利用RNA-Seq发掘玉米叶片形态建成相关的调控基因

【目的】叶片宽度和长度等叶形特性是决定植株形态,进而影响种植密度的重要农艺性状,通过转录组测序技术筛选并挖掘玉米叶片形态建成相关的代谢路径及调控基因,为深入认识叶片发育的分子机理和鉴定叶宽、叶长候选基因奠定基础。【方法】以极端窄叶自交系NL409和宽叶自交系WB665为材料,利用RNA-Seq技术鉴定7叶期第七片叶近基部的差异表达基因(DEGs),通过生物信息学分析,筛选与叶片发育密切相关的代谢通路,利用qRT-PCR验证不同激素路径叶形相关基因的表达结果,并结合启动子区域的序列差异挖掘叶形功能基因。【结果】分析对照(WB665)和样品(NL409)高通量测序结果,在叶宽形成关键部位共筛选出5 199个DEGs,其中,2 264(43.55%)个基因表达上调,2 935(56.45%)个基因下调表达,下调基因明显多于上调基因;GO功能富集分析表明,差异基因主要富集在细胞膜相关的细胞组分中,涉及代谢过程和细胞响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因主要参与到核糖体、植物激素信号转导、苯丙烷类代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等过程,其中核糖体、植物激素信号转导、鞘脂类代谢下调表达基因较多的路径与叶...     

利用RNA-Seq鉴定甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因

【目的】利用RNA Sequencing（RNA-Seq）技术比较2种不同生长条件下甘蓝型油菜苗期叶片转录组,鉴定油菜叶片干旱胁迫应答相关基因,从转录组水平揭示油菜适应干旱胁迫环境的分子机制。【方法】提取正常生长（ZY）和自然失水处理（ZY8D）的六叶期甘蓝型油菜中油821的叶片总RNA,以Illumina Hiseq 2000平台进行RNA-Seq分析。利用NGSQCTookit v2.3.3去除低质量和包含模糊碱基的reads。以甘蓝型油菜亲本物种白菜染色体v1.5和甘蓝Scaffold v1.0为参考序列,采用TopHat2-Cufflinks-Cuffmerge-Cuffdiff标准流程进行差异表达基因（differential expressed genes,DEGs）筛选。对上调和下调DEGs分别采用Cytoscape v3.1.0中的BiNGO和KOBAS2.0进行基因本体（gene ontology,GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）代谢途径富集分析。选择上调和下调DEGs各3个,以实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）验证RNA-Seq结果的可靠性。【结果】过滤低质量reads后,ZY和ZY8D分别保留了26 192 312和28 378 899对高质量reads用于DEGs筛选,其中86.6%和85.8%的reads能准确比对到参考序列上,说明RNA-Seq结果和参考序列可靠。DEGs鉴定结果表明3 657个基因受干旱胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因1 431个,下调表达基因2 226个。GO富集分析发现上调表达基因主要与非生物胁迫响应和化学刺激响应相关,其中,参与水分胁迫响应和脱落酸（abscisic acid,ABA）刺激响应的基因分别有127和141个,而下调表达基因与植物病原菌防御、蛋白激酶活性和水杨酸（salicylic acid,SA）刺激相关。KEGG富集分析表明上调表达基因主要富集于苯丙烷和类胡萝卜素的生物合成及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物-病原菌互作和植物激素ABA、SA和茉莉酸（jasmonic acid,JA）信号转导途径。qRT-PCR检测6个DEGs的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。【结论】RNA-Seq分析鉴定出3 657个甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因。GO和KEGG代谢途径分析明确了差异表达基因富集的分子功能与代谢途径。     

玉米叶片衰老相关基因的研究进展

玉米叶片衰老对子粒形成和产量有着重要的影响。大量研究表明,叶片衰老受众多因素影响,造成形态及生理生化的巨大变化,而这些变化均离不开基因的调控作用。本文综述了近年来国内外有关玉米叶片衰老的研究结果,主要包括玉米叶片衰老的生理生化和栽培技术研究及有关玉米叶片衰老的分子生物学研究,以期能为玉米叶片衰老的进一步研究提供参考。     

