酸雨胁迫对尾叶桉抗逆生理及APX-类基因转录水平的影响

以尾叶桉(Eucalyptus urophylla)1月龄树苗为材料,用不同pH值(5.6、4.0、2.5、2.0)的模拟酸雨连续喷雾灌根处理15 d,检测净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳摩尔分数、水分利用效率、叶绿素质量分数、丙二醛质量摩尔浓度、电导率、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性等生理指标及抗坏血酸过氧化物酶类基因(APX)的转录变化。酸雨处理后,叶绿素质量分数无明显变化,净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率下降,丙二醛质量摩尔浓度、电导率显著升高,SOD活性、POD活性、CAT活性都明显升高,均在pH值为2.0有最大值,pH=2.0时,7个APX-类基因的转录水平分别为对照的1.76、2.65、3.68、7.34、0.58、1.82、1.46倍。结果表明,酸雨会抑制尾叶桉的光合作用,引起活性氧(ROS)代谢失衡,导致膜脂过氧化,且酸雨强度越大其作用越明显;SOD活性、POD活性、CAT活性增强,APX-类基因表达上调是尾叶桉应对酸雨胁迫的保护机制;抗逆生理和APX-类基因的转录水平存在对应关系。     

尾叶桉U6 4CL基因cDNA克隆及反义表达载体的构建

[目的]为了获得桉树4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)基因,构建植物反义表达载体,研究4CL基因对木质素的调控机理。[方法]从尾叶桉U6幼茎组织中提取总RNA,经RT-PCR扩增得到1.4 kb cDNA片段,将其克隆到质粒载体pGEM-T Easy。[结果]测序结果表明,该基因1413 bp,编码471个氨基酸。克隆片段经双酶切消化,反向插入到植物表达载体pBI121上,构建成4CL反义基因表达载体。通过冻融法将携带反义cDNA的植物表达载体质粒导转入根癌农杆菌EHA105,得到完整的Ti质粒表达载体系统。[结论]为该基因转化桉树的主栽品种尾叶桉U6以降低其木质素含量奠定了基础。     

水肥胁迫对不同尾叶桉无性系叶绿素荧光特性的影响

[目的]了解水分和养分胁迫对尾叶桉无性系叶绿素荧光特性的影响.[方法]以19个尾叶桉无性系为材料,采用2因素(水分、养分)3水平完全随机区组设计,对水肥胁迫6个月后尾叶桉苗木生长、叶形和叶绿素荧光特性进行研究.[结果]19个尾叶桉无性系间叶绿素荧光参数Fo、Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ、ETR和Fv/Fm均有显著差异,...     

百合叶烧病发病过程叶片细胞和差异表达基因分析

[目的]明确百合叶烧病发病过程中百合叶片细胞结构的变化,探究百合叶烧病发病的分子调控机理.[方法]通过扫描电镜和透射电镜观察东方百合Tarrango正常叶片、轻度叶烧叶片和重度叶烧叶片超微结构.并通过比较东方百合Tarrango正常叶片、叶烧叶片、正常叶片喷钙和叶烧叶片喷钙4种处理的转录组测序数据,对差异表达基因进行序...     

脊尾白虾响应环境胁迫的转录组学分析

脊尾白虾(Palaemon carinicauda)是我国沿海滩涂混养的重要经济虾类,具有广盐、广温、抗病力和繁殖力强等优点.采用高通量测序技术对脊尾白虾转录组进行测序,对得到的转录本进行COG(clusters of orthologous groups)、GO(gene ontology)和KEGG(kyoto e...     

基于转录组学的植物响应盐胁迫调控机制研究进展

盐胁迫是限制植物生长和产量的重要环境因子之一.经过长期的进化,植物已形成了一套响应盐胁迫的调控机制.转录组学可以从植物mRNA整体转录水平揭示植物响应盐胁迫的调控机制,对研究植物抗盐、耐盐具有重要意义.本文针对转录组学在植物响应盐胁迫调控机制中的研究,简述了植物体内的信号传导、渗透调节、内源激素合成、光合作用、活性氧清...     

玉米自交系响应高温、干旱胁迫的关键基因及通路

以4个不同的玉米自交系为材料,对高温、干旱处理后的苗期植株进行转录组测序.玉米自交系响应高温和干旱胁迫的差异表达基因(DEGs)分别为6966和6272个,在高温和干旱胁迫下4个玉米自交系相同的DEGs分别是705和871个.同时响应高温和干旱的DEGs有100个.在耐旱、耐热性强的玉米自交系中鉴定出18个特异的DEG...     

