干旱胁迫下枇杷叶片的转录组分析

分析干旱胁迫下枇杷叶片的转录组,挖掘功能基因并对其差异表达基因进行筛选和分析,为枇杷抗旱提供理论依据。利用新一代高通量测序技术测序,对测序结果进行de novo拼接、功能注释和ORF预测,将差异表达基因在COG、GO和KEGG数据库中进行比对注释。测序结果表明,获得转录本共88 530个,平均长度为740.64 bp,ORF41 748条。COG、GO和KEGG数据库将转录本分别划分为24,54个功能类别及291条代谢通路中。25 197个差异表达的基因在30条代谢通路中显著富集,与酶活性、激素合成代谢和信号转导等相关的差异基因积极响应枇杷干旱,其中双萜类、油菜素类固醇和类胡萝卜素3条生物合成途径中的差异基因呈现出较为一致的表达。采用实时荧光定量(qRT-RCR)对选取的差异基因进行验证,其中过氧化物酶、蛋白激酶byr2、丝氨酸苏氨酸蛋白激酶、脱落酸8'-羟化酶、吲哚-3-乙酰乙酸合酶相关基因上调表达,细胞色素P450 734A1基因下调表达。为枇杷提供了较为全面的基因信息和代谢途径数据,为干旱胁迫下枇杷分子调控机制的深入研究奠定了基础。     

盐胁迫下玉米离子变化及转录组分析

为了研究玉米在盐胁迫下体内离子变化以及功能基因的响应,为今后培育耐盐玉米品种奠定基础.本研究以4份玉米自交系为研究对象,在200mmol/L的NaCl溶液胁迫14天后,对玉米地下、地上部分中的Na+、K+、Ca2+含量进行测定并分析;同时,进行了转录组分析,研究玉米在盐胁迫下功能基因的表达情况.结果显示,4个自交系中叶...     

火龙果响应盐旱胁迫转录组分析

盐旱胁迫是植物生长过程中的常见威胁,且两种逆境经常同时出现,对植物生长和发育造成极大伤害。生理学研究认为盐旱逆境都会导致细胞渗透压改变,造成膜损伤等,产生的表型及生理变化相似,但是针对盐旱胁迫在基因表达调控层面差异的研究还很少。本研究分别使用PEG-6000及NaCl处理7日龄火龙果(Hylocereus spp.)幼苗,通过转录组测序及生物信息分析研究盐旱胁迫下基因表达变化,发现两种逆境胁迫下部分基因的表达模式是相似的,存在共有的调控通路和信号,但是也发现有些基因响应方式在两种胁迫下完全相反,大部分差异表达基因完全不同,说明火龙果应对盐旱胁迫的基因表达调控存在不同和相似之处。本研究筛选出大量同时响应两种胁迫的基因,可为未来选育具广谱抗性的火龙果品种提供理论依据。     

镉胁迫下桑树幼苗的转录组分析

为研究桑树幼苗对重金属镉胁迫应答的分子机制,挖掘与镉胁迫相关的功能基因,利用Illumina HiSeq测序方法对正常和CdCl2胁迫条件下的桑树幼苗进行转录组学研究。基于从头转录组组装,从镉胁迫下的桑树幼苗中分离到39758个非冗余转录本。这些转录本的平均长度和N50分别为1135、1968 bp,平均GC含量为41.72%。从不同的镉胁迫时期鉴定得到15882个差异表达基因。KEGG途径富集分析表明,这些差异表达基因分别主要参与光合作用、次生代谢和能量代谢相关途径。此外,36个转录因子家族的148个转录因子在不同镉胁迫时期存在差异表达,包括bHLH、MYB、B3、NAC、MYB-related等。qRT-PCR显示差异表达基因的表达谱与RNA-Seq分析结果一致。研究结果可为了解桑树对镉的耐受机制提供依据。     

