荔枝早期体细胞胚发生相关microRNA的鉴定与分析

荔枝(Litchi chinensis Sonn.)种胚发育状态直接影响种子和果实大小及其品质,但迄今为止对其发育分子机理尚缺乏系统研究与了解。本研究利用‘御金球’荔枝幼叶诱导的胚性愈伤组织(EC)和早期体胚(SE)进行小RNA高通量测序。利用生物信息学方法鉴定体胚发生相关microRNA (miRNA),预测其靶基因,筛选潜在的miRNA-靶基因互作对;并利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)方法对差异miRNA与miRNA-靶基因的关系进行验证。在EC和SE小RNA文库中共鉴定得到属于564个家族的1 127个已知miRNAs。与EC相比,有88个miRNAs在SE中差异表达,包括51个上调和37个下调miRNAs。其中80个miRNAs预测得到581个靶基因,多为转录因子和参与初级、次生代谢途径的酶基因。根据基因表达模式共筛选得到167个具有负调控关系的miRNA-靶基因对,涉及胚胎发育、激素信号、氧化还原和细胞壁建成等生物学过程。RT-qPCR结果表明12个miRNAs的表达在胚性愈伤和体胚发生阶段变化显著,且4个miRNA-靶基因对具有负调控表达模式,这些结果与小RNA测...     

向日葵保守性microRNA的预测与分析

microRNA是一类非编码的小分子RNA,通过与靶mRNA的互补来抑制靶mRNA的翻译或者降解靶mRNA,从而在转录后水平对基因表达发挥调控作用。为了快速挖掘向日葵microRNA及其靶基因的相关信息,根据microRNA序列及其前体结构的保守性,在向日葵核酸数据库中预测并分析了向日葵microRNA及其靶基因。经过筛选最终获得了7个向日葵microRNA,其成熟microRNA的长度为18~21nt,前体长度为72~148nt,最小折叠自由能系数为0.90~1.19。获得了向日葵mi-croRNA的靶基因16条,这些靶基因参与了转录调控、营养阶段转换调控、种子萌发调控、花发育调控、信号传递以及环境刺激的响应等过程。     

基于高通量测序分析中华辣椒果实发育期相关的miRNA

辣椒的成熟过程是一个受基因调控表达以及多种通路协作完成的复杂的过程,其中microRNA在调控基因表达方面具有重要的作用。本研究为了进一步探索辣椒果实中miRNA及其靶基因在果实成熟过程中的功能,构建了中华辣椒(Capsicum chinense)绿熟期、转色期、红熟期不同成熟时期果实的小RNA文库,并利用生物信息学分析探讨其调控过程中的信号通路。结果表明,三个时期分别获得22 138 507、17 692 000和14 480 729条miRNA序列,共鉴定出149条保守的miRNA。其中,绿熟期到转色期下调表达和上调表达的miRNA分别有3和7条,绿熟期到红熟期下调表达和上调表达的miRNA分别有26和22条,说明microRNA参与了果实成熟的过程。靶基因预测及功能富集分析显示它们可能参与了乙烯、生长素、细胞分裂素、脱落酸、茉莉酸介导的信号途径。本研究结果为今后辣椒成熟中的激素调节变化的研究提供了可能的理论依据。     

陆地棉无绒突变体miRNA的鉴定及其靶标基因分析

【目的】棉花纤维突起影响纤维的产量和品质,挖掘纤维起始相关的小RNA及其靶基因对于研究纤维起始机制至关重要。【方法】本研究以新乡小吉的野生型(Wild type,WT)及其无绒有絮突变体(Fuzzless mutant,FLM)开花当天的胚珠为材料,构建6个小RNA文库并进行高通量测序,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)基因组序列作为参考。【结果】共发现459个mi RNA,包括301个保守的mi RNA和158个新mi RNA。共得到13个差异表达的mi RNA,预测并分析了它们的靶基因。通过对靶基因的生物信息学分析结果显示,预测的这些靶基因侧重于编码HD-ZIP (Homeodomain-leucine zipper)、GRAS (Gibberellic acid insensitive,Repressor of GAI,Scarecrow)、AP2 (APETALA2)家族的转录因子,功能集中在转录和转录后调控阶段。对靶基因进行Gene Ontology (GO)注释发现,它们参与细胞分化、花药发育、花器官发育等生物学过程。随机选出4个mi RNA进行荧光定量PCR验证,结果证实了测序数据的可靠性。【结论】mi RNA通过负调控靶标转录因子和激素相关基因来影响纤维细胞的起始发育。     

