DAC对玉米DNA甲基化影响及基因表达量变化的研究

以5-氮杂-2脱氧胞苷(DAC)处理相应对照玉米幼苗叶片为材料构建转录组测序文库,采用Illumina测序平台进行测序,对差异表达基因进行GO功能分类和KEGG通路分析.最终筛选到差异基因1072个,其中,上调表达基因为646个,下调表达基因为426个.将差异基因富集的生物过程和信号通路进行GO分析,发现主要集中于细胞...     

大厂茶紫芽品系P113不同季节花青素调控相关基因表达分析

为明确大厂茶紫芽品系P113在不同季节花青素积累的分子机理及合成途径上相关基因的表达特点,对春、夏、秋3个季节的P113一芽二叶进行转录组（RNA-Seq）和代谢组（UHPLC-MS/MS）分析。结果显示,检测到的10种花青苷衍生物含量随季节变化,其中4种随春、夏、秋季节变化呈上调表达,与其叶色表现一致;结构基因PAL、C4H、CHS、F3'5'H表达模式基本一致,均在夏季上调表达,在秋季的表达量与夏季无显著差异;4CL酶基因获得的2个差异表达基因均在夏季上调表达;F3H、DFR、ANS表达模式相似,均在夏季上调表达,且各有1个基因在秋季呈现下调表达;2个F3'H基因中有1个在夏季下调表达,1个随季节变化上调表达;FLS的13个基因均在夏季上调表达,而在秋季呈现不同表达模式;修饰基因LAR在夏季和秋季均出现两种表达模式;ANR仅获得1个差异表达基因,随季节变化上调表达;3个UGT79B1基因中有1个在夏季下调表达,在秋季上调表达,另2个仅在夏季上调表达,在秋季的表达量与夏季无显著差异;获得的7个CCoAOMT差异表达基因均在夏季上调表达,其中2个在秋季下调表达;调控基因bHLH、MYB随季节变化上调表达,对花青素合成有正向调控作用。研究表明,大厂茶紫芽品系P113在不同季节结构基因、修饰基因和调控基因的表达具有一定的时间特性,导致了花青素积累差异。     

采后黄瓜响应低温胁迫的转录组学分析

采后黄瓜对低温敏感,在低温贮藏期间很容易发生冷害,会造成较大的采后损失。本研究采用转录组测序结合生物信息学分析的方法,分析了采后黄瓜在短时冷害温度处理后的转录组变化。结果显示,采后黄瓜在5℃贮藏期间,冷害指数和相对电导率逐渐增加,叶绿素荧光逐渐降低,表明采后黄瓜在5℃贮藏期间产生了明显的冷害。与处理前相比（0 h）,处理12 h导致1500个基因差异表达,其中706个基因表达上调,794个基因表达下调。与0 h相比,处理72 h导致7799个基因差异表达,其中3995个基因表达上调,3804个基因表达下调。KEGG富集结果显示,低温处理导致的差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙氨酸代谢、植物与病原菌互作和苯丙烷素合成途径中。GO富集分析的结果显示,在生物过程分类下,差异表达基因主要参与以DNA为模板的转录调控、蛋白磷酸化和跨膜转运等过程;在细胞组份分类下,差异表达基因主要富集在细胞膜组份和细胞核;在分子功能分类下,差异表达基因主要与ATP结合、蛋白苏氨酸/丝氨酸激酶活性、DNA结合和转录因子活性等功能有关。在低温处理12 h时,与激素信号有关的基因显著表达。但在低温处理72 h...     

大麦根系响应湿害胁迫的转录组分析

湿害是影响大麦产量和品质的主要非生物胁迫之一。为进一步明确大麦响应湿害胁迫的应答机理,本研究以耐湿大麦品种泰兴9425为材料,利用高通量转录组测序(RNA-seq)技术,比较不同湿害胁迫时间下的基因表达差异。结果表明,湿害胁迫12 h后获得1 436个差异表达基因,而胁迫48 h后获得2 090个差异表达基因,其中共同上调表达基因286个。GO富集分析发现,涉及代谢过程、细胞膜、催化活性等的差异表达基因占比最多。KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集于糖酵解、类黄酮生物合成、乙烯合成等代谢通路。对7个耐湿相关的候选基因进行qRT-PCR分析,发现差异表达基因的表达量变化趋势与RNA-seq结果一致。     

