水稻响应热胁迫核心基因的筛选与鉴定

基于热胁迫条件下的水稻转录组数据,通过HTSeq和DESeq软件筛选差异表达基因;对其进行功能富集和构建蛋白质互作网络,鉴定最重要模块中的核心基因.结果显示:水稻热胁迫0h、1h、6h和12h条件下,共有278个差异表达基因,生物学过程主要富集在刺激反应和蛋白质折叠上;鉴定出含有12个基因的重要模块.基因表达模式显示重要模块中7个核心基因受热胁迫诱导上调,推测这7个核心基因在水稻响应热胁迫过程中发挥关键作用.     

水稻与稻瘟病菌不同小种互作的基因差异表达谱分析

【目的】分析水稻接种稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）48 h后亲和互作与非亲和互作反应的基因表达谱,探索水稻对不同稻瘟病菌抗性差异的分子机理。【方法】运用Affymetrix表达谱芯片分析差异表达mRNA;通过分子注释系统平台（MAS 3.0）对差异表达基因进行了基因注释及GO分析;应用实时定量PCR 对部分差异表达基因进行验证。【结果】在49 824个转录本中共检测到大约24 000个转录本,Fold change大于2.5的基因共1 028个,其中非亲和互作上调基因460个,下调基因568个。所验证的4个基因的荧光定量PCR结果与芯片结果基本一致。经GO分析差异基因对应蛋白的功能主要涉及信号转导、酶的调节、转录及分子转运等。【结论】水稻与稻瘟病菌非亲和与亲和互作的基因表达谱存在较大差异,基因芯片筛选到的差异表达基因通过GO注释明确了差异基因的分子功能及信号通路,有利于进一步了解植物抗病机制,并可能为稻瘟病防治措施提供新的途径。     

枯萎病菌胁迫下黄瓜叶片蛋白质组分析

以黄瓜感枯萎病品系1900和抗枯萎病转基因品系1905为试材,采用灌根法接种枯萎病菌分生孢子悬浮液,48h后提取叶片蛋白质,采用差异蛋白质双向电泳技术研究枯萎病胁迫下黄瓜叶片蛋白质组的变化.结果表明:黄瓜幼苗在枯萎病菌胁迫下,感病和抗病品系的双向电泳图谱存在一定差异.通过质谱分析,共鉴定出3-磷酸甘油醛脱氢酶、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶、木葡聚糖内转糖苷酶、聚光复合体叶绿素a/b结合蛋白、假拟蛋白和5类表达差异的蛋白点.这些植物代谢中产生的能量和一些小分子可能激发了黄瓜抗枯萎病基因的表达.     

Osa-miR1436靶标基因的生物信息学分析

【目的】水稻稻瘟病感染过程0 h、24 h与48 h的叶片miRNA进行高通量测序发现Osa-miR1436差异表达，探明miRNAs在水稻稻瘟病中的潜在功能，为Osa-miR1436在水稻稻瘟病发生中的功能与机理研究奠定分子基础。【方法】利用生物信息学软件psRNA Target对前期研究发现的1个miRNA表达水平发生显著变化的Osa-miR1436靶向基因进行预测，并对这些靶标基因进行GO、KEGG富集。【结果】通过预测发现70个靶标基因，这些基因主要富集在细胞大分子复合体组装(cellular macromolecular complex assembly)、DNA复制(DNA replication)、细胞应激反应(cellular response to stress)等与水稻抗逆相关生物学过程。靶标基因均显著富集了3种motif,且motif数量呈motif 1>motif 2>motif 3。【结论】Osa-miR1436可能通过靶向抗逆相关基因调控水稻稻瘟病的发生。     

水稻Ossp1基因的亚细胞定位及其干旱条件下的表达

sp1基因是叶绿体蛋白质输入调控的关键基因,本研究通过生物信息学分析、Real time PCR分析、瞬时表达分析等方法,对sp1在水稻中的同源基因Ossp1进行了结构和功能预测、组织表达和干旱响应性分析以及亚细胞定位分析。生物信息学分析结果显示,水稻Ossp1基因位于7号染色体,基因登录号为Os07g0647800,序列全长1 032 bp,SP1蛋白由343个氨基酸残基组成,信号肽序列位于氮端,蛋白质分子中有2个跨膜区域。Real time PCR分析结果显示,Ossp1在水稻叶片中表达量最高,其次为叶鞘,根中最低,此外,Ossp1在叶片中的表达具有明显的干旱响应性,受到干旱胁迫诱导后,表达量显著提高。采用瞬时表达进行亚细胞定位结果显示,SP1蛋白定位于水稻叶绿体。上述结果显示了Ossp1基因与水稻叶绿体及干旱胁迫响应的关系,为Ossp1基因功能的深入研究提供了基础。     

