低温胁迫下枇杷不同发育阶段的花果转录组比较分析

研究比较了枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)不同发育阶段花果的低温响应机制。以花蕾、完全开放的花和花后2周左右的幼果为试验材料,–3℃低温处理12 h,以未经低温处理样品为对照,测定生理生化指标并进行转录组测序分析。低温胁迫导致细胞膜破坏,超氧阴离子产生速率、丙二醛和脯氨酸含量、抗氧化酶活性明显升高。总体上抗低温能力为花蕾>花>幼果。转录组测序分析共获得6 987个差异表达基因(DEG),对这些基因进行通路注释分析,发现大量与低温胁迫相关的代谢途径,其中碳水化合物代谢中的糖酵解/糖异生、乙醛酸和二羧酸代谢及磷酸肌醇代谢途径,氨基酸代谢中的色氨酸代谢和酪氨酸代谢途径,酯类代谢中的甘油磷脂代谢、α–亚麻酸代谢和甘油酯代谢途径,次生代谢中的异喹啉生物碱生物合成途径以及能量代谢中的硫代谢途径在3个花果发育时期低温与对照的比较组中显著富集,说明这几个途径都是枇杷花果响应低温胁迫的重要代谢途径。"苯丙烷类生物合成"途径在前两个时期比较组中富集水平较高,氨基酸代谢相关途径在幼果比较组中富集更多。另外,从低温处理相关差异表达基因中筛选到了53个AP2-EREBP基...     

纸皮核桃内果皮硬化期差异表达基因筛选及功能预测

【目的】综合分析纸皮核桃内果皮硬化期转录本表达情况,获得3个代表样本间差异表达基因,为系统研究纸皮核桃内果皮木质化的分子机理打下基础。【方法】采用转录组测序技术对其内果皮硬化期3个样品测序,利用生物信息学方法和软件筛选样本间的差异表达基因并进行生物学功能预测。【结果】通过Trinity软件拼接得到76 814条Unigene,筛选出了609个差异表达基因,利用Gene Ontology和KEGG数据库对差异表达基因注释,发现差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、ABC转运子合成、泛醌和其他萜类醌生物合成等途径中。【结论】筛出了纸皮核桃内果皮硬化期差异表达基因显著富集的主要代谢途径,为今后系统研究纸皮核桃内果皮木质化的分子机理打下了良好基础。     

白榆二倍体及同源四倍体的生理特性及转录组差异分析

为了探究白榆二倍体及其同源四倍体的基因表达谱差异情况,以白榆二倍体及其同源四倍体为材料,比较二者成熟叶片的生理特征并采摘幼嫩叶片进行转录组数据分析。结果显示,与二倍体相比,同源四倍体丙二醛含量、可溶性蛋白含量及叶绿素含量增加,可溶性糖含量降低。转录组测序结果共得到2 407个差异表达基因,其中上调基因为1 076个,下调基因为1 331个。在COG蛋白质的同源注释分析得到918个差异表达基因,主要涉及21个方面。共有1 380个差异表达基因被GO注释,主要与细胞组分、代谢功能、催化活性等相关。通过KEGG通路注释发现,共有930个差异表达基因分布到5大类KEGG通路中,其中以代谢机制中差异表达基因被注释到的最多。叶绿素含量的增加使四倍体的叶片颜色变得更加浓绿,丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白的含量的增加与减少与四倍体植物在植物代谢与生长上有一定关系,经过转录组测序分析,糖酵解途径的基因表达为下调,还原性戊糖磷酸循环与光呼吸等与叶绿体有关的基因为上调。     