波纹龙虾对亚硝酸盐胁迫响应的转录组学分析

为了探究波纹龙虾Panulirus homarus对亚硝酸盐的胁迫响应机理,采用转录组学测序分析方法,进行了正常养殖条件下波纹龙虾(体质量为39.00 g±5.31 g)肝胰腺和质量浓度为80 mg/L亚硝酸盐胁迫7 d的肝胰腺转录组比较研究。结果表明：转录组共筛选得到264个差异表达基因,其中,86个基因上调表达,178个基因下调表达;GO功能注释显示,被注释的差异表达基因主要与结合、催化和代谢等功能有关;KEGG通路富集分析显示,差异表达基因在黏着斑、白细胞跨内皮层迁移、胰岛素抵抗、紧密连接、淀粉与蔗糖代谢等通路中显著富集;随机挑选9个差异表达基因进行qRT-PCR验证,发现荧光定量结果与测序结果基本一致。研究表明,在亚硝酸盐胁迫下,通过GO和KEGG分析发现差异表达基因主要富集在能量代谢、生长和免疫等通路中,挖掘出的数据可为后续研究提供科学参考。     

大豆PP2C家族基因鉴定与响应盐胁迫的转录组分析

植物蛋白磷酸酶2C(PP2C)能够通过影响植物体内多种生物学过程在环境胁迫响应中发挥重要作用.为研究栽培大豆PP2C家族成员在盐胁迫中的功能,通过生物信息学手段结合转录组学分析对栽培大豆PP2C家族进行了系统探究.在栽培大豆中共鉴定出126个PP2C家族成员,并将其在进化树上分为11个亚家族,同一亚家族的成员具有类似的...     

大豆根系响应早期缺铁胁迫的转录组分析

[目的]本文旨在探明2个大豆品种根系对早期缺铁胁迫的响应差异.[方法]以铁高效品种'吉育99'和铁低效品种'吉育93'大豆为材料进行水培试验,将对照(25μmol?L-1 Fe)和早期(1和6 h)缺铁胁迫(1μmol?L-1 Fe)处理的大豆根系进行转录组测序.[结果]与对照相比,铁高效大豆品种差异基因数随着缺铁胁迫...     

尾叶桉苯丙氨酸解氨酶基因的克隆、表达与单核苷酸多态性分析

【目的】通过获得尾叶桉Eucalyptus urophylla苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因序列,分析其在不同水肥处理下的表达模式及在尾叶桉群体中的单核苷酸多态性(SNP),为研究该基因与尾叶桉抗逆性的相关性提供基础。【方法】根据巨桉E.grandis的PAL基因序列设计引物,通过基因克隆、测序获得尾叶桉PAL基因序列;采用逆转录定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)分析该基因在不同水肥处理下的表达模式。【结果】PAL基因组全长4 507 bp,包括166 bp的5′非编码区、411 bp的3′非编码区、2 172 bp的氨基酸编码序列(由2个外显子组成,分别为422和1 750 bp)和1 759 bp的内含子区域。PAL基因在AT4处理中表达量最高,在AT5处理中表达量最低。尾叶桉PAL基因与巨桉具有高度相似性。尾叶桉PAL基因的SNP位点主要集中在内含子区域,可见尾叶桉PAL基因在长期进化过程中保持着稳定的遗传。【结论】获得尾叶桉PAL基因全长4 507 bp,该基因具有遗传稳定性,且可能在尾叶桉抗逆性中起重要作用。     

尾叶桉核心种质初步构建

【目的】为了快速、准确地从丰富的尾叶桉Eucalyptus urophylla种质资源中鉴定出育种上迫切需要的优异基因,初步构建了尾叶桉核心种质,以便简化管理,提高遗传资源在尾叶桉改良中的利用效率.【方法】以尾叶桉27个种源194个家系的树高、胸径、材积等17个数量性状为依据,采用不同的取样比例(5%、10%、20%、30%和40%)、3种遗传距离计算方法(欧氏距离、标准欧氏距离和马氏距离)、4种系统聚类方法(最短距离法、最长距离法、不加权类平均法和离差平方和法)和2种取样方法(随机取样法和最小距离逐步取样法)构建尾叶桉核心种质资源库,利用均值差异百分率(MD)、方差差异百分率(VD)、变异系数变化率(VR)和极差符合率(CR)作为构建核心种质的评价指标.【结果和结论】结果表明采用10%的抽样比例、标准欧氏距离、最短距离系统聚类法和最小距离逐步取样法构建的包括25个种源100个家系的尾叶桉核心种质最能代表原有的种质群体.     