水稻核糖体蛋白基因OsRPL2的克隆、序列分析及表达载体构建

依据鉴定得到的水稻(Oryza sativa L.)核糖体蛋白质Os RPL2的序列设计了引物,从水稻叶片的c DNA中扩增得到目的片段。并对目的基因序列进行了测序鉴定和序列分析,同时在大肠杆菌中构建水稻核糖体蛋白质基因Os RPL2的原核表达载体p GEX-4T1-RPL2,转化入BL21(DE3)后利用IPTG诱导外源蛋白质表达并检测。结果表明,成功扩增出了水稻核糖体蛋白质基因Os RPL2的c DNA序列,大小为1 570 bp,其编码的蛋白质含有502个氨基酸。根据序列分析的结果,水稻Os RPL2基因与多个植物核糖体蛋白质L2基因具有较高的相似性,并且其编码的Os RPL2蛋白质具有2个与核糖体蛋白质功能相关的功能域。在此基础上,构建了具有p GEX-4T1-RPL2重组子,诱导表达后,纯化得到了带有GST标签的可溶性Os RPL2蛋白质。     

应用抑制差减杂交技术分离水稻早衰差异表达基因的初步研究

通过Co60辐射诱变获得了水稻早衰突变体材料H04002-9,以突变体为测试方,野生型为驱动方在早衰性状出现时构建了水稻早衰差异表达基因文库,差异片段克隆、测序后通过GeneBank数据库分析表明,突变体编码腺苷甲硫氨酸脱羧酶的Os02g0611200基因中有4个碱基发生了变异,引起了翻译出的蛋白质序列中3个氨基酸发生改变,使腺苷甲硫氨酸脱羧酶的活性发生了变化,因此初步推测Os02g0611200基因的表达量与水稻早衰具有相关性。     

RIXI过量表达转基因水稻的全基因组表达谱分析(英文)

为研究水稻植株中木聚糖酶抑制剂基因RIXI过量表达是否会引起其他基因的差异表达,利用转录组测序(RNA-Seq)技术结合数字基因表达谱分析对RIXI过量表达单拷贝纯合株系R7进行基因差异表达分析。水稻全基因表达谱显示,RIXI过表达引起水稻中大量基因的表达差异,包括391个上调基因,905个下调基因。GO分析将差异基因分成30个功能聚类,其中的5组聚类中含有较多的差异基因,分别为单个有机体代谢过程、生物调控、阴离子结合、小分子结合和核苷酸结合。利用KEGG数据库,通过Pathway显著性富集确定差异表达基因参与主要生化代谢途径和信号转导途径。与整个水稻基因组背景WT相比,R7的差异表达基因包含在98个KEGG通路中,包含差异基因数量最多的4个KEGG通路分别为代谢通路、次级代谢的生物合成、植物与病原菌互作和激素信号传导。农艺性状测量显示,RIXI过表达对水稻生长发育几乎没有影响。以上结果说明,木聚糖酶抑制剂基因RIXI可能在各种生物和非生物胁迫中激活复杂的信号传导,但对水稻的生长和发育没有负面影响。     

家蚕中肠组织感染质型多角体病毒的应答基因分析

 【目的】筛选家蚕（Bombyx mori）中肠感染质型多角体病毒的应答基因,为阐明家蚕感染质型多角体病的分子机制奠定基础。【方法】 应用含有约23 000个家蚕基因组寡核苷酸芯片比较分析感染家蚕质型多角体病毒24、48及72 h的中肠试验组与中肠对照组的差异表达基因;结合生物信息学工具对差异表达基因的功能注释、分类及涉及的信号通路等进行分析;应用实时荧光定量PCR验证17个基因的差异表达。【结果】 在感染24、48及72 h后,分别得到了9、51及258个差异表达基因。KEGG通路分析表明,在感染48及72 h后,大多数涉及到代谢通路的基因的表达水平下调,所有涉及到核糖体通路和蛋白酶体通路的基因的表达水平上调。一些免疫相关基因如丝氨酸蛋白酶抑制剂、脂酶、热激蛋白、细胞色素P450、核糖体P0蛋白等基因的表达水平上调。【结论】经荧光定量PCR验证的差异表达基因可能与家蚕感染质型多角体病毒的应答机制相关,研究结果为从分子水平上阐明家蚕感染质型多角体病毒的致病机理提供了新的研究方向。     