利用转录组测序分析外源GA_3解除大蒜气生鳞茎休眠相关基因

利用外源GA_3打破'金乡'大蒜气生鳞茎休眠,采用高通量测序技术对休眠气生鳞茎和GA_3处理气生鳞茎进行转录组测序,分析筛选响应外源GA_3的差异表达基因,探究差异表达基因与GA_3解除气生鳞茎休眠的关系。结果表明:外源GA_3可有效打破气生鳞茎休眠;通过转录组测序得到上调差异基因4 588个,下调差异基因55 857个;28 107个差异表达基因在KEGG中获得注释,其中在代谢途径中获得注释的差异基因最多,其次为遗传信息处理途径。差异表达基因较多的富集于植物激素信号转导途径且富集结果显著;筛选出参与GA、ABA、ZR信号转导的显著差异表达基因GAI、SLR1、PP2C等,其表达情况与气生鳞茎内源激素含量的变化情况一致,推测外源GA_3可通过抑制GA信号途径负调控因子DELLA基因的表达,激活赤霉素的生物合成及信号转导过程,使气生鳞茎休眠解除,同时PYL的表达量显著降低,从而使得脱落酸含量相对降低,有利于休眠解除;qRT-PCR验证结果显示测序结果和实际结果一致。     

基于比较转录组的延胡索组织差异性表达分析

延胡索(Corydalis yanhusuo)干燥块茎为传统中药,异喹啉生物碱类化合物是其主要的活性成分。采用Illumina高通量测序技术对延胡索块茎、根茎和叶片组织进行转录组测序,鉴定异喹啉生物碱生物合成的相关酶基因,并分析3种组织间的差异表达基因。在块茎vs.根茎、块茎vs.叶、根茎vs.叶比对中分别鉴别到6 161、8852和5 772个差异表达基因。差异表达基因的KEGG富集分析表明,核糖体、淀粉和蔗糖代谢途径,苯丙素生物合成途径,植物激素信号转导途径以及异喹啉生物碱生物合成途径是主要的富集途径。其中47个转录本与延胡索异喹啉生物碱生物合成相关,其在块茎中的表达量最高,根茎次之,叶中的表达量最低。     

紫外光对‘北陆’越橘转色果花青苷积累、关键酶活性及其基因表达的影响

以3年生‘北陆’越橘为试材,对发育过程中果实花青苷含量及合成酶活性变化进行研究,并进一步利用3种紫外光（UV-A、UV-B、UV-C）分别照射转色期越橘果实,测定了果实中花青苷等酚类物质的含量、生物合成酶活性及其基因表达,从底物、酶活性、基因转录水平阐明了不同紫外光对花青苷生物合成途径的影响。3种紫外光都明显诱导了果实花青苷的积累,特别是UV-C照射后果实花青苷含量提高了2.36倍。UV照射显著诱导果实PAL、UFGT酶活性升高,VcPAL、VcUFGT转录增强,但同时也抑制了DFR酶活性及基因表达,其中PAL、UFGT酶活性与花青苷的积累极显著正相关（r = 0.807**,r = 0.894**）,而DFR酶则相反（r =–0.854**）。结果表明,UV照射能诱导丙苯氨酸途径中响应紫外处理的一些关键基因的转录激活（如VcPAL,VcUFGT）或抑制（如VcDFR）,并影响相应酶活性的变化,促使花青苷等酚类物质的积累。     

基于转录组测序分析NaCl胁迫下新疆野苹果叶和根糖酵解相关基因的表达

【目的】筛选新疆野苹果响应NaCl胁迫相关基因。【方法】以新疆野苹果组培苗为试验材料,对150 mmol·L~(-)处理48 h后的新疆野苹果幼苗叶片及根系进行转录组测序。【结果】与对照相比,NaCl处理48 h时,新疆野苹果幼苗叶片中差异表达基因为3 364个,其中1 745个DEGs在盐胁迫响应中上调表达,1 619个DEGs下调表达;根系中差异表达基因为3 808个,其中1 057个DEGs在盐胁迫响应中上调表达,2 751个DEGs下调表达。新疆野苹果叶片和根系中所共有的差异基因有2 095个得到注释,这些基因共涉及44个Pathway,富集最显著的Pathway主要有糖酵解/糖异生、磷酸戊糖途径、果糖和甘露糖代谢、丙酮酸代谢等。【结论】通过转录组测序和qRT-PCR验证发现,新疆野苹果受到NaCl胁迫后,在糖酵解过程中TPI、FBPase、pckA、PPDK等基因表达量发生明显变化,说明糖酵解途径在新疆野苹果应答NaCl胁迫过程中起着一定的作用。     

