高加索三叶草响应不同降温模式低温胁迫的代谢组学分析

为探究高加索三叶草（Trifolium ambiguum Bieb.）对不同降温模式低温胁迫的代谢响应机制，本试验对其分别进行缓慢降温（Gradual cooling，GC）和骤然降温（Sudden cooling，SC）处理，利用广泛靶向代谢组学技术检测叶片代谢物，并比较2个处理组与常温对照组（CK）间的代谢物差异。结果表明：在高加索三叶草叶片中共检测出894种代谢物；与CK相比，在GC和SC处理组中分别筛选出124个和139个差异代谢物（Differential metabolites，DMs）；2处理组的DMs均主要富集在氨基酸代谢和次生代谢产物的生物合成；紫铆因含量仅在GC组中显著增加（P < 0.05），酪氨酸和新橙皮苷含量仅在SC组中显著增加（P < 0.05）；γ-氨基丁酸、亮氨酸、组氨酸、赖氨酸、柠檬酸、矢车菊素和木犀草素含量在2处理组均显著增加（P < 0.05）。这些代谢物含量的增加可能是高加索三叶草适应低温胁迫的主要机制。     

菠萝蜜响应低温胁迫的转录组分析

通过研究抗寒性不同的菠萝蜜品系，筛选菠萝蜜抗寒关键基因，为菠萝蜜抗寒改良和耐寒良种选育提供理论依据。以自然低温胁迫后广西本土的菠萝蜜抗寒品系、泰国引进的低温敏感型菠萝蜜品系为研究材料，结合田间表型持续观测，并运用转录组测序技术从分子水平上对2个不同抗寒特性菠萝蜜进行生物信息学分析。两个品种共得到30585个差异表达基因，上调17083个，下调13502个。GO功能富集分析显示，差异表达基因显著富集在光合作用的光捕获、光反应、光合作用的调节，对光强度的反应、光系统、光系统I、光系统II，叶绿素、NADH、色素结合功能，以及叶绿素、类黄酮、类胡萝卜素、萜类等次生代谢物的代谢过程。KEGG途径富集分析结果显示,光合作用相关途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及MAPK信号通路为菠萝蜜响应低温胁迫的重要代谢途径。差异表达基因注释到WRKY、ERF、bHLH、NAC、MYB等家族转录因子，与植物应答低温胁迫密切相关。光合作用相关途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及MAPK信号通路是菠萝蜜应答低温胁迫的重要代谢途径，WRKY、ERF、bHLH、NAC、MYB等家族转录因子可能参与菠萝蜜应答低温胁迫。     

木豆响应低温胁迫差异表达基因分析

为探讨木豆[Cajanus cajan (L.) Millsp.]响应低温胁迫的机制，本研究以1份耐低温(MD)和1份低温敏感(QZ)木豆为试验材料，经4℃低温胁迫处理后进行RNA-seq测序分析，结果表明：2份木豆RNA-seq获得了丰富的转录本信息，对转录因子和差异表达基因的基因功能进行注释。木豆响应响应低温胁迫的转录因子主要包括MYB，AP2-EREBP等；在两份材料中，GO分析发现DEGs注释在细胞组成中“膜”和生物学过程中“细胞过程”，KEGG分析均显著富集在“核糖体”通路中，而MD中还显著富集在植物激素信号转导、昼夜节律-植物等通路。通过两份材料对比，在MD材料中发现特有与耐低温相关的150个DEGs，主要为α-1，4-葡萄糖苷酶，参与碳水化合物、脂质代谢等途径。还筛选37个与耐寒相关重要差异表达基因和14条通路，并对10个DEGs进行qRT-PCR验证。本文从分子水平阐述了木豆低温胁迫下的响应机制，为未来木豆的抗寒育种奠定了理论基础。     

紫花苜蓿花青苷合成的转录组分析

为探究紫花苜蓿（Medicago sativa）花色形成的分子机制，本试验以紫花苜蓿及其白花突变体为研究材料，进行转录组测序。结果表明：紫花和白花之间共有差异表达基因4 857个；代谢通路富集分析中，苯丙氨酸生物合成途径等6条代谢通路显著富集；研究还发现类黄酮合成通路中关键基因二氢黄酮醇4-还原酶（Dihydroflavonol 4-reductase，DFR）在白花突变体中的表达量显著下调，其启动子中存在MYB和bHLH等转录因子的结合位点；转录组以及荧光定量PCR的结果均表明：MYB，bHLH和WD40等基因的表达量都具有显著性差异。这些结果表明MYB转录因子或MBW复合物可能通过调控DFR的转录影响紫花苜蓿花色形成。本试验为探明紫花苜蓿花青苷合成的分子机制提供了理论基础。     

