不同发育阶段老山芹种子多组学联合分析

层积是解除老山芹种子休眠有效方法.为深入研究层积对老山芹种子休眠及萌发影响的分子机制,取未层积、子叶期胚及发芽种子作蛋白质组(TMT法)和代谢组(GC-TOF/MS法)测定与分析,比较筛选差异蛋白质和差异代谢物,运用生物信息学技术预测分析相关生物学功能并整合分析二者间关联性,Real-time PCR鉴定糖代谢相关通路关键酶基因表达谱.结果表明,与种子萌发相关差异蛋白包括HmBIP2、HmACT7、HmUDG4及HmACLB-2等;存在互作关系的差异蛋白多为核糖体蛋白;差异代谢物、存在关联关系的差异蛋白及差异代谢物显著富集于淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢等糖代谢通路中;大多数糖代谢相关通路关键酶基因呈先降后升表达趋势.研究从差异蛋白质和差异代谢物功能角度进一步揭示老山芹种子后熟及萌发调控机制.     

淹水胁迫萌发对玉米幼苗生长的影响及耐淹性的评价

[目的]快速筛选具有抗淹水胁迫能力的玉米品种。[方法]以16个玉米品种作为供试材料,采用淹水胁迫萌发试验评价不同品种玉米种子的发芽率、苗期不同部位生物量及其与品种耐淹性的关系。[结果]不同品种玉米的发芽势、发芽率在淹水胁迫条件下明显降低,并且玉米幼苗不同部位的生物量、根冠比明显下降,不同品种之间存在明显的基因型差异。对生物量、发芽率和根冠比胁迫系数进行相关性分析,发现只有发芽率胁迫系数与幼苗生物量胁迫系数呈正相关;同时,具有高发芽率与生物量胁迫系数的玉米品种在苗期表现出相对较强的耐淹生物学性状。[结论]依据淹水胁迫条件下的发芽率,可以对不同玉米品种苗期的耐淹水胁迫能力或淹水萌发后恢复生长的能力做出评价。     

马铃薯响应低温胁迫的蛋白质组学分析

为探究马铃薯在蛋白质组学水平上对低温胁迫的响应机制,对耐低温品种‘DR-2’与低温敏感品种‘费乌瑞它’组培苗叶片蛋白质组学进行分析。结果表明,鉴定到肽段282 790个,唯一性肽段19 099个,蛋白质4 471个。通过Label-Free技术对叶片差异表达蛋白分析表明,低温胁迫下‘DR-2’中有38个显著差异蛋白,‘费乌瑞它’中有72个显著差异蛋白。筛选出代谢通路差异蛋白13个,包括代谢相关蛋白5个,光合作用相关蛋白3个,防御相关蛋白2个,运输相关蛋白3个。Pathway富集分析结果表明低温胁迫处理下,分布在光合作用、能量代谢通路中的3-磷酸甘油醛脱氢酶、钙网蛋白、热激蛋白、肌醇-3-磷酸合酶在叶片中差异表达,该结果对研究马铃薯低温响应机制具有一定参考价值。     

淹水胁迫条件下玉米苗期叶片蛋白质组学分析

采用双向电泳技术(2-DE)研究玉米苗期受淹后叶片的蛋白质组学差异,以进一步阐明玉米对淹水胁迫的响应机制。玉米种植10 d后进行72 h淹水处理,提取叶片总蛋白质、采用2-DE,利用图像分析,获得12个差异蛋白点。经鉴定得到9种蛋白质,这些蛋白质分别参与光合作用、氨基酸代谢、防御与胁迫和碳水化合物代谢等多个代谢过程。其中,参与光合作用、蛋白质折叠和氨基酸代谢的蛋白质表达基本被负调,而参与淀粉生物合成的2个蛋白质均上调。这说明淹水胁迫抑制了玉米的光合作用,而玉米植株则可能通过提高淀粉生物合成增加有机物质储备,从而有利于植株恢复。玉米对淹水胁迫的适应是一个复杂的生物过程,涉及到多种蛋白质的相互作用,构成了一个复杂的调控网络。     

