大猿叶甲转录组测序及生物学信息分析

大猿叶甲(Colaphellus bowringi)是一种常见的蔬菜害虫,由于目前其全基因组尚未公布,各种相关基因信息无法得知,导致大猿叶甲基因功能研究进展缓慢。本研究利用新一代高通量测序技术结合生物信息学分析,获得了大猿叶甲完整的转录组数据,并将获得的原始数据上传至NCBI获得ID号:SRP125298。共获得40 489条Unigenes,利用Blast X比对NCBI蛋白数据库(NCBI Non-redundant Protein Sequences,NR)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)、Swiss-Prot蛋白质序列数据库(Manually Annotated and Reviewed Protein Sequence Database,Swiss-Prot)、蛋白质家族的集合数据库(Protein Family,Pfam)、NCBI核酸序列数据库(NCBI Nucleotide Sequences,NT)、基因本体数据库(Gene Ontology,GO)、真核生物蛋白质同源簇数据库(eu Karyotic Ortholog Groups,KOG),对所有Unigenes进行注释,结果显示共计19 955个Unigenes得到注释。分别有17 437、4 158、6 817、12 129、15 890、8 641、11 416个Unigenes注释到上述公共数据库。对所有Unigenes进行SSR分析发现,共计2 992个SSR存在于2 692条Unigenes上,平均长度14.61 bp。其中单核苷酸和三核苷酸所占比例最大,分别为65.51%和21.76%,二者分别以A/T和TTA/TAA重复基元为主(分别占94.95%和8.45%)。研究发现共有115种重复基元,其中二、三、四核苷酸重复基元分别有12、60、38种;基序重复频率介于5~50次,基序长度主要分布于10~20 bp。本研究通过对大猿叶甲转录组原始数据的获得,为种属鉴定及遗传多样性的分析提供基础资料。     

基于高通量测序的青花菜早期发育小孢子转录组分析与基因功能注释

为探明青花菜小孢子胚胎发育的分子生物学机制,本研究利用Illumina Hi Seq TM 2000平台对在32.5℃环境下分别培养17 h和24 h以及25℃环境下分别培养0、1和6 d的小孢子进行转录组分析及基因功能注释。结果表明,共获得174 324条Unigenes,其中有144 194条注释到GO、COG、KEGG、NR、Swissprot和Pfam数据库。GO注释显示,小孢子差异表达基因在细胞部分、细胞和细胞器、结合和催化活性、代谢过程、细胞过程和单一生物过程功能亚类中所占比较最高;功能分类中一般功能预测(R)、复制、重组与修复(L)、转录(K)、信号转导机制(T)和翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣(O)在COG同源分类所占比例最高;KEGG注释结果表明,热击后小孢子差异基因最显著富集通路为内质网蛋白加工代谢途径、植物病原互作及植物激素信号转导剪接体途径。本试验结果为进一步深入研究青花菜小孢子胚胎发生的生理生化和分子机制奠定了理论基础。     

中国野生葡萄抗白粉病基因RAPD标记的克隆及序列分析

对获得的中国野生葡萄抗白粉病基因RAPD标记OPW02-1756、OPO11-964、OPY13- 661、OPB11- 520、OPW05-766、OPV03-1365和OPJ16-759进行了回收、克隆、测序及序列分析。结果表明,7个RAPD标记的实际长度分别是1756bp、964bp、661bp、520bp、766bp、1365bp和759bp。OPW02-1756序列与3条欧洲葡萄cDNA克隆获得的EST序列有94 ~ 98%的同源性。OPO11- 964序列与欧洲葡萄“赤霞珠”的1条EST序列有93%同源性,与“霞多丽”的2条果实不同发育时期获得的EST序列有90%和87%的同源性,与甜橙在多种病原菌侵染后通过cDNA文库获得的1条EST序列有83%的同源性。OPO11-964最大的一个阅读框架包含444个碱基,编码147个氨基酸,该氨基酸序列和21个其它生物的未知功能蛋白序列有部分相似性。OPY13-661序列与欧洲葡萄16条EST序列有同源性,其中与“赤霞珠”cDNA克隆的EST有较高的同源性, 与“霞多丽”的2条叶片非生物胁迫有关的EST序列同源性均为89%。OPB11-520序列与拟南芥基因组4条未知功能DNA序列有94%同源性。OPW05-766序列与来自于酿酒葡萄的GAG-POL 前提有50%的同源性。OPV03-1365序列与水稻基因组6条序列有81 ~ 88%的同源性,与拟南芥基因组3条序列有84 ~ 91%的同源性。OPJ16-759与欧洲葡萄“霞多丽”叶片14条非生物胁迫EST序列有83 ~ 100%的同源性,与欧洲葡萄“Cabsau”浆果3条水分胁迫的EST序列有94 ~ 100%的同源性。     