基因组水平上拟南芥和水稻mrs2基因家族的比较系统发生分析

mrs2（mitochondrial RNA splicing2）基因是植物线粒体中Ⅱ类内含子自我剪接缺陷的抑制基因，同时参与了植物中镁离子的运输。本研究利用已经分离的植物的mrs2基因，鉴别出MRS2结构域，同时对拟南芥和水稻中的mrs2基因家族的成员进行了鉴定；利用这些基因编码的蛋白质序列构建了系统发生树，并进行了序列保守性分析，最后查找了相关基因的EST表达信息。结果表明：①系统发生分析表明拟南芥和水稻的mrs2基因的结构在拟南芥和水稻分离之前已经形成，并在分离之后按照物种特异性的方式进行了扩张；②MEME分析表明植物的Mrs2蛋白质具有高度保守的基序，并且在蛋白质中的排列顺序也大致相似；③mrs2基因在拟南芥和水稻中的表达有差异，但在部分表达上仍保持了一致性。     

水稻细菌性条斑病防治研究进展

水稻细菌性条斑病是水稻上最重要的病害之一,在中国南方大部分地区都有发生,严重危害水稻产量,但目前仍未发现非常有效的防治方法。本文主要从抗性基因与抗病品种的筛选以及抗性品种的培育方面阐述了水稻抗细菌性条斑病的遗传育种研究。从生防菌的发现与利用以及抑菌活性物质的筛选综述了水稻细菌性条斑病的生物防治;介绍该病的化学防治,并在最后介绍了水稻细菌性条斑病的综合防治措施,以期为该病的防治提供有用的参考信息。     

模块化质粒系统用于水稻条斑病菌基因表达的分析

水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)侵染水稻,引起细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS)。近几年,在我国南方水稻产区,条斑病大面积发生,对水稻的安全生产构成严重威胁。为了准确地在Xoc中进行基因功能的分析,本研究设计出模块化的质粒系统,用于基因转录表达和蛋白表达的分析。为了验证该系统的可行性,选取hrpG、hrpX和hrpB1基因构建了相应的启动子载体和蛋白表达载体,将这些载体导入相应的hrp调控子基因trh、hrpG和hrpX的突变体中。GUS活性测定的结果显示,在XOM3培养基、寄主水稻组织和非寄主烟草组织中,启动子模块元件能够准确反映这3个hrp基因的调控表达模式。蛋白免疫杂交结果显示,HrpX蛋白表达水平反映的调控模式与hrpX启动子活性呈现的调控表达模式一致。水稻上致病性测定结果显示,有效表达的HrpG蛋白能够恢复hrpG突变体在寄主水稻上的致病性。这表明,这套模块化的载体系统能够有效应用于基因转录表达、蛋白表达和功能互补的分析。这将为Xoc-水稻互作研究提供有效的技术支持,加快Xoc毒性相关基因功能的研究。     

水稻黄单胞菌avrBs3/PthA家族基因研究进展

 水稻黄单胞菌白叶枯致病变种（Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xoo）和稻生致病变种（X.oryzae pv.oryzicola，Xooc）分别引起水稻白叶枯病（bacterial blight，BB）和水稻细菌性条斑病（bacterial leaf streak，BLS），对中国和世界水稻产量造成较大损失。基因组学揭示，Xoo和Xooc不同小种中存在15～30个数量不等的avrBs3/PthA（avr/pth）家族基因。新近研究结果表明，avr/pth基因既是毒性基因，又是寄主植物先天免疫的抑制因子，还是与抗病基因（R）匹配的无毒基因。Xooc中虽然存在avr/pth基因，但因存在能够抑制avr/pth无毒基因功能的抑制因子，故而未在水稻中发现抗BLS的R基因。除结构上的共有特征外，avr/pth基因间的差异主要表现在102 bp重复单元在每个avr/pth基因中的重复数多少上。avr/pth基因的进化可能由简单进化为复杂，这可能是Xoo和Xooc致病性变异的主要原因。     

湖南双季杂交晚稻对细菌性条斑病的田间抗性及条斑病发生动态

为明确湖南双季杂交晚稻品种对细菌性条斑病的田间抗性表现及双季晚稻细菌性条斑病的发生特点,通过2014—2016年连续三年的田间系统调查与统计分析,研究了湖南双季杂交晚稻主栽品种上条斑病的田间发病情况及大田细菌性条斑病的发生流行动态,绘制了条斑病发生动态与进展曲线图。结果表明,12个湖南双季杂交晚稻主栽品种中,仅‘深两优5814’、‘天优3301’、‘欣荣优华占’、‘五优308’等4个品种田间抗性表现较好,其余8个品种包括近年种植面积较大的品种如‘天优华占’、‘广两优2010’、‘威优227’、‘H优518’等均表现易感条斑病,揭示湖南双季杂交晚稻对条斑病的抗性水平整体较低;湖南双季杂交晚稻条斑病的始发期在8月中旬,约8月11—15日间,流行高峰期在9月上中旬。上述研究结果可为湖南双季杂交晚稻生产上适时防治细菌性条斑病提供科学依据与指导。     

