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。     

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。     

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,...     

‘宝岛蕉’在盐胁迫下的生理响应与转录组分析

为揭示盐胁迫下香蕉的生理特性与转录组变化,以‘宝岛蕉’幼苗为材料,设置盐胁迫和正常(对照)处理,分别测定‘宝岛蕉’叶片相对含水量、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、根系活力、MDA、SOD和POD活性,脯氨酸和膜透性等与逆境相关的生理指标的变化,并用转录组测序的方法对差异表达基因进行GO、KEGG等分析。结果显示,盐胁迫下‘宝岛蕉’MDA、SOD和POD变化非常明显,与对照相比,植株受到盐胁迫后的MDA活性升高了2.64倍,SOD活性升高了1.75倍,POD活性升高了1.77倍,而可溶性蛋白、膜透性和可溶性糖含量升高较少,相对含水量和叶绿素含量降低也不显著。转录组分析结果表明,与对照相比,盐胁迫处理样品上调基因1 113个,下调基因2 265个,对差异基因进行GO注释和功能富集性分析,有3 378个差异基因注释到数据库中。KEGG分析结果表明,有691个DEGs分布在19个代谢途径上。盐胁迫条件下共注释到48个差异表达转录因子,包括WRKY、MYB、NAC和bHLH等多种类型。研究结果为候选抗性基因的挖掘和筛选奠定了理论基础。     

油莎豆耐盐性评估及盐胁迫下幼苗根系转录组学分析

油莎豆是一种综合利用价值高的新型经济作物,抗逆性极强,具有在盐渍化土壤上种植发展的潜力。为明确其耐盐特性,本研究设置5个NaCl浓度(0、0.3%、0.6%、0.9%和1.2%),分析了NaCl胁迫对油莎豆茎豆萌发和幼苗生长过程中形态和生理指标的影响。结果表明,在0.3%和0.6%NaCl胁迫下,茎豆发芽率、幼苗根长和苗高受影响程度较小;根系中膜受损程度指标物丙二醛(MDA)和氧化胁迫物过氧化氢(H2O2)的含量增加不显著,而渗透调节物甜菜碱(GB)、脯氨酸(Pro)的含量和抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性显著提高,整体上受到的盐胁迫伤害较小。而在0.9%和1.2%NaCl胁迫下,盐胁迫伤害十分明显,茎豆萌发和幼苗生长受到严重的抑制。为进一步鉴定油莎豆耐盐相关基因,利用RNA-seq技术检测了0、0.3%和0.6%NaCl胁迫下油莎豆根系的基因表达情况。通过基因差异表达分析、加权基因共表达网络分析(WGCNA)以及GO富集分析发现,24个主要与氧化还原、跨膜转运、几丁质水解相关的GOterms显著富集,涉及了15个显著上调表达基因。其中...     

小麦bZIP家族转录因子的鉴定及其在盐胁迫条件下的表达分析

bZIP(Basic region/leucine zippermotif)蛋白是真核生物中普遍存在的一类转录因子,对植物应答胁迫具有重要作用.为了鉴定bZIP家族转录因子基因是否参与小麦盐胁迫响应的调控过程,获得更多与盐胁迫相关的bZIP转录因子,本研究以'科农199'(KN199)为实验材料,利用Illumina ...     

转录组及代谢组联合解析玉米响应花粒期高温胁迫机制

为了探明我国玉米主要推广品种郑单958、先玉335花粒期高温胁迫下基因表达及代谢物差异,挖掘玉米响应高温胁迫的关键基因及代谢物,利用Illumina HiSeq^TM 2500高通量测序技术分别对郑单958、先玉335高温胁迫7,14 d的穗位叶及对照叶进行高通量转录组测序,利用广泛靶向代谢组测序技术对样品进行高通量代谢物测序。转录组测序共获得214.81 Gb干净序列。郑单958高温胁迫7 d后检测到49个差异表达基因,其中24个为上调基因。继续高温胁迫14 d共检测到306个差异表达基因,其中130个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中检测到1 462个差异表达基因,其中647个为上调基因。先玉335高温胁迫7 d后共检测到381个差异表达基因,164个上调基因。继续高温胁迫14 d后共检测到299个差异表达基因,226个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中共检测到2 481个差异表达基因,其中1 275个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫7 d后对比组中检测到6 646个差异表达基因,其中3 253个上调基因。在郑单95...     