植物激素调控温度形态建成研究进展

全球变暖将会严重影响植物的正常生长发育,并造成全球农作物的大幅减产。在此大背景下农作物的抗热育种工作就显得尤为重要。温度形态建成是植物进化出的一种应答高温逆境的生长发育策略,它是指高等植物所发生的全部有利于适应非逆境高温的形态变化。温度形态建成分子机制的研究将为农作物抗热育种提供理论依据,从而大幅提高育种效率。生长素、油菜素内脂和赤霉素是参与调控温度形态建成的重要植物激素。综述了生长素和赤霉素参与调控温度形态建成的分子机制,并探讨了未来的应用方向。     

玉米暗形态建成突变体的筛选

双子叶植物的下胚轴和单子叶植物的中胚轴的生长模式是暗形态建成和光形态建成的重要标志性发育事件,黑暗促进其延伸,而光照则抑制其生长。拟南芥下胚轴的形态建成受光信号通路与植物激素途径中许多重要基因的调控,这些基因在农作物中的同源基因,往往也与许多重要的农艺性状有关。基于此,以玉米的中胚轴在暗形态建成中的长度作为表型标记,从EMS突变体库中(包含6 150份郑58背景株系和2 340份B73背景株系)筛选获得96株中胚轴长度异常的突变体。进一步对其中两个突变体进行了初步分析,发现这两个突变体在BR信号途径发生缺陷。玉米暗形态建成突变体的获得将不仅有助于解析玉米对光信号的应答,而且有助于揭示光信号通路与其他信号途径的互作。     

玉米叶片衰老与栽培技术调控

玉米早衰是一个很复杂的问题,影响玉米的产量和品质,备受人们关注。本文从玉米衰老与氮素营养的调节,水分胁迫与玉米衰老发生的关系,植物内源激素与玉米衰老发生的关系及叶片衰老过程中的根-叶互作关系等四个方面,综述了栽培技术对延缓叶片衰老的积极作用。并对今后如何从栽培和耕作学角度来研究玉米衰老问题进行了展望,以期为解决生产中玉米早衰问题提供帮助。     

植物表皮形态建成的分子调控机制

植物表皮细胞在组织器官的生长发育和形态建成中发挥非常重要的作用。植物的表皮是由原表皮发育来的,表皮包括表皮(扁平)细胞、气孔器和表皮毛等。双子叶植物的表皮由不规则的表皮细胞、气孔器和表皮毛组成;单子叶植物的表皮由长形的表皮细胞、短形的硅化和栓化表皮细胞、泡状细胞、气孔器和表皮毛等组成。近年来,随着生物技术的不断提高,人们对全球淡水资源紧缺的认识加强,对培育农业抗旱品种的渴求,因此,对植物表皮形态建成的研究已经成为一大热点。本文综述了目前有关双子叶模式植物拟南芥中气孔及扁平细胞的图式发育及参与调控的分子遗传调控网络,以及单子叶植物水稻、玉米中参与气孔及表皮细胞图式发育的功能基因。旨在阐明单双子叶模式植物表皮发育调控的分子机制。     

APEC感染雏鸡小肠炎症相关基因的RNA-Seq分析

【目的】研究禽致病性大肠杆菌(APEC)感染雏鸡小肠炎症相关基因表达的变化。【方法】对14日龄雏鸡腿部肌肉注射0.5mL/羽1×106 CFU/mL的APEC菌液,观察雏鸡的发病情况,并取病变严重雏鸡空肠为测序样品,同时以注射等量生理盐水为对照,采用RNA高通量测序(RNA-Seq)技术,筛选分析感染和未感染APEC雏鸡小肠炎症相关基因表达的变化。【结果】以差异倍数在2倍及以上为标准,从试验组与对照组共筛选出差异表达基因131个。GO分类结果显示,有87个差异基因得到491个GO功能注释,这些基因主要富集在炎症反应、肝素整合、白细胞介素-6的生物合成等过程。基于KEGG分析,仅有29个差异基因得到注释,涉及41个信号通路,主要参与的信号通路有PPAR、花生四烯酸代谢、MAPK等。【结论】APEC感染雏鸡后会引起机体炎症相关基因表达的变化,从中筛选出10个可能在炎症反应中具有重要影响的炎症相关基因。     