低温胁迫下不同青海野生草地早熟禾的转录组比较分析

为探究青海野生草地早熟禾（Poa pratensis）低温胁迫下的分子应答机制,本试验以青海省野生草地早熟禾耐寒材料‘10-122’和低温敏感材料‘09-126’为研究对象,采用高通量Illumina Hiseq测序技术分析了在低温胁迫与常温对照间的转录组差异。结果表明：‘10-122’共有31 943个差异表达基因,其中,17 088个差异表达基因上调表达,14 855个差异表达基因下调表达;‘09-126’共有25 905个差异表达基因,其中,13 513个差异表达基因上调表达,12 392个差异表达基因下调表达;对2种材料进行差异表达基因富集分析,得出差异表达基因低温胁迫下在光合作用、氧化还原反应过程、碳水化合物代谢、细胞膜系统、转运蛋白以及次生物代谢中富集显著;此外,一些钙信号调节、激素代谢和信号传导、抗氧化系统、碳水化合物代谢等通路的基因仅在耐寒型种质材料‘10-122’上调表达,可作为潜在的抗寒基因,如CML、CPK、CALM、DHAR、GST、NCED、SNRK2、BSK、CKX、BIN2、ARF和PEK等。     

偃麦草盐胁迫下转录组分析

为探究偃麦草（Elytrigia repens）耐盐分子机制,本试验以耐盐差异显著的E36与E42为试验材料,对180 mmol·L^-1 NaCl处理0 d和3 d的叶片进行转录组测序。结果显示：转录组测序共获得80 735个Unigene,在NR数据库中共有10个同源性较高的物种;将差异表达基因进行KEGG功能注释,其中E42盐处理3 d和0 d对比产生的差异表达基因在植物病原体相互作用、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成等方面有显著富集,E36盐处理3 d和0 d对比产生的差异表达基因在核糖体代谢、亚油酸代谢、碳代谢中具有显著富集;对E42盐处理0 d与3 d Unigenes进行对比,获得159个与耐盐相关差异表达基因,同样E36在盐处理下,获得61个与耐盐相关基因;对比代谢通路发现,E36和E42在光反应-捕光蛋白途径有明显差异;经qRT-PCR验证差异表达基因结果与转录组数据一致。偃麦草耐盐及敏盐种质在盐胁迫下光合调控、脯氨酸及过氧化物代谢在转录表达上均呈现显著差异。     

青海野生草地早熟禾响应干旱胁迫的代谢通路及转录调控分析

为探究青海野生草地早熟禾（Poa pratensis）响应干旱胁迫的分子机制,本研究以青海野生草地早熟禾抗旱材料‘10-202’和敏感材料‘09-61’为研究对象,采用高通量Illumina Hiseq测序技术对15% PEG-6000模拟的干旱胁迫和正常处理下的2份材料的叶片进行差异基因表达分析。结果表明：‘10-202’处理间存在3 166个差异表达基因（Different expression genes,DEGs）,上调和下调表达基因数目分别为1 979和1 187个;‘09-61’处理间共有314个DEGs,上调表达的有64个,下调表达的有250个。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析发现,2份材料的差异基因均显著富集在淀粉和蔗糖代谢通路。运用MapMan软件对‘10-202’干旱胁迫下与转录调控相关的差异基因进行了功能注释,发现bHLH,AP2/EREPB及C2H2锌指家族转录因子在响应干旱胁迫中发挥着重要作用。本研究为后续挖掘草地早熟禾耐旱相关候选基因的克隆和功能验证奠定了理论基础。     

外源NO缓解草地早熟禾镉胁迫的转录组分析

为揭示外源一氧化氮对草地早熟禾（Poa pratensis）镉（Cadmium,Cd）胁迫缓解机制,本试验采用高通量Illumina Hiseq测序技术研究了草地早熟禾根施1 000 μmol·L^-1氯化镉和叶面喷施50 μmol·L^-1 NO供体硝普钠24 h后转录组基因的差异表达。对测序数据进行分析结果显示,4个处理组共有22 730个差异表达基因,包括15 332个上调基因和7 398个下调基因。通过富集分析发现外源NO主要通过调控与信号转导、碳水化合物转运与代谢、氨基酸生物合成及苯丙烷生物合成等途径相关的基因缓解镉胁迫。此外,本研究对Cd处理与Cd+NO处理组的差异表达基因和代谢通路进行分析,筛选出了一系列由NO信号介导的草地早熟禾响应镉胁迫关键基因,并将其列为NO缓解草地早熟禾镉胁迫相关的候选基因。本研究为挖掘草地早熟禾耐镉相关调控基因和功能基因提供基础。     

