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...     

稀土镧缓解玉米镉胁迫的生理生化反应及其转录组分析

为了找到玉米缓解重金属镉胁迫的方法,采用稀土镧缓解玉米镉胁迫的生理生化反应,结合转录组分析,研究其缓解机理.试验发现:Cd2+处理会抑制玉米幼苗的根长和地上部分的正常生长,并且这种抑制作用会随着Cd2+浓度的升高而变的愈发明显.低浓度的La3+溶液(10,20 mg/L)会对玉米幼苗的生长产生一定的促进作用,而较高浓度...     

桐花树叶片的转录组分析

为了进一步了解桐花树耐盐的分子机制,本研究采用Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对桐花树叶片转录组进行测序,经de novo组装后获得73 721个Unigenes,进一步利用7个公共数据库(NR, NT,GO, COG, KEGG, SwissProt和InterPro)进行比对,注释了50 338个Unigenes。结果表明,有34 991个Unigenes参与到136条KEGG通路上,其中在花青素和类黄酮合成途径中的Unigenes分别有49个和176个,这些基因可能参与了桐花树应对逆境的调控过程;此外,从转录组序列中搜索到34 509个SSR位点,其中二碱基重复出现次数最多,出现频率为65.75%;从转录组的数据中预测到了2 255个转录因子,分属于58个家族。本研究结果为桐花树的基因功能分析、分子标记开发和遗传多样性研究提供一定的理论参考。     

金线莲应答高温胁迫的转录组学特征分析

为了研究高温胁迫下金线莲转录组表达特征,分析其热激响应机制。以正常培养和高温胁迫(45^oC)的金线莲(NYJ2)为材料,利用Illumina HiSeq^TM2000平台进行测序,通过Trinity软件进行De novo组装。结果共获得75688个unigene,有28323个unigene在Nr、KOG、KEGG和Swisspro数据库中得到功能注释,注释率为37.42%。其中,17532个unigene在KOG数据库中可归类到25个功能家族;10108个unigene被KEGG数据库注释到128个代谢途径中;17485个unigene被GO数据库的生物过程、分子功能和细胞组成三大功能注释到47个条目中。777个unigene在高温胁迫前后差异表达显著,其中胁迫后上调表达为362个,下调表达为415个,获得响应热胁迫的基因24个,包括热激蛋白的基因1个,PSⅠ和PSⅡ相关的基因15个、叶绿体rbcL基因3个、PLD基因2个,CAT编码基因、GAPDH基因、CYP编码基因各1个。本研究从转录组水平分析了金线莲对热胁迫的响应,这些数据将为功能基因的鉴定奠定基础,为培育耐高温金线莲品系提供了参考依据。     

甘蔗叶片响应褐锈病菌(Puccinia melanocephala)侵染的转录组分析

旨在从转录水平分析甘蔗叶片响应褐锈病菌侵染的基因表达特征,为进一步研究甘蔗抗褐锈病的分子机理提供基础资料.本研究采用高通量测序技术Illumina Hiseq 2500对健康以及被褐锈病菌侵染的甘蔗叶片进行转录组测序,利用生物信息学方法对差异表达基因进行功能注释和分析,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对5个差异...     

基于转录组测序枣胚发育过程差异表达基因分析

为了探索枣胚发育的分子机理,本研究使用Illumina高通量测序平台对中度可育枣品种'冷白玉'四个发育时期(原胚,小球形胚,心形胚,鱼雷形胚)的幼胚进行转录组测序,共获得135 743 080条高质量Reads,Q30＞92.88％.样品间共筛选出2 333个差异表达基因,其中有19个差异表达基因是所有样品组合共有的....     

转录组和代谢组联合分析低温胁迫对天麻生长发育的影响

为探究不同温度对天麻生长影响的生理分子机理,本研究通过转录组和代谢组联合分析不同温度对天麻基因表达和代谢产物含量的影响,阐明其对天麻生长发育的调控。本研究以13℃母麻(NS)、23℃母麻(TB)和23℃箭麻(SS)为实验材料。转录组分析获得126 787个Unigene,注释到6大数据库的Unigene数有59 501个,占总Unigene数的46.93%;基于显著差异表达的阈值|log2(变化倍数)|≥1(P<0.05),在NS vs SS、NS vs TB和SS vs TB中分别有17 201、17 162和10 322个差异表达基因。KEGG通路富集分析表明差异表达基因主要参与代谢途径、次生代谢产物的生物合成、RNA转运等途径。代谢组共检测到437个代谢物,其中NS vs SS、NS vs TB和SS vs TB分别获得200、204和87个含量差异代谢物,其中分别有52、51和34个代谢产物含量上调,148、153和53个代谢物含量下调。这些差异物主要分布于糖醇类、氨基酸、有机酸、脂质类、核苷酸、酚酸类和维生素7类物质中。本研究结果表明不同温度通过影响天麻代谢物相关基因表...     