花生籽仁不同发育时期的转录组测序分析

通过花生籽仁不同时期转录组测序分析,从分子水平上揭示控制花生油脂合成的重要基因。本研究以高油和低油花生新品系为研究对象,构建了花生籽仁早期和中后期4个转录组测序文库。通过高通量测序共获得了59 236条Unigenes,其COG功能涉及了大多数的生命活动,整体功能类的基因最多有4 730条;其中与代谢类和油脂转运相关的基因有654条;Unigene参与的花生代谢通路可分为126类,其中涉及生化代谢的Unigene数量最多,达到了7 672条,占整体的32.95%;有4大类代谢与油脂相关,分别是脂肪酸的生物合成,涉及的基因有85条;脂肪酸的生化代谢,涉及的基因有145条;不饱和脂肪酸的生物合成途径,涉及116条基因;亚麻酸的代谢途径,涉及有138条基因。对花生籽仁两个不同发育时期的差异表达基因进行分析,共得到了120多种代谢途径(passway);并且籽仁发育中后期基因的表达量大部分下调,说明花生种子发育初期,各类调控脂肪酸合成的基因比较活跃,而随着合成油脂调控的不断继续,相关调节基因表达量下降,同时各类脂肪酸和油脂的合成也渐渐变慢。研究结果为深入揭示花生籽仁发育过程中油脂合成调控的相关基因及其功能提供了丰富的数据资源。     

核糖体蛋白L41与黄曲霉抗性的关系

已知与编码核糖体蛋白L41 (RPL41)的CD399094相似的基因序列在黄曲霉敏感品种发育中种皮中上调表达.从花生黄曲霉抗性品种J11中克隆了相似基因.通过分析比较来自开放数据库中黄曲霉抗性和敏感品种花生发育中种子表达的RPL41序列,并对黄曲霉抗性和敏感品种果实不同发育时期和部位及叶片用荧光定量PCR做进一步的分...     

miRNA在调控植物种子发育及响应非生物胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性小分子非编码RNA,它通过引导mRNA的裂解或抑制翻译调控靶基因在植物种子发育和响应非生物胁迫过程中起着关键作用。为了进一步鉴定和明确与种子发育及响应非生物胁迫相关的miRNAs功能和调控机制,归纳了植物中参与种子胚和胚乳发育调控及响应低温、盐、干旱等非生物胁迫的miRNAs类型、靶基因及功能。miRNA在进化上高度保守,其表达在生物发育过程中具有明显的组织特异性和时间特异性,但在不同植物之间又有着相似性。然而,目前miRNAs生物发生和功能的调控因子是如何在转录或转录后被调控的以及miRNAs是如何利用转录裂解和翻译抑制机制来调控其靶点的还有待进一步阐明。未来对这些问题的研究不仅能为植物种子发育和植物响应非生物胁迫机制提供新的见解,而且能为基因的转录后调控研究提供更多的思路。     

花生油脂合成相关基因的表达谱分析

为研究不同发育时期花生籽仁油脂合成过程中基因表达调控模式,本研究以高油酸、中油花生品系F18和低油酸、低油花生品种‘鲁花6号’为材料,对下针后10、30、40、60 DAP(days after pegging)的花生种子进行表达谱芯片测序。结果表明,130、3556、2783个基因分别在30、40、60 DAP时期差异表达。GO注释和KEGG富集结果显示,差异表达的基因主要富集在脂肪酸合成和光合等代谢进程中,其中FAB2、FAD2、WRI1等主要参与油酸的积累,参与光合作用的基因均为捕光叶绿素a/b结合蛋白,全部上调表达。代谢通路图结果表明,籽仁发育的40 DAP和60 DAP时期,脂肪酸合成途径的基因均上调表达。研究结果为花生油脂代谢的分子机制提供理论基础,同时也为花生品质改良贡献了基因资源。     