利用转录组挖掘羊肚菌继代菌丝退化相关基因的初步探讨

继代培养7代羊肚菌（Morchellaesculenta）菌丝体，计算不同代数的菌丝生长速度，再分别收集第一代（M 1）和第六代（M 6）菌丝体，通过转录组测序，GO功能注释和富集与KEGG通路富集，得到关键差异基因，最后选取7个与退化相关的关键差异基因cel1、lac2、cah、png1、zpr1、did2和Hsp31，采用荧光定量PCR测定基因相对表达量，以验证转录组分析结果的可靠性。结果表明：当继代培养至第7代时，羊肚菌菌丝不能生长；M 6与M 1相比，共得到575个关键差异基因，其中表达上调198个，表达下调377个；GO富集表明，关键差异基因主要富集在活性氮代谢过程、硝酸盐代谢过程、硝酸盐同化和从头合成次黄嘌呤核苷酸的生物过程；KEGG通路富集表明，关键差异基因主要富集在磷酸戊糖途径、泛酸和乙酰辅酶A生物合成、硒化合物代谢、生物素代谢和精氨酸生物合成通路；7个关键差异基因的相对表达量与转录组测序分析结果一致。     

枇杷果实采前皱缩的转录组分析

【目的】了解早钟6号枇杷果实采前遇到高温天气出现皱缩现象的分子机制，为培育抗皱缩枇杷品种奠定理论基础。【方法】以易皱缩的早钟6号枇杷果实和抗皱缩的思贺大果枇杷果实为材料，对早钟6号枇杷采前不同皱缩程度的果实（正常果ZZS1、轻度皱缩果ZZS2和皱缩果ZZS3）进行生理生化指标分析，并对思贺大果枇杷和早钟6号枇杷果实进行转录组测序，分析早钟6号枇杷不同程度皱缩果实之间以及与思贺大果枇杷之间的差异基因表达情况，筛选与枇杷果实皱缩相关的基因。【结果】早钟6号枇杷皱缩果（ZZS2、ZZS3）与正常果（ZZS1）相比，丙二醛和脯氨酸含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性均显著升高。对转录组测序结果分析发现，可能与枇杷果实采前皱缩相关的基因主要参与植物激素信号转导途径、苯丙烷生物合成途径、淀粉和蔗糖代谢途径、油菜素内脂生物合成和信号转导等代谢途径。参与苯丙烷生物合成的12个基因中，有9个与木质素合成相关，在DG vs ZZS1比较中均上调表达；参与植物激素信号转导途径的13个基因中，有6个（2个GH3和4个SAUR）参与生长素信号转导；2个基因（EVM0023097和EVM003...     

‘库尔勒香梨’脱萼组与宿萼组样品差异表达基因的筛选

【目的】系统研究‘库尔勒香梨’脱萼组和宿萼组花器官的转录组表达情况,筛选2者之间的差异表达基因,为进一步阐明‘库尔勒香梨’萼片脱落与宿存分子机理奠定基础。【方法】采用Illumina高通量测序技术对‘库尔勒香梨’脱萼组和宿萼组代表样品进行测序,利用生物信息学方法筛选2者的差异表达基因和进行功能基因预测。【结果】Trinity法拼接后得到48 894条unigenes序列,从中选取了2组样品中共表达和单独表达的SPL转录因子进行了功能探究,发现3条unigenes可能与萼片发育有关。筛选的差异表达基因获得了Gene Ontology和KEGG数据库的注释,涉及植物激素信号转导、光合代谢、苯丙氨酸代谢、芳香族化合物合成、细胞发育等与萼片发育相关过程。【结论】筛出了2组样品的差异表达基因,获得了与萼片发育相关的基因及其对应的功能注释,为今后进一步研究‘库尔勒香梨’萼片脱落与宿存分子机理奠定了良好基础。     

