板栗花粉直感效应在坚果内在品质上的表现

为给板栗优良品种选育提供参考,以北方板栗品种"燕龙"、"燕山红栗"为父本,云南板栗品种"云富"、"云良"、"永丰1号"为母本进行授粉试验,探讨板栗花粉直感效应在板栗内在品质的表现。结果表明,可溶性总糖含量呈现出明显的花粉直感效应;在支链淀粉的含量上,由于供试北方板栗品种与云南板栗品种没有明显的区别,各授粉组合在支链淀粉含量上没有呈现明显的规律性。含水率在同一种授粉组合中不同年份含量的不同与成熟度和气候条件有关;以"永丰1号"、"云良"和"云富"为母本,以北方板栗品种"燕山红栗"、"燕龙"为父本的授粉组合,其果实可溶性总糖含量均在20%以上,支链淀粉含量在40%以上和直链淀粉在10%以上。     

植物花粉直感效应及其机理

在综述植物花粉直感效应对种子或果实内、外品质及其他性状影响的同时,探讨了花粉直感效应产生的机理,并提出在今后花粉直感机理研究中,要充分应用功能基因组学、蛋白质组学等现代生物技术,开展多层次研究,促进研究进程。     

果树花粉直感效应形成机理研究进展

花粉直感是指从受精至种子萌发期间花粉基因型直接影响种子与果实发育及表型特征产生差异的现象,其不仅影响双受精后形成的胚乳和胚产生差异,亦可影响果实的成熟期、形状、大小、色泽、风味及内在营养物质含量产生差异等。因此,关于花粉直感现象的研究对以果实或种子为主要收获对象的果树生产有着重要意义,可为生产上授粉品种的配置、产量的增加、内外品质的改善等提供理论依据;同时在果树遗传学、生理学和育种学上均有重要的理论价值。当前,许多果树种植者和园艺学家都已认识到花粉直感的实践重要性与理论价值,但他们对花粉直感的研究主要集中于现象观察阶段。花粉直感效应的表现形式多种多样,其形成更是一个错综复杂的过程,与果树学其他领域方向的研究相比,其研究还处于起步阶段,系统深入的研究十分缺乏,对其形成机理知之甚少,利用程度远远不够。为此,文中从种子与果实生长发育过程中内源激素与多胺含量的变化、关键品质物质合成相关酶活性的变化、花粉mRNA转移及综合分析等方面概述了花粉直感效应形成的机理,分析了相关研究的现状和存在的不足,提出了以花粉直感效应形成的生命过程为线索从分子水平研究花粉直感效应形成机理的研究思路,并对今后的研究方向进行了展望,为将来进一步开展花粉直感效应及产生机理的研究及在生产中更高效、更广泛地利用花粉直感效应提高果树产量及品质提供参考依据。     

油茶花粉直感效应和品种配置研究

目的 为探明油茶花粉直感效应和品种精确配比。 方法 以长林3号、长林4号、长林40号和长林53号4个良种为研究对象,采用人工授粉完全双列杂交试验,研究不同授粉组合下油茶坐果率、果实质量、种仁含油率和鲜果含油率的差异,同时按照混料设计优化油茶品种配置模式。 结果 不同授粉组合在油茶坐果率、果实质量、种仁含油率和鲜果含油率等方面均差异显著,异交授粉的各项指标均显著高于自交授粉。综合分析上述各项指标,长林53号的推荐配置授粉品种是长林4号,长林3号、长林4号和长林40号的推荐配置授粉品种均是长林53号。3个品种配置,采用长林4号（33.65%） + 长林40号（26.18%） + 长林53号（40.17%）时产油量最高。 结论 油茶在坐果率、果实质量、种仁含油率和鲜果含油率等方面存在花粉直感效应,利用花粉直感效应并结合实际生产情况,通过选择授粉品种以及品种的比例配置,促进油茶高产高效。     

油茶花芽分化后期内源激素与代谢组学差异分析

[目的]解析内源激素和关键代谢物调控油茶花芽分化的分子机制.[方法]以3个分化时期(雌雄蕊形成期、子房和花药形成期、雌雄蕊成熟期)的普通油茶花芽为研究对象,采用LC-MS和GC-MS技术分别进行内源激素和代谢物差异分析,并对差异代谢物进行PCA主成分分析和OPLS-DA分析,研究不同激素在3个分化时期的动态变化,解析关...     

