转录组测序及其在猪上的研究进展

转录组学是研究基因结构和功能的重要研究方法,其中RNA-seq测序技术的快速发展使得转录组学日益成为分子生物学和功能基因组学的重要组成成员。转录组测序技术是转录组学研究的重要基础,该技术关系着能否高效、准确地识别转录组信息,因而关乎着转录组分析的可行性。基因转录组测序技术的转录组学分析已经在猪、牛等畜种上有所运用,丰富了畜牧学的研究。文章主要对转录组测序的相关概念以及其在猪上的运用进行综述。     

转录组测序技术及其在能源草基因挖掘和品种选育中的应用前景分析

转录组测序是利用高通量测序平台对物种的转录组水平进行深度测序的一项技术,为真核生物转录组研究开创了新的思维模式,目前主要应用于医学、农学及生物学等相关领域。本综述对转录组测序技术、植物转录组测序研究进展以及当前主要能源潜力植物的转录组测序研究进行了综述,并对我国能源草产业发展面临的问题进行了分析,对转录组测序在能源草基因资源挖掘和新品种培育产生的影响进行了展望。     

Dual RNA-seq技术及其在宿主-病原体相互作用中的研究进展

利用转录组测序技术(RNA-seq)进行转录组分析是了解病原体入侵宿主分子变化的重要工具,与RNA-seq相比,Dual RNA-seq技术无需分离两物种,只需构建一个转录组文库,便能同时对两个(或多个)研究对象进行测序和分析,能够直观的揭示病原体和宿主相互作用过程中转录组学动态变化。同时还可以通过互作模型图获得物种间基因的调控关系,预测两物种相互作用的机制,被广泛应用到人类疾病和生物感染模型的相互作用研究中。为了解Dual RNA-seq技术及其在宿主-病原体相互作用研究中的前景,本文对Dual RNA-seq在宿主-病原体相互作用研究进展进行综述。     

转录组测序及其在反刍动物中的应用研究进展

近年来，随着下一代测序技术的快速发展和成本降低，转录组测序（RNA-seq）已经成为一种全面而准确的基因表达模式分析工具。反刍动物，尤其是牛羊等具备较高的经济价值，因此，研究反刍动物的转录组测序具有重要意义。本文介绍了RNA-seq技术及其在反刍动物应用中的最新研究进展，为反刍动物基因组学研究提供参考依据。     

转录组学在牧草上的应用进展

牧草是发展草地畜牧业的重要基础。随着高通量测序技术的发展,转录组测序在牧草种质资源评价、重要性状形成机制以及优异基因资源挖掘、分子标记开发等方面已有较广泛的应用。本文从生长发育、生物胁迫适应机制、非生物(盐碱、极端温度、干旱、营养亏缺、重金属等)胁迫适应机理、逆境转录因子挖掘和分子标记筛选等方面对当前有关牧草转录组学研究进展进行综述并展望,以期为相关研究工作的开展提供参考。     

转录组数据分析与功能基因挖掘

高通量测序技术的不断发展和应用,为挖掘重要功能基因提供了转录组分析方法,但如何利用海量测序数据准确、高效地挖掘功能基因,仍是转录组学分析方法研究的重要瓶颈。本文综述了RNA-seq数据质量控制与读段定位、基因组注释、转录本拼接、表达水平评估、差异表达分析等环节分析方法,比较了数据分析常用软件、算法和数据库等的性能和适用范围;同时,又综述了蛋白调控互作网络和加权基因共表达网络等差异表达基因的功能分析方法。转录组分析正在从只利用物种内信息挖掘差异基因,向引入其他物种参考系进行目标物种功能基因挖掘分析方向发展。结合同源基因预测候选基因法、选择信号法、极端数据法、GO注释和KEGG富集分析法及BSR-Seq(bulked segregant RNA-Seq)法等鉴定方法,使分析结果更加科学可靠。随着测序技术和数据分析方法不断进步、数据库资源不断完善,测序数据中隐含的基因表达调控和生命规律将会逐渐得到准确、深入揭示。     