观赏向日葵花青素苷合成途径同源基因的克隆与表达

 根据已发布基因的保守区域设计引物,从观赏向日葵（Helianthus annuus L.）舌状花中克隆到花青素苷生物合成途径中PAL、CHS、CHI、F3'H、DFR和ANS等6个结构基因的保守序列。序列分析表明6个结构基因与其它植物来源的花青素苷生物合成相关基因均具有较高的同源性,分别为95%～97%、83%～99%、64%～80%、80%～82%、64%～85%和87%～89%。系统进化分析表明6个结构基因的系统进化基本上符合植物分类学分类。半定量RT-PCR分析,表明除CHS基因在管状花中未表达外,6个基因在舌状花、管状花、花蕾、叶片、茎皮中均有表达;大部分基因在花开放初期和盛期的表达较高,而花完全开放后,所有基因的表达量降低;观赏向日葵花青素苷合成相关基因的表达量在紫红色花瓣中高于红褐色,深色花瓣高于混杂色花瓣。     

基于银杏花芽3个分化时期转录组测序的相关基因筛选与表达分析

鉴定银杏花芽分化调控的关键基因,揭示银杏花芽分化调控的主要分子机制,为缩短银杏童期和选育银杏早花品种提供理论指导。本研究中采用高通量测序技术对银杏花芽分化3个时期（花芽未分化期、花芽分化始期、花芽分化盛期）的样品进行转录组测序,并分析数字表达谱,筛选开花调控相关基因并进行荧光定量PCR（RT-qPCR）表达验证。转录组测序共产生27.52 Gb原始数据,注释到8大功能数据库（GO、COG、KEGG、KOG、NR、Pfam、Swiss-Prot、eggNOG）上的 unigene 总数为35 179个。通过GO分类和KEGG Pathway 富集性分析,将unigene分别归于55个GO类别和126个代谢途径。差异表达基因分析显示,花芽未分化期较花芽分化始期有2 253个基因上调,2 032个基因下调;花芽分化始期较花芽分化盛期有1 770个基因上调,1 901个基因下调;花芽未分化期较花芽分化盛期有1 865 个基因上调,2 042个基因下调。发掘出大量的开花相关的基因涉及5个开花调控途径（光周期途径、春化途径、赤霉素途径、自主途径和年龄途径）。筛选出gene.Gb_17618（GI序列）、gene.Gb_19790（FT/TFL1序列）、gene.Gb_16301（AG序列）、gene.Gb_28337（花发育MADS-box序列）、gene.Gb_01884（SOC1序列）和gene.Gb_41704（CO序列）等6个银杏花芽分化差异表达关键基因序列,荧光定量PCR检测表达水平与转录组结果一致。     

利用VIGS技术研究草莓FaMYB5的功能

以‘丰香’草莓(Fragaria×ananassa‘Toyonaka’)为材料,采用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced Gene Silencing,VIGS)对果实中类黄酮化合物代谢相关转录因子基因FaMYB5进行沉默,并对沉默后果实类黄酮化合物代谢途径相关的结构基因和其他转录因子基因表达量进行半定量RT-PCR及RT-qPCR分析。并分别采用HPLC和香草醛—硫酸比色法对沉默后果实中花青素苷和原花青素含量进行测定。成功构建了pTRV2-FaMYB5的VIGS沉默载体,并建立了草莓果实VIGS沉默体系,FaMYB5基因沉默效率达60%;FaMYB5基因沉默处理与阴性对照相比,草莓类黄酮化合物代谢途径相关结构基因和转录因子表达量均发生改变,其中FaMYB9、FaLAR、FaDFR、FaANR表达量显著增加,从而导致果实中原花青素含量增加;而花青素合成相关基因FaANS的表达量减少1/2,FaMYB10表达量变化并不显著。此外,bHLH家族的转录因子基因FabHLH3和FabHLH3Δ随着FaMYB5的沉默表达量显著下降,而FaGL3显著升高。结果进一步证明FaMYB5转录因子对草莓类黄酮化合物代谢途径中的原花青素合成途径起负调控作用。     