水稻细菌性条斑病抗性微卫星(SSR)标记的筛选及其在标记辅助选择中的应用

为了标记辅助选择的需要,在利用RFLP和AFLP标记对控制水稻细菌性条斑病(简称细条病)的数量性状基因座(QTL)进行定位的基础上,进一步筛选了与3个效应较大的QTL连锁的SSR标记,并应用于把高抗细条病的品种Acc8558中的抗病基因导入到高感细条病的品种珍汕97B中的回交育种中.通过4次回交和1次自交,育成了5个遗传背景基本上与珍汕97B相同,导入了来自Acc8558的不同抗病区段的株系.本研究证明了将标记辅助选择技术应用于旨在改良单个数量性状的回交育种的可行性.这些抗病区段导入系为抗细条病QTL的精细定位以及研究不同QTL间的互作提供了条件.     

Major QTL Conferring Resistance to Rice Bacterial Leaf Streak

Bacterial leaf streak （BLS） is one of the important limiting factors to rice production in southern China and other tropical and sub-tropical areas in Asia. Resistance to BLS was found to be a quantitative trait and no major resistant gene was located in rice until date. In the present study, a new major quantitative trait locus （QTL） conferring resistance to BLS was identified from a highly resistant variety Dular by the employment of Dular/Balilla （DB） and Dular/IR24 （DI） segregation populations and was designated qBLSR-11-1. This QTL was located between the simple sequence repeat （SSR） markers RM120 and RM441 on chromosome 11 and could account for 18.1-21.7% and 36.3% of the variance in DB and DI populations, respectively. The genetic pattern of rice resistance to BLS was discussed.     

水稻草状矮化病毒侵染寄主水稻差异表达蛋白的鉴定和分析

【目的】对水稻草状矮化病毒（Rice grassy stunt virus,RGSV）侵染寄主水稻后其叶片的差异表达蛋白进行筛选、鉴定和生物信息学分析,为进一步研究RGSV和寄主水稻互作的分子机制提供线索。【方法】采用双向荧光差异凝胶电泳（Two-dimensional fluorescence difference in gel electrophoresis,2D-DIGE）和Image Master 2D platinum 7.0分析软件寻找差异表达蛋白,MALDI-TOF-MS（Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight tandem mass spectrometry）鉴定差异蛋白,利用BioTools软件搜索NCBI数据库,寻找匹配的相关蛋白质和功能查询。采用GOminer软件对差异蛋白进行GO（Gene ontology）聚类分析,KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）数据库分析差异蛋白所参与的生物通路。【结果】建立了RGSV侵染与未侵染水稻的叶片双向荧光差异凝胶电泳图谱,RGSV病株与健株相比,差异倍数大于1.5的差异蛋白质点有173个,其中表达丰度升高的点有72个,表达丰度下降的点有101个,质谱鉴定了44个差异蛋白质点,25个获得成功鉴定,分属于24种蛋白质,包括RGSV的2种蛋白20.6K非结构蛋白和P5蛋白,水稻中的蛋白推定的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶前体、推定的酪氨酸磷酸酶、HAD超家族水解酶-亚族IA蛋白变体3蛋白、水稻核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基结合2-羧基阿拉伯糖醇-1,5-二磷酸复合体、类似C1结构域蛋白以及其他一些功能未知蛋白和假定蛋白。对已鉴定蛋白的生物信息分析显示,差异蛋白涉及氮素固定、氮循环代谢过程、含氮化合物代谢过程、单一生物体代谢过程、代谢过程和生物过程等6个生物学过程,在生物功能上分属7类,包括分子功能、酸胺连接酶活性、酰胺连接酶活性、催化活性、谷氨酸氨连接酶、连接酶活性和形成C-N键的连接酶活性,在细胞组件上,差异蛋白分布于不同的细胞位置,涉及细胞组分、细胞器、细胞、膜结合细胞器、囊（泡）、细胞部分、膜结合囊（泡）、胞内、胞内部分、胞内细胞器、细胞质、胞内膜结合细胞器、细胞质部分、质体、细胞质囊（泡）和细胞质膜结合囊（泡）。KEGG通路分析显示,差异蛋白参与了代谢途径、光合生物固碳反应、碳代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢、氨基酸生物合成、丙酮酸盐代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢和氮代谢途径等10个KEGG代谢通路。【结论】RGSV侵染诱导了水稻差异蛋白质表达,获得了一些与RGSV侵染水稻相关的蛋白质分子,差异蛋白涉及到多个功能类别。其中与氮有关的生物学过程和光合作用过程变化较为明显。