干旱胁迫下香蕉幼苗蛋白质组学分析

[目的]研究干旱胁迫下香蕉蛋白表达情况,为探索香蕉的抗旱分子机制提供理论依据.[方法]以桂蕉1号组培苗叶片为材料,对其进行干旱胁迫处理,运用iTRAQ结合液相色谱—质谱联用(LC-MS-MS)技术对其差异蛋白进行检测,并通过生物信息学分析对香蕉叶片蛋白质组进行鉴定.[结果]从干旱胁迫处理的组培苗叶片中共鉴定出1655种蛋白,其中获得定量信息的蛋白有1023种,差异表达蛋白78种,包括上调蛋白32种和下调蛋白46种.GO生物进程分析结果表明,78种差异表达蛋白参与了细胞过程、代谢过程、响应刺激胁迫过程及单有机体过程等多个生物进程.GO分子功能分析结果表明,上调蛋白主要具有催化活性功能、结合功能、抗氧化活性和功能调节;下调蛋白主要具有催化活性功能和结合功能.GO富集分析结果显示,上调蛋白主要参与过氧化氢反应、活性氧反应等;下调蛋白主要参与淀粉代谢、二糖代谢、蔗糖代谢、寡糖代谢、细胞碳水化合物生物合成等多个碳素代谢进程,且其主要是质外体、胞外区、类囊体等部位的组分,参与1,6-二磷酸果糖1-磷酸酶反应、蔗糖磷酸酶反应及碳水化合物磷酸酶反应等.在氮素代谢过程中,参与甘氨酸代谢的丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在线粒体中的含量明显下降,而参与活性氧代谢的过氧化氢酶(CAT)含量明显上升.[结论]干旱胁迫下香蕉的表达蛋白种类及数量发生明显变化,且其抗旱机制是多种蛋白质共同作用的结果,主要通过调节物质和能量代谢及应激活动来发挥作用.     

苹果片在干制条件下的蛋白质组学分析

[目的]研究苹果片在干制条件下及复合护色剂处理后的蛋白质水平变化。[方法]采用Label free技术分析了苹果片在干制条件下及复合护色剂处理后果肉中蛋白质组学的变化。[结果]一共检测到319个差异蛋白上调,590个下调,分别参与了多个不同的代谢途径。其中,催化活性catalytic activity(48个差异表达蛋白)、氧化还原过程oxidation-reduction process(18个差异表达蛋白)、应激反应response to stress(17个差异表达蛋白)等多个途径的蛋白差异表达明显。KEGG富集分析结果显示,共有2个基因通路显著富集,在氧化磷酸化Oxidative phosphorylation中有5个蛋白参与显著富集;在代谢通路Metabolic pathways中有11个蛋白参与显著富集。这2个途径与抗氧化、褐变酶合成途径有关。[结论]该研究首次在苹果片干制条件下及复合护色剂处理后采用蛋白质组学的方法分析差异蛋白的表达变化,为复合护色剂在实践中果蔬护色提供科学依据。     

基于GEO数据库分析番茄干旱胁迫关键基因与信号通路

为研究干旱胁迫对番茄生长的影响,本研究利用生物信息学分析方法筛选番茄干旱胁迫的关键基因,通过检索GEO数据库中关于番茄干旱胁迫的基因芯片数据,获取GSE39894和GSE106317两个数据集矩阵数据,利用GEO2R分析工具进行差异表达基因筛选,应用DAVID在线数据库对差异表达基因进行GO功能分析和KEEG通路富集分析,运用STRING数据库和Cystoscopes软件构建差异表达基因的蛋白互作网络,并使用MCODE及Cytohubba插件筛选出参与干旱胁迫的最显著模块及关键基因。本实验筛选出1583个差异表达基因,其中748个上调基因,835个下调基因,GO功能分析和KEEG通路富集分析表明,这些差异基因在代谢通路、次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导、苯丙烷生物合成等方面显著富集,蛋白互作网络分析筛选出K4C9D8＿SOLLC、K4B0Q1＿SOLLC、CB13＿SOLLC、PSBP＿SOLLC、K4BCF4＿SOLLC等10个关键基因,这些差异表达基因很可能是番茄干旱胁迫潜在的生物标志物。     