转录组和代谢组在林木真菌病害防御反应中的应用研究进展

真菌病害是林木的主要生物胁迫之一，严重影响林业生态安全和经济效益。近年来随着组学技术的突破，转录组技术和代谢组技术已成功应用于林木真菌病害研究，主要包括致病和抗病关键基因的挖掘、林木防御物质的动态合成、抗病分子育种等方面，但林木如何抵御真菌病害及其两者间的互作机制仍是今后研究的热点与难点。文中通过对林木遭受真菌侵染后的转录组信息和代谢组信息进行探讨，包括类黄酮物质合成途径、植物激素信号转导、林木防御关键基因和关键代谢物、关键防御机制及功能网络等，将在理论上丰富林木响应真菌病害侵染的过程，为林木和真菌病害的互作研究奠定基础，并为林木抗性育种和化学防治提供参考；此外，基于目前转录组和代谢组在林木真菌病害防御反应方面的研究，对林木基因组研究、多组学联合研究以及病原菌组学研究等进行展望，以期为林木真菌病害研究提供新思路。     

杉木施肥引发基因表达响应机制的转录组分析

【目的】从基因表达水平上,研究施肥引起杉木基因表达变化规律,为杉木施肥理论与MAS育种实践,提供科学依据。【方法】以开化1年生的杉木无性系开6扦插苗为研究对象,4种施肥处理,每处理三个重复,采用Illumina HiSeq4000高通量测序技术进行测序,对测序结果进行无参转录组分析。【结果】1)转录组测序共产生clean reads5.0E+07 nt到7.1E+07 nt,总拼接长度724341090 nt,通过Trinity组装,获得了74288个unigenes(基因),然后将组装序列在6个数据库(Nr,Swiss-prot,eggNOG,KEGG,Pfam,GO)进行BLASTX分析,获取功能注释信息;2)韦恩图揭示基因对不同施肥处理的响应是:在-P-N1-VS-WT比较组中,未施肥处理,有4650个特异表达基因,其中包含了若干耐性基因,其它比较组也获得了相应的结果。杉木施肥诱导一些基因的开启和上调,同时也导致一些基因表达的关闭或下调;不同处理间的表达差异基因数在不同施肥组间变化很大,显著差异表达基因从施磷与对照比较组的429个到施磷与施氮比较组的4942;3)差异表达极显著基因的热聚类分析结果,揭示同一比较组,不同处理间基因表达是互补的关系:同一基因要么高表达,要么低表达;4)GO富集与分类显示施肥对杉木影响显著的基因主要定位在叶绿体、细胞骨架、细胞膜、细胞核、细胞质上;5)GO富集分析的结果表明施氮(磷)肥,不仅可以促进氮(磷)的吸收与代谢,而且也能促进磷(氮)的吸收与代谢;6)对施磷肥与氨酰基-tRNA大分子化合物合成的生理生化过程进行了分析。基于以上研究结果:今后可对转录组分析获得的重要基因进行研究,其结果可用于指导杉木施肥和杉木营养遗传育种MAS选择。【结论】RNA-seq高通量测序技术,对于研究非模式植物(包括基因组比较大的针叶树)施肥分子机制,是一种快速而简便的方法。研究结果表明,施肥不仅激活了与N、P的吸收、转运和利用有关的基因表达,还下调了与生长发育和光合作用有关的基因表达。施肥促使杉木的生长发育向着适应环境、竞争资源和生长发育的方向发展。     