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。     

盐胁迫下金花菜和紫花苜蓿试管苗的转录组分析及其耐盐基因筛选

为筛选金花菜和紫花苜蓿的耐盐基因,本研究以盐胁迫下的金花菜(JHC)和紫花苜蓿(ZHMX)试管苗为试验材料进行转录组分析。结果表明：金花菜组和紫花苜蓿组差异基因数为26722,金花菜组vs紫花苜蓿组有15850个基因下调,有10872个基因上调。金花菜组和紫花苜蓿组差异基因KEGG富集显著的Pathways有核糖体、光合作用天线蛋白、糖酵解/糖异生、光合作用、苯丙烷生物合成等。金花菜组耐盐基因有碱性亮氨酸拉链43、NAC转录因子47、ABC转运A家族成员7、晚期胚胎发生丰富蛋白2、乙烯反应转录因子ERF110等基因;紫花苜蓿组耐盐基因有WRKY转录因子、蛋白TIFY 8、转录因子MYB13、核运输因子2A、低温盐响应蛋白等基因。本试验结果可为了解金花菜和紫花苜蓿的耐盐分子机制及选育金花菜和紫花苜蓿耐盐新品种提供理论依据。     

PEG胁迫下玉米转录组差异性分析

为了明确玉米响应PEG胁迫的关键表达基因,比较PEG胁迫下玉米基因表达的差异,本实验利用RNA-seq对正常灌溉和干旱胁迫的玉米进行转录本测序和数据分析,共获得12358个差异表达基因,其中5275个基因为上调表达,7083个基因为下调表达。对差异表达基因进行COG功能分类,共得到23个不同的COG功能,其中翻译后修饰,蛋白质转换,伴随蛋白681个,占7.74%;信号传导机制功能有转录本675个,占7.67%;转录506个,占5.75%。KEGG通路显著富集到光合作用-天线蛋白、光合生物的固碳作用、卟啉和叶绿素代谢、脂肪酸降解、精氨酸和脯氨酸代谢、磷酸肌醇信号等生命代谢途径。     

Growth‐Related Changes in Subcellular Ion Patterns in Maize Leaves (Zea mays L.) under Salt Stress

Na⁺ accumulation in the leaf apoplast has been suggested to lead to dehydration, later wilting and finally, the death of the affected leaves. Our aim has been to evaluate whether the reduction in the plant growth of sensitive maize in response to salinity is correlated with higher amounts of Na⁺ and Cl^? concentrations in the leaf apoplast. Subcellular ion patterns in intact leaves were investigated by using deionised water infiltration. We found an increase in soluble Na⁺ and Cl^? concentrations of about 16‐ and 4‐fold, respectively, compared with the control. These concentrations characterized the apoplasts of expanding leaves that had entirely developed under salinity. Interestingly, the K⁺ concentration was significantly reduced by 64 % compared with its control in the symplast under salinity. Our finding of a significantly decreased Ca²⁺ concentration in shoots suggested a possible association of Ca²⁺ concentration with the reduction in leaf expansion under salinity. As the absolute increase in the apoplastic Na⁺ concentration during salt treatment was much lower compared with the increase in the symplastic Na⁺ concentration, salt treatment in maize appears not to result in osmotic stress imposed by a high apoplastic Na⁺ concentration as has been suggested for other plant species (Oertli hypothesis).     

