转录组技术在果树研究中的应用

介绍了转录组技术的概念及研究的技术手段,并重点综述了转录组在果树的品种鉴定、生长发育、逆境胁迫以及发现新基因等方面的研究进展,及其在果树上的应用前景。     

朱顶红转录组De novo数据及功能注释分析

本研究利用Illumina高通量测序技术对PP333处理的朱顶红进行了RNA-seq测序,共获得26.91 Gb的数据,对其进行过滤去冗余后得到Unigene 106 684个,总长度为92 002 803 bp,平均长度为862 bp,N50为1 494 bp,GC含量为42.47%,Q20均达98%以上,表明测序质量较好。根据七大功能数据库比对结果,分别有53 853 (NR:50.48%)、29 732 (NT:27.87%)、35 889 (SwissProt:33.64%)、42 221 (KOG:39.58%)、40 258(KEGG:37.74%)、12 186 (GO:11.42%)以及42 559 (InterPro:39.89%)个Unigene获得功能注释。根据Nr注释结果,可匹配到物种为油棕、海枣、小果野芭蕉、莲等。在KOG注释中通用功能和预测占比最高。按GO功能分类,可分为生物过程、细胞组成、分子功能三类,52个分支,大量Unigene与代谢过程、细胞过程及单生物过程相关。按照KEGG功能分类,分为6类,21个功能组,大量Unigene与代谢相关,占比60.39%。本研究结果为朱顶红的矮化机理研究及其基因挖掘提供依据。     

Gene response in rice plants treated with continuous fog influenced by pH,was similar to that treated with biotic stress

Background

Throughout Asia, including Japan, rice plants are cultivated in a wide range of areas from lowlands to highlands and are frequently exposed to fog, including acid fog. Some physiological studies have shown that acid fog can be a stress factor for plants. We analyzed the gene expression profiles of rice plants treated with artificially prepared simulated acid fog (SiAF) or simulated neutral fog (SiNF) for 1 or 7 days.

Results

Microarray analysis results suggested that both the SiAF and the SiNF treatments induced the expression of genes involved in the defense and stress responses in rice plants. Induction of such genes was detected in plants treated with SiAF for 1 day, and the number of induced genes increased in plants treated with SiAF for 7 days. The genes for defense and stress responses were also induced by SiNF for 7 days, although they were not induced by SiNF for 1 day. The gene expression profiles of the SiAF-treated and the SiNF-treated plants were compared to those of plants treated with other stress factors. The comparison revealed that both SiAF and SiNF treatments have similar effects to biotic stresses and ozone stress. The genes encoding NADPH oxidase and germin, which function in apoplasts, were also induced by SiAF, SiNF and biotic stresses.

Conclusions

These findings suggest that both the SiAF and the SiNF treatments may result in oxidative stress through the apoplastic production of reactive oxygen species.     

低磷胁迫下玉米幼苗生理响应及相关基因表达研究

以玉米品种合344为试验材料,对低磷胁迫下玉米幼苗叶片生理表型指标与玉米叶片转录组差异基因表达数据联合分析,探究低磷胁迫下与玉米幼苗叶片生理表型变化相关的关键响应基因及其调控规律。结果表明,低磷胁迫下玉米叶片的叶绿素荧光参数(FV/FM)以及叶绿素含量均有不同程度的降低,并且叶绿素合成相关基因大部分为下调表达,叶绿素降解相关基因大部分为上调表达。玉米叶片光合特性相关基因大部分呈下调表达,同时光合效率显著降低。在低磷胁迫下,SOD与POD活性随处理时间增长逐渐上升,编码两种酶的基因大部分上调表达。同时检测到8条MDA合成关键基因LOX,磷胁迫下其中7条均有不同程度的上调表达,同时MDA含量也随处理时间逐渐上升。     

小麦条锈菌鉴别寄主中4抗条锈性的转录组学分析

为解析中4的抗条锈性分子机制,通过转录组测序,以侵染0 h为对照,分析条锈菌侵染12、24和48 h后差异基因的表达情况。结果共获得5 151个持续上调表达差异基因,其中,4 482个基因获得定位信息（A、B、D染色体组各占30.75%、35.27%、33.98%）,669个为新基因（无法确定其染色体位置）。GO功能注释分类将这些基因分成3大类46个亚类,主要涉及催化活性、转运活性、细胞部件、细胞、细胞器、代谢过程、细胞过程、单有机过程等;KEGG通路分析结果显示,获得定位信息的上调表达差异基因主要涉及剪接体、苯丙氨酸代谢、过氧化物酶体、半乳糖和氨基酸代谢等通路;新基因主要涉及糖的合成与代谢、氨基酸的代谢等通路。植物与病原菌互作通路共发现33个持续上调表达差异基因,编码抗病蛋白、MLO类蛋白、NAC和WRKY转录因子等。本研究结果为进一步解析中4抗条锈病的作用机制奠定了基础。     

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。     

碱胁迫下脱落酸对两种苹果砧木幼苗根系生长的影响

土壤是制约苹果根系生长的主要因素。为了进一步分析苹果砧木根系对碱胁迫的响应，首先对两种耐碱性不同的苹果砧木幼苗——富平楸子（Malus prunifolia）（耐碱性强）与平邑甜茶（M. hupehensis）（耐碱性较弱）的根系结构和脱落酸（ABA）含量进行了分析。之后，又对富平楸子进行了转录组分析。在碱胁迫15 d后，和富平楸子相比，平邑甜茶幼苗的根系生长明显降低。两种砧木幼苗根系中脱落酸（ABA）含量均在48 h增加，但平邑甜茶根系中ABA含量的增加幅度较小。qRT-PCR分析结果显示，在富平楸子中，CIPK1和AHK1表达量在24 h和48 h上调。而在平邑甜茶中，AHK1表达量在48 h有缓慢的上升，CIPK1的表达量下调。这些结果表明，碱胁迫下，ABA含量的增加可能促进根系的生长，提高植物耐碱性。     

黄鳝生长差异基因发掘及其调控机制初步研究

为揭示黄鳝(Monopterus albus)生长相关基因的调控机制,对相同亲本具有显著性生长差异的黄鳝肝脏进行了转录组测序分析。结果显示,转录组测序共得到19149个基因,其中差异基因598个,差异基因中有303个基因显著上调,295个显著下调。KEGG通路分析发现,598个差异基因分属262条通路中,其中有38条通路显著富集。GO功能注释发现,与生长相关的差异基因有7个,分别为col1α1、nkx6.1、nnos、plexina4、igfbp1、pcgf1和h3.3,这些基因表达水平的变化可能对黄鳝神经、内分泌和消化系统的发育及生理活动产生了调节作用从而影响了黄鳝的生长。结合KEGG通路分析发现,col1α1所在的利什曼病通路和nnos所在的精氨酸和脯氨酸代谢通路富集显著,说明其对黄鳝生长具有重要调节作用。