基于RNA-Seq的油茶种子α-亚麻酸代谢途径及相关基因分析

以油茶果实膨大期和油脂合成高峰期的种子为材料,进行转录组测序和表达谱数据库构建,并对油茶种子α-亚麻酸代谢途径相关基因进行分析。转录组测序获得油茶种子α-亚麻酸代谢非冗余基因 Unigenes序列共112条,与α-亚麻酸代谢密切相关的不饱和脂肪酸合成途径非冗余基因 Unigenes 序列94条,包含12种调控α-亚麻酸代谢主要酶基因。表达谱数据分析显示,果实膨大期和油脂合成高峰期的α-亚麻酸合成代谢途径相关基因具有不同的表达模式,参与油茶种子α-亚麻酸的合成及形成多种不饱和脂肪酸的物质转化。采用实时荧光定量 PCR方法验证油茶种子 LOX,AOS,ACOX,AOC,OPR,AACT,PLA2,HPL,DOX,MFP,FAD2,FAD3等关键基因在油茶种子油脂合成不同时期的相对表达量,结果表明各基因表达规律与表达谱数据分析结果一致。克隆、调控这些相关基因将会为提高α-亚麻酸含量的油茶育种提供依据。     

无瓣海桑根响应盐胁迫的转录组分析

目的 初步探究无瓣海桑的耐盐分子机制,筛选出无瓣海桑抗盐候选基因,为后续功能验证实验及林木抗盐性遗传育种奠定分子基础。 方法 以1年生无瓣海桑幼苗为材料,用500 mmol·L−1 NaCl分别处理0 d（对照组）和10 d（处理组）,取不同条件下的根部组织进行转录组测序,并结合三代全长转录组数据进行后续生物信息学分析。 结果 （1）与对照组相比,NaCl处理10 d后,无瓣海桑幼苗根系中共有14401个差异表达基因,其中,7153个上调,7248个下调。（2）GO分析发现,共有11068个差异基因在47个GO 条目得到注释。（3）在KEGG富集分析中,共有6189个差异基因富集到134条通路,其中,共有14条通路显著富集（P值<0.01,Q值＜0.05）。（4）通过进一步对差异基因进行功能注释分析,共筛选出抗盐候选基因89个,其中,抗氧化基因24个,渗透调节物质基因22个,植物激素基因19个,蛋白激酶基因10个,转录因子基因14个。 结论 活性氧清除、渗透调节、植物激素、蛋白激酶及转录因子相关基因参与调控无瓣海桑盐逆境适应过程。     

金丝楸幼苗响应盐碱胁迫的生理和转录组分析

目的 研究不同盐碱胁迫对金丝楸幼苗生长、光合和生理指标的影响,并结合转录组测序分析,探究楸树耐盐碱的生理机制和分子机制。 方法 采用盆栽法对金丝楸幼苗进行不同盐碱胁迫处理,分析其生物量、光合及生理指标对不同盐碱响应的差异,采用Illumina高通量测序技术进行转录组测序,通过生物信息学分析盐碱胁迫对转录水平的影响。 结果 不同盐碱胁迫下,金丝楸幼苗叶片受伤害程度为Na2CO3>混合盐碱>NaCl;新增株高和地径、地上部和根的干质量和鲜质量、生物量、根冠比均受到明显抑制,并随盐碱浓度增加而抑制加强,但生长胁迫指数均随浓度的增加而降低;丙二醛（MDA）含量和相对电导率都随胁迫浓度增加而不同程度上升,超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性糖含量、脯氨酸（Pro）含量、叶绿素总量和光合速率都呈现先上升后下降的趋势。转录组测序共产生约60.4 Gb原始数据,组装得到55 793个Unigenes,其中29 534（52.93%）个Unigenes获得了注释;通过差异表达基因（DEGs）分析,3个比较组（CK vs NaCl,CK vs Na2CO3 和 CK vs 混合盐碱）分别筛选出1 779、2 835和4 059 个DEGs;DEGs GO富集分析表明,膜的整体成分、膜的内在成分、催化活性、类异戊二烯代谢和合成过程、氧化还原酶活性等条目被显著富集;DEGs KEGG分析表明,苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、萜类主干生物合成和精氨酸代谢等通路被显著富集;此外,在DEGs中鉴定的bHLH、ERF、MYB-related、NAC、C2H2、WRKY、MYB和bZIP转录因子家族成员最多。 结论 金丝楸主要通过积累可溶性糖和Pro,提高SOD酶活和光合作用来抵御盐碱胁迫,但都呈现“低促高抑”的现象,说明其具有一定阈值。金丝楸通过调节膜成分、催化活性、类异戊二烯代谢和生物合成过程、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导等生物过程和代谢途径,并结合有关转录因子共同响应盐碱胁迫。本研究为深入研究楸树耐盐碱生理机制和分子机制提供科学的理论依据。     