甘薯茎线虫诱导抑制差减杂交cDNA文库的构建及表达序列标签分析

以甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)抗茎线虫病品种鲁薯3号为材料,利用抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术,构建了甘薯茎线虫诱导的甘薯块根cDNA文库.从中筛选出1379个阳性克隆进行测序,用CAP3软件聚类拼接,得到185个unique EST.Blast2Go比对ESTs,并进行GO功能分类,结果发现151条非重复序列与已知基因同源性很高,占全部非重复序列的81.6%.已知功能的EST涉及植物的能量代谢、信号转导、抗病防卫、蛋白质合成等多方面.通过对已知功能的基因进行分析,推测促分裂原活化蛋白激酶、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、过氧化氢酶、几丁质酶、葡聚糖酶等可能参与甘薯接种茎线虫后相关的抗性反应.实时荧光定量PCR分析结果表明,与抗茎线虫病相关的4个基因在甘薯接种线虫后不同时间点具有不同的表达模式.     

干旱胁迫下野生大豆ABC转运蛋白转录组测序分析

为获取干旱胁迫状态下ABC转运蛋白家族相关基因,以抗旱性强的野生大豆为试验材料,浇灌20%PEG 6000模拟干旱胁迫,分别在干旱处理0、 6、12、24和48 h后取叶片提取RNA进行转录组测序;以GO、KEGG和NR三大数据库注释的结果为基础,再以ABC转运蛋白为关键词进行筛选。结果表明,共获得337条ABC转运蛋白相关序列,包括8大亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD、ABCE、ABCF、ABCG和ABCI)。差异表达分析结果表明,共有182条表现差异表达。GO注释到的差异表达基因多数为嘌呤核苷酸分解过程,KEGG注释到的差异表达基因分布在5个亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD和ABCG)。对NR数据库有注释的168条差异表达基因进行进化分析,结果表明ABCE、ABCF、ABCG家族与ABCI11为一类,ABCB、ABCC家族与ABCI10为一类,ABCA、ABCD家族与ABCI19为一类。本研究为进一步研究野生大豆干旱胁迫下ABC转运蛋白抗旱基因提供了一定的理论依据。     

小麦品种小偃22干旱诱导基因及其表达分析

利用抑制消减杂交(SSH)技术构建了小麦(Triticum aestivum)品种小偃22干旱胁迫诱导基因表达的SSH-cDNA文库,从文库中随机挑选插入片段大于400 bp的阳性克隆60个进行测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得了31条高质量表达序列标签(EST)序列(GenBank登录号:ES466737～ES466766,ES466799).进一步采用RT-PCR对其中的胚胎形成晚期富集蛋白基因(LEA)和△1-吡咯啉-5-羧基合成酶基因(P5CS)的表达模式进行了分析.结果表明,获得的EST序列中的26条EST序列具有功能已知的同源基因,这些基因多数不仅与植物的非生物胁迫相关,也与植物的生物胁迫反应相关,表明植物在胁迫反应中有明显的交叉适应性,其中与小麦表达序列高度同源的EST占58%.24条EST序列与功能已知蛋白的同源性较高,主要涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控及防卫反应等.表达模式分析表明,LEA家族蛋白D9在土壤绝对含水量达到4.8%时上调表达,在萎蔫后复水2 h时表达量最高,随着复水时间延长表达量降低并趋于稳定;PSCS基因D16在渍水条件下、严重干旱胁迫下均上调表达,而在可维持生长的水分条件下和严重干旱后复水4 h后表达量急剧下降.序列分析表明,LEA蛋白基因D9与PSCS基因D16均是部分同源基因,暂命名为TaLEA-D9和TaP5CS-D16.     