马铃薯空心块茎转录组分析

空心是马铃薯块茎内部生理缺陷性状,它会严重影响马铃薯的鲜食和加工.为了解马铃薯空心块茎不同形成时期的差异表达基因和探究与空心块茎形成密切相关功能基因.本研究采用RNA-Seq技术对马铃薯空心敏感性材料('5-19')块茎无空心期(N)、空心轻微期(S,空心长度0～1 cm)、空心较重期(M,空心长度1～3 cm)进行转...     

闽草药公石松转录组分析及黄酮类合成功能基因的挖掘

对福建闽南特色草药公石松(血叶兰)进行转录组测序,挖掘黄酮类化合物生物合成相关基因,为其药用价值开发提供依据。采用RNA-seq高通量测序技术对公石松的茎、叶进行转录组测序,使用Trinity软件对获得的Unigenes数据进行过滤组装,运用KEGG数据库对Unigenes进行注释,并通过Q-PCR对其结果进行验证和分析。共获得208 113条Unigenes,平均长度为537 bp,将所有Unigenes与GO、Nr、Swiss-Prot、TrEMBL、CDD、KOG、Nt、Pfam、KEGG等9个数据库进行比对,发现有77 578条Unigenes被注释到以上9个数据库中。同源性比对结果表明,公石松与油棕的同源序列最多,占总序列的12.16%;在GO和KOG数据库中,可将其分为3大类67小类和3大类25小类;比较不同部位(茎,叶)的转录组测序结果,发现差异基因主要富集在PI3K-Akt信号通路、氧化磷酸化、核糖体、吞噬体等代谢通路,并挖掘出与黄酮类生物合成相关基因25个,显著性差异的Unigenes有11个,在叶中表达高于茎。本研究通过高通量转录组测序,获得了大量的基因序列,为公石...     

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...     

玉米生理成熟后子粒脱水速率的配合力分析

选用10个熟期相近而子粒脱水速率差异较大的玉米自交系为试验材料，采用完全双列杂交设计配制杂交组合，对玉米生理成熟后子粒脱水速率进行配合力分析。结果表明，供试10份玉米自交系生理成熟后子粒脱水速率一般配合力方差达到极显著水平，5份自交系表现为正效应。90个杂交组合的特殊配合力方差达到极显著水平，玉米生理成熟后子粒脱水速率正反交效应存在极显著差异。遗传参数估计表明，玉米生理成熟后子粒脱水速率的广义遗传力和狭义遗传力均较高，分别达到81．45％和61．71％，在后代的遗传中加性基因占主导地位。     

玉米籽粒生理成熟后自然脱水速率QTL的初步定位

以吉846(脱水快,1.18%d-1)和掖3189(脱水慢,0.39%d-1)为亲本衍生出的232个重组自交系(F7)为作图群体,构建了具有101个SSR标记位点的玉米遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组1941.7cM,标记间平均距离为19.22cM。通过1年2点试验(双城和哈尔滨,2007年)评价了232个重组自交系籽粒生理成熟后的自然脱水速率。采用WinQTL2.5对该性状数量性状位点(QTL)进行了初步定位和遗传效应分析,结果共检测出9个显著影响玉米籽粒生理成熟后自然脱水速率的QTL,分别位于第2、第3、第4、第5和第6染色体上,加性增效作用均来源于亲本吉846。其中在第2和第6染色体上的2个QTL(qKdr-2-1和qKdr-6-1)在2个环境下均稳定表达,分别位于SSR标记bnlg198～umc1516之间和phi126～phi077之间,其累积表型贡献率为15.49%。具有较快脱水速率的等位基因均来自吉846。所检测到的QTL将在分子辅助选育具有较快脱水速率的材料中具有较大的应用潜力。     

玉米杂交种生理成熟后子粒田间自然脱水速率差异分析

以黑龙江省推广的12个玉米杂交种为试验材料,研究了玉米杂交种生理成熟后子粒田间自然脱水速率差异。结果表明,供试玉米杂交种生理成熟期在抽丝后55d至65d,品种间田间自然脱水速率差异极显著;适合第一积温带南部的6个杂交种中吉单180的田间自然脱水速率最快,达到0.840%/d,其次是本育9,达到0.815%/d,最低是丰禾10,为0.305%/d;适合第一积温带西部的3个杂交种中庆单2脱水最快,达到0.795%/d,其次为四单19和金玉1号;适合第二积温带中西部的3个杂交种中白单9最高,达到0.875%/d,其次为东农250,达到0.525%/d。其结果为快速脱水玉米杂交种选用提供参考依据。     

不同玉米品种子粒脱水速率研究

以郑单958、先玉335、农华101、登海11、中单909、正大12为研究材料,研究了子粒、苞叶、穗轴含水量及其脱水速率。结果表明：不同品种间的子粒、苞叶、穗轴含水量差异极显著,不同品种间的子粒脱水速率差异极显著。子粒含水量与苞叶、穗轴含水量呈极显著正相关,相关系数分别为0.777和0.267,苞叶含水量与穗轴含水量呈极显著正相关,相关系数为0.312。先玉335、农华101在子粒脱水前期较其他品种脱水快且快速脱水时间长,收获时（9月24日）的子粒含水量分别为25.40%和26.58%;符合机械收粒的标准,可作为机械收粒的备选品种。     

玉米籽粒发育的粒位效应机理研究

玉米小花授粉后,雌穗上不同部位籽粒的发育存在显著差异.中下部籽粒代谢活性高,灌浆快、粒重高;而顶部籽粒活性弱、灌浆慢、粒重低.这种发育的粒位效应在干旱、弱光、高密、营养缺乏等逆境条件下会更加突出,常常导致籽粒败育,影响玉米高产潜力的发挥.本文从形态解剖、生理、遗传、分子生物学等不同层次上对玉米籽粒发育的粒位效应机理进行了综述,提出了缩小粒位效应,减少籽粒败育的调控途径,以期为玉米高产研究和栽培实践提供参考.     