阳江地区尾叶桉早期生长性状遗传参数估算

目的 研究尾叶桉Eucalyptus urophylla无性系的遗传变异,筛选适合阳江地区生长的优良无性系,为新品系选育及推广应用提供科学依据。方法 以76份尾叶桉无性系为研究材料,在阳江地区分3次营建尾叶桉无性系测定林;造林后逐年测量其树高和胸径,并对该生长性状进行方差分析和遗传参数估算,采用多性状基因型值筛选优良无性系,并估算入选优良无性系的遗传增益。结果 尾叶桉的树高和胸径在无性系间存在显著差异,且生长性状的变异系数逐年递减。除少数年份内的生长性状外,尾叶桉生长性状方差分量在区组间的差异达到了显著或极显著的水平,遗传方差分量介于0.10~22.61之间,环境方差分量介于0.18~45.86之间,重复力介于0.10~0.42之间。除1年生树高外,树高和胸径存在较强的遗传正相关,遗传和表型相关都达到中等及较高的水平（相关系数为0.40~0.98）,且相同林龄内的树高和胸径间相关性较大。根据不同林龄预测的树高和胸径基因型值,结合树高和胸径的生长表现,在所有林龄的无性系中,无性系ZQUB29、ZQUA34、ZQUC33、ZQUA15和ZQUA33的表现都较好,表明这些无性系可能在整个轮伐期长势都较稳定,是优良无性系。结论 参试尾叶桉无性系间生长差异极显著,入选的5个优良无性系可作为后续尾叶桉遗传改良和良种选育的基础。     

光肩星天牛mRNA差异显示体系的建立与触角差异表达基因的筛选

【目的】建立一套适合光肩星天牛的mRNA差异显示(DDRT-PCR)体系,并对光肩星天牛触角差异表达基因进行初步研究。【方法】以光肩星天牛雌、雄个体的触角和去触角的身体部分为材料,对影响mRNA差异显示体系的主要因子进行优化,并研究了其差异表达基因。【结果】建立了适合光肩星天牛mRNA差异显示的反应体系,并筛选得到最适的PCR退火温度。使用此体系分离得到28条触角差异表达基因片段,其中9个片段的翻译产物分别与觅食相关蛋白、MYB转录因子、β-乙酰葡萄糖胺转移酶、化学感受蛋白11、表皮蛋白peritrophins1-I、甘油激酶、抗菌肽Alo-3、26S蛋白酶体(非ATP酶亚基12)和清道夫受体等已知蛋白有较高的同源性。【结论】利用建立的DDRT-PCR体系对供试材料进行扩增,扩增产物条带丰富且清晰,可用于分离差异表达基因,得到的触角差异显示基因可能参与了光肩星天牛的嗅觉识别过程。     

外源性氮和磷对尾叶桉凋落叶分解的影响

通过研究外源性氮和磷对尾叶桉(Eucalyptus urophylla)凋落叶分解速率、分解过程中N、P含量变化的影响,为森林养分管理提供科学依据。采用尼龙网袋分解法,在广东的尾叶桉林内建立4块5 m×5 m的小样地,放置凋落叶样品,测定其分解速率和N、P含量变化。结果表明,外源性N在试验前期分解速率有促进作用,后期阻碍了凋落叶分解。24个月时对照、施N、P和N+P的凋落叶残留量分别为初始重量的0.23%、1.59%、0.19%和0.49%。凋落叶分解24个月时尾叶桉林地各处理的凋落叶N、P含量均大于初始值,对照、施N、P和N+P的凋落叶N的残留量分别为初始N重量的0.54%、2.41%、0.35%和0.81%,凋落叶P的残留量分别为初始P重量的0.48%、1.74%、0.56%和1.52%,表明4种处理的凋落叶N和P均为释放模式。施N抑制尾叶桉凋落叶的分解,而施P及N+P促进其凋落物的分解,表明施用P肥可以促进尾叶桉凋落叶的分解和养分循环。     