干旱胁迫下杂草稻和栽培稻根系基因表达差异研究

利用Affymetrix水稻表达谱芯片(GeneChip Rice Genome Array)研究抗旱杂草稻HEB07-2与巴西陆稻(IAPAR9)在PEG模拟干旱胁迫下根系基因表达变化。结果表明,杂草稻HEB07-2转录组对干旱信号的响应程度与方向均与巴西陆稻存在很大差异,HEB07-2以正向调控为主,而巴西陆稻以负调控为主。干旱胁迫下杂草稻HEB07-2与巴西陆稻分别有6878个和2923个基因表达,其中HEB07-2受干旱胁迫诱导上调的基因有4693个,下调的基因有2185个;而巴西陆稻则分别有983个和1940个。在差异基因表达的倍数上也是HEB07-2高于巴西陆稻。进一步的GO分析表明,在干旱胁迫下,HEB07-2和IAPAR9根系基因响应途径的差异表现为HEB07-2在钾离子转运(GO:0006813)、次生物质代谢(GO:0019748)、细胞生长(GO:0016049)、葡萄糖代谢(GO:0006006)、跨膜离子转运器活性(GO:0015075)、亚铁血红素结合体(GO:0020037)、氧化还原酶活性(GO:0016491)等方面基因显著上调,这与生理数据和表型数据一致。     

nptⅡ::mgfp5融合基因的构建及其在柑桔遗传转化中的应用

以耐铝大豆种质BX10为材料,以0或50 μmol/L铝处理48 h的根尖RNA为样品,反转录成cDNA第一链后,利用cDNA-RAPD技术研究铝处理下大豆基因表达差异的情况。结果表明：从72条随机引物中筛选出9条能产生稳定差异的引物,多态性比率为12.5％;9条随机引物共扩增得到19个差异表达的基因,其中,50 μmol/L铝处理组中6个基因表达下调,2个基因不表达,10个基因表达上调,1个基因受铝诱导特异性表达。此结果可为进一步挖掘大豆抗铝基因提供候选靶标及耐铝机理的研究奠定一定的理论基础。     

耐铝大豆BX10铝胁迫下基因表达差异初步分析

以耐铝大豆种质BX10为材料,以0或50 μmol/L铝处理48h的根尖RNA为样品,反转录成cDNA第一链后,利用cDNA-RAPD技术研究铝处理下大豆基因表达差异的情况.结果表明:从72条随机引物中筛选出9条能产生稳定差异的引物,多态性比率为12.5％;9条随机引物共扩增得到19个差异表达的基因,其中,50μmol/L铝处理组中6个基因表达下调,2个基因不表达,10个基因表达上调,1个基因受铝诱导特异性表达.此结果可为进一步挖掘大豆抗铝基因提供候选靶标及耐铝机理的研究奠定一定的理论基础.     

利用转录组测序对不同贮藏温度处理玉米种子的苗期差异表达基因分析

利用常温与低温贮藏3个月的玉米杂交种种子进行标准发芽试验,取发芽7 d玉米幼苗进行转录组测序分析,通过GO、KOG、KEGG数据库分析处理差异表达基因的功能和参与的调控路径。以常温贮藏处理为参考,对转录组测序数据进行比较,低温贮藏处理共获得35个差异表达基因,其中上调基因28个、下调基因7个。在GO功能注释分析中,有26个差异基因被注释,可为分为18个功能分类。KOG功能注释分析发现,这些差异表达基因共获得19个功能注释,涉及到8个功能类别。KEGG通路分析发现,共有23个差异表达基因注释到13个代谢通路中,其中,谷胱甘肽代谢、抗坏血酸和肌醇代谢、甘油磷脂代谢等通路显著富集。低温贮藏处理玉米种子活力指数显著高于常温贮藏处理。通过两个处理转录组分析,RNA-seq数据揭示,谷胱甘肽、抗坏血酸和肌醇、甘油磷脂等中涉及的基因优先表达于低温贮藏处理中,表明LTS可以促进谷胱甘肽代谢,从而提高植物抗氧化性,同时可以提高玉米抗逆性。     