谷子萌发期响应干旱胁迫的基因表达谱分析

【目的】谷子是一种耐旱作物,通过二代测序技术获得大量的谷子萌发期响应干旱胁迫的差异基因,进而挖掘谷子萌发期抵御干旱的关键基因及其相关的分子机制。【方法】以晋谷45为材料,谷子萌发期分别用18%PEG-6000干旱胁迫（处理组）和蒸馏水（对照组）处理种子并测定1、10和18 h种子的SOD、POD和CAT活性。SOD活性用氮蓝四唑（NBT）法测定,POD活性用愈创木酚法测定,CAT活性用比色法测定;对萌发10和18 h种子的对照组和处理组构建cDNA文库并进行差异基因表达谱分析;利用Bowtie将reads比对到参考基因组,采用RSEM对bowtie的比对结果进行表达量估计;使用DESeq进行差异表达基因分析;利用NR、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO在线数据库对差异基因进行功能注释,挖掘调控谷子萌发的关键基因;利用qRT-PCR验证测序结果的可靠性。【结果】处理组的SOD活性整体比对照组高,而POD活性和CAT活性与之相反;随着萌发时间的变化,SOD活性在不断地增加,但CAT和POD活性逐渐减小。基因表达谱序列与所选参考基因组序列高度一致,基因表达呈现出高度不均一性。通过高通量测序最后获得35 470个基因,以RPKM≥0.01为筛选标准,对照样本中分别筛选出24 030和24 486个表达基因,PEG干旱胁迫处理10和18 h的样本分别筛选出24 019和23 877个表达基因;差异表达基因分析表明,谷子萌发10和18 h分别筛选出456和545个差异基因,其中87和267个上调表达基因,369和278个下调表达基因;GO功能显著性富集分析表明,差异基因主要涉及代谢过程,细胞进程和响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因参与到苯丙烷代谢和植物激素信号转导过程;通过qRT-PCR对5个差异基因在干旱胁迫下种子萌发时的表达分析表明,其表达趋势与表达谱分析结果基本一致。【结论】差异表达基因广泛涉及到糖、蛋白质、核酸等生物大分子代谢、次生代谢和能量代谢等过程;SnRK2和PAL可能在干旱胁迫下调节种子的萌发。     

干旱胁迫下玉米开花期雄穗差异表达蛋白质的鉴定与筛选

【目的】 研究玉米开花期不同耐旱性玉米自交系的蛋白质表达差异,分析玉米响应干旱胁迫的主要代谢途径并发掘有价值的耐旱基因,对响应干旱胁迫的差异表达蛋白质组进行筛选和鉴定分析。【方法】 以强耐旱系PHBA6和弱耐旱系吉63为材料,设计干旱胁迫和正常灌溉处理。在玉米开花期进行干旱胁迫处理,取雄穗小花提取蛋白经双向凝胶电泳分离、凝胶图像扫描和质谱分析。【结果】 质谱分析共筛选出542个高清晰、重复性强的蛋白质点。其中,差异表达丰度达2.0倍以上的蛋白质点共有59个,强耐旱系PHBA6中有26个,弱耐旱系吉63中有37个,在强耐旱系PHBA6与弱耐系吉63中都表达且差异显著的蛋白质点有4个。【结论】 干旱胁迫蛋白参与代谢物和能量前体合成、核苷酸代谢、氧化还原辅酶代谢过程、蛋白翻译调控、细胞蛋白质及氨基酸代谢过程的调控、含硫化合物的合成与代谢过程、半胱氨酸的生物合成及代谢过程和光合作用等。细胞组分分类显示二者中的差异蛋白都与叶绿体及其结构相关,而且差异蛋白的细胞组分分类一致,但在生物学代谢过程及分子功能分类上相差较大,这些显著的差异表达的蛋白可能是形成不同品系间耐旱性强弱的主要原因。     

火龙果根系在淹水胁迫下的基因差异表达

运用RNA-Seq测序技术对淹水胁迫下的火龙果根系进行转录组测序,对淹水处理组与对照组的基因表达量进行差异比较分析,并采用qRT-PCR对差异表达基因的表达特性进行分析验证,结果表明:淹水胁迫下火龙果根系中有1 481个差异表达的基因,其中,上调表达925个,下调表达556个,其功能多富集于糖代谢、碳代谢、氮代谢、乙醇代谢、氨基酸生物合成、苯丙氨酸代谢、植物激素信号转导等方面。可见,淹水胁迫对火龙果根系的基础代谢影响较大,但火龙果根系能够通过糖酵解、乙醇发酵及丙氨酸发酵途径来提供火龙果植株生存所需能量以减轻淹水胁迫对其造成的不良影响,并能够诱导乙烯合成来调控火龙果的逆境应答,从而使火龙果植株表现出一定的淹水耐受性。     