西瓜细胞响应渗透胁迫转录组分析

渗透胁迫对西瓜(Citrullus lanatus)的生长、果实品质和产量产生不利影响。因此,迫切需要利用现代生物学研究手段对西瓜品种进行有效的遗传改良,增强其抗逆性。其中挖掘具有各种抗逆功能的基因和探明其响应渗透胁迫的分子机制是目前非常重要的研究内容。利用RNA-seq技术对二倍体西瓜悬浮细胞在100 mmol/L甘露醇人工模拟渗透胁迫前后进行转录组分析,结果表明,西瓜悬浮细胞在甘露醇处理2 h和4 h时基因表达模式相近,对2 h和4 h共有的1 933条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO分析发现,这些差异表达基因在分子功能、生物学过程和细胞组分三个主类中主要集中在代谢过程、催化活性和DNA复制等生物过程;KEGG Pathway分析结果表明,这些差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢、苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢和次生代谢物的生物合成等通路。与赤霉素、脱落酸、乙烯、茉莉酸及水杨酸五种植物激素信号转导相关的关键转录因子基因家族DELLA-domain protein (DELLA)、ABRE binding factors (ABF)、Ethylene-insensitive 3 (EIN3)、Myelocytomatosis protein 2 (MYC2)和TGACG motif-binding factor (TGA)在渗透处理后均有上调表达,说明这些基因可能在西瓜响应渗透胁迫过程中发挥正向调节功能。随机选取11条DEGs,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对DEGs进行了表达模式验证,发现其与RNA-seq测序结果表达规律一致,证明了RNA-seq结果的可靠性。该研究为进一步探讨西瓜抗渗透胁迫的分子调控机制研究提供了基因资源和理论基础,将有助于进一步研究西瓜的抗逆机制。     

盐胁迫下不同甘薯品种的转录组测序分析

为了获得甘薯耐盐转录组序列信息,挖掘差异表达基因及其相关代谢途径,本文以盐胁迫处理0 d、3 d和6d的耐盐甘薯品种‘榕薯819’以及不耐盐甘薯品种‘榕薯910’的叶片为材料,借助高通量测序技术进行转录组测序分析。结果表明, 2个品种共获得157,252条Unigenes,平均组装长度为576 bp。其中有83,264条Unigenes在七大数据库中得到注释,占总数的52.95%。NR注释分类结果显示,在牵牛花(Ipomoea nil)中比对到同源序列的Unigenes最多,共43,620条,占总数的57.05%。Unigenes在KOG数据库中的注释主要富集在普通功能预测(8752个)、信号转导机制(5067个)以及翻译后修饰、蛋白转换、分子伴侣(4471个)中。差异表达分析显示,在‘榕薯819’中,盐处理3 d和6d的样品差异表达基因数分别为323个和3752个,共参与了33个GO功能分类项和302条KEGG代谢通路。在‘榕薯910’中,差异表达基因数则分别为5554个和7395个,共参与了50个GO功能分类项,涉及了329条KEGG代谢通路。以部分差异表达基因的转录组数据为基础,...     

铅锌胁迫下山苍子雌雄花蕾转录组测序分析

为研究山苍子雌雄株的花蕾在铅锌胁迫下基因表达模式的差异,本试验以铅锌尾矿区中无污染和铅锌污染样地的山苍子雌雄株的花蕾作为试验材料,对无污染土地(CK)和铅锌污染土地的山苍子雌雄株的花蕾进行转录组测序,共设置4个差异分组,即无污染雌组、无污染雄组、铅锌污染雌组和铅锌污染雄组。测序结果显示,共获得88.41 Gb的Clean data,Q 30碱基大于94.30%,平均GC含量为45.81%,样品间进行差异基因筛选,得到差异基因的数量分别为3 204、4 698、5 038和4 124条。经GO数据库对其注释,结果表明4个比较组的差异基因大量参与生物过程部分,而极少量差异基因参与分子功能部分。根据KEGG通路富集分析可得出,山苍子响应铅锌复合胁迫的主要代谢途径有苯丙素生物合成、植物病原菌互作、次生代谢物生物合成以及芪类,二苯基庚酮和姜酚生物合成等,而山苍子雌雄株间差异主要体现在苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、次生代谢物生物合成以及新陈代谢等代谢通路上。本研究通过对铅锌胁迫下山苍子雌雄株的花蕾进行高通量测序,揭示铅锌复合胁迫对山苍子雌雄花蕾发育和重金属富集在基因层面上的影响及差异,并对后期进...     