麻竹笋转录组测序及苦涩味物质合成基因差异表达分析

[目的]研究避光处理对麻竹笋苦涩味物质合成相关基因表达的影响。[方法]利用Illumina HiSeq~(TM)2500平台对自然生长(CK)和覆土处理(EP)2种类型的麻竹笋进行转录组测序,并对差异表达基因进行分析。[结果]转录组测序共获得36.45 Gb原始数据,经组装去冗余处理得到53 388个Unigene,将所得Unigene比对到Nr、Pfam、COG、Swissprot、GO和KEGG数据库中进行功能注释,发现共有31 462条Unigene与其它物种的基因具有同源性。对CK和EP处理所测得的Unigene进行表达量的比较分析,筛选出1 846个差异基因,其中,在EP处理中上调表达基因998个,下调表达基因848个。由KEGG代谢通路分析发现,差异基因显著地富集在32个代谢途径中,其中,包含与苦涩味物质合成相关的糖酵解途径、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成途径等。进一步研究发现,参与麻竹笋芳香族氨基酸、单宁合成的PFK、ENO、PPY-AT/HPP-AT、LAR等酶基因在EP处理中表达量下降,荧光定量PCR验证结果与测序结果基本一致。[结论]避光处理抑制了苯丙氨酸、酪氨酸、单宁生物合成关键酶基因的表达,可能最终影响麻竹笋苦涩味物质的合成。     

盐胁迫下比拉底白刺差异表达基因的转录组分析

[目的]为了挖掘比拉底白刺耐盐相关基因,对其盐胁迫下差异表达基因进行筛选分析。[方法]以比拉底白刺幼苗为材料,用200 mmol·L^-1 NaCl对幼苗处理7 d,并对胁迫处理和对照植株叶片进行转录组测序及生物信息学分析。[结果]有效序列组装共得到应答盐胁迫的168 463条unigenes和196个差异表达基因。通过差异基因GO和KEGG功能聚类,分别获得64个GO功能小类和25条KEGG通路。进一步基因相互作用网络分析发现,转录调控、氧化还原以及抗逆相关基因在比拉底白刺应答盐胁迫中发挥重要作用,其中,筛选到3个重要的节点基因,分别是热激同源蛋白基因、L型凝集素类受体激酶基因和Win类蛋白基因。[结论]本研究获得了盐胁迫下比拉底白刺的差异表达基因及功能注释信息,有助于理解其耐盐的分子机制,为后续开发耐盐分子标记及通过基因编辑改良植物耐盐特性提供了科学依据。     

不同氮形态处理条件下杨树根尖差异表达基因的特征分析

目的 利用高通量转录组测序技术,在硝态氮或铵态氮处理条件下,对杨树根尖差异表达基因进行了筛选和研究,同时分析和描述了差异表达基因对杨树根尖生长发育的影响,为后续开发高氮素吸收利用效率的杨树新种质提供科学依据。 方法 以灰杨幼苗根尖为材料,用0.5 mmol·L−1硝态氮（NO3−）和0.5 mmol·L−1铵态氮（NH4+）对幼苗处理10 d,并对植株根尖进行转录组测序以及生物信息学分析。 结果 硝态氮处理下的主根长度几乎是铵态氮处理条件下的一倍。从两种不同氮形态处理杨树根尖转录组文库中,筛选到2207个差异表达基因。通过差异基因GO和KEGG功能聚类分析,分别获得50个GO功能聚类和20条KEGG通路。进一步利用MapMan分析,筛选出36个氮代谢通路过程、各类氨基酸的生物合成以及代谢过程相关的差异表达基因。对这些差异基因互作调控网络分析发现,硝酸还原酶（Potri.005G172400）基因通过响应不同氮形态,在影响杨树根尖生长发育过程中发挥了重要作用。 结论 本研究获得了不同氮形态处理条件下杨树根尖差异表达基因,并对差异表达基因功能进行分析,有助于理解杨树通过响应不同氮形态影响根尖生长发育过程的分子机制。     

基于转录组分析椰心叶甲啮小蜂复壮和保种种群差异表达基因

为了明确椰心叶甲啮小蜂Tetrastichus brontispae响应种群退化的关键功能基因,通过对比其复壮和保种种群的转录组数据,对差异表达基因进行GO富集分析,并将差异基因在KEGG数据库中进行对比,获得显著性富集的通路注释信息.结果表明:相较于复壮种群,保种种群共有553个差异表达基因,其中206个基因上调表达...     