亚精胺浸种对玉米种子萌发的影响

[目的]探究多胺对玉米种子萌发的影响。[方法]以农大108玉米(Zea mays L.)品种为材料,用不同浓度的亚精胺(spermidine:Spd)浸种,检测种子萌发的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽鞘长度和α-淀粉酶活性。[结果]在低浓度范围内,随着亚精胺浸种浓度的升高,被检测的这些指标也逐渐升高,当亚精胺浓度达到0.1 mmol/L时,这些指标均达到最大值,而过高浓度的亚精胺处理,则这些指标低于对照。[结论]适宜浓度的亚精胺浸种促进玉米种子的萌发。该研究为多胺在大田上的应用提供了理论依据。     

不同辐照强度和浸种时间对作物种子萌发的影响

[目的]研究不同辐照强度和浸种时间对作物种子萌发的影响。[方法]对5个农作物品种3个不同浸种时间的种子进行Cs~(137)γ射线2种剂量的辐照处理,研究其对不同作物品种发芽势、芽长及根长的影响。[结果]辐照对不同浸种时间的油菜和高粱种子萌发没有显著影响,辐照对浸种时间较长的水稻和大麦种子萌发有抑制作用,辐照对玉米干种子和浸种12 h种子萌发有促进作用。辐照对不同浸种时间的油菜和高粱种子萌发没有显著影响,但显著抑制了高粱芽和根的生长,也抑制了浸种后油菜芽和根的生长,说明辐照对种子萌发、芽长及根长的影响不同。[结论]该研究为进一步研究Cs~(137)γ射线对多种农作物种子的辐射敏感性差异提供了基础资料。     

盐胁迫对2种春小麦新品种的萌发及相关酶活性的影响

[目的]探究小麦种子萌发期间对盐胁迫的耐受性以及响应方式。[方法]采用5种浓度的Na Cl溶液处理萌发期的2种春小麦种子,研究盐胁迫对小麦种子的萌发以及萌发期间过氧化物酶类活性的影响。[结果]盐胁迫对小麦种子的萌发有抑制作用,低盐浓度对种子的萌发率影响不明显,但对发芽势影响显著;小麦种子萌发期间的过氧化物酶类活性明显受到盐胁迫的抑制。各指标显示,相同浓度盐胁迫条件下,陇春30号小麦种子的萌发效果略好于陇春27号。[结论]为筛选小麦的耐盐品种以及种子的选育工作提供了依据。     

SNP对涝渍胁迫下水稻种子萌发及秧苗素质的影响

[目的]探讨硝普钠盐(SNP)浸种对涝渍胁迫条件下水稻种子萌发及幼苗生长的影响。[方法]分别用蒸馏水和50μmol/L SNP溶液浸种24 h,正常催芽萌发至胚根2～5 mm,涝渍处理72 h,然后测定水稻种子的出苗率及各项形态指标。[结果]与涝渍对照相比,SNP浸种处理的出苗率增加了36.7%,根长增加了22.5%,株高增加了10.6%,干重增加了41.1%,相对活力指数增加了30.4%。[结论]SNP处理能显著提高涝渍条件下水稻种子的出苗率,提高秧苗素质,增加种子相对活力指数,对农业生成有一定的指导意义。     

种子带菌作为玉米弯孢菌叶斑病初侵染源的研究

[目的]对种子带菌作为玉米弯孢菌叶斑病的初侵染源进行研究,为生产上防治该病提供理论依据。[方法]采用玻片萌发法和组织分离法测定种子外部带菌、内部带菌的存活力;采用沙培法在室内检测种子带菌对幼苗的侵染;应用田间培养法测定种子带菌对玉米的侵染。[结果]玉米种子所带弯孢菌孢子和菌丝可以越冬成活,种子内部带菌影响种子萌发,种子外部带菌不影响种子萌发;种子内外带菌均能侵染玉米幼苗的胚根和胚芽。[结论]玉米种子带弯孢菌孢子和菌丝可以越冬并侵染幼苗,使幼苗长势衰弱。     

