一个棉花血红素加氧酶基因的克隆及特性分析

血红素加氧酶(HO)是催化血红素降解的微粒酶系统,根据HO基因的保守序列设计PCR引物,对构建棉花腺体形成时期的cDNA均一化文库PCR进行筛选,分析确定阳性克隆中cDNA片段的大小,克隆了棉花中1个HO基因全长cDNA,命名为HOCG(GenBank登记号:EU373020),并对其编码的氨基酸序列进行分析.结果显示,HOCG基因长度为1 462 bp,编码318个氨基酸,其编码的蛋白质预测的等电点和分子量分别为5 580和36 220.RT-PCR分析表明,该基因在湘棉18腺体形成前后表达有差异,该基因的克隆与分析有利于进一步探明棉花腺体形成的机制.     

贵紫麦1号籽粒色素形成相关基因的差异表达

【目的】探明贵紫麦1号小麦灌浆期变紫后和变紫前2个时期籽粒的转录组差异,发掘影响贵紫麦1号花青素合成的关键基因和关键酶,丰富小麦籽粒色素转录组数据信息,为转录因子的克隆及表达提供参考。【方法】利用Illumina Hiseq 2000TM高通量测序技术对贵紫麦1号籽粒变紫前和变紫后2个时期进行转录组测序、文库构建及建库质量评估,对测序结果进行信息学分析。采用TTM对read count数据进行标准化处理,随后用DEGseq进行差异分析,设定q-value＜0.005且|log2 (fold change)|＞1为阈值。通过筛选分析,获得两者间差异表达基因,按照无参转录组分析方法,对差异表达基因进行BLAST搜索,Nr数据库比对,GO功能富集及KEGG pathway分析,找出与花青素相关的关键基因和关键酶,并结合qRT-PCR验证所找到的关键基因及关键酶在不同时期的表达水平,掌握这些关键基因的信息。【结果】测序结果表明,贵紫麦1号变紫后和变紫前分别获得13.36 G和12.69 G的clean bases,clean reads为106 906 108条和101 547 534条,占原始序列的93.73%和94.90%。通过Trinity软件对所得clean reads进行拼接,共获得170 396条转录本,长度为119 020 625。拼接clean reads后获得119 572条Unigenes。在BLAST搜索中,119 572个高质量独特序列中有86 004条（71.92%）Unigenes与现有基因模型具有至少1个显著匹配。在Nr数据库比对结果鉴定了至少5种具有与来自节节麦、乌拉尔图小麦、二穗短柄草、大麦、小麦等已知基因同一性且序列相似性高的Unigenes。KOG数据库比对结果显示,注释成功的基因按KOG的26个group进行分类,注释在一般功能基因,蛋白质翻译后修饰与转运、分子伴侣及翻译、核糖体结构与生物合成等类别基因所占比重较大,分别为15.79%、14.51%和10.54%。643个差异基因中,236个呈上调趋势,407个呈下调趋势。GO注释表明,按照基因参与的生物过程、所处的细胞组分、具有的分子功能下一层级分类,共44个分类,差异基因显著富集在碳水化合物代谢过程（GO:0005975,16.03%）、应激反应(GO:0006950,10.83%)和水解酶活性分子功能(GO:0016787,34.84%)等类别中。KEGG pathway富集分析可知,353个差异基因富集到153条相关通路上,其中淀粉与蔗糖代谢、苯丙素生物合成、类黄酮生物合成等通路富集显著。类黄酮生物合成途径相关基因共66个,2条相关上调表达Unigenes,涉及查尔酮酶、隐色花色素双加氧酶2个关键酶基因,log2(fold change)分别为3.4164和2.1258。对所得关键基因进行qRT-PCR验证,证实查尔酮酶、隐色花色素双加氧酶在贵紫麦中1号中表达量呈明显上调趋势,与转录组测序分析结果一致,测序结果可靠度高。【结论】比较分析贵紫麦1号籽粒变紫后和变紫前2个时期转录组测序结果,获得大量Unigenes数据及差异表达基因相关信息,明确类黄酮代谢途径中2个关键酶基因（CHS和ANS）在调控贵紫麦1号籽粒花青素合成过程中作用显著。     