南美油藤种子发育过程的代谢组学和转录组学联合分析

【目的】南美油藤种子油中富含不饱和脂肪酸,是一种具有重要经济价值和应用前景的油料植物。目前影响南美油藤种子油脂合成的关键基因、途径及其调控机理尚未清晰。因此,对南美油藤种子的脂质代谢物的动态变化规律及重要脂肪酸代谢相关调控基因的研究,不仅能够为提高其种子油产量和改善油脂品质提供理论基础,也可为其他木本油料植物高效开发利用提供有价值的参考依据。【方法】选用不同生长阶段的南美油藤种子(形成初期、发育初期、中期、后期、成熟期)为研究对象,结合GC-MC代谢组学技术和高通量转录组测序技术,分析种子发育过程中脂质代谢物含量的动态变化规律,并根据种子不同生长阶段的差异表达基因寻找出脂质代谢物生物合成与累积的关联酶基因。【结果】脂质代谢组学分析发现,南美油藤种子中高含量的α-亚麻酸和亚油酸主要在种子成熟阶段合成与累积,是判别南美油藤种子中脂肪酸缓慢累积时期与快速累积阶段的依据。转录组学分析表明,南美油藤种子成熟阶段前后的基因表达存在显著差异。结合代谢组学与转录组学的分析结果显示,与脂肪酸生物合成和累积相关的6个关键酶基因的表达模式与脂肪酸的合成和累积存在显著的相关性,基因家族的不同成员存在生物学功能的差异性和多样性。其中FAD2-3、FAD7、FATA、KAS2、LACS2、LACS8和SAD酶基因表达与脂肪酸总含量及主要脂肪酸含量呈显著正相关,说明7个酶基因表达对南美油藤种子油脂的合成与累积有促进作用;FAD2-2、KCS1、KCS10和LACS1酶基因与脂肪酸总含量及主要脂肪酸含量呈显著负相关,说明4个酶基因的表达对南美油藤种子油脂的合成与累积具有抑制作用。【结论】南美油藤种子成熟前后脂肪酸含量及差异表达基因存在显著差异,可依据种子中α-亚麻酸和亚油酸的含量变化将种子发育过程划分为脂肪酸缓慢累积和快速累积2个时期;南美油藤种子脂肪酸代谢中的6个关键酶基因的表达模式与脂肪酸的合成和累积存在显著的相关性,且同一基因家族的不同成员在脂肪酸的累积过程中可能具有不同的生物学功能。研究结果可为利用分子生物学技术提高南美油藤种子油产量和改变脂肪酸组分提供备选基因和相应的理论基础。     

基于马尾松干旱转录组的抗旱功能SSR位点分析

[目的]了解马尾松干旱胁迫转录组序列的功能分布和SSR位点分布特征,并探索与干旱关联的SSR位点。[方法]对马尾松幼苗进行持续干旱胁迫,选取干旱10、15、25 d及正常供水对照的马尾松针叶样品,通过总RNA提取、Illumina测序、raw reads去冗、Trinity拼接获得unigenes。利用Blast比对,对Unigene序列进行GO、KOG、KEGG功能注释及分类;利用Misa软件进行SSR位点批量搜寻,primer 3. 0软件进行规模化SSR引物设计;利用GOSeq(1. 10. 0)、KOBAS(v2. 0. 12)软件对差异表达的含SSR位点Unigene进行GO、KEGG显著性富集分析。[结果]马尾松转录组194 821个Unigene中,101 806个Unigene获得注释,包含64 943个GO功能注释、35 880个KOG功能注释及30 882个KEGG注释。搜寻到6 728个SSR位点,分布于6 367个Unigene中,SSR出现频率为3. 45%;重复类型以单、三、二核苷酸为主,分别占总SSR的35. 82%、33. 03%和25. 22%;重复基序以A/T、AT/AT、AG/CT、AGC/CTG、AAG/CTT为主;基序长度以10 20 bp的短序列SSR为主;基序重复次数以5～10次重复占优势;批量设计13 338对SSR引物。422个含SSR位点Unigene具有差异表达; KEGG富集分析发现,有11个含SSR位点的差异Unigene参与了光合作用、植物激素信号传导及类胡萝卜素合成等3个与干旱响应相关的代谢途径。[结论]从较高质量的马尾松转录组中获得101 806个具有注释的Unigene;从6 367个Unigene中挖掘出6 728个SSR位点; 422个含SSR位点的差异表达Unigene中筛选出11个与干旱关联的SSR功能位点,为抗旱功能基因定位及马尾松抗旱分子机制研究奠定基础。     