玉米纹枯病胁迫相关miRNA功能研究

microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24个碱基长度的小分子非编码RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达, 参与调控植物生长发育, 并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用。但目前关于玉米纹枯病胁迫相关miRNA表达调节与功能尚不完全清楚。利用生物信息学挖掘玉米中的microRNA及其靶基因, 筛选到23条新的玉米miRNA, 预测到89个靶基因。本文在前期研究基础上, 以对纹枯病抗性不同的自交系R15和478作为对象, 采用半定量方法对预测获得部分miRNA前体初步鉴定, 采用实时荧光定量PCR手段对R15和478中表达存在差异的成熟miRNA进行抗纹枯病组织特异性表达验证。结果提示, 部分miRNA在玉米抗纹枯病胁迫过程中可能起着重要的调控作用。     

基于高通量测序的植物ceRNA分析策略和应用进展

microRNA (miRNA)是一类长度约19~24 nt的非编码单链小RNA,通过种子序列与靶基因的3'-UTR互补,降解靶基因或抑制其翻译,从而在转录后水平调控靶基因的表达。miRNA广泛存在植物基因组中,参与调控生长发育、细胞维持和分化、信号转导以及逆境胁迫应答等多个生物过程。竞争性内源RNA(ceRNA, competing endogenous RNA)是指具有相同mi RNA反应元件(MRE, miRNA response element)的RNA转录本,能够竞争性结合miRNA,解除其对靶基因的抑制,进而形成复杂的ceRNA调控网络。随着深度测序技术和生物信息学方法在植物学研究领域的广泛应用,植物ceRNA的鉴定速度不断提高。然而由于miRNA与ceRNA结合模式尚不明确以及调控网络的复杂性,植物ceRNA的研究仍处于起步阶段,经实验证实的ceRNA调控关系数量有限。本综述就植物ceRNA的生物信息学预测、实验验证及研究进展进行了全面的阐述。首先,总结了基于RNA-Seq的ceRNA分析流程和常用生物信息学资源。其次,从ceRNA表达特征、调控关系和生物功能三个方面介绍了当前常用的实验验证技术。最后,对近年来植物ceRNA领域国内外的重要进展进行了概述,并展望了今后植物ceRNA的研究前景和拟解决的科学问题,以期为深入了解ceRNA在植物中的调控机制提供参考方法和理论依据。     

两个南方花生主栽品种荚果与叶片基因表达谱分析

利用高密度花生基因表达谱芯片比较遗传背景相似而在产量上存在显著差异的2个南方花生品种粤油7号和汕油523荚果与叶片的基因表达谱。结果表明,汕油523与粤油7号荚果差异表达基因高达1 383个,其中上调表达基因662个,下调表达基因721个。叶片中差异表达基因有647个,其中上调表达基因234个,下调表达基因413个。基因表达差异在10倍以上的上调和下调基因在荚果中分别有52个和105个,而在叶片中只有2个和5个。功能注释结果表明, 差异表达基因集中在细胞内和膜上,而其分子功能主要为结合和催化活性,主要参与代谢、细胞和生物调控等生物过程。在花生荚果和叶片中,还有近一半的差异表达基因的功能未知,表明这2个器官中还有大量的基因尚待发掘。为验证基因芯片数据的可靠性和重复性,选择4个差异表达基因进行实时定量PCR分析,其结果与芯片检测结果吻合。     

