旱胁迫和复水处理后马铃薯转录因子的转录组分析

目前关于马铃薯对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理尚不清楚,而从组学水平整体分析转录因子的表达模式对于有效筛选关键调控基因、解析胁迫响应分子调控网络和促进分子育种具有重要意义。本研究利用高通量测序技术对正常浇水(对照,CK)、模拟干旱胁迫(D)和旱后复水(RW)处理后宁薯4号叶转录因子表达谱进行分析。结果表明:测序数据经de novo拼接共获得134 191条非冗余Unigenes,N50长度1 942 bp;与已公布的马铃薯基因组和转录组数据库比对、注释后共检测到55个家族、1 739个转录因子编码基因;干旱处理组和复水处理组中分别检测到867和1 026个差异表达转录因子编码基因;3个对比组中的差异表达基因均以上调表达方式为主。ERF、b HLH、WRKY、C2H2、MYB和NAC等是6类富集差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)数量最多、DEGs表达量变化最显著的转录因子家族。数据分析显示:复水组中偏向通过增加上调类型b HLH、MYB、ERF和下调b ZIP编码基因数量来实现叶片对水分刺激的应答调节;而干旱组更偏向保持b HLH、b ZIP和ERF上、下调DEGs数量平衡来实现叶片对干旱胁迫的响应。从测序数据中选取了10个转录因子编码基因,利用Real-time PCR方法验证测序数据的有效性,结果表明干旱组和复水组测序结果的表达量(FPKM)与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.979 9和0.985 9,结果证实了两种处理产生的差异表达基因数据的有效性。研究结果可为深入探讨马铃薯对干旱胁迫的分子响应机制奠定了数据基础。     

干旱胁迫和复水处理后梭梭转录因子的转录组分析

为了探明梭梭应对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理,利用高通量测序技术对正常浇水(对照,CK)、干旱胁迫组(轻度干旱胁迫组,LWS;中度干旱胁迫组,MWS;重度干旱胁迫组,SWS)和复水组(RSWS)梭梭的转录组和转录因子表达谱进行分析。结果表明:数据经de novo拼接共获得74 641条非冗余Unigene,N50长度1 537 bp,对转录组数据比对、注释后共检测到56个转录因子家族、1 307个转录因子编码基因。与对照组相比,干旱胁迫组和复水组中的差异表达基因均以下调表达方式为主,其中,AP2-EREBP、MYB、bHLH、WRKY、NAC、ABI3VP1家族基因在各胁迫组中均表达且表达数较多。复水组中偏向通过增加AP2-EREBP、WRKY和NAC家族上调编码基因数量来实现梭梭幼苗对水分刺激的应答调节;而干旱组更偏向下调AP2-EREBP和bHLH的编码基因数量来实现幼苗对干旱胁迫的响应。干旱组和复水组测序结果的表达量(FPKM)与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.947 8(P0.01),0.967 2(P0.01),结果证实了2种处理产生的差异表达基因数据的有效性。综合而言,AP2-EREBP、MYB和bHLH转录因子家族成员对梭梭干旱胁迫具有正负调控的作用。     

铁筷子嫩叶转录组信息及SSR标记初步分析

铁筷子是毛茛科植物,既是重要中药材,也是新兴的高档宿根花卉。本研究以中国原产铁筷子幼嫩叶片为试材,采用二代测序技术对材料进行转录组测序,通过对原始数据进行质量控制,并用Trinity软件等对处理后数据进行拼接,获得了高质量转录本和Unigenes。对Unigenes进行序列比对、功能注释和分类、基因编码区预测及单核苷酸多肽标记(SSR)分析,结果显示,本次测序共获得转录本94 067条,代表的Unigene共有70 119条;Unigenes在非冗余蛋白数据库(Nr)比对,E值得分最高的物种中,睡莲占比最高;Unigenes在GO分类中注释到46个次级功能条目,在KOG功能分类中"翻译后修饰,蛋白开关和分子伴侣"功能注释到的基因最多;通过Nr数据库和软件分析,共有58 403个基因编码区被预测到;同时软件分析共获得SSR分子标记9 057条。本研究较早地为铁筷子的分子研究提供了转录组数据,相关研究结果对促进今后铁筷子基因发掘、分子标记育种等工作将产生积极意义。     