转录组与代谢组联合分析揭示遮阴胁迫下甘薯的代谢响应途径

甘薯是喜光作物,但其在套种栽培模式中一般处于低位被遮阴,大田生长中后期也时常面临阴雨寡照天气而影响块根干物质积累,因此,解析甘薯在遮阴胁迫下的代谢响应途径可为其耐荫性品种改良提供理论依据。本研究对甘薯品种郑红23号进行透光率50%的遮阴胁迫15 d后发现,遮阴胁迫下郑红23号的叶绿素b以及总叶绿素含量较自然光照下均显著提高;叶绿素光系统PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和光合性能综合指数(PIABS)在遮阴胁迫下均显著下降;净光合速率和水分利用率显著降低,SOD酶和POD酶活性则显著提高;此外,遮阴胁迫显著提高了郑红23号的蔓长和比叶面积,根鲜重则显著降低。对遮阴胁迫和自然光照条件下的叶片组织进行转录组和代谢组联合分析发现,差异基因和差异代谢物主要共同富集于苯丙素合成途径、糖代谢相关途径、鞘脂代谢途径和精氨酸合成途径。苯丙素合成途径富集到的上调差异表达基因多数为POD酶家族基因,说明遮阴胁迫触发了甘薯的ROS活性氧清除系统。同时,遮阴胁迫降低了甘薯植株的糖代谢水平,...     

玉米发芽期响应盐胁迫的转录组分析

玉米种子发芽期对盐分较为敏感,为了进一步明确玉米发芽期对盐胁迫的应答机制,本研究利用高通量转录组测序技术,对玉米耐盐自交系昌7-2在150 mmol/L NaCl胁迫下的胚芽进行转录组测序和数据分析。结果表明：共有40 290个Unigenes获得功能注释,其中差异表达基因615个。在差异表达基因的GO富集分析中,对富集程度明显的前20个类别做出功能分析。有21个DEGs富集到苯丙烷类的生物合成途径,是KEGG富集分析最显著的通路。对差异表达基因进行COG分类,共得到25个不同的COG功能注释。通过对目标基因的挖掘共得到13个较重要的转录因子,涉及到MYB、WRKY、AP2、bZIP、bHLH和NAC等6个家族。本研究为挖掘玉米耐盐相关基因、解析玉米响应盐胁迫的分子调控机制提供科学依据。     

干旱胁迫和复水处理后梭梭转录因子的转录组分析

为了探明梭梭应对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理,利用高通量测序技术对正常浇水(对照,CK)、干旱胁迫组(轻度干旱胁迫组,LWS;中度干旱胁迫组,MWS;重度干旱胁迫组,SWS)和复水组(RSWS)梭梭的转录组和转录因子表达谱进行分析。结果表明:数据经de novo拼接共获得74 641条非冗余Unigene,N50长度1 537 bp,对转录组数据比对、注释后共检测到56个转录因子家族、1 307个转录因子编码基因。与对照组相比,干旱胁迫组和复水组中的差异表达基因均以下调表达方式为主,其中,AP2-EREBP、MYB、bHLH、WRKY、NAC、ABI3VP1家族基因在各胁迫组中均表达且表达数较多。复水组中偏向通过增加AP2-EREBP、WRKY和NAC家族上调编码基因数量来实现梭梭幼苗对水分刺激的应答调节;而干旱组更偏向下调AP2-EREBP和bHLH的编码基因数量来实现幼苗对干旱胁迫的响应。干旱组和复水组测序结果的表达量(FPKM)与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.947 8(P<0.01),0.967 2(P<0.01),结果证实了2种处理产...     

带状套作荫蔽及复光对不同大豆品种(系)生长及产量的影响

选取我国南方套作模式下20个不同产量水平的大豆品种(系),于2013—2014年采用净作和遮阴(遮阳网或玉米)对比分析了高产和低产大豆品种在荫蔽期及复光期的生长特点。结果表明,荫蔽期间,茎叶干物重显著低于净作,分配规律表现为"茎多叶少",分别为58.4%和41.6%;与高产类型大豆相比,低产类型茎叶干重下降比例、茎长、茎长/茎粗、茎长/地上部干物质、茎长/叶面积显著增加;荫蔽期地上部干物质与产量呈显著正相关,茎干物质比例与产量呈显著负相关。光照恢复后,地上部干物质迅速增加,分配规律表现为"茎少叶多",复光后30 d分别为47.7%和52.3%;高产类型地上部干物质、叶面积、叶干重比例、茎粗均显著大于低产类型,茎长/茎粗、茎长/地上部干物质、茎长/叶面积均显著小于低产类型;地上部干物质、叶面积、茎粗、叶干物质比例与产量呈显著正相关,茎长/茎粗、茎长/地上部干物质、茎长/叶面积与产量呈极显著负相关。通过复光前后生长性状与产量的回归分析,复光后30 d的叶干物质比例、茎长/地上部干物质、茎粗可作为预测套作大豆产量的主要指标。上述结果表明,选择荫蔽期茎长较短、地上部干物质较大、叶面积更大,光照恢复期茎粗较大、叶干物质比例较大、茎长/地上部干物质较小的大豆品种可以在套作下获得高产。     