干旱处理下2个梨品种转录组差异表达基因分析

【目的】以转录组数据为基础挖掘梨抗旱关键基因,为培育梨抗旱品种提供理论基础。【方法】以正常浇水和干旱处理下黄冠梨Pyrus bretschneideri‘Xuehuali’×P.pyrifolia‘Shinsseiki’和黄金梨P.pyrifolia‘Niitaka’×P.pyrifolia‘Nijisseiki’的叶片进行Illumina Hi Seq TM 2000高通量转录组测序分析,利用基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库分析2个梨品种中的差异表达基因(DEGs)。【结果】2个梨品种间在正常浇水和干旱处理下分别发现了4 377和3 841个DEGs,其中只在干旱处理下的DEGs有1 340个。这些DEGs在GO数据库的3个本体生物过程、分子功能和细胞成分中富集到的数量分别是1 387、922和1 253个,与植物抗旱相关的代谢过程、应激反应和生物膜等条目分别富集到349、139和151个DEGs。仅在干旱处理下的1 340个DEGs被比对到102个KEGG代谢通路上,其中与植物内源激素相关的代谢通路有3个。将1 340个DEGs进行转录因子分析发现,被注释为转录因子的有37个,分布在17个转录因子家族中,其中乙烯应答转录因子(ERF)家族所拥有的DEGs最多,为11个。【结论】本研究发现了与梨抗旱相关的内源激素代谢基因和转录因子,干旱胁迫下这些基因在2个梨品种中差异表达,这可能与2个品种的抗旱性差异存在密切关系,为下一步梨抗旱分子机理研究奠定了基础。     

cAMP抑制核盘菌菌核形成的差异基因表达分析

【目的】探究核盘菌响应环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate,cAMP）处理的转录组学特征,挖掘调控核盘菌菌核形成的关键基因,为靶向杀菌剂的研发提供参考。【方法】以接种在PDA培养基上生长至菌核原基形成时期的核盘菌作为CK1,开始形成黑色素时期的核盘菌作为CK2,以接种在PDA+5 mmol/L cAMP培养基上生长相同时间(5,7 d)的核盘菌作为试验组,依次命名为M1 和M2,对这4组样品进行转录组测序（RNA-seq）比较,阐释cAMP影响菌核形成的调控途径,挖掘菌核原基及菌核黑色素形成中的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。【结果】外源添加的cAMP主要在M1前期影响胞内的cAMP含量。差异表达基因分析结果显示,M1和CK1之间共有681个差异表达基因;KEGG富集分析显示,这些基因主要参与各类氨基酸代谢、脂肪酸代谢、MAPK信号通路等,且通路中的大部分基因都呈上调表达模式,而MAPK及其下游作用因子钙调磷酸酶B亚基（calcineurin B subunit,CnB）和热休克蛋白70（heat shock 70 ku protein,HSP70）则明显下调。M2和CK2之间共筛选到4 490个差异表达基因,主要参与各类氨基酸代谢、抗原加工提呈以及cAMP、MAPK等信号通路和自噬途径,通路中的大部分基因呈上调表达模式,且自噬相关因子ATG2、ATG20、ATG22、ATG23、ATG27和ATG29也大量上调表达,而与蛋白质和脂类合成相关的磷酸酶B（phosphatase B,PTPB）和酰基辅酶A氧化酶（acyl coenzyme A oxidase,ACO）的表达量则明显下调。在M1和M2时期,相关基因的qRT-PCR与RNA-seq差异表达分析结果趋势相同,说明转录组测序数据准确。【结论】核盘菌可通过吸收胞外高浓度的cAMP抑制菌核形成菌丝,其抑制作用主要通过影响相关蛋白质及脂类物质的合成而对菌丝形态及信号传递造成障碍。     