红掌佛焰苞数字基因表达谱及关键基因表达水平分析

以红掌佛焰苞S5(盛花期:红色)、S8(衰老期:绿色)时期为试验材料进行数字基因表达谱(digital gene expression profiling,DGE)测序,分别得到12 766 374条(1.28 G)、18 583 390条(1.86 G)可分析序列(clean reads),被成功注释有差异表达的基因序列2 316条。为探究红掌佛焰苞颜色变化过程中关键基因的表达水平,将差异基因定位在花青素生物合成途径11条表达量变化的序列上,并通过实时荧光定量PCR对其中的4条序列进行检验,验证了DGE测序结果的准确性。同时研究这4个序列在红掌佛焰苞生长过程中的表达水平,结果表明:在佛焰苞发育初期,3条序列相对表达量逐渐增高,1条在S2时期降低,但均在S3时期达到最高或较高值;在S4、S5、S6、S7、S8时期,随着佛焰苞的成熟,4条序列表达量大体上均逐渐下降,在S8衰老期表达量最低。研究结果证明了这4条基因序列是红掌佛焰苞花色形成中的关键基因,S3时期是花青素生物合成的高峰期。     

抑制性消减杂交方法克隆棉属突变材料腺体发育相关的cDNAs

该文采用抑制性消减杂交方法 (SSH)构建了棉属突变材料“湘棉 18”种子萌发过程中腺体发育形成前后的两个不同时期的SSH差减文库 .通过差示筛选及反式Northern检测 ,获得了色素腺体形成时期特异表达或优势表达的cDNA片段 .结果表明 ,这些cDNA所涉及的基因 ,多数是棉属中新发现的 ,它们与发育调控、细胞凋亡、蛋白质合成等密切相关 .     

中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)卵黄发生前期与消退期卵巢和肝胰腺消减文库的初步构建及分析

利用抑制性消减杂交技术(SSH)分别对中国明对虾在卵黄发生的两个关键时期(卵黄发生前期和消退期)构建卵巢和肝胰腺的正反向消减文库,测序结果与GenBank进行BLASTx同源比较并利用GO分析进行功能注释.结果显示,各文库中的差异表达基因与卵巢发育时期相吻合,卵黄发生前期的卵巢和肝胰腺中分别检测到与卵黄蛋白原相关基因的出现,说明卵黄发生前期与卵黄发生有重要联系.在消退期中检测到与皮质棒形成相关的基因,说明消退期仍有皮质棒的形成,同时也检测到一些与免疫相关的基因,在机体中差异表达时期的功能有待进一步探讨.     

高粱颖花开放前浆片茉莉酸信号基因表达变化

茉莉酸(JA)在植物生殖发育中发挥重要调控作用,尤其是促进禾本科植物的颖花开放。然而迄今有关高粱颖花开放削浆片内JA信号相关基因的表达变化模式与颖花开放时间的关系尚不清楚。以常规高粱种质"625R"为试材,采用RNA-seq技术分析高粱颖花开放前12 h和1 h的浆片转录组差异;并通过与数据库比对,分析高粱颖花开放前茉莉酸生物合成及信号转导途径相关基因的表达变化。结果表明,2个时期浆片组织中富集于茉莉酸生物合成及信号转导途径的差异基因有51个,且以花前12 h为对照,上调基因有41个,下调基因10个。茉莉酸生物合成途径中,差异基因主要涉及JA合成的上游调控步骤,而JA信号转导途径中则以JAZ蛋白响应基因数目最多、强度最大。研究结果为进一步阐明颖花开放进程中浆片吸水膨大的分子机制提供依据。     