月季花形态建成及花期调控的研究进展

月季具有极高的观赏价值和经济价值。花朵是观赏植物的重要经济器官,开花时间和花朵形状对生产和应用有着极其重要的意义。作为少有的能够连续开花的木本花卉,月季的花期调控和花形态建成具有研究重要意义。从成花调控途径、花芽分化、花形态建成以及花期调控途径4个方面综述了近年的研究进展,以期为观赏作物花发育、花期调控和花型修饰提供参考,对生产实践进行指导。     

玉米子粒库的建成及其激素调控

综述了近年来植物激素系统对玉米子粒库建成调控方面的进展情况,认为将化学调控技术与农艺措施相结合,是提高玉米子粒库建成,增加穗粒数,充分发挥良种潜力的有效措施。     

野生稻优良基因的发掘利用研究进展

野生稻中蕴含着大量抗生物胁迫和耐非生物胁迫的基因,是栽培稻品种进一步改良的天然遗传种质资源库。对野生稻中抗虫、抗病、抗逆、高产等优良基因的发掘及定位作了概述,并对野生稻优异基因的利用前景进行了展望。     

植物维管组织形态建成的分子调控机制

在植物个体发育过程中,维管组织形态建成受多种外源及內源因子的共同影响。研究表明:植物激素、CLE 短肽信号分子、多种转录因子、热精胺、NO 等均在维管组织形态建成中发挥重要调控作用。AUX、CTK、ET、BRs、 GA 等共同参与调节原形成层与形成层细胞的增殖和分化;CLE 短肽信号分子可促进(原)形成层细胞增殖并抑制 木质部分化;HD-ZIP Ⅲ基因家族,KAN、NAC、MYB 转录因子及木质形成素与木质部、韧皮部的布局排列及发育相 关;热精胺与NO 影响着木质部细胞的分化。多种调节因子相互关联构建形成复杂的调控网络,作用于植物维管组 织的形态建成过程。      

海黍子有性生殖相关形态建成因子分析

为了评估海黍子Sargassum muticum有性繁殖生殖力情况,利用统计学方法对海黍子有性生殖相关的形态建成因子进行了初步研究,通过分析藻体长度与侧枝数、侧枝长度与生殖托数、生殖托长度与生殖托挂卵数之间的数量相关性,利用回归方程估算了海黍子的个体生殖力。结果表明:海黍子成熟藻体平均长度为(164.5±59.9)cm,侧枝平均长度为(10.4±5.3)cm,生殖托平均长度为(9.3±1.5)mm,单个生殖托平均挂卵数量为(378±121)粒,各因子间存在线性正相关性(P0.05)。研究表明,单株海黍子成熟藻体能够产生(21~400)万粒受精卵,可基本满足1 m~2的采苗生产需要。     

海黍子有性生殖相关形态建成因子分析

为了评估海黍子Sargassum muticum有性繁殖生殖力情况,利用统计学方法对海黍子有性生殖相关的形态建成因子进行了初步研究,通过分析藻体长度与侧枝数、侧枝长度与生殖托数、生殖托长度与生殖托挂卵数之间的数量相关性,利用回归方程估算了海黍子的个体生殖力。结果表明:海黍子成熟藻体平均长度为(164.5±59.9)cm,侧枝平均长度为(10.4±5.3)cm,生殖托平均长度为(9.3±1.5)mm,单个生殖托平均挂卵数量为(378±121)粒,各因子间存在线性正相关性(P<0.05)。研究表明,单株海黍子成熟藻体能够产生(21⁴00)万粒受精卵,可基本满足1 m400)万粒受精卵,可基本满足1 m²的采苗生产需要。     

冬小麦(T.aestivum L.)叶片建成及衰亡的研究 Ⅱ.叶片形态建成

据小麦叶片形态结构的变化,研究了小麦叶片的分化、成长、建成过程,并进行了分期,进一步探讨了小麦叶片建成的肥水效应规律。在分析小麦叶片形态结构分化进程的基础上,将小麦叶片建成过程分为:幼叶奠基、原形成层分化、叶肉细胞分化、组织开始成熟、组织完全成熟六期。诸分化期转折的形态结构指标分别为原套平周分裂,中脉原形成层分化,表皮毛和叶舌分化,叶肉细胞分化,叶片伸长达终长的50～70%和805以上。肥水对叶片形态结构的效应主要为促进纵向与横向的细胞分裂,增加了细胞数目,对细胞大小影响不大。     

