(per array)芯片分析甘蔗叶片在甘蔗成熟期的差异表达基因,并通过生物信息学手段对基因芯片杂交结果进行分析。芯片杂交结果符合质控标准,并且杂交数据重复性良好,结果可靠。在甘蔗生长过程中8个时间点上,共筛选出相关差异在2倍以上的基因20个,其中上调表达基因17个,下调表达基因3个。这些候选基因分别涉及不同水平分子进程和多种代谢途径。