碱胁迫下榆叶梅差异基因表达分析

为了解榆叶梅(Prumus triloba Lindl.)在短期碱胁迫下的分子响应机制,本研究采用Illumina HiSeq^TM2500高通量测序技术对其在0、1、3、6、12 h碱胁迫下的叶片进行了de novo转录组测序,以此鉴定与碱胁迫相关的差异表达基因(DEGs)。结果表明,从5 960万条raw reads中获得了约5 300万条高质量clean reads,经从头组装后获得了124 786条榆叶梅unigenes。基于8 948个 unigenes差异表达(DEGs), GO富集分析发现,其中有28个基因可能在早期碱胁迫响应机制中起着重要作用; KEGG富集分析发现,不同碱处理时间下的KEGG途径(pathways)具有显著差异。对7个碱性胁迫反应相关基因进行RT-qPCR验证,所得基因的表达模式与RNA-Seq数据结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。本研究首次对碱胁迫下的榆叶梅叶片进行了转录组分析,获得的序列数据极大地丰富了榆叶梅可利用的基因资源,深入了解了榆叶梅碱胁迫的分子响应机制,同时为研究以榆叶梅为砧木的中国李(Prunus salicina)在碱胁迫下的适应机制奠定了分子研究基础。     

温度胁迫对幼体大海马基因转录表达的影响

为探究大海马幼体在高温和低温胁迫条件下基因表达水平的变化规律,采用Illumina平台的PE150测序功能对大海马幼体肝脏进行了转录组测序。对照组、高温胁迫组和低温胁迫组测序数据组装后获得22 513个单基因簇(Unigene),N50为2 223 bp,平均长度为1 122.71 bp。与对照组相比,高温胁迫组共获得14 009个差异表达基因,其中5 543个差异表达基因上调,8 466个差异表达基因下调;低温胁迫组共获得20 030个差异基因,14 016个差异表达基因上调,6 014个差异表达基因下调。差异表达基因经KEGG数据库富集发现,高/低温胁迫均导致大海马体内抗氧化途径相关基因表达(HSP70、HSP90、SOD等)发生显著改变;另外,高温胁迫还造成大海马免疫系统相关基因(PIK3R、Akt、IL-10、TLR等)以及细胞凋亡相关基因(CYCS、CASP9、CASP3等)表达显著改变;低温胁迫造成DNA损伤修复(MSH、DDB2、XRCC2、RAD52、Ogg1、PMS2等)、脂肪酸代谢(StARD7、ApoA4、CYP51、Fadsd6等)和细胞凋亡(P21、P53、BAX等)相关基因显著上调。选择HSP70、Fadsd 6与IL-10等13个差异基因验证,RT-qPCR结果与RNA-Seq测序结果基本一致。本研究结果为深入探究大海马温度应激的调控机制奠定了一定的理论基础,而且有助于预防极端温度对大海马造成损伤。     

药用植物金银花Dof基因家族的筛选及表达分析

Dof(DNA-binding one zinc finger)蛋白是一类植物所特有的转录因子,N-末端具有高度保守的C₂-C₂单锌指结构域,C-末端的转录调控区的氨基酸具有高度多样性,其在植物光合、细胞周期及逆境响应等过程中发挥着重要的作用。本研究基于金银花测序数据,利用生物信息学的方法筛选了候选的LjDof基因,并对其理化性质、亚细胞定位、同源序列比对、保守基序、系统进化发育和表达模式进行了深入分析。结果表明,金银花Dof转录因子家族包含11个基因,编码的氨基酸的个数为157~492,理论等电点为5.45~9.48,均为不稳定亲水性蛋白。亚细胞定位显示,LjDof基因都在细胞核中有定位,个别在其他部位也有定位。同源比对和Motif分析发现,11个LjDof基因都含有完整的C₂-C₂单锌指结构。系统进化发育分析表明,金银花Dof蛋白分为五个亚类。实时荧光定量PCR及表达模式分析表明,LjDof基因在金银花低温胁迫不同时间下有着不同的表达规律。本研究结果为进一步研究金银花Dof基因在逆境胁迫下的功能提供了理论基础。     