大豆基因组和转录组的核基因密码子使用偏好性分析

研究大豆核基因密码子的使用模式,探讨影响其密码子组成和编码特点的因素,为运用基因工程技术提高改良大豆提供理论依据。以大豆基因组的46 430个高置信编码基因和2 071条大豆全长转录本序列为数据来源,应用CodonW软件对大豆全基因组密码子组成、同义密码子使用频率和全长转录组编码区密码子使用各项参数的计算和统计分析发现,基因的表达水平与编码区G+C和GC3s含量均呈极显著正相关,且G+C和GC3s含量越高的基因密码子使用偏好性越高,并确定了UCC和GCC为大豆最优密码子。编码区长度分组分析表明,密码子使用偏好性随编码区长度的增加而降低,编码区较长的基因则趋向于随机使用密码子,且在转录组数据范围内,编码区长度介于400~600 bp的基因表达水平最高。大豆叶片和种子中特异表达基因的密码子使用偏好性和基因表达水平较为接近,但种子特异表达基因的G+C和GC3s含量均显著高于叶片特异表达基因,而其芳香族氨基酸含量则极显著低于叶片特异表达基因。     

亚精胺提高大豆幼苗的抗旱性

对亚精胺（spermidine,Spd）在抗旱性不同的大豆品种幼苗中的作用进行了研究。结果表明,抗旱品种豫豆24号在渗透胁迫处理时,其叶片中的Sod含量明显大于不抗旱的豫豆6号。用Spa合成的抑制剂MGBG处理豫豆24号,则导致Spd含量下降和抗性的降低,外源Spd又可逆转MGBG对豫豆24号在渗透胁迫下的伤害。外源Spd可以明显提高豫豆6号的叶片内SN含量,并相应提高其抗性。以上结果表明,SN可以提高大豆幼苗的抗渗透胁迫能力。     

OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫的转录组分析

盐胁迫是影响水稻产量的主要因素之一,开展水稻耐盐机制的研究十分必要。为了揭示OsWD40基因参与耐盐的分子机制,以日本晴和OsWD40过表达水稻株系为材料,用浓度为200mmol/L的NaCl分别处理0、12、24和48h,对其根系进行转录组测序分析。结果显示,比较日本晴和OsWD40过表达株系在盐胁迫相同时间（ST0与NT0、ST12与NT12、ST24与NT24、ST48与NT48）的基因表达量,分别检测到1950、1646、3499和1522个差异表达基因。其中,盐胁迫处理24h的差异表达基因多于0、12和48h处理。对4个比较组的差异表达基因分别进行GO功能富集分析和KEGG代谢通路分析,发现差异表达基因主要富集在盐胁迫响应、脱落酸响应和转录调控等GO条目中,富集的重要代谢通路主要是植物激素信号转导,植物MAPK信号传导途径和苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成相关的次生代谢途径等。同时,转录因子家族基因,如WRKY、MYB和bHLH等,在各比较组中呈现差异表达。由此推测,苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成等植物次生代谢途径在OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫中发挥着重要作用,而且OsWD40可能介导响应脱落酸的基因转录调控,激活下游盐胁迫相关基因的表达。     