玉米抗感种质资源苗期耐盐性的光合作用机制研究

土壤盐渍化程度日趋严重,成为影响作物生长发育、制约产量的一个主要环境因子,明确玉米苗期耐盐的光合作用机制尤为重要.本研究采用水培法,对已耐盐性鉴定筛选的强耐盐型自交系(B46)和盐高度敏感型自交系(NC236)为材料,分析二者在盐胁迫条件下光合作用的变化.低浓度盐(55 mmol/L NaCl)胁迫条件可促进玉米自交系...     

外源Ca2+对盐胁迫下玉米萌发与幼苗生长的影响

分别用NaC1和不同浓度的Ca(NO3)2+ NaC1溶液处理玉米种子及幼苗,然后测定幼苗的生理指标和形态指标,研究外源Ca2+对盐胁迫下玉米萌发和生长的影响。结果表明：NaC1胁迫抑制了玉米的萌发和生长, 使玉米幼苗中的可溶蛋白质含量和叶绿素含量分别降低了39.43%和21.97%,MDA含量升高了62.05%。当添加不同浓度的外源Ca2+后,玉米幼苗中的可溶蛋白质含量和叶绿素含量均有所增加,MDA含量下降,明显缓解了盐胁迫。当外源Ca2+的浓度为20mmol/L时,缓解作用达到最佳。     

阻断授粉诱导玉米叶片提前衰老的转录组分析

衰老发生在玉米生长发育的最后阶段, 叶片适时启动衰老对玉米最终产量的形成具有至关重要的作用。本研究以玉米自交系豫816为试材, 采用RNA-seq技术分析阻断授粉诱导玉米叶片提前衰老的分子机制。与正常授粉植株相比, 阻断授粉诱导条件下的植株在吐丝后27 d, 叶片全部变黄并枯萎。吐丝后24 d, 授粉植株与同期非授粉植株叶片间的叶绿素含量差异达到极显著水平。差异表达基因(DEG)分析结果显示, 吐丝后10 d的授粉处理组与同期非授粉处理组比较存在173个DEG; 吐丝后24 d的授粉处理组与同期非授粉处理组比较存在835个DEG。吐丝后24 d的授粉处理组与吐丝后10 d的授粉处理组比较存在1381个DEG; 吐丝后24 d的非授粉处理组与吐丝后10 d的非授粉处理组比较存在1591个DEG。GO功能富集分析发现, 吐丝后10 d, 授粉处理组和非授粉处理组间DEG的功能主要富集在刺激响应和代谢进程; 吐丝后24 d, 授粉处理与非授粉处理间DEG的功能主要富集在光合作用进程。Pathway富集分析结果显示, 吐丝后10 d, 授粉处理与非授粉处理间的DEG主要参与RNA降解、光合作用、木质素合成、转录调控、糖转运代谢路径; 吐丝后24 d, 授粉处理与非授粉处理间的DEG主要参与信号传导、激素代谢和光合作用路径。阻断授粉诱导处理使豫816植株体内碳水化合物代谢和光合作用受到影响, 造成玉米衰老反应的启动和衰老速率显著提前和加快。     

刺槐在盐胁迫下的生理响应及耐盐性综合评价

为了研究四个刺槐品种(豫刺1号、豫引1号、豫引2号、3-I)在不同浓度NaCl胁迫处理下的生理响应并对其耐盐性进行评价排序。本研究采用不同浓度(0nmol/L、200nmol/L、400nmol/L)NaCl胁迫处理,研究四个一年生刺槐品种的生理响应水平变化情况,并根据十项生理指标的统计结果,利用隶属函数法对刺槐的耐盐性进行综合评价。结果表明,不同刺槐品种在不同浓度NaCl胁迫下的生理指标响应水平各不相同。四个刺槐品种的耐盐性依次为豫引1号>豫刺1号>豫引2号>3-I。     

Exogenous Application of Glycinebetaine Modulates Activities of Antioxidants in Maize Plants Subjected to Salt Stress