cDNA微阵列检测萌发期水稻重要代谢基因表达模式

使用含2200条水稻表达序列标签的cDNA微阵列检测了萌发期水稻胚芽、胚轴（含糊粉层和盾片）、胚根的基因表达模式,得到1032个有效的基因表达数据。其中,在胚芽、胚根、胚轴中特异表达的基因数分别为55、106和36个。以胚轴为参比,70个基因在胚芽、胚根中均表达上调,包括延伸因子1和多个核糖体蛋白基因,这些基因与顶端生长点的细胞分化和生长有关。胚轴特异表达的基因有36个,大部分参与胚乳贮藏物质的代谢,如聚泛蛋白基因、磷酸甘油酸激酶基因等。     

转录组测序分析甘蓝型油菜DW871矮化性状

DW871是一个具有特异株型的甘蓝型油菜矮化品系.为了研究DW871的相关基因及其表达模式,我们以甘蓝型高秆油菜HW871为对照,选取抽薹期茎秆组织进行转录组基因表达分析.结果显示:DW871与HW871之间存在8665个显著差异基因,其中上调基因2582个,下调基因6083个.通过GO富集分析可注释到3个大类共22个...     

基于数字表达谱对茶树类黄酮合成、调控相关基因表达的研究

利用数字基因表达谱技术研究了茶树类黄酮合成及调控相关基因在花瓣、花粉、休眠芽、萌发芽中的表达情况。结果发现花瓣、休眠芽、萌发芽中类黄酮合成基因大量表达,而花粉中类黄酮合成基因表达量极少,这与茶树中类黄酮物质的分布规律一致。同时本研究在类黄酮调控相关MYB、bHLH、MADS、GST、WD40、Homeodomain基因家族中找到12个基因可能与花瓣中类黄酮物质合成调控有关,9个基因可能与芽中类黄酮物质合成调控有关。这些研究结果将为深入解析茶树类黄酮合成、调控机理打下基础。     

不同品种茶树新梢响应"倒春寒"的转录组分析

为探究“倒春寒”冻害对不同品种茶树新梢转录水平的影响,本研究以茶园“倒春寒”发生时受冻害和未受冻害的龙井43和中茶126新梢为研究材料,对两组样品进行转录组分析,分别鉴定到1 012个和1 079个差异基因,以及284个共同差异基因。从中选取18个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序结果基本一致,证明转录组数据可靠。利用GO和KEGG数据库,对差异基因进行代谢通路富集分析,发现两个品种的差异基因主要集中在光合作用、碳代谢和细胞色素P450等代谢进程,说明“倒春寒”对新梢生长发育相关的基础代谢造成了严重损伤,抑制了相关基因的正常表达;随后对284个共同差异基因进行表达聚类分析,结果表明,其中99个差异基因在两个茶树品种中的表达模式完全相反,涉及的生物过程包括MAPK信号通路、谷胱甘肽和苯丙烷代谢等,推测这些差异基因与龙井43和中茶126在受到低温胁迫后产生的不同信号传导模式有关。     

秋茶光合作用与品质成分变化的分析

以茶树品种龙井43为材料,测定8月19日和9月23日不同时间点茶树冠层处光强、叶片温度、光合参数、品质成分含量及品质成分合成基因表达,初步明确光强、叶片温度对秋茶光合作用及三者对秋茶品质成分积累和相关合成基因转录水平的影响。结果表明,秋茶叶片温度以及叶肉细胞光合活性是影响净光合速率的关键原因,并且叶片温度可能通过调控儿茶素合成基因CsPAL、CsF3′5′H、CsANS、CsUFGT及氨基酸合成基因CsGS、CsGOGAT、CsTS1表达来影响秋茶茶多酚、氨基酸含量。另外,秋茶冠层处光强和净光合速率与部分品质相关合成基因的表达水平具有显著相关性。     