高山杜鹃转录组测序及MYB转录因子家族分析

MYB转录因子是植物中最大的一类转录因子家族,参与调控植物的生长发育、次生代谢、逆境胁迫等生物学过程.目前,关于高山杜鹃MYB转录因子的研究尚未见报道.本研究利用SMRT高通量测序技术对高山杜鹃品种'富丽金陵'进行转录组测序,得到了15.37 Gb数据,通过去冗余获得75002条转录本序列.其中,71155、33653、30359条转录本分别在NR、GO、COG数据库中具有匹配信息.基于高山杜鹃转录组数据,鉴定了64个转录因子家族,其中MYB基因有220个.根据结构特性将MYB基因分为4类:1R-MYB、R2R3-MYB、R1R2R3-MYB和4R-MYB,其氨基酸序列包含20种保守元件.进化树分析结果显示,高山杜鹃MYB基因分为28个亚组.研究采用单分子实时测序技术(single molecule real time,SMRT)对高山杜鹃品种'富丽金陵'转录组进行测序,将获得的转录本序列进行功能注释和分类,对获得的220个MYB基因进行生物信息学进行分析,相关结果具有一定参考意义.     

药食同源植物甘葛藤的全长转录组分析

为了深入了解甘葛藤转录组的整体水平及黄酮类生物合成通路基因。利用高通量测序PacBio Sequel平台,以甘葛藤根、茎、叶的混合样品为材料,使用单分子长读数测序技术(SMRT)对甘葛藤进行全长转录组测序及分析。平台共获得10 994 967个高质量reads和384 072条全长非嵌合序列(FLNC),测序数据经质控后获得90 856个转录本;获得的所有转录本经NR、SwissProt、KOG、KEGG、GO数据库进行注释和功能分类,结果有85 239个单基因被注释,NR注释数量最多为84 675个,占93.2%;KEGG注释的基因最少,22 330个基因被注释到132条途径,代谢途径分布的基因较多(9 368,41.95%)。预测到3 507个转录因子,bHLH转录因子家族的基因最多。14 127个基因被分配到17个R基因类别,主要为RLP类。检测到33 660个SSR序列,多为AG/CT类型。分析黄酮类生物合成途径,发现与黄酮类合成相关的基因110个,其中,26个编码HCT,3个编码CHS,7个编码CHI。PacBio测序平台能获得更长的转录本,SMRT技术能够深入挖掘甘葛藤转录数据,比第二代测序技术能够获得更高的转录本注释率。在高通量全长转录组水平对甘葛藤进行了研究,为甘葛藤的分子生物学研究提供了较可靠、全面的转录组数据,为进一步开发甘葛藤的分子标记和挖掘优良基因提供了科学依据。     

甜菜MYB转录因子生信分析及种子萌发期差异表达

本研究旨在了解干旱环境下甜菜MYB基因家族的表达模式。主要研究方法为对利用15%PEG模拟的干旱胁迫处理试验组和蒸馏水对照组萌发期甜菜的转录组进行了高通量测序。结果表明,共获得79个MYB转录因子,其中42个在干旱胁迫下差异表达,氨基酸序列分析表明,甜菜萌发期 MYB 转录因子含有 8个保守元件,8个保守元件的结构域所含有的氨基酸位点数量不一致,推测与相应的DNA分子进行结合和行使功能有关。本研究通过对萌发期甜菜应答干旱胁迫的MYB 基因分析,为甜菜抗干旱胁迫育种提供基因资源和理论基础。     