甜瓜VQ家族基因鉴定及白粉病菌响应分析

VQ家族基因是植物特有的一类基因,其编码蛋白主要与WRKY蛋白相互作用协同调控下游基因表达,在植物生长发育及抵御各种外界环境胁迫中起重要作用。为揭示甜瓜VQ家族基因在抗白粉病中的功能,本研究采用生物信息学方法从甜瓜基因组中鉴定到26个VQ家族基因,这些基因不均匀地分布在甜瓜11条染色体上。系统进化分析表明,该家族成员分布于不同的分支中,分别与拟南芥VQ家族蛋白不同成员聚在一起。基因结构分析表明,甜瓜VQ家族基因序列均无内含子,只有1个外显子。组织表达分析表明,1个甜瓜VQ家族基因组成性表达,23个甜瓜VQ家族基因组织特异性表达。此外,白粉病菌侵染之后,6个VQ家族基因呈现不同程度的响应。本研究结果为进一步研究甜瓜VQ家族基因在甜瓜抗白粉病中的功能奠定了理论基础。     

小麦钾离子通道蛋白基因TaPC1介导植株抵御低钾逆境功能研究

  【目的】  钾离子通道 (potassium channel, PC) 蛋白通过介导离子跨膜转运，增强低钾胁迫下植株对钾素的吸收和利用能力。本研究以采用RNAseq鉴定小麦应答低钾基因获得的PC家族基因TaPC1为对象，对该基因分子特征、应答低钾表达模式及其介导植株抵御低钾逆境的能力进行研究。  【方法】  采用生物信息学工具分析TaPC1分子特征，采用溶液培养法培养丰钾 (K₂O 6 mmol/L )、低钾 (K₂O 0.06 mmol/L) 处理小麦和转化株系幼苗，采用 DNA 重组技术构建TaPC1亚细胞定位和表达质粒，利用农杆菌介导法遗传转化烟草。采用常规植株形态、生理和qPCR方法测定植株生长、生理指标和基因表达。  【结果】  TaPC1与植物种属PC家族基因具有较高的同源性，该基因编码蛋白具有植物种属PC蛋白跨膜域保守特征，翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。低钾 (0.06 mmol/L) 处理下，根、叶中TaPC1表达增强；将低钾处理植株转入丰钾 (6 mmol/L) 营养液进行恢复处理后，根、叶中该基因表达下调，表明TaPC1呈低钾应答表达模式。基因遗传转化结果表明，与野生型 (WT) 对照相比，低钾处理下，超表达TaPC1烟草株系植株干物质积累量增多，细胞活性氧累积量减少，细胞保护酶 (SOD、CAT和POD) 活性提高，丙二醛含量降低。基因表达分析表明，低钾处理下，转化株系内细胞保护酶编码基因NtSOD1、NtCAT1;1、NtPOD1;2及NtPOD1;6的转录本丰度较野生型 (WT) 显著增多，表明上述基因通过增强表达，在改善转化株系低钾处理下细胞活性氧稳态中发挥重要作用。此外，与WT相比，低钾处理下转化株系的钾累积量显著增多，光合碳同化能力增强。  【结论】  TaPC1呈低钾胁迫增强表达模式，上调表达该基因能显著增强植株钾素吸收，有效维持低钾逆境下的细胞活性氧稳态特征，在改善植株光合物质生产和抵御低钾逆境能力中发挥重要作用。     