覆盖遮荫对乌龙茶产量、品质的影响

夏暑季乌龙茶园覆盖遮荫的生态生理生化效应及其对茶树生长、产量和品质的影响结果表明：遮荫后,1）树冠层的白昼平均温度、日极端最高温度、温度日较差和相对湿度日较差显著下降,白昼平均相对湿度和日极端最低相对湿度显著增加。2）夏、暑梢1芽3叶含水率分别增加了4.57％~6.47％和2.24％~2.78％。3）夏、暑梢叶绿素总量及其a、b含量分别提高了41.70％~48.92％和52.38％~91.06％、38.96％~47.25％和 50.94％~72.52％、43.83％~54.58％和67.98％~155.81％;叶绿素a、b比值下降了0.1042~0.1868和1.10~3.54。4）叶片及其表皮层、角质层、栅栏组织和海绵组织的厚度变薄,叶面积增大,栅/海比值变小。5）茶多酚、粗纤维和咖啡碱的含量明显降低,氨基酸含量明显提高,儿茶素品质组份得以优化。6）适度遮荫,可以提高夏暑茶的产量和品质。     

基于转录组测序对茶树GST基因表达的研究

谷胱甘肽转移酶(Glutathione S-transferases,GSTs)在植物体内普遍存在,是一类具有多种生物学功能的超家族蛋白酶。本研究通过对中黄2号、龙井43在正常光照和遮荫处理下的转录组测序,筛选获得了49个Cs GSTs基因家族成员,并对其中19个在芽叶中表达量较高的Cs GSTs基因进行了序列分析和聚类分析。另外对表达量较高的8个候选基因进行荧光定量表达分析,研究它们在龙井43不同叶位中的表达模式。结果表明这些Cs GSTs基因在一芽一叶到第六叶中均有表达,但各自呈现出不同的变化规律。Cs GST20在龙井43一芽一叶到第六叶中的表达量逐渐上升,可能与植物抗胁迫有关,而Cs GST24的表达量则显著下降,可能与花青素代谢有关。     

茶树胡萝卜素合成关键基因CsLCYb和CsLCYe的克隆与功能鉴定

胡萝卜素是茶树叶片色素重要的组分之一,具有参与光合作用、保护光合系统的功能。从茶树叶片转录组中获得两个胡萝卜素合成关键基因:番茄红素-β-环化酶基因(CsLCYb)和番茄红素-ε-环化酶基因(CsLCYe),它们分别含含1515bp和1524bp的开放阅读框,编码504和507个氨基酸残基,与其他植物的同源基因高度相似。利用多基因串联表达证明CsLCYb能够将番茄红素环化成胡萝卜素,而CsLCYe则无此活性。通过ELISA分析胡萝卜素生成效率,发现含有CsLCYb表达载体的菌落能够产生大量胡萝卜素,与阴性对照差异极显著,而含有CsLCYe表达载体的菌落则与阴性对照一致,无胡萝卜素产生。这与茶树中胡萝卜素的种类和含量水平一致,说明茶树主要是通过LCYb途径产生胡萝卜素。qRT-PCR分析表明,CsLCYb在黄化品种中黄2号的不同叶位中表达水平与其黄化程度呈正相关,与胡萝卜素含量水平相一致,并且该基因在正常叶色品种龙井43和中黄2号的相对表达结果也符合这一规律。这充分证明CsLCYb在黄化茶树叶片的胡萝卜素合成和叶色变化过程中扮演了重要的角色。本研究阐明了茶树胡萝卜素合成的关键基因和主要途径,为揭示茶树黄化的分子机理提供了重要的遗传基础。     

白茶萎凋过程萜烯类合成相关基因的鉴定和表达分析

萜烯类化合物是植物中重要的次生代谢产物之一,对茶树挥发性香气的组成起着重要作用。从茶树基因组数据库中鉴定获得了141个茶树萜烯类合成相关基因,并对其不同组织表达特异性进行分析,筛选出16个在茶树顶芽和嫩叶中高表达的萜烯类合成代表基因。生物信息学分析结果表明,系统进化关系将茶树与拟南芥和葡萄的萜烯类合成相关基因分成了4个亚家族;茶树萜烯类合成相关基因含有5~14个外显子,在上游启动子区域分析发现了大量与光响应、植物生长发育、激素和胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,CsMVK、CsDXS和CsGGPS在白茶萎凋过程中的表达显著上调;CsDXR、CsMCT、CsCMK、CsMCS、CsHDS、CsGPPS和CsGGPPS在萎凋4 h和24 h的表达达到峰值。本研究结果为进一步挖掘茶叶萎凋过程中萜烯类合成相关基因对茶叶香气组分积累提供了理论依据。     