松墨天牛幼虫cDNA文库的构建及EST分析

松墨天牛（Monlchamus alternatus Hope）是林业重大害虫。本研究运用SMART技术构建了松墨天牛幼虫cDNA文库,库容量为1.09×10^6,文库滴度为5.45×10^6 pfu/mL,重组率为97.8%,平均插入片段大小约为1 000 bp,构建的文库质量较好。随机选取1 022个克隆进行测序,获得了1 012条表达序列标签（ESTs）,序列在GenBank中登录号为JZ143720～JZ144731。EST序列经过聚类拼接得到411条非重复单一序列,其中216条序列有功能注释。在216条有功能注释的序列中,有181条（83.80%）参与＂分子功能＂,122条（56.48%）参与＂细胞成分＂,168条参与＂分子生物学过程＂（77.78%）。研究结果为克隆和分析松墨天牛新的功能基因奠定了基础。     

低温胁迫下花生差异表达基因的分离与分析

筛选74个花生种质材料,最后以发芽率在80%以上的9650作为试验材料。对9650分别进行2℃和25℃(对照)处理,分别提取2、6和8h花生样品的总RNA。利用GeneFishing随机引物,克隆测序,获得34个独特的基因序列。经BLAST2GO注释,包括参与细胞合成的组分、应激蛋白反应、代谢过程中的转运与运输、蛋白质的合成、以及耐低温相关的基因序列。进一步利用定量RT-PCR证实了4个基因的相对表达量,选择其中亲环蛋白基因相关序列,通过5'-RACE获得cDNA全长,为通过转基因技术对其进行功能分析奠定了基础。     

陕229干旱复水诱导基因表达及小麦乙烯受体(TaERS)基因特征分析

为了解小麦响应水分胁迫后复水条件下的基因表达特征,以小麦(Triticum aestivum L.)主栽品种陕229的3叶1心期幼苗为材料,采用消减杂交技术,构建了干旱复水条件下的SSH-cDNA表达文库。从消减文库中随机挑选59个插入片段大于400bp的阳性克隆测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得高质量EST序列32条(GenBank登录号为ES466767~ES466798)。序列比对分析表明,小麦干旱后复水的基因表达与植物对其他非生物胁迫的响应具有交叉性;17条EST序列与已知编码蛋白的基因同源性较高,涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控等方面;其他序列为新的EST。以其中一个与乙烯受体基因(ERS)同源性较高的EST序列为基础,采用同源克隆及RACE技术从小麦中分离了4个乙烯受体基因的全长cDNA序列,长度分别为2090、2271、2216和1886bp。4个全长cDNA序列所编码氨基酸序列的同源性极高(99%以上),且均具有ERS典型的GAF、HisKA和HATPase-c跨膜结构,分别命名为TaERS1(HM347272),TaERS2(HM601437),TaERS3(HM601438)和TaERS4(HQ111523)。植物ERS氨基酸序列多重比较表明,小麦与水稻的相似性最高(93%);TaERS基因的全长cDNA序列间比较共发现SNP位点23个。定量PCR表达分析显示,小麦TaERS家族基因参与了小麦植株响应水分胁迫和复水的调控机制。研究结果有助于进一步认识小麦干旱后复水的基因表达谱和小麦水分高效利用机制,探索小麦乙烯受体在水分高效利用中的作用。     

叶面喷施尿素对葡萄氮代谢相关基因表达的影响

本研究利用VitisEST数据库中EST序列片段结合RT-PCR方法克隆了与氮代谢相关的硝酸盐还原酶（NR）,亚硝酸还原酶（NiR）,谷氨酰胺合成酶（GS）,谷氨酸脱氢酶（GDH）和天冬酰胺合成酶（AS）的基因,并对它们进行亚细胞定位分析。同时,采用半定量RT-PCR和荧光定量PCR法研究葡萄叶面喷施不同浓度尿素后5个基因的表达变化。结果表明,5个基因在葡萄幼叶中的表达水平显著高于老叶,说明叶面喷施尿素以喷布到幼叶对5个基因的表达水平影响显著;5个基因在不同时间段的表达水平差异不一致,但表达水平均高于对照,以0.3%和0.5%浓度的尿素对其影响明显;适当提高尿素水平既能提高氮代谢基因的表达水平,又能提高果实大小等果实指标,使其达到同步增加。喷施尿素6 h后,GS的表达量上升幅度明显高于其它基因,而NR在喷施尿素后48 h内一直保持着比较高的表达水平;NiR、AS表达量的变化趋势分别与NR、GS相一致,并且NR﹥NiR,GS﹥AS。     

Isolation and Analysis of Genes Induced by Rehydration after SeriousDrought in Broomcorn Millet (Panicum miliaceum) by Using SSH

利用抑制消减杂交(suppression subtraction hybridization，SSH)技术构建了糜子(Panicum miliaceum)干旱后复水条件与正常浇水条件下基因差异表达的SSH-cDNA文库。对其中的60个阳性克隆进行了测序，在去除冗余的cDNA后，利用NCBI的BLAST软件在GenBank 中进行核酸和蛋白质同源性的比较和功能分析。核酸比对结果表明,有32个cDNA片段与已知cDNA片段具有较高的同源性，且多数与植物受到生物或非生物胁迫时的反应机制相关，同时有11条序列与小鼠肝被手术切除后再生时产生的EST有一定同源性。蛋白分析结果显示，有28个序列与已知功能蛋白序列同源性较高，这些功能蛋白涉及植物体内的信号转导、转录调控及蛋白加工等。实验结果表明糜子在干旱复水条件下可诱导一系列特异基因的表达。     