小麦幼苗根系应答重金属Pb胁迫的转录组分析

为了探究小麦对重金属铅(Pb)胁迫应答的分子机制,采用水培法对小麦品种矮抗58进行不同质量浓度[0(对照)、40、80、160 mg/L]Pb胁迫处理,并对幼苗根系进行转录组测序,筛选分析差异表达基因,进行GO分类及KEGG富集分析。结果表明,不同质量浓度Pb处理下,小麦幼苗的根长和根数均受到抑制,且随着Pb质量浓度升高抑制作用增强。在Pb胁迫处理与CK间共获得了38 904个差异表达基因。其中,40、80、160 mg/L Pb条件下分别有6 072、16 581、16 251个差异表达基因。选取80 mg/L Pb处理的差异表达基因作为研究重点分别进行GO分类和KEGG通路富集分析。GO分类发现,上调差异表达基因主要富集在免疫系统过程、运动过程、代谢过程、节律性过程及催化活性和电子载体活性等方面,下调差异表达基因主要富集在发育过程、生长过程、定位过程、复制过程、生殖过程及转运活性和抗氧化活性等方面;KEGG富集分析发现,上调差异表达基因主要涉及植物激素信号转导途径、植物-病原互作途径、药物代谢途径、MAPK信号通路等方面,下调差异表达基因主要涉及次生代谢物的生物合成途径、苯丙烷类生物合成途径、抗生素生物合成途径、碳代谢和蔗糖代谢等方面。选取6个响应Pb胁迫的差异表达基因进行RT-PCR验证,结果表明6个差异表达基因的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,进一步验证了RNA-Seq结果的准确性。     

海南油茶2个优良单株的比较转录组学分析

选取“万海1号”和“万海4号”2个海南产油茶 ( Camellia vietnamensis )优良单株为试验材料，采用新一代高通量Illumina转录组测序技术，对二者进行转录组测序分析，并进行差异比较。结果表明，“万海1号”的特异性基因中，有651条被注释到与植株抗病性相关的途径，约占5.26%，有510条被注释到脂肪酸代谢相关的途径，约占4.12%；“万海4号”中有169条特异性基因被注释到倍半萜和三萜生物合成、油菜素类固醇生物合成、类固醇生物合成和单萜类生物合成等植物次生代谢相关途径。2个样本的单拷贝同源基因多被富集到与抗氧化能力相关的GO条目，以及与氨基酸合成代谢相关的KEGG条目，且P值均小于0.05，显示出显著的相关性。本试验可进一步探究海南本地油茶的生理特性及代谢过程，作为海南本地油茶的优良品种选育的科学依据。     

芒果2个不同花芽分化时期转录组分析

[目的]分析芒果不同花芽分化时期的转录组,了解成花过程相关基因的表达情况,为芒果开花时间的分子调控机制研究提供理论参考.[方法]以芒果品种南逗迈4号为材料,采用Illumina高通量测序技术,分别对其新梢停长期(I期)和基部膨大期(II期)2个不同花芽分化时期顶芽进行转录组测序,并利用基因功能注释、差异表达基因筛选等生物信息学方法对测序获得的高质量序列进行分析.通过实时荧光定量PCR(qPCR)检测差异表达基因的表达情况以验证转录组测序结果的可信度.[结果]共获得85691条Unigenes,平均长度为870 bp,N50为1077 bp,与UniProt数据库比对,发现48589条Unigenes有同源信息,注释比例为56.7%,广泛涉及细胞组分、生物过程和分子功能三大类,共55个小类,其中参与生物过程的Unigene数量最多(有21个小类),以参与分子功能的Unigene数量最少(有14个小类).以Fold-Change≥2为条件,筛选出花芽分化Ⅰ和Ⅱ期转录组间的2031个差异表达基因,其中1073个基因表达上调,958个基因表达下调,涉及247条代谢通路,富集的KEGG通路为内质网蛋白加工、次生物质的生物合成和积累、糖代谢和光合作用等,其中注释为内质网蛋白加工的基因数量最多.从2个不同时期顶芽的转录组数据中获得了春化、光周期、赤霉素(GA)、成花抑制、自主和年龄等途径的开花相关基因.将MiSOC1、MiVIN3、MiDof和MiMADS1的qPCR检测结果与其转录组测序结果进行比对,发现这4个基因虽然在II期的表达量比Ⅰ期上调差异倍数上存在一定差异,但表达量变化趋势一致,说明转录组测序结果的可信度较高.[结论]芒果花芽分化过程与内质网蛋白加工、次生代谢生物合成、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等途径密切相关,可为芒果花期人工调控和产期调节提供参考.