藏鸡与白羽肉鸡垂体转录组差异表达研究

试验旨在通过对藏鸡和白羽肉鸡垂体转录组测序和生物信息学分析,筛选出与鸡生长发育相关的差异表达基因（differentially expression genes,DEGs）及信号通路。本研究选用42日龄健康藏鸡和白羽肉鸡各3只,分别采集垂体组织利用Illumina HiSeq 2000平台进行转录组mRNA测序,对筛选到的DEGs筛选DEGs,GO和KEGG数据库功能注释和富集分析,实时荧光定量PCR验证随机挑选的DEGs表达水平。结果显示,藏鸡和白羽肉鸡分别获得126 094 302和125 666 442条clean reads。与白羽肉鸡相比,藏鸡垂体组织中共有DEGs 392个,其中196个为上调基因,196个为下调基因（P<0.05）,其中包括生长激素（GH）基因、生长激素释放激素受体（GHRHR）基因和胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1（IGF2BP1）基因。GO和KEGG富集分析发现,DEGs显著富集于细胞黏附分子信号通路和神经活性配体-受体相互作用信号通路等细胞通讯相关的信号通路,GH、GHRHR和IGF2BP1基因也显著富集于神经活性配体-受体相互作用信号通路。实时荧光定量PCR结果显示,转录组测序结果准确可靠。综上研究,本研究初步揭示了影响藏鸡和白羽肉鸡生长发育速度差异的关键候选基因和信号通路,为了解鸡垂体组织调节生长发育的分子机制提供了理论依据。     

解淀粉芽孢杆菌DGL1促燕麦生长分子机制及代谢通路探究

分离自青海大格勒干旱沙地的解淀粉芽孢杆菌DGL1(Bacillus.amyloliquefaciens)被证实能够促进青海本地燕麦(Avena sativa)品种‘青燕1号’的生长。为了揭示DGL1促进燕麦生长的分子机制,本研究通过Illumina高通量转录组测序技术分析燕麦根部与菌株DGL1菌悬液分别互作2h,4h,8h,12h的处理组与对照组(CK)间的转录组差异表达基因,并通过GO富集、KEGG Pathway富集分析燕麦地上部分差异表达基因的相关代谢通路及关键基因。结果表明：燕麦根部与DGL1菌悬液互作2h,4h,8h和12h,燕麦叶部分别有1894,6130,8033和12215个差异表达基因,显著富集在氨基酸代谢、植物光合作用、次级产物代谢通路和与燕麦生长发育调控等相关代谢途径;通过KEGG富集分析发现IAA合成的色氨酸代谢途径中生长素早期响应蛋白编码基因AUXI、茉莉酸信号途径中核心受体编码基因COI1,铵转运蛋白编码基因AMT等基因显著上调,推测菌株DGL1对燕麦的促生机制是通过促进燕麦光合作用、激素代谢、次生代谢物合成、氨基酸代谢等多个途径相互协调的结果。     

羊源D型多杀性巴氏杆菌感染小鼠脾脏转录组分析

试验旨在探索羊源D型多杀性巴氏杆菌入侵宿主脾脏组织中引发的免疫应答途径。首先利用羊源D型多杀性巴氏杆菌(HN01菌株)感染小鼠,建立羊源D型多杀性巴氏杆菌感染的动物模型;之后利用转录组测序技术获得感染小鼠与正常小鼠的脾脏转录组数据,并使用COG、KOG、eggNOG、GO、KEGG数据库对测序结果中的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行功能注释与分析,同时对于显著富集到关键免疫通路的差异表达基因使用STRING软件和KEGG mapper进行蛋白互作分析,筛选出核心通路中起关键作用的基因;最后选取关键的10个基因进行实时荧光定量RT-PCR验证。转录组分析结果显示,与正常组相比,感染组中筛选出3 380个差异表达基因(P<0.01,log₂|FoldChange|≥0.5),其中1 691个基因上调,1 689个下调。基因功能富集分析结果表明,感染组脾脏中的差异表达基因主要发挥信号转导的功能,其主要参与的生物途径包括细胞因子与细胞因子受体互作通路、趋化因子信号通路、HIF-1信号通路、TNF信号通路。蛋白互作分析筛选出约28个核心差异表达基因,结合实时荧光定量RT-PCR验证后,其中9个基因的表达结果与测序一致,分别是C3、Cd4、Cxcl13、Lck、Gnai1、Grap2、IL-6、Cxcr6及Serping1基因。本研究初步证明了脾脏在抵抗多杀性巴氏杆菌入侵中参与了一系列免疫应答反应,为进一步研究羊源D型多杀性巴氏杆菌与宿主之间相互作用的分子机制奠定理论基础。     