激素对陆地棉矮化突变体AS98的生理影响

分别用外源激素GA3、BR和IAA处理棉花极端矮化突变体AS98,比较分析突变体内源激素GA、IAA、ZR和ABA的含量、α-淀粉酶、POD和SOD活性变化,探索该矮化突变体的矮化机理。结果显示,施用外源GA3能显著增加AS98叶片GA、IAA、ZR和ABA的含量,GA的相对变化值(VR)为60.4%～64.5%,IAA的VR为6.8%～12.3%,ZR的VR为11.7%～30.7%,ABA的VR为45.7%～82.3%;低浓度外源IAA对AS98的内源GA和IAA的合成具有一定的促进作用,其VR分别为49%和0.67%,外源IAA对ZR的合成具有抑制效应,其VR为-21.5%～-30.2%,对ABA的合成具有一定的促进效应,其VR为5.1%～35.4%;外源BR对AS98的内源GA和ABA的合成具有促进作用,其VR分别为25.3%～30.4%和3.0%～65.6%,对ZR的合成具有抑制作用,其VR为-32.1%～-40.9%,而对IAA的合成具有明显的浓度效应,低浓度促进IAA合成,高浓度抑制IAA合成。外源GA3对AS98的α-淀粉酶活性影响具有浓度效应,低浓度具有促进作用,0.3μmol/L的GA3使α-淀粉酶活性提高82%。PP333对α-淀粉酶活性具有抑制作用,1.2μmol/L的PP333使α-淀粉酶活性降低42%,而且PP333对α-淀粉酶活性的抑制作用可以通过施用GA3得到恢复。PP333对SOD活性有促进作用,1.5μmol/LPP333SOD活性提高35%,而GA3对SOD活性具有抑制作用,1.5μmol/L使SOD活性降低48%。结果表明,AS98是一个GA缺陷型矮化突变体,施用外源GA3能使促进和抑制生长的内源激素显著增加,同时,使α-淀粉酶活性增加,POD和SOD活性降低,而PP333对α-淀粉酶活性的抑制作用可以通过施用GA3得到恢复。     

葡萄基因组中KUP蛋白的生物信息学分析

植物钾（K＋）转运体蛋白在K＋的跨膜运输中起重要作用,进而维持植物体正常生长和代谢活动。本研究中,通过隐马尔科夫模型（HMM）和葡萄蛋白质库搜索,共找到18个葡萄钾转运体蛋白（VvKUPs）。利用生物信息学方法,我们对葡萄家族12条KUP蛋白序列的系统发生和KUP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥、水稻和杨树的K卯基因家族之间的联系。基因组定位结果发现其分布在至少9条染色体上。二级结构预测结果发现不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;仅一螺旋和无规则卷曲为主要二级结构组成部分。基因结构分析表明,KUP基因家族成员分别含有7～10个内含子。葡萄KUP蛋白的亚细胞定位分析表明VvKUP主要定位于膜结构上。电子表达图谱分析结果表明：12条K卯基因有对应的EST序列,其中的11条KUP有相应的电子表达谱,并主要在花、果实、花序和花蕾等组织部位表达。     

褪黑素对葡萄幼苗生长及硒富集的影响

  目的  探讨在硒胁迫下外源褪黑素对葡萄生长和硒富集的影响,筛选出能够促进葡萄生长和硒富集的最佳褪黑素浓度。  方法  以‘夏黑’葡萄扦插苗为材料,采用盆栽试验,研究了在硒胁迫下褪黑素对葡萄幼苗生长、生理及硒富集的影响。  结果  不同浓度的褪黑素在一定程度上提高了葡萄幼苗的生物量和提高了根冠比,其中浓度为150 μmol L?1的褪黑素对葡萄幼苗地上部分生物量的提高幅度最大(18.22%)。褪黑素处理也在一定程度上增加了葡萄幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量,提高了光合能力和抗氧化酶活性,降低了脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、相对电导率和丙二醛含量。不同浓度褪黑素均提高了葡萄幼苗的硒含量,其中浓度为150 μmol L?1的褪黑素对葡萄幼苗地上部分硒含量的提高幅度最大(112.71%)。回归分析表明,褪黑素浓度与葡萄幼苗根系生物量、地上部分生物量、根系硒含量和地上部分硒含量均存在二次多项式或线性回归关系。  结论  外源褪黑素能促进硒胁迫下的葡萄生长和硒富集,其中以150 μmol L?1的浓度为最佳。     