NaCl胁迫对簕仔树种子发芽及幼苗生长的影响

[目的]研究NaCl胁迫对簕仔树种子发芽及幼苗生长的影响。[方法]采用不同NaCl浓度（0、50、100、150、200、250 mmol/L）处理簕仔树种子,测定种子萌发和幼苗生长有关指标。[结果]种子萌发试验表明,簕仔树种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数在浓度≤50 mmol/L的NaCl溶液处理下与对照无差异;但当NaCl浓度〉50 mmol/L时,处理组与对照组间表现出显著或极显著差异;当NaCl浓度达到250 mmol/L时,处理组种子萌发的各项指标降到最低。幼苗生长试验表明,NaCl浓度≤50 mmol/L时,对幼苗的生长未表现出不利影响,而当盐胁迫浓度〉50 mmol/L时,根长、根茎比、鲜重及干重等指标值急剧降低,幼苗生长被抑制。簕仔树种子萌发时盐胁迫的适宜值、临界值和极限值分别为50、150、250 mmol/L。[结论]簕仔树具有一定的耐盐性。     

磁化水处理大豆·玉米和水稻种子的生物学效应

[目的]探讨低磁化水对种子萌发的影响。[方法]玉米、大豆、水稻种子在磁化0、0.5、1.0、2.0h的水浸泡24h后,测定了不同处理的发芽率、生长率及淀粉酶活性。[结果]磁化水处理种子后,种子的萌发率明显提高,其中磁化时间为0.5h的磁化水处理种子萌发率最高。磁化水处理后大豆发芽率增幅最大,水稻的发芽率增幅最小。磁处理2.0h的水能促大豆明显生长,磁处理1.0h对玉米生长效果较好,水稻则不明显。经磁化水处理后,玉米和大豆种子内淀粉酶活性与对照相比有所提高,0.5h处理效果最好,水稻种子内淀粉酶活性则有所降低。[结论]低强度磁化水对大豆、玉米、水稻有促进萌发和早期生长的作用。     

镍胁迫对玉米萌发和早期生长的影响

[目的]探讨镍胁迫对玉米萌发和早期生长的影响。[方法]通过水培法培养,测定不同浓度镍胁迫下玉米种子萌发率、根长和茎长。[结果]高浓度的镍（50、100 mg/L）对玉米种子萌发具有推迟作用,所有镍浓度下的玉米种子在播种后第4天开始正常萌发;玉米根长、茎长与镍浓度呈显著负相关关系（P〈0.05）;重金属镍对玉米各生长指标的抑制作用顺序为根〉茎〉种子萌发率。[结论]玉米根生长是镍对玉米毒性反应的首要指标。     

PEG模拟干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性研究

为了探究在土壤干旱胁迫条件下玉米种子的萌发特性,通过室内不同浓度PEG溶液模拟不同程度的干旱胁迫,以4个玉米品种为材料,调查、分析各PEG浓度下玉米种子的发芽特性。结果表明,随着PEG浓度的升高,4个玉米品种种子的萌发及相关指标均有显著的延缓效应：种子发芽率(GR)、发芽势(GP)、平均发芽速(GV)随着PEG浓度的升高而呈明显下降趋势;D第一粒、D峰值所需天数随着干旱程度的加深向后推移1~3天;在各PEG浓度下,L胚根、L胚轴、L全株长度受到明显的抑制。籽粒形态不同的各品种间延缓效应差异显著,说明当土壤处于一定程度的干旱胁迫时,玉米小籽粒种子发芽更快,而大籽粒种子表现出更强的耐旱性。     

电导率法测定烟草种子发芽率的研究

[目的]探寻烟草种子发芽率快速测定的方法。[方法]研究烟草种子发芽率与其浸出液电导率间的关系。[结果]结果表明,烟草种子浸出液的电导率与烟草种子发芽率呈显著的线性负相关(r=-0.938~-0.994);在浸种10~12 h后测定电导率能准确地反映烟草种子发芽率。[结论]可以利用电导率法快速测定烟草种子的发芽率。