茶树紫芽中花青素形成相关基因差异表达分析

花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性色素,作为一种强自由基清除剂,它具有抗炎,抗氧化,降血压,降血糖等多种保健功能。紫芽茶树作为一种高花青素含量的特异性茶树资源,其研究与利用越来越受人们的关注。为了解茶树紫芽中花青素形成的分子机理,本研究通过对湖南农业大学自选紫芽品种9803与绿芽品种9806进行转录组测序及生物信息学分析,筛选得到42条与花青素代谢相关的unigene,其中比对到参考基因组中的有34条,未在参考基因组中登录的有8条。KEGG富集分析表明这42个基因被富集到5个代谢通路中,包括类黄酮合成途径,木质素合成途径,黄酮和黄酮醇合成途径,油菜素甾醇合成途径,以及参与转录因子的编码。通过荧光定量PCR验证,差异基因荧光定量PCR变化趋势与转录组测序结果一致,转录组测序数据可靠。本次试验在转录组水平上筛选出了茶叶紫芽花青素代谢相关的差异基因,为进一步揭示茶叶紫芽产生的分子机理奠定了基础。     

基于改进YOLOv4-tiny的茶叶嫩芽检测模型

精准检测茶叶嫩芽是茶叶机械智能采摘的重要前提。针对茶叶大小不一、遮挡造成的小尺度嫩芽特征显著性弱、漏检率高等问题,提出一种基于改进YOLOv4-tiny的茶叶嫩芽检测模型。该模型在颈部网络添加52×52的浅层特征层以提高YOLOv4-tiny网络对小目标嫩芽的关注度,通过引入卷积块注意力机制（Convolutional block attention module,CBAM）以抑制背景噪声,提高嫩芽特征的显著性,采用双向特征金字塔网络（Bidirectional feature pyramid network,BiFPN）以融合不同尺度的特征信息,从而提出一个高性能轻量化的茶叶嫩芽检测模型YOLOv4-tiny-Tea。对同一训练集与测试集进行模型训练与性能测试,结果表明YOLOv4-tiny-Tea模型检测精确率和召回率分别为97.77%和95.23%,相比改进之前分别提高了5.58个百分点和23.14个百分点。消融试验验证了网络结构改进对不同尺度嫩芽检测的有效性,并将改进后的YOLOv4-tiny-Tea模型与3种YOLO系列算法进行对比,发现改进后的YOLOv4-tiny-Tea模型F1值比YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5l模型分别提高了12.11、11.66和6.76个百分点,参数量仅为3种网络模型的13.57%、13.06%和35.05%。试验结果表明,YOLOv4-tiny-Tea模型能有效提高不同尺度下嫩芽检测的精确率,大幅度减少小尺寸或遮挡嫩芽的漏检情况,在保持轻量化计算成本的基础上获得较为明显的检测精度,能够满足农业机器人的实时检测和嵌入式开发的需求,可以为茶叶嫩芽智能采摘方法提供参考。     

生长素、乙烯和温度对大豆不定根形成的影响

以主茎型大豆材料DN594和分枝型大豆材料CHARLESTON的下胚轴插条为研究对象,配制不同浓度IAA、乙烯利(乙烯释放剂)、IAA和乙烯利的混合溶液,采用浸泡的方法处理下胚轴插条,分析最佳处理浓度,然后利用荧光定量PCR的方法分析最佳浓度外源激素条件下温度对大豆不定根形成的生长素及乙烯调控相关基因表达变化的影响,为明确不同基因型大豆品种响应IAA和乙烯调控的表型及基因表达机制提供理论基础。结果表明:IAA和乙烯浓度梯度对大豆插条不定根形成呈现低浓度促进、高浓度抑制的规律,且不同基因型间处理效果差异明显;IAA和乙烯混合处理与单一激素处理差异明显,两个基因型间对IAA和乙烯两种激素混合处理敏感性不同;大豆不定根形成过程基因表达水平有差异,受温度影响;乙烯对IAA基因表达有明显的调控作用。