茶树秃房与茸房种质花器官差异表达基因的WGCNA分析

以福建野生茶群体中的秃房和茸房种质为试验材料，对其花苞期和开放期花器官进行转录组测序分析，以期探明两种不同类型种质花器官在分子层面的差异。结果表明，两者之间的差异表达基因为2 086～4 733个，这些差异基因主要涉及植物与病原体的相互作用、类黄酮生物合成和谷胱甘肽代谢等途径。通过加权基因共表达网络（Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA）方法鉴定到18个共表达基因模块，筛选出3个与茶树花器性状相关性最高的模块。通过计算模块内基因的连通性，挖掘网络中的核心基因并进行功能注释。研究结果表明秃房和茸房茶树花器官主要在应对胁迫和次生代谢产物的合成方面存在差异；秃房种质没有子房表皮茸毛，易受病原体入侵和逆境胁迫，通过调控GST（谷胱甘肽–S–转移酶）来提高自身应对胁迫的能力；CsLTP（脂质转运蛋白基因）可能是调控茶树子房茸毛发育起始的关键基因。     

环境胁迫下大头芥花青素积累及其相关结构基因的表达

以大头芥（红叶大头芥）为试材,研究模拟干旱、低温和强光等环境胁迫下红叶大头芥中花青素含量及其与花青素合成途径中CHI、DFR和ANS等结构基因表达的关系。首先通过同源克隆法在红叶大头芥中克隆了CHI、DFR和ANS基因,其开放阅读框分别为759、1 157、1 004 bp,分别编码253、385、334个氨基酸。实时荧光定量RT-PCR结果表明,在环境胁迫下,红叶大头芥中花青素的积累和结构基因的大量表达需要一定处理时间的诱导。CHI基因在强光、低温和模拟干旱胁迫下的表达量无明显变化,且表达量极低|而DFR和ANS基因在低温、强光胁迫下的转录表达量随胁迫时间的延长而增加,对红叶大头芥中花青素的合成起到了重要的调控作用,且强光胁迫下DFR和ANS的表达量约为低温胁迫的两倍,推测低温和强光胁迫可能诱导了红叶大头芥中花青素合成途径不同的调控机制。     

转录组测序技术筛选安徽乌菜与普通白菜的差异表达基因

乌塌菜是白菜亚种的一个变种,叶面上有皱泡是安徽乌菜区别于其他白菜亚种的一个典型特征。采用Illumina高通量测序技术对安徽乌菜(黄心乌和黑心乌)和叶面平展的普通白菜进行转录组测序,共获得27.75 Gb clean data,各样品clean data均达到4.00 Gb,Q30碱基百分比在90.53%以上。将测序数据进行de novo拼接后得到127 988条转录本和46 950条unigene,平均长度分别为1 327.71 bp和856.26 bp。以FDR(false discovery rate)0.01且差异倍数FC(fold change)≥2为标准筛选安徽乌菜和普通白菜的差异表达基因,共筛选到1 296个差异表达基因。对所得差异表达基因进行不同数据库比对,共有1 156个差异表达基因被注释,其中1 150个差异表达基因注释到nr数据库;864个差异表达基因注释到GO数据库;200个差异表达基因注释到KEGG数据库,分属80条代谢通路。     