羊草DREB转录因子的系统发育和功能研究

羊草是兼具经济价值和生态价值的重要牧草,具有耐寒、耐旱和耐盐碱的特点。在植物应对非生物胁迫的过程中,DREB转录因子起到关键作用。然而,目前在GenBank的核酸数据库和EST数据库中羊草仅有2条DREB序列,其中只有1个DREB基因的功能得到实验验证。本研究从羊草转录组测序数据中1次挖掘了26条DREB EST。用羊草EST和拟南芥基因组中DREB基因的蛋白序列构建了系统发育树, LcDREB21位于第4类群,是DREB2类转录因子基因。通过RACE,获得了LcDREB21编码区全长(Genbank登入号:JN860437)。荧光定量PCR结果表明,其表达受干旱和高盐诱导。另外,通过酵母单杂交实验证明了LcDREB21具有转录激活功能;通过表达GFP融合蛋白证明其专一性定位在细胞核中。总之,LcDREB21是一个具有转录激活功能和细胞核专一定位能力的转录因子,可能在植物应对干旱和高盐胁迫的过程中起作用。本实验结果丰富了羊草抗逆基因数据库,为植物改良提供了基因资源。     

RNA-seq在家禽中的应用研究进展

RNA测序(RNA-seq)作为新一代的测序技术,为全转录组的分析研究提供了强大的技术支持。最近几年,转录组学技术已广泛应用于生物学研究、医学研究、临床研究和药物研发等方面,RNA-Seq作为一种新的高效、快捷的转录组研究手段正在改变着人们对转录组的认识。同样,在对家禽的研究中,RNA-seq的应用也达到了前所未有的热度。文章综述了近年来家禽在生长发育、繁殖性状、家禽遗传多样性及适应性研究及家禽疾病相关基因筛选方面的转录组学研究进展,在综述已有成果的基础上,分析了转录组学技术自身存在的局限性和现阶段转录组学在家禽研究中面临的问题与挑战,并对未来家禽转录组学研究趋势进行了展望。     

RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用

转录组测序(RNA-seq)是通过高通量测序方法全面快速的获悉特定组织或细胞的特定发育阶段或功能状态下所有RNA序列信息的技术。该技术以其准确和高通量等特征,被广泛应用于生物学、医学和农学等基础性研究。寄生虫在体外发育、感染入侵和体内繁殖等不同阶段,发生着一系列复杂的生物变化。采用RNA-seq技术筛选寄生虫发育、感染和繁殖等不同阶段的差异表达基因,阐明其功能,获悉寄生虫-宿主互作的分子调控机制等研究是目前的研究重点和热点。基于此,作者对RNA-seq技术在寄生虫研究中的应用作一综述。     

紫花苜蓿响应低温胁迫转录因子的鉴定及表达分析

研究证明,转录因子广泛参与植物的生长发育过程并响应多种生物/非生物胁迫信号途径。低温胁迫可导致紫花苜蓿(Medicao sativa)减产、越冬率降低以及生产年限缩短。利用新一代高通量转录组测序技术,本研究对4℃低温胁迫下紫花苜蓿中响应低温胁迫的转录因子基因进行了鉴定,并对其表达情况进行分析,结果表明,转录组测序共获得78 925条Unigene序列和3 448个差异表达基因。其中,从3 448个差异表达基因中共鉴定出43个转录因子家族,共251个基因被显著地诱导表达。不同转录因子家族基因受低温胁迫诱导表达不同。本研究有助于在整体水平加深了解紫花苜蓿转录因子表达特性,为进一步研究这些响应低温胁迫的转录因子的功能提供参考。     

鸭茅响应水淹胁迫的miRNA差异表达分析

水淹胁迫是限制我国西南地区鸭茅产量和品质提升的主要环境因子,已经成为一种不容忽视的非生物胁迫。鉴定鸭茅耐涝相关的功能基因,并探究其调控机制是鸭茅种质创新,提高鸭茅耐涝能力的必要途径。以鸭茅耐涝品种“滇北”为试验材料,分别经水淹胁迫处理0、8和24 h后,利用Illumina Hiseq测序平台对鸭茅叶片进行小RNA测序。结果表明,在水淹胁迫处理下共鉴定得到208个差异表达基因（DEGs）,经过筛选后有38个基因上调表达,34个基因下调表达,共占差异表达基因的34.62%。“滇北”鸭茅在水淹胁迫下差异表达基因主要属于miR166、miR167、miR159、miR396和miR156这5个miRNA基因家族。基于对差异miRNA进行靶基因预测及靶基因的GO和KEGG功能分析,发现这些靶基因主要参与细胞生理过程、代谢过程、IL-17信号通路、Th17细胞分化等植物逆境响应过程,为进一步揭示鸭茅在水淹胁迫下的分子调控机制提供了研究线索。     

Shrub Encroachment Under the Trees Diversifies the Herb Layer in a Romanian Silvopastoral System