不同玉米品种籽粒脱水速率相关分析及快速测定

为了探究玉米籽粒含水量和脱水速率在各个生长时期变化趋势及其相关性,本研究以‘浚单1538’‘、高玉1668’‘、浚单18’共3个不同玉米单交种为材料,利用相关分析和回归分析模型对主要农艺性状进行了分析。结果表明不同类型品种籽粒含水量和脱水速率差异较明显,变化趋势不尽相同。籽粒含水量、整穗含水量和穗部叶片含水量呈显著正相关,与穗上节和苞叶含水量有较强的正相关,与地上第三节和穗上节穿刺力有较强的负相关性,但均未达到显著水平。籽粒脱水速率与整穗脱水速率呈显著正相关,与地上第三节和穗部叶片脱水速率负相关性较强,但未达到显著水平。利用探针式水分测定仪测量玉米整穗含水量与烘干法水分数据呈显著正相关,建立了计算玉米籽粒真实水分读数的数学模型:y=1.565x-91.455 (R²=0.63),优化了利用探针式水分测定仪进行籽粒含水量测定的方法,利用籽粒水分校正值分析籽粒脱水速率相关性状与烘干法结果基本一致。利用探针式水分测定仪测定茎秆含水量和叶片含水量与烘干法相关性较小。     

种植密度对玉米籽粒灌浆及脱水特性的影响

为了研究种植密度对玉米籽粒灌浆、脱水特性及产量的影响,探寻玉米收获时籽粒含水量与籽粒灌浆速率和脱水速率的相关性,建立玉米高产、高品质及合理密植栽培模式。以‘绿单2号’、‘绥玉10号’、‘鑫鑫1号’、‘德美亚3号’、‘吉单27’、‘嫩单11’为试验材料,采取裂区设计,种植密度为主区（种植密度设6.0万株/hm²、7.5万株/hm²、9.0万株/hm²、10.5万株/hm² 4个水平）,玉米品种为副区,测定授粉后不同时期各玉米品种籽粒灌浆速率、脱水速率、籽粒含水量、产量及产量相关性状,研究种植密度对不同玉米品种籽粒灌浆及脱水特性的影响。结果表明,‘德美亚3号’10.5万株/hm²种植密度下,授粉后55天灌浆即停止,其他玉米品种授粉后56~60天、61~65天籽粒灌浆速率差异不明显,并趋于0;授粉后41~65天,‘绿单2号’7.5万株/hm²处理籽粒含水量低于其他密度处理(P＜0.05),65天籽粒含水量最低,为41.34%;‘德美亚3号’7.5万株/hm²种植密度籽粒脱水速率表现单峰曲线趋势,峰值出现在授粉后51~55天,为3.90%/d;6个玉米品种10.5万株/hm²处理产量均低于其各自玉米品种其他密度处理,说明三江平原地区10.5万株/hm²密度不适于该6个玉米品种。综合籽粒灌浆、脱水特性及产量性状,‘鑫鑫1号’、‘绥玉10号’最适密度为6.0万株/hm²,‘绿单2号’、‘德美亚3号’、‘吉单27’最适密度为7.5万株/hm²;‘嫩单11’对密度处理不敏感。     

不同玉米自交系子粒脱水速率及其与主要影响性状的相关分析

为了明确不同群体玉米自交系子粒脱水特征差异和影响玉米脱水速率的主要性状与子粒脱水间的关系,以陕A群、陕B群选育的8份玉米自交系和2份骨干自交系（昌7-2和PH4CV）为试验材料,分析了不同玉米自交系的子粒脱水速率、收获期子粒含水率、子粒灌浆速率、苞叶性状、果穗性状、叶面积、叶绿素含量、株高、穗位高及产量构成等变化特征及其与子粒脱水间的相互关系。结果表明：不同玉米自交系子粒脱水速率呈现“快–慢–较快–慢–较快–慢”的变化趋势。子粒脱水速率与收获期子粒含水率、苞叶平均含水率、苞叶层数、苞叶长度、穗粗、粒长、粒宽、叶面积、SPAD值、子粒灌浆天数等性状呈显著负相关关系,与苞叶脱水速率存在显著正相关关系,与株高、穗位高和子粒产量间相关性不显著。不同自交系间的子粒脱水速率、收获期子粒含水率、苞叶含水率、苞叶脱水速率等指标差异明显,KB043、KA105和KB024自交系的子粒脱水速率快、产量较高,可在宜机收品种选育时作为快速脱水材料加以考虑。