花粉形态数量化分析在梨属植物分类中的应用

根据植物花粉性状的稳定性和遗传保守性,对供试的梨属植物4个种的代表品种以及苹果梨的花粉形态进行观察研究,并采用数量化的分析方法,对花粉形态7个性状进行了聚类分析。结果表明:梨属植物花粉形态有其共同特征,而不同种和品种间在花粉粒的形状、大小和纹饰等方面存在着程度不同的差异;根据花粉数量性状进行的系统聚类分析,能将起源于欧洲的西洋梨与起源于中国的3个种明显区分开;从花粉粒大小及纹饰特征来看,苹果梨性状独特,有些性状与东方梨相似,有些性状又与西洋梨相近。     

板栗CmAPs基因的克隆及在芽变短雄花序中的表达分析

利用RT-PCR与RACE扩增方法,分别从板栗正常雄花序和芽变短雄花序cDNA中分离出编码板栗天冬氨酸蛋白酶cDNA全长的序列,序列分析表明:克隆的cDNA片段总长分别为1 822 bp和1 909 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小均为1 539 bp,可编码长度为513个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与蓖麻、可可和葡萄的天冬氨酸蛋白酶的蛋白质氨基酸序列相似性分别为83%,80%和75%.正常与芽变短雄花序中天冬氨酸蛋白酶的氨基酸序列存在6个氨基酸的差异,其中有3个位于活性区.后证实分离出的2个天冬氨酸蛋白酶基因在正常雄花序和芽变短雄花序中共同存在,命名为CmAPs1和CmAPs2(GenBank登录号分别为GQ984143和GQ084144).实时荧光定量PCR结果显示:在雄花序原基形成期、花簇原基形成期和花朵原基形成期,芽变花序中的CmAPs的总表达量均高于正常花序中的总表达量,而在发育的花被原基形成期即程序性死亡发生期,CmAPs在芽变花序中表达量远远低于正常花序中表达量.初步推测CmAPs与短雄花序发育过程中的程序性死亡有关.     

AtMET1基因在84K杨中的遗传转化及诱导表达分析

[目的]研究拟南芥甲基化转移酶基因AtMET 1在银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)中的诱导表达特性,为建立杨树甲基化诱导变异体系、进而实现杨树品种改良等奠定基础。[方法]以白杨派优良品种84K杨的无菌苗叶片为受体材料,采用农杆菌介导法将化学诱导启动子与AtMET1基因导入84K杨基因组中;经潮霉素筛选获得抗性植株,通过常规PCR检测、DNA测序等方法对抗性植株进行鉴定。通过化学诱导剂17-β-雌二醇对随机挑选的1个转基因株系离体叶片进行诱导处理,处理时间为0、3、6、12、24、48、96、144 h,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测外源基因AtMET1表达量变化。[结果]本研究共获得了潮霉素抗性芽648个,经生根筛选获得18株抗性植株,经分子检测证实全部为转基因植株,分别标号为AM-1～18#。qRT-PCR结果显示:化学诱导剂17-β-雌二醇处理3 h时,目的基因AtMET1的表达量即达到最大值,随后在处理6 h时表达量下降,处理12 h时有所回升,处理24 h后表达量降低至不足12 h时的一半。[结论]化学诱导剂17-β-雌二醇能迅速有效地调控转基因杨树中AtMET1基因的表达,为进一步研究MET1基因在杨树基因组甲基化调控方面的作用机制奠定基础,也为今后杨树化学诱导表达研究及品种改良提供新思路、新方法。