Study of the chemical composition and antimicrobial activities of ethanolic extracts from roots of Scutellaria baicalensis Georgi

Scutellaria baicalensis Georgi (SBG), commonly named Huangqin, showed strong in vitro antimicrobial effects. However, limited research is available to systematically evaluate the effects of extraction methods on the phytochemical composition of SBG and its associated antimicrobial effects. In addition, limited studies have tested SBG as a natural antimicrobial agent on fresh produce such as tomatoes. In the current study, powered roots of SBG were extracted with 60, 80, and 100% ethanol, and their antiviral and antibacterial activities were evaluated. SBG ethanol extracts (SBGEEs) at 6.25 mg/mL showed limited antiviral activities against coliphage MS2 and hepatitis A virus. The SBG 80% ethanol extract (SBG80%EE) exhibited the lowest minimum inhibitory concentrations (MIC) and minimum bactericidal concentrations (MBC) against six foodborne pathogens. SBG80%EE had the highest contents of flavonoids and phenolic acids determined by high-performance liquid chromatography (HPLC). Among these bioactive compounds, ferulic acid had the lowest MIC and MBC values, 0.4 and 1.0 mg/mL, respectively, followed by baicalein and baicalin. Washing with SBG80%EE (12.5 mg/mL) resulted in >1 log reduction of Salmonella enterica serovars Typhimurium, Kentucky, Senftenberg, and Enteritidis on surface-inoculated grape tomatoes. None of SBGEE solutions changed the total phenolic content, color, or pH values of grape tomatoes. The quantification of these antimicrobial flavonoids and phenolic acids is important to maintain the quality and antimicrobial efficacy of SBG extracts. In addition, the application of SBG on tomatoes has provided valuable insights on the potential usage of this antimicrobial extract.     

Soil nutrient stoichiometries and enzymatic activities along an elevational gradient in the dry-hot valley region of southwestern China

Changes in vegetation type and climate associated with elevation can strongly affect the soil properties, but their effects on soil nutrient stoichiometry and enzymatic activities have rarely been studied. The contents of soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), available nitrogen (AN), available phosphorus (AP) and available potassium (AK) and activities of six soil enzymes involved in C, N and P cycles were measured along an elevational gradient in the dry-hot valley region of China. C:P, N:P ratios first increased and then decreased with elevation, with the highest values of 89.57 and 4.07, respectively. AN:AP and AN:AK ratios increased linearly with elevation. Absolute enzymatic activities (i.e. per unit of oven-dried soil) tended to increase slightly with elevation, and specific enzymatic activities (i.e. per unit of SOC), except for phosphatase, first significantly decreased and then increased with elevation. A redundancy analysis showed that variations of soil nutrient content and stoichiometry were explained 76.1% by absolute and specific enzymatic activities. The elevational gradient was associated with a shift in nutrient limitation for ecosystem functions and processes, and the specific enzymatic activities responded more clearly than the absolute enzymatic activities to the elevational gradient in this dry-hot valley region.     

纳他霉素复合涂膜剂对葡萄保鲜效果的影响

为了探讨不同浓度的纳他霉素复合壳聚糖涂膜处理对葡萄果实采后的保鲜效果及其作用机制,该文以"红地球"葡萄为试材,在0℃冷藏条件下,分别用蒸馏水(CK1)、1%壳聚糖(CK2)、0.20%、0.40%、0.60%的纳他霉素复合1%壳聚糖对采后果实进行了涂膜处理,并定期对各项生理生化指标进行了测定。结果表明:纳他霉素复合壳聚糖涂膜剂能显著抑制红地球葡萄的腐烂率,与对照(CK1、CK2)相比,处理组果实的总酚含量能维持在较高的水平。不同浓度的纳他霉素壳聚糖复合涂膜液均能增强果实苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性,抑制多酚氧化酶(PPO)活性和丙二醛(MDA)的含量的上升,同时提高果实超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性。其中,0.40%的纳他霉素壳聚糖复合保鲜液对葡萄果实的保鲜效果最佳,在0℃条件下冷藏120d后,果实的腐烂率仅为8.52%。同时,该复合涂膜剂能通过调控葡萄果实的呼吸作用等过程明显延缓采后果实的衰老,延长果实的贮藏时间。该文为葡萄保鲜提供新方法。