滇水金凤CHI基因的克隆及表达分析

【目的】查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)是花青素合成途径中的关键酶之一。通过克隆滇水金凤(Impatiens uliginosa) CHI基因并对其进行表达分析,进而探究滇水金凤花色形成及变异机理,为凤仙花花色改良及新品种培育奠定了一定的基础。【方法】利用RT-PCR和RACE技术进行基因克隆,利用DNAMAN和MEGA-X软件对所克隆基因的蛋白序列进行同源性分析和系统进化分析,利用qRT-PCR分析CHI基因的表达模式。【结果】克隆得到滇水金凤CHI基因的2个片段,命名为IuCHI1和IuCHI2,其cDNA全长序列分别为741 bp和636 bp。同源性分析表明,滇水金凤CHI基因的氨基酸序列与茶(ASU87415.1)、橄榄(AEO36936.1)等12个物种的序列同源性达到55.99%。系统进化分析表明,滇水金凤CHI1和CHI2均单独成一枝。表达分析表明,在红色滇水金凤中,2个CHI基因在4个花发育时期的表达量均呈逐渐上升趋势,而在白色滇水金凤中的表达量在第3时期最高,在其它几个时期则相对较少。【结论】推测滇水金凤的2个CHI基因为旁系亲缘关系,其在白色花和红色花的4个花发育时期的表达模式显示出一致性。     

分析地域文化在关中城镇景观设计中的表达

我国历史悠久,在城镇建设中因为地理位置、自然环境以及历史等多种因素的不同,形成了风格不同的城镇面貌,也是城镇景观设计的独特资源。进行城镇景观设计中融合地域文化特征,不仅可以提升城镇景观设计的艺术性,也赋予了城镇文化内在的精神与品质。基于此,主要简单地论述分析江西城镇景观设计中地域文化的表达。     

暗黑赤眼蜂低温贮存技术研究

旨在对暗黑赤眼蜂低温贮存技术进行研究，以期为规模化繁殖的暗黑赤眼蜂低温贮存提供依据。利用清水、0.5%盐水、1.0%盐水、1.5%盐水和直接冷藏等方式处理被暗黑赤眼蜂寄生的麦蛾卵，研究其低温贮藏技术。结果表明：与对照相比较，0.5%、1.0%和1.5%盐水处理后能够显著提高暗黑赤眼蜂的羽化率、降低其羽化畸形率；45 天以内，各浓度盐水处理的暗黑赤眼蜂单雌产卵量与对照之间差异不显著，表明在此时间内利用盐水处理可显著保持暗黑赤眼蜂的单雌产卵量；冷藏90 天后，暗黑赤眼蜂雌雄比例开始增大，75 天后，暗黑赤眼蜂的雌雄比例失调较为严重。研究表明：冷藏时间的增加不利于暗黑赤眼蜂各项指标的发育，但0.5%、1.0%和1.5%盐水处理后能在一定程度上减少负面影响，是羽化率、羽化畸形率、雌虫寿命、单雌产卵量和雌雄比例等指标的有利因素。     

氮磷钾施用方式对夏玉米植株和土壤养分及产量的影响

采用大田试验，研究等氮水平下不同肥料、分配方式及与磷、钾配施对夏玉米植株氮磷钾和土壤速效氮磷钾含量及产量的影响。结果表明：在常规施氮（底施和大口追施）、常规优化施氮（底施和大口、吐丝2 次追施）和控释氮素配施2 种磷钾水平用量（P2O5 105-K2O 120 kg/hm2和P2O5 157.5-K2O 180 kg/hm2）组合中，各处理大口期前植株干质量、氮磷钾含量、氮磷钾累积量以常规施氮高于控释尿素；成熟期穗粒数、千粒重和产量以控释尿素处理高于常规优化施氮处理，后者又高于常规施氮处理。等氮处理下，增施磷钾提高了植株磷、钾含量和累积量，植株含氮和氮累积量明显增加。各处理土壤速效氮、磷含量随生育进程不断降低，速效钾含量表现为“V”字型特征；土壤速效养分与植株养分含量表现趋势相反，生育后期控释尿素低于常规优化施氮，后者又低于常规处理。增施磷钾明显提高各时期土壤速效磷、钾含量，但使土壤氮含量降低。与对照相比，各处理单位氮、磷、钾生产籽粒能力降低；各处理中，单位养分生产籽粒以常规施氮高于常规优化施氮，后者又高于控释尿素。肥料养分利用率以控释尿素处理最高，其次为常规优化施氮，常规施氮最低。表明与常规施氮相比，控释尿素结合磷钾底施，能协调生育期间养分供应，改善植株中后期氮磷钾吸收、积累和物质生产，是改善养分利用效率、穗部性状和产量的优化施肥技术。