氮素形态对茶树叶片品质及其氮代谢相关基因的影响

【目的】探究不同氮素形态对茶树叶片品质及其氮代谢相关基因的影响,为茶树合理施肥提供依据。【方法】以一年生舒茶早(Camellia sinensis cv. Shuchazao)扦插苗为材料,采用水培法,对不同铵硝比(4∶0,3∶1,2∶2,1∶3和0∶4)处理条件下,茶树叶片水浸出物、游离氨基酸、茶多酚、咖啡碱、酚氨比,以及茶树叶片氮代谢相关基因进行分析,探讨不同氮素形态对茶树叶片品质及其氮代谢相关基因表达的影响。【结果】铵硝比4∶0、3∶1和2∶2处理下茶树叶片游离氨基酸含量显著高于铵硝比0∶4和1∶3处理;茶多酚含量4∶0和3∶1处理较高,显著高于其他处理组;各处理组水浸出物和咖啡碱含量无显著差异。与铵硝比4∶0、0∶4和1∶3处理相比,铵硝比3∶1和2∶2处理使GS1;1、GS1;3、GOGAT、AMT3;1和GDH基因的表达量升高;NRT1;2和NR基因表达量随着硝态氮比例的增加呈现上调趋势。【结论】铵硝配比施肥能增加茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,提高茶树氮代谢相关基因的表达,其中铵硝比3∶1处理的效果较优。     

光皮桦离体培养形态建成及其调控

采用酶联免疫吸附法（ELISA）和细胞石蜡切片法，研究光皮桦离体培养形态建成过程中芽原基、根原基形成、发育的特点以及光皮桦离体培养形态建成过程中5种内源激素含量的变化规律，阐明光皮桦离体培养过程中芽原基、根原基形成、发育的过程、特点以及内源激素的变化对离体培养形态建成过程中所起的调控作用，为建立高效的光皮桦离体培养体系提供科学依据．结果表明：在光皮桦离体培养形态建成过程中，芽原基起源于皮层的薄壁细胞，根原基起源于韧皮部内；在芽和根的形态建成过程中，外源激素的添加使光皮桦某些内源激素发生了变化，从而对芽和根的形态建成起调控作用；内源激素ZR、ABA、IAA，iPA的增加对芽的形成、发育起到促进作用；内源激素IAA、ABA，iPA的增加对根的形成、发育起到促进作用．     

紫花苜蓿组织离体培养的形态建成及其调控

本文对紫花苜蓿 (Medicago Sativa L .)组织离体培养并附加植物生长调节物质进行调控。研究表明 :紫花苜蓿愈伤组织的形成可分为 3个阶段 :启动期、分裂期及形成期。同时阐述紫花苜蓿愈伤组织的分化及其调控过程以及植物器官的发生 (苗的发生和根的发生 )。     

玉米产量相关基因的研究进展

玉米是中国三大粮食作物之一,在人口日益增加和耕地面积急剧减少的情况下,通过分子生物学的方法来提高玉米产量和品质极其重要.随着分子设计育种策略的提出及产量性状相关基因通过图位克隆和同源克隆等方法得到挖掘,产量形成的分子调控机理逐步被解析,部分功能基因在育种中得到的应用.     

发掘玉米品质优良基因 分子育种如同魔术

<正>项目成果:玉米重要营养品质优良基因发掘与分子育种应用承担单位:中国农业大学农学与生物技术学院等亚瑟·C·克拉克说:"任何足够先进的技术都等同于魔术。"在农作物育种领域,达到分子水平的育种技术绝对可以称之为"魔术"。在今年1月9日举办的2016年度国家科学技术奖励大会上,由中国农业大学农学与生物技术学院教授、中国作物学会玉米专业委员会主任李建生领衔的科研团队研发的