杜梨根茎叶特异表达基因的RNA-Seq分析

利用RNA-Seq技术,对杜梨根、茎、叶中特异表达的基因进行了筛选和分析,为探讨梨属植物生长发育及组织间功能差异的分子机制提供理论依据。研究结果表明,杜梨根、茎、叶中分别获得了19 443、19 567、17 876个表达基因,分别注释得到110、110、110个GO功能分类和56、55、65条KEGG代谢途径,主要涉及能量代谢、物质代谢和运输、激素调控、信号转导等多种生物学功能;其中在根、茎、叶中特异表达的基因分别有1 245、971、846个,涉及8、8、11条显著富集的代谢通路,主要集中在亚麻酸、脂肪酸类、糖类等生物大分子物质和各种次生物质的代谢过程以及其他氧化还原、激素信号转导等途径;根、茎、叶中分别有10、6、20个特异表达基因参与调控激素信号转导途径,叶片中特异表达的15个编码合成SAUR蛋白基因,大部分在幼叶中表达较高,并伴随叶片衰老表达量下调;同时,在根、茎、叶中分别得到1 353、1 150、1 232个转录因子,较多WRKY、MYB、AP2-EREBP等家族的转录因子在根中特异表达。选出8个特异表达基因进行qRT-PCR验证,结果与RNA-Seq数据基本一致,表明了RNA-Seq分析是可靠的;综合上述结果,认为特异表达基因可能对维持组织器官的特定功能起重要作用。     

木质素生物合成途径相关基因调控琯溪蜜柚汁胞粒化的研究

【目的】探究琯溪蜜柚果实汁胞粒化过程中木质素生物合成途径相关基因在果实发育过程中的表达特征，以揭示汁胞粒化过程中木质素合成的分子调控机制。【方法】选取2018年花后135、165、195、215 d 4个时期的琯溪蜜柚果实，测定汁胞粒化率及木质素含量以及分析转录组数据筛选到的木质素生物合成途径关键基因的差异表达和相关酶活性变化，并进行汁胞细胞壁木质素沉积的显微观察。【结果】在琯溪蜜柚花后195至215 d果实发育成熟期，木质素生物合成途径中CrPAL1、CrPAL3、CrC4H1、CrC4H2、Cr4CL、CrCCR3、CrCAD3、CrPOD2和CrPOD7等9个基因的表达量都显著增强，qRT-PCR验证结果与转录组数据一致。这期间果实汁胞粒化明显加速，木质素合成相关酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟基化酶（C4H）、4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）、肉桂醇脱氢酶（CAD）、过氧化物酶（POD）的活性明显上升，木质素含量显著积累，番红染色显示木质素在蜜柚汁胞细胞壁中明显沉积。【结论】琯溪蜜柚木质素生物合成途径相关基因参与调控汁胞粒化过程中细胞壁木质素的合成。研究结果为今后琯溪...     

基于转录组研究光质对转色期红地球葡萄果实着色及品质的影响

[目的]探讨不同光质对设施红地球葡萄果实着色及品质的影响,并从中挖掘出关键的光调控基因.[方法]以8年生红地球葡萄为试验材料,采用4种不同光质(红蓝光2∶1、蓝光、红光、白光)补光处理设施红地球葡萄,以不补光为对照,对果实中花青素、还原糖、可滴定酸和可溶性固形物含量进行测定,并对果皮进行转录组测序.[结果]不同光质处理下果实中花青素、还原糖和可溶性固形物含量均高于对照,其中在蓝光处理下最高.利用FPKM计算基因表达量,以差异表达倍数| log2fold changes|≥1,P-adjust＜0.05为筛选条件,共获得1313个差异表达基因,包括上调基因728个,下调基因585个,其中红蓝光、蓝光、红光、白光处理与对照之间的差异基因数目分别为638、434、375和320个.GO分析发现差异基因与代谢过程、细胞过程、膜、催化活性、结合等条目密切相关.KEGG分析发现不同光质通过调控葡萄光合作用、类黄酮生物合成、淀粉和蔗糖代谢等相关基因表达进而影响葡萄果实着色及品质.根据富集结果选取9个差异表达基因,经qRT-PCR验证,基因表达趋势与转录组测序结果一致.[结论]不同光质补光均能改善葡萄果实的着色及品质,其中以蓝光的效果最为明显;葡萄果实中类黄酮基因CHS、F3H及淀粉和蔗糖代谢基因INV、SPS、HK和BG的差异表达,是导致各处理葡萄果实着色及品质差异的重要原因.