Rangelands with scattered trees are complex and dynamic systems with a long history in Europe. Generally referred to as “wood-pastures,” they are considered to have outstanding conservation value. Thorny shrubs are important for supporting the biodiversity of these wooded rangelands, as well as facilitating the regeneration of trees by acting as nurse species. We assess the direct effects of temporary shrub encroachment under the cover of mature sparse trees on overall plant and habitat diversity. We surveyed the herb layer of the main landscape features of a wood-pasture: open pasture, trees with a grass understory, trees with shrubs, and adjacent forest edges. The herb layer under trees with shrubs resembled that of forest edges more than open pastures and trees with grass. Trees with grass had a higher cover of ruderal species than trees with shrubs, while forest edges and open pastures had a lower cover of them. Forest species were absent from open pastures but were well represented in the other sites. The herb layer of trees with shrubs and forest edges had similar cover values, while trees with grass had a significantly lower cover of herbs than the other types. Trees with shrubs had higher species richness than any of the other three landscape features and had a much higher proportion of diagnostic species. We conclude that the scattered trees and shrubs of the studied silvopastoral system have additive facilitative effects on their understory, probably through modifying the microenvironment and grazing pressure, leading to the formation of temporary diversity hot spots with distinct vegetation. Thus maintaining a moderate level of shrub-encroachment under sparse trees is recommended for not only creating safe havens for tree recruitment but also increasing the overall species and habitat diversity of wood-pastures.     

AM真菌提高植物抗逆性的机制

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizae,AM)真菌是自然界中最广泛的植物共生真菌,可以提高宿主对生物和非生物逆境的抗性。AM真菌能通过改善养分吸收、增加渗透调节物质的积累,提高抗氧化酶类活性、强化渗透调节作用并维持植物内源激素平衡,增加生长素的合成,调节碳氮代谢,刺激胁迫诱导基因表达,增强植物根系及菌丝本身对重金属元素的固持作用等提高植物对非生物逆境(如干旱、高低温、重金属、盐碱)的抗性;并能通过构建菌丝网络,形成对根部入侵病原真菌的机械屏障,增强抗病性相关酶活性,合成与抗病性相关的次生代谢产物,增强抗病、虫相关基因的表达,菌丝传递抗虫防御信号,能提高邻近植株的抗虫性,增强植物的抗病虫能力。本文归纳了近几年来国内外有关AM真菌影响植物抗逆性及其作用机理的研究进展,并对AM真菌在促进植物抗逆性方面的研究作了展望。     

基于转录组学比较研究甜高粱幼苗响应干旱和盐胁迫的生理特征北大核心CSCD

探究甜高粱响应干旱与盐胁迫的生理学差异及其分子机制,分析甜高粱在干旱和盐胁迫下的不同基因调控机制和代谢通路,可为饲草作物甜高粱抗逆栽培和育种提供依据。以辽甜1号甜高粱幼苗为材料,使用10%的PEG-6000和0.9%的NaCl模拟中度干旱和盐胁迫,胁迫2和7 d时进行光合气体交换参数、内源激素含量、有机渗透调节物质含量和抗氧化物酶活性测定,同时对幼苗叶片进行转录组测序及生物信息学分析,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:与对照相比,干旱和盐胁迫均显著影响甜高粱幼苗叶片生理指标的变化,但盐胁迫对甜高粱幼苗叶片光合参数和内源激素生长素、细胞分裂素含量抑制程度均高于干旱胁迫,可溶性糖含量在干旱胁迫下显著高于盐胁迫,抗氧化物酶活性和脱落酸含量低于盐胁迫,说明甜高粱对干旱和盐胁迫响应的生理机制不同;利用转录组测序技术鉴定出甜高粱叶片在处理2 d时,干旱和盐胁迫下分别有922和2047个上调基因以及975和1714个下调基因,处理7 d时分别鉴定到157和795个上调基因以及54和722个下调基因;同时鉴定出40个干旱胁迫响应基因和493个盐胁迫响应基因,基于GO富集分析发现甜高粱幼苗在干旱和盐胁迫下响应基因均显著富集于植物逆境响应相关通路,KEGG富集分析发现,干旱胁迫响应基因显著富集于内质网加工和剪切体代谢通路,盐胁迫响应基因显著富集在植物激素信号转导代谢通路;对光合作用、植物激素信号转导、抗氧化物酶和淀粉与蔗糖代谢通路相关差异基因进行分析发现,这些差异基因的表达模式与生理指标变化趋势吻合。因此,甜高粱在转录水平上对盐胁迫的适应稳态落后于干旱胁迫,中度胁迫下甜高粱幼苗对盐胁迫的耐受性要低于干旱胁迫,可溶性糖在甜高粱幼苗抵御干旱胁迫中发挥重要作用,植物激素信号转导和抗氧化物酶活性变化的共同调控是甜高粱幼苗对抗盐胁迫的关键。     