亚麻(Linum usitatissimum)铅胁迫转录组初步分析

亚麻的不同器官具有多种商业价值。随着土壤重金属污染情况日益加剧,有必要对亚麻响应重金属污染的分子机理进行研究。本研究采用二代测序技术,对亚麻在铅胁迫下地上部位样品进行转录组分析。通过对原始测序数据进行质量控制,并利用HISAT软件等对处理后数据拼接到亚麻参考基因组,获得了高质量Unigenes和拼接结果。对Unigenes进行序列比对、功能注释和分类、序列变异分析。结果显示,本次测序结果共获得43471条Unigene,并且这些Unigenes的大部分(89.6%)都完全比对到参考基因组的预测外显子区域。对测序结果的KOG和KEGG分析结果表明亚麻在铅胁迫条件下可能影响的通路信息。最后,对测序结果进行转录因子预测和序列变异分析,为后续针对亚麻响应重金属胁迫的相关研究提供了候选分子资源。     

幼龄核桃林下带状复合间作对大豆生长及产量的影响

为探明幼龄核桃林下复合间作的大豆生长变化及营养特性,以6个大豆品种为试验材料,在5年生的幼龄核桃林下进行带状复合间作,同时单作为对照,记载各品种的生长特性,并测量不同生育期的干物质积累量和成熟后籽粒的蛋白质、脂肪含量及籽粒产量。结果表明,核桃林下带状复合间作大豆生育期延长4～8d,抗倒性降低;株高和底荚高度增加,分枝数减少,主茎节数变化不显著;干物质积累量在各生长阶段均比单作有所降低,苗期和花期影响不显著,鼓粒期和成熟期影响显著;粗蛋白含量比单作有所增加,增加量因品种不同而异,晋豆42的粗蛋白含量显著提高;脂肪含量均比单作降低,晋豆42显著降低;籽粒产量比单作降低显著,生育期最长、株高最高且倒伏的汾豆93减产最多,为59.03%,生育期短的晋豆25减产最少,为49.04%。6个品种中,汾豆78在间作模式下产量最高,为1617.5kg/hm²,其次是汾豆56,为1481.5kg/hm²。幼龄核桃林下复合间作大豆,会延缓成熟,使株高增加,分枝数减少,干物质积累量降低,粗蛋白质含量增加,粗脂肪含量降低,大豆产量显著降低。     

洋桔梗(Eustoma grandiflorum)干旱胁迫转录组初步分析

洋桔梗(Eustoma grandiflorum)是一种原产于北美的重要观赏植物。到目前为止,关于洋桔梗的基础分子研究报道相对较少,特别是响应干旱胁迫的分子机制相关研究。本试验利用转录组二代测序技术对干旱胁迫下的洋桔梗幼苗进行了研究。结果表明,该转录组测序数据具有良好的质量控制结果。为了在此基础上获得基因信息,利用Trinity和Corset等软件将序列进行了拼接,共得到102 014条非冗余基因,其中包含2 929条编码基因,经分析发现分属于79个转录因子家族。对所有基因进行注释,发现比对相似度最高的物种是中果咖啡。最后,对基因序列进行简单序列重复(simple sequence repeat, SSR)分析,获得了所有非冗余基因以及转录因子编码基因所包含的SSR信息。本研究结果可为后续针对洋桔梗响应干旱胁迫的相关研究提供候选分子资源。     

基于转录组测序的向日葵对干旱胁迫及复水差异表达分析

为研究向日葵在不同程度干旱胁迫下基因的表达调控模式,对抗旱自交系(17062)和非抗旱自交系(167072)分别进行干旱胁迫0、4、8、12、16 d以及复水处理,本研究设置干旱胁迫第8天、第16天以及复水处理与各梯度的对照组进行转录组测序分析。共设有6个差异分组,经过测序共得到277.31G的Clean data,Q30碱基>91%,平均GC含量为45.37%。样品间进行差异基因筛选,得到的DEG数量分别为2365、2571、3149、2692、4593、4980。对各差异基因进行GO和KEGG功能注释,GO分析表明,6个比较组参与生物过程差异基因较多,参与细胞组分的次之,参与分子功能的较少;KEGG分析表明干旱胁迫对向日葵的植物激素信号转导、蔗糖与淀粉代谢、氨基酸代谢有较大的影响,对生理特性的测定显示可溶性糖和可溶性蛋白与正常供水相比具有上升趋势,表明在逆境胁迫下,植物会通过对基因的表达调控的调节来改变相关生理生化代谢途径。本研究通过对向日葵叶片进行转录组分析,对揭示抗旱分子机制及相关代谢途径具有重要意义。