西葫芦cDNA全长转录组序列分析

为解析西葫芦中类胡萝卜素积累的分子机制,本研究利用PacBio单分子长读长测序技术(single-molecule long-read sequencing technology, SMRT)对富含类胡萝卜素的黄皮西葫芦(21pu05)叶、雌花、雄花、未授粉果实和授粉10 d果实等组织的混合样品进行全长转录组测序分析。试验结果共获得循环一致序列(circular consensus read, CCS) 158 968条,其中全长非嵌合(full length reads non-chimeric, FLNC)序列113 284条。聚类分析获得高质量的一致序列28 383条,其中融合转录本有213个。进一步分析发现16 895个可变剪接基因位点,其中新基因位点1 734个,新转录本18 510个。序列结构预测鉴定出8 773个SSR位点、8 527个完整ORF序列,以及317个长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)。对16 508个新转录本进行了功能注释。以上研究结果为开展西葫芦类胡萝卜素合成相关基因的克隆及分子机制的解析提供参考。     

红麻非生物逆境胁迫响应基因HCWRKY71表达分析及转化拟南芥

WRKY转录因子在植物响应非生物逆境胁迫过程中具有重要的调控作用。本研究根据红麻转录组unigene序列(CL3883.Contig4),设计引物进行PCR扩增,经sanger测序获得全长为957 bp的HcWRKY71基因cDNA序列。该基因开放读码框为957 bp,编码1个含有318个氨基酸的蛋白,具有1个WRKY功能保守结构域,属于II类WRKY转录因子。在盐胁迫下,HcWRKY71基因表达量随NaCl溶液浓度升高而增加;在干旱胁迫下,HcWRKY71基因表达量随干旱胁迫时间的增加呈现先下降再上升然后再下降的趋势;在重金属镉胁迫下,HcWRKY71基因表达量随CdCl2溶液浓度的增加而降低。表明该基因表达受盐、干旱和重金属镉胁迫的诱导。利用农杆菌介导花序浸染法将该基因转化拟南芥发现,HcWRKY71基因提高了转基因拟南芥幼苗的耐盐性,这为进一步研究HcWRKY71基因的耐逆机制奠定了坚实的基础。     

陆地棉耐盐相关EST-SSR以及EST-InDel分子标记的开发

随着棉花基因组学、转录组学等重要学科的快速发展,针对候选基因进行序列多样性分析,开发基于候选基因的分子标记,将能够极大推进棉花分子育种研究。本研究利用高通量的测序技术对耐盐陆地棉品种Miscott 7913-83和盐敏感品种苏棉12盐胁迫前后根、叶总RNA的混样进行了转录组测序,对不同盐处理时期Miscott 7913-83和苏12根和叶分别进行表达谱分析。获得3232条盐胁迫下差异表达基因;基于差异表达基因利用生物信息学手段大规模开发了SSR以及In Del等分子标记;随机选择了部分SSR及In Del引物进行验证,进一步证实了分子标记的准确性。本研究为快速开发陆地棉品种间多态性分子标记提供了高效可行的分析方法,通过开发陆地棉耐盐相关功能标记,以期用于分子标记辅助育种改良陆地棉耐盐性。     

牡丹PsDREB转录因子基因的克隆及亚细胞定位

DREB转录因子是一个干旱应答元件的结合蛋白,它在植物对干旱、高盐及低温胁迫的分子反应中起着非常重要的调控作用。本研究以芍药科芍药属牡丹‘洛阳红’品种叶片提取的总DNA为模板,通过PCR扩增获得一个1 661 bp的DREB(dehydration responsive element binding protein)基因的cDNA序列,包含1 089 bp的开放阅读框、448 bp的5'非编码序列和124 bp的3'非编码序列,命名为PsDREB。该基因的cDNA编码363个氨基酸,与葡萄、梧桐、杨树和咖啡的同源性分别为61%、60%、56%和55%。为进一步验证其功能,本研究通过基因枪法对该基因编码的蛋白进行了亚细胞定位检测,结果发现该蛋白定位于细胞核,符合转录因子细胞核定位的特征。研究结果为进一步研究该基因编码蛋白的结构和功能奠定了基础。