植物盐胁迫下应激调控分子机制研究进展

土壤盐渍化是制约全球农业生产的重要因素,掌握植物耐盐的分子机制对提高植物抗盐性和培育耐盐新品种具有重要意义。植物耐盐的分子机制非常复杂,涉及到大量的诱导基因及多条信号转导途径。近些年随着生物技术的发展,有关这些机制的分子生物学解释已取得了很大的进展。本文分析了前人的研究,从植物盐胁迫早期信号的传导过程、基因表达与调控,盐诱导相关基因的鉴定和功能分析等多个方面对近年来耐盐分子机制的研究进行了综述。同时我们还对现阶段存在的问题进行了分析,对未来的研究方向进行了展望。     

植物对低温胁迫的生理响应及外源脱落酸缓解胁迫效应的研究进展

近年来全球气候变化异常,极端天气和农业气象灾害频发,突发性低温胁迫已经成为农业生产中最常见的非生物胁迫之一。低温胁迫影响植物生长发育,对植物的生理机能、细胞膜组分及结构可产生直接或间接影响,降低作物产量和品质,严重制约农业生产。合理施用外源脱落酸（ABA）能够缓解低温胁迫对植物理化进程的影响。本综述系统阐述了低温胁迫对植物理化过程的影响,分别从光合生理、逆境生理、细胞膜组分及细胞结构、激素水平及基因表达等方面阐明了植物对低温胁迫的应激反应,分析了外源ABA缓解低温胁迫的积极效应。本课题论述了外源ABA缓解低温胁迫的研究现状和发展趋势,对农业稳产保产具有重要意义,也为今后植物抗冷研究提供理论依据。     

根际促生菌促生机理及其增强植物抗逆性研究进展

植物根际促生菌具有促进植物生长、提高作物产量及诱导植物产生系统抗性来抵御生物和非生物胁迫的作用。目前，随着绿色可持续现代农业的大力发展，微生物菌肥成为备受青睐的新型肥料。因此，有关根际促生菌的分离、鉴定、与植物的互作机制以及利用根际促生菌制备微生物肥料等方面的研究日益受到重视。本文系统综述了根际促生菌促进植物生长的机理（包括固氮、溶磷、解钾、溶铁、分泌植物激素、释放挥发性物质等）和增强植物抵御生物胁迫（包括病原菌、害虫等）及非生物胁迫（干旱、盐害、重金属等）方面的研究进展，并针对根际促生菌的未来研究方向进行了展望。     

代谢组学在牧草与草坪草抗逆性中的研究进展

牧草和草坪草的生长和发育常常面临着严重的盐碱、干旱、高温等非生物胁迫的影响。代谢组学是功能基因组学和系统生物学研究的重要技术，它涉及不同物种的细胞调控过程中代谢物的识别和定量，能够在代谢水平上有效地筛选与植物产量和抗逆性等相关的重要代谢物。目前随着色谱和质谱等技术的发展，牧草和草坪草对胁迫响应的代谢组研究也取得了许多重大进步。本文总结了近5年来代谢组学在牧草与草坪草抗逆性研究中的进展，详细描述和讨论了在水分、温度、盐分等非生物胁迫下草类植物中重要响应代谢物的鉴定以及不同代谢通路的调节与变化过程，以期为牧草和草坪草抗逆性研究及认识其内在逆境适应机制提供理论基础。     

AM菌根真菌对非生物逆境的响应及其机制

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）广泛存在于农业生态系统中,是土壤中重要的微生物成员之一,能与宿主形成共生体,对植物具有多种有益效应。AM真菌共生体可改善土壤理化性状,改善根围微生物区系,促进植物水分和养分吸收利用,提高植物抗氧化保护酶（SOD,POD,CAT,PPO,PAL）活性和抗氧化剂（谷胱甘肽和抗坏血酸）含量,增加渗透调节物质的含量,减少超氧自由基的产生,诱导信号物质和次生代谢物质产生,诱导植物防卫基因表达,从而促进植物对非生物逆境的抗性,降低逆境胁迫对植物造成的伤害。通过总结近年来国内外有关AM真菌提高宿主植物对干旱、盐、温度、重金属等非生物逆境抗性的研究进展,阐述了AM真菌提高植物抗逆性的作用机制,同时讨论了AM真菌在植物抗生物逆境领域的前景。