大型迪庆藏猪不同生长阶段背脂与腹脂脂质代谢差异基因及调控网络分析

旨在筛选大型迪庆藏猪不同生长阶段、不同部位脂质代谢差异的关键基因。本研究选择胎次相同、出生日期相近、体重10 kg左右的大型迪庆藏猪36头,随机分为3组,相同条件育肥,分别在平均体重达40、80和120 kg时屠宰,测定胴体性能,每组采集3头猪的背脂和腹脂进行高通量转录组测序,测序数据经拼接、比对,筛选与脂质代谢相关的显著差异基因并进行GO、KEGG分析、基因互作网络分析。结果表明,40、80和120 kg大型迪庆藏猪腹脂vs.背脂分别筛到486、765和339个差异表达显著基因,随机挑选的EGR2、SOD3等5个差异表达显著基因的qPCR结果与转录组测序结果一致,差异表达显著基因主要富集在肌肉收缩、细胞黏附、间充质细胞增殖正调节等GO条目,心肌收缩、PI3K-Akt信号通路、Hippo信号通路等KEGG通路;40 kg组EGR2、RARRES2、TMOD4和SFRP2基因位于网络核心,EGR2、RARRES2、SFRP2在腹脂上调,TMOD4下调;80 kg组THBS1、PPARA、NRIP1和LPL基因位于网络核心,4个核心基因均在腹脂上调;120 kg组HTRA1、TSHR、LR...     

基于WGCNA技术研究驴肉嫩度基因及代谢物调控网络

旨在通过WGCNA技术解析转录组和代谢组数据，探究驴肉嫩度调控机制。试验动物采用24~36月龄的健康雌性广灵驴（平均体重236.10 kg），将驴肉剪切力和肌内脂肪含量作为表型数据，以每个样品3个重复进行表型数据测定。本试验基于前期研究的具有显著剪切力和肌内脂肪含量差异的14个广灵驴背最长肌样本的转录组和代谢组测序数据，运用WGCNA技术筛选与驴肉嫩度相关的基因及代谢物并进行转录组与代谢组联合分析，解析嫩度相关基因与代谢物。结果表明，利用WGCNA技术通过|r|≥0.5以及P≤0.05筛选标准得到3个与嫩度相关的关键基因模块Greenyellow、Darkgrey、Darkgreen以及2个关键代谢物模块Brown、Yellow。对关键基因模块进行GO富集分析发现，模块内基因主要在甘油磷脂的生物合成、脂质氧化、脂肪酸β-氧化、细胞大分子分解代谢过程、肌肉器官发育、钙离子结合等GO功能上富集。存在于关键模块内的基因及代谢物经KEGG功能富集分析发现，其大多集中在精氨酸和脯氨酸代谢、Wnt信号通路、蛋白质消化吸收、脂肪酸代谢、TCA循环、胰高血糖素信号通路、甘油磷脂代谢、嘌呤代谢、β-丙氨酸代谢等通路上。联合分析表明，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、β-丙氨酸代谢以及PPAR信号通路可能调控驴肉嫩度。WGCNA及联合KEGG共富集分析筛选到的丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、β-丙氨酸代谢以及PPAR信号通路可能对调控驴肉嫩度有重要作用；而GAD1、PPAT、NIT2、AGMAT、CARNS1、ACOXL以及腺苷酸基琥珀酸、L-脯氨酸、L-谷氨酸、肌酸、高肌肽、肌肽、泛酸、（9S）-羟基十八碳二烯酸则可能是影响驴肉嫩度的候选基因及代谢物。本试验可为今后广灵驴肉质嫩度的分子调控与改良育种提供一定的理论基础。