酸化土壤施钙对不同花生品种（系）钙吸收、利用及产量的影响

为明确不同花生品种（系）对钙肥响应的差异及机制,在酸化土壤上,以不施钙为对照,研究钙肥（CaO 450kg/hm²）对6个花生品种（系）钙素积累、分配、利用及产量的影响。结果表明,施钙肥可促进花生针壳和籽仁对钙素的吸收,籽仁尤为明显,而对营养器官（根、茎和叶）的影响较小。山花8号对钙肥较敏感,各器官钙含量及积累量较对照均显著增加,而花育32各器官增幅较小或没有增加,对钙肥反应较为迟钝;钙肥可促进籽仁发育,6个品种（系）籽仁干重平均值显著高于对照,但对营养器官和针壳干重影响较小,因此提高了收获指数。施钙可提高荚果产量,其中山花8号荚果产量增幅最大,为49.09%,花育32增幅最小,仅为4.11%;荚果产量与针壳和籽仁钙积累量呈极显著正相关,与营养器官钙含量呈显著负相关。综上,不同花生品种（系）对钙肥的响应差异较大,生产上应根据不同花生品种（系）对钙肥的敏感程度适量施用钙肥。     

结瘤和非结瘤大豆同位基因系种子荚皮发育中POD和SOD活性的比较

1.大豆果实发育过程中种子和荚皮地过氧化物酶（Peroxidase-POD,不同)和超氧化物岐化酶（Superoxide Dismutase-SOD，不同)活性均有变化。结瘤大豆的两种酶活性高于非结瘤大豆，这种差异在POD活性上表现尤为显著。 2.SOD和POD均高于发育早期就基本合成齐全，而POD同工酶随发育逐渐增多。 3.种子SOD和POD均高于荚皮中的活性     

低钙胁迫对不同品种花生钙素吸收分配特性的影响

为了明确不同品种花生的钙营养需求特性,以10个花生品种为试材,通过砂培盆栽试验研究了低钙胁迫对不同品种花生产量、生物量、农艺性状及钙素吸收分配、利用特性的影响。结果表明,低钙胁迫对绝大部分品种的花生分枝数无明显影响,但明显提高单仁果数和植株生物量,显著降低荚果及籽粒产量。不同花生品种植株茎叶、根系和果壳钙含量均表现为正常供钙处理显著高于低钙胁迫,但不同钙浓度处理间籽粒的钙含量无显著差异;低钙胁迫可提高茎叶和根系等营养体的钙分配率,降低钙素在果壳和籽粒等生殖体的分配率,且与果壳相比籽粒钙分配率降低幅度较大。不同品种的钙生产效率和钙干物质生产效率差异较大,钙素利用效率差异则相对较小;低钙胁迫显著降低不同花生品种钙素利用效率,但对各品种钙生产效率和钙干物质生产效率的影响因品种不同而异。     

用生物信息学挖掘玉米中的microRNAs及其靶基因

microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24碱基长度的小分子非编码RNA,通过碱基互补调控靶基因的表达,在多细胞生物的基因表达调控过程中扮演着十分重要的角色。植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路和途径。本研究通过对拟南芥、水稻等植物已知的miRNAs与玉米EST和GSS数据库的比对,并设置一系列严格的筛选标准,共筛选到23条新的玉米miRNAs;利用WMD 3在线植物miRNAs靶基因预测软件,对新发现的玉米miRNAs进行靶基因预测,总共预测到89个靶基因,进一步功能分析发现这些靶基因参与玉米的生长发育、信号转导、转录调节、新陈代谢及逆境胁迫响应等调控过程。     

种子大小与播种方式对花生生长发育、光合特性及产量的影响

以不同粒重的花生种子为试材,采用不同播种方式,研究粒重大小和播种方式对花生生长发育、光合特性及产量的影响。结果表明,单粒精播处理可使产量增加,与传统双粒穴播相比,在一垄两行播种方式下,相对大粒种子和相对小粒种子分别增产9.77%、4.19%;一垄单行种植方式下分别增产3.44%和2.77%。无论种子粒重大小,单粒精播处理的主茎高、侧枝长和地上部干物质积累量均显著高于双粒穴播,但其荚果干重、净光合速率和单株叶面积与双粒穴播间均无显著差异。相关分析表明,叶片干重、茎柄干重与单株叶面积间呈极显著相关关系;饱果成熟期与结荚期地上部干物重之差与产量间呈显著相关关系。采用垄作双行单粒精播模式,选用饱满粒重较小的种子,可达节本降耗、明显提高经济效益的目的。     