骆驼斯氏副柔线虫雌虫和雄虫比较转录组学分析

为探明骆驼斯氏副柔线虫雌虫和雄虫的转录组差异,挖掘出与性别决定相关的功能基因,采用Illumina HiSeqTM2000分别对其雌虫和雄虫样本进行转录组测序,构建cDNA文库,通过建库质量评估和组装效率评估后对其进行功能注释及相关生物信息学分析。结果显示,比较雌虫和雄虫的转录本,获得6 430个差异表达基因,其中2 131个基因上调;4 299个基因下调。对差异表达基因进行GO功能分类,有341 328和714个Unigenes分别注释到生物学过程、细胞组成和分子功能三大类41个分支中。KEGG数据库分析,有1 116个差异表达基因参与到198条KEGG通路中,显著富集在机体免疫调节,卵母细胞成熟等通路。功能聚类分析中,雌虫样本在生殖发育、产卵、生殖行为中高表达;雄虫在主要精子蛋白、丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白磷酸酶中高表达。此外,在雄虫和雌虫中筛选出Tab-3,Tab-5、Fem-1和Mog-3等10种线虫性别决定相关基因,以及8种雄性性别特异表达基因和4种雌性性别特异表达基因,这些基因在虫体性别决定和性别特异性表达中发挥重要作用。本研究利用生物信息学技术预测出雌虫和雄虫差异表达基因在功能分类和代谢通路等方面的生物学特征,挖掘出性别决定基因和性别特异性表达相关基因,为进一步开展斯氏副柔线虫的功能基因组学研究、药物靶点预测和疫苗候选基因筛选提供有价值的数据资源。     

基于转录组测序金丝草叶片响应铅胁迫的抗氧化酶相关基因

为了深入揭示植物抗氧化酶的相关基因及其响应重金属胁迫的作用机制,以重金属铅（Pb）超富集植物金丝草[Pogonatherum crinitum（Thunb.）Kunth.]为研究对象,设置Pb浓度0、300、500、1 000 mg·L^-1和2 000 mg·L^-1的水培模拟胁迫试验,测定不同Pb浓度下金丝草叶片的抗氧化酶活性,并对Pb胁迫处理的金丝草叶片进行RNA-Seq测序,将转录组测序得到的Unigenes通过GO与KEGG富集注释,筛选出叶片抗氧化酶相关的DEGs,并利用实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）进行验证。结果表明：随Pb胁迫浓度的增加,金丝草叶片过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性呈增加趋势,丙二醛（MDA）含量则呈先增加后降低的趋势;转录组测序得到总碱基数为56.34 Gb,各样品碱基质量达到Q20、Q30水平的均大于90%,测序结果可靠;筛选出的DEGs通过GO与KEGG数据库进行对比注释发现,金丝草叶片DEGs在“过氧化物酶体”“氧化还原酶活性”“氧化还原酶活性,作用于CH-OH供体组”“活性氧代谢过程”和“过氧化氢代谢过程”等与抗氧化相关的GO功能条目上显著富集,在“谷胱甘肽代谢”“抗坏血酸和醛糖代谢”“植物激素信号转导”“黄酮类生物合成”和“MAPK信号通路-植物”等与抗氧化相关的KEGG通路上显著富集; Pb胁迫下金丝草叶片抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT上调表达,qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致,Pb胁迫下这些基因的相对表达量与抗氧化酶活性的变化趋势一致。研究表明,金丝草可通过提高抗氧化酶活性来适应Pb胁迫,抗氧化酶相关基因PcSOD、PcPOD和PcCAT参与了金丝草应对Pb胁迫的调控过程。     

侵染早期小麦叶锈菌相关基因的筛选及表达分析

为挖掘与叶锈菌萌发及早期侵染相关的关键基因,利用PacBio SMRT和Illumina HiSeq测序技术对叶锈菌夏孢子萌发0、2、4、8、12和24 h的孢子和芽管进行转录组测序,通过全长转录本基因表达差异分析和生物信息学分析进行候选基因筛选,利用qRT-PCR技术对候选基因在不同毒力菌系与小麦的亲和/非亲和互作中的表达模式进行系统分析。结果表明:1)综合分析筛选出差异显著且功能相关的4个候选基因,其中,PTTG_1050为SNARE蛋白的编码基因,可能参与SNARE介导的囊泡运输;PTTG_4765属于ABC转运蛋白基因家族PDR亚族;PTTG_1823属于PKc_Like超基因家族;PTTG_1279为候选分泌蛋白编码基因。2)4个候选基因在侵染早期受到强烈诱导或抑制,且在亲和互作中表达量高于非亲和互作,说明其在叶锈菌的早期侵染和扩展中发挥了重要作用,可能是早期成功侵染的关键基因。