The influence of exogenously applied glycinebetaine (0, 50 and 100 m m ) as a foliar spray at different growth stages, i.e. vegetative, reproductive or both at the vegetative and reproductive stages on gas exchange characteristics, glycinebetaine (GB) and the activities of antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) was examined in plants of two maize cultivars, Golden and C-20 grown under saline conditions. Salt stress caused a marked decrease in photosynthetic capacity, chlorophyll contents and SOD activity in both maize cultivars. However, activities of CAT and POD remained almost unchanged in both maize cultivars under salt stress. Accumulation of GB increased with an increase in exogenous level of GB, i.e. 100 m m GB spray caused a greater accumulation of GB in the leaves of maize plants than did 0 or 50 m m . Although exogenously applied GB enhanced photosynthetic capacity of salt-stressed plants of both cultivars, it enhanced the activities of antioxidant enzymes, SOD, CAT and POD, in salt-stressed plants of cv. C-20 only. Overall, the adverse effects of salt stress on maize plants were alleviated by the exogenous application of GB at different growth stages, which up-regulated photosynthetic capacity and the activities of some antioxidant enzymes.     

盐胁迫下耐盐甜菜生理及其蛋白差异表达分析

为了探究甜菜在盐胁迫条件下生长及蛋白差异表达的变化,本研究以耐盐甜菜‘T510’为试验材料,采用室内营养液培养的方式,分析了0、140、280 mmol/L NaCl胁迫条件下甜菜生理和蛋白组变化。结果表明:随着盐分浓度的升高,甜菜的干物质、胁迫指数、叶绿素含量明显降低。相反,丙二醛和可溶性蛋白含量明显升高。利用双向电泳分别在对照组、低盐组(140 mmol/L NaCl)、高盐组(280 mmol/L NaCl)中检测到514、579、562个蛋白点。在低盐-对照、高盐-对照和低盐-高盐中分别有17、40、21个差异表达蛋白（变化倍数>2,P<0.05）。通过质谱分析最终分别鉴定出12、23、11个差异表达蛋白。这些差异蛋白主要参与光合作用和物质代谢。同时,发现磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶家族蛋白PEPC,Zn结合脱氢酶家族蛋白亚型1和ATP合酶的γ链在响应盐胁迫过程中表达量变化较大。因此,对于耐盐甜菜来说,盐胁迫主要影响与光合作用和物质代谢相关的蛋白表达,其中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶家族蛋白PEPC、Zn结合脱氢酶家族蛋白亚型1和ATP合酶的γ链的作用明显。以上这些发现为甜菜及其他作物的耐盐育种提供有价值的理论依据。     

盐碱胁迫对小冰麦种子萌发和早期幼苗生长的影响

分别将两种中性盐(NaCl和Na2SO4)与两种碱性盐(NaHCO3和Na2CO3)均按摩尔比9∶1混合,在模拟出不同强度的盐碱胁迫条件。比较了盐碱胁迫对小冰麦种子萌发、早期幼苗生长及幼苗中Na+、K+离子含量的影响。结果表明,碱胁迫对小冰麦种子萌发的抑制作用明显大于盐胁迫,而碱胁迫对萌发的抑制可能是致死的。碱胁迫对早期幼苗生长的抑制作用也明显大于盐胁迫,尤其对幼根的抑制作用。碱胁迫明显破坏根的结构和功能,导致根活力急剧下降。盐碱胁迫均造成芽和幼根Na+含量上升而K+含量下降,Na+/K+也随之升高。但若两种胁迫相比,碱胁迫下Na+含量及Na+/K+比值上升幅度和K+含量下降幅度均大于盐胁迫。小冰麦的Na+、K+含量变化特点表明,碱胁迫造成的高pH干扰了根系选择性吸收K+、Na+的能力,而造成了植物体内Na+、K+不均衡,这可能是碱胁迫对小冰麦的伤害作用大于盐胁迫的原因所在。