栽培方式对夏直播花生植株生长及产量的影响

为了探讨麦后夏直播花生的适宜栽培方式及其作用效果,为指导生产实践提供依据。在田间试验条件下,以‘青花7号’花生品种为材料,研究了不同栽培方式对夏直播花生植株生长和产量的影响。结果表明：采用花生夏直播高产保护性栽培法,可矮化株高,主茎高度较地膜覆盖的减少15.7%,防止徒长和倒伏;促进营养器官干物质积累,增加有效开花数、有效果针数;促进荚果发育,单株结果数较其他处理增加0.8~2.0个,公斤果数减少23.8~66.5个;显著增加干物质向荚果中分配的比例,经济系数提高0.08~0.17,荚果产量提高5.5%~29.2%。地膜覆盖的植株生育状况和产量优于露地栽培的,秸秆还田的优于不还田的。研究认为,在本试验条件下,采用花生夏直播高产保护性栽培法是取得夏直播花生高产的最佳栽培方式。     

玉米雌穗发育杂种优势相关miRNA的研究

杂种优势已广泛应用于玉米育种, 在提高玉米产量、品质以及增强抗逆性等方面起到了重要的作用, 然而杂种优势的分子机制尚不清楚。植物miRNA主要在转录和转录后水平调节基因的表达。为阐明miRNA是否及如何对玉米雌穗发育杂种优势产生影响, 本研究对玉米杂交种郑单958及其亲本自交系(昌7-2和郑58)进行了高通量miRNA测序和降解组测序。取玉米雌穗花序分生组织(IM)发育为成对小穗分生组织(SPM), 进而产生小穗分生组织(SM), 及小花分生组织(FM)将3个不同时期的雌穗样品用于miRNA建库测序, 鉴定出16个miRNA家族中的81个保守miRNA为非加性表达, 认为是与雌穗发育杂种优势形成相关的miRNA; 3个阶段中分别检测到80.30%、56.06%和48.10%的非加性表达的miRNA被显性或超显性抑制。鉴定出8种新的miRNA, 属于7个miRNA家族。通过雌穗降解组测序, 发现在郑单958及其亲本自交系中共同检测到的miRNA靶向42个基因的82个转录本。根据测序结果构建了miRNA参与玉米雌穗杂种优势的模型, 并推测在雌穗发育早期阶段杂交种雌穗的miRNA的普遍抑制导致其靶基因上调表达, 随着发育进程miRNA逐步解除抑制, 带来其靶基因表达量的逐步减少, 这种miRNA与其靶基因的拮抗关系也许与玉米雌穗发育杂种优势形成有关。     

花生种质资源主要数量性状的遗传多样性和相关性分析

为了有效地利用花生种质资源,给新品种选育提供有力的数据支持,以46份花生种质资源为试验材料,对主茎高、主茎节数、第一侧枝长、第一分枝数、总分枝数、有效枝长等主要数量性状进行了遗传多样性分析和相关性分析。结果表明：花生种质在植物学性状上拥有丰富的遗传多样性,变异系数在11.19%~82.41%之间,多样性指数在0.3095~2.0468之间,平均数为1.6805,但两者的变化趋势相反。从相关分析结果来看,主茎高和主茎节数、侧枝长、单株生产力,第二次分枝数与总分枝数,单株结果数与单株生产力,叶片长与叶片宽,荚果长与荚果宽、种子长、百果重,荚果宽与种子长、种子宽、百果重,种子长与种子宽、百果重,种子宽与百果重,百果重与单株生产力,它们之间呈显著或极显著正相关,测得相关性极显著的一对表型性状中的一个就可以描述另一个性状。