水稻苗期耐冷性差异的转录组分析

低温冷害是影响作物生长发育的重要环境因素之一。鉴定水稻耐冷新基因以及揭示其可能的机制并应用于新种质创制和新品种选育,是提高水稻耐冷性的重要途径之一。本研究以日本晴(Nip)为对照,对耐冷品种P427的表型和扫描电镜表皮组织观察,显示P427具有更强的苗期耐冷性。进而对低温处理后的水稻幼苗转录组进行测序,结果显示P427与Nip共有12 056个差异表达基因(DEGs),P427独有2 984个DEGs。对DEGs进行Pathway显著性富集分析发现,P427和Nip共有的DEGs主要富集在代谢途径、次生代谢物的生物合成等途径。而P427独有的DEGs主要集中在泛素介导的蛋白水解、内质网中的蛋白质加工、植物激素信号转导等途径。结果暗示激素信号转导、苯丙氨酸代谢通路、光合作用、次生代谢生物合成等途径可能在水稻苗期冷胁迫响应中起主导作用。植物对低温的响应是涉及多个基因和多个信号传导途径的复杂过程,本研究扩展了对植物低温冷害耐受性的复杂机制的理解,为今后开展水稻和其他谷类作物的耐冷性研究提供了理论依据。     

水稻分蘖期氮素应答的转录组动态分析

氮素是水稻生长发育必需的大量营养元素,通过探索水稻分蘖期对氮的转录响应,筛选氮素应答基因用于培育氮素利用率高的水稻品种,同时为水稻的精准栽培提供转录组学指导.以五优稻4号为材料,于施氮后7,14,21 d分别收获了五优稻4号叶片,并进行动态转录组分析.氮素处理使分蘖期水稻叶片颜色加深,并检测到3870个差异表达基因(D...     

比较转录组分析云南黄连开花过程对低温的应答

为了研究云南黄连在开花过程中对低温的响应,本研究观测了云南黄连在不同温度条件下的开花率和开花过程中花朵内温度和环境温度的变化,并对早(6:00)、中(12:00)、晚(18:00) 3个时间段的云南黄连花朵进行转录组测序,比较云南黄连花朵3个时间段的基因表达差异。结果发现,云南黄连阳坡(>10℃)开花率显著高于阴坡(<5℃),早上时云南黄连花朵内温度是1.19℃,显著高于环境温度。在转录组分析结果中共得到了67 607 Unigenes差异表达分析确定,在早上和中午的花朵比较中共得到4 839个差异基因,中午和晚上的花朵比较中共得到2 287个差异基因。差异基因的KEGG和GO富集结果表明,温度越低云黄连花朵能量代谢过程越快,大量抗逆境基因高表达,提高云南黄连花朵的抗逆性,保证了云南黄连生殖生长的顺利进行。云南黄连是典型的高山耐寒濒危药用植物,通过云黄连开花过程中对低温的响应研究,揭示了云南黄连抗低温的分子机制,有利于云黄连的繁育,同时也为植物响应低温的热感应途径提供新的依据。     

水稻植物激素响应低温胁迫反应的转录组分析

植物激素在调节和控制植物生长发育、代谢过程、应对逆境等方面具有重要的作用.为明确水稻苗期植物激素对低温的应答机制,本研究以野生型粳稻品种'中花11'为研究材料,经低温处理后,利用RNA-Seq技术分析植物激素调控水稻幼苗对低温胁迫的应答模式.通过转录组测序,共获得9.9×107条干净的序列,筛选出2 044个差异表达基...     

桃叶片低温响应转录组分析

抗寒是桃育种工作重要的目标性状,受多个基因的调控,转录组测序是对特定生理条件下的转录本进行测序分析,用以深入探究桃叶片低温响应的分子机制。以熊岳巨桃的叶片为试验材料对4℃低温(LT)处理下和正常叶片(RT)进行转录组测序分析。利用DESeq2进行差异表达分析,获得72个上调差异表达基因和3个下调表达基因。KEGG代谢通路分析差异表达基因的代谢通路,并进行蛋白的互作预测。结果显示,低温处理的叶片呈现卷曲、变黄和失水的生理状态,差异代谢基因主要富集在植物病原体互作、MAPK信号通路和次生物质代谢积累等途径。MYC2、SPCH和Pti4～6转录因子可能在响应冷胁迫中调节低温带来的伤害中起到重要作用,MYC2和CBF蛋白预测相互作用,且分别与多个蛋白互作。本研究表明,有多个代谢途径共同响应桃叶片的低温胁迫,还预测到了可能在冷反应调节途径中起到关键作用的相关转录因子,为探究桃响应冷胁迫的分子机制打下基础。     

辣椒苗期抗感疫病比较转录组学分析

为了研究辣椒抗疫病分子机制,探究其与抗疫病相关的功能基因,通过对114份辣椒自然群体抗疫病鉴定,选取1份抗疫病辣椒材料和3份感疫病辣椒材料,利用Illumina RNA-seq测序平台进行高通量转录组测序,将所得高质量的序列(Clean reads)与Pepper_Zunla_1_Ref_v1.0参考基因组进行比对。结果显示,有78.95%～85.11%的Clean数据比对到唯一的基因组位点。采用RPKM法计算基因表达量,并在此基础上以FDR≤0.001和|log_2 Ratio|≥1为条件筛选出2组样本间差异表达基因。通过排列前10的Gene Ontology(GO)分类可以看出,主要功能有氧化还原酶活性、碳氧裂解酶活性、过氧化物酶活性、代谢过程和逆境响应等过程。其中,有117个差异基因能归入KEGG通路,包括25个上调差异基因,92个下调差异基因。在这些通路中,包括泛素介导的蛋白水解作用、氧化磷酸化、植物激素信号转导、磷脂酶D信号通路、磷脂酰肌醇信号系统等过程。通过研究发现,辣椒抗疫病是一个高度复杂的过程,它由多个交叉通路调节,包括新陈代谢过程、防御反应、激素调节等,这为后期深入研究辣椒抗疫病分子机理奠定基础。     

金线莲应答高温胁迫的转录组学特征分析

为了研究高温胁迫下金线莲转录组表达特征,分析其热激响应机制。以正常培养和高温胁迫(45^oC)的金线莲(NYJ2)为材料,利用Illumina HiSeq^TM2000平台进行测序,通过Trinity软件进行De novo组装。结果共获得75688个unigene,有28323个unigene在Nr、KOG、KEGG和Swisspro数据库中得到功能注释,注释率为37.42%。其中,17532个unigene在KOG数据库中可归类到25个功能家族;10108个unigene被KEGG数据库注释到128个代谢途径中;17485个unigene被GO数据库的生物过程、分子功能和细胞组成三大功能注释到47个条目中。777个unigene在高温胁迫前后差异表达显著,其中胁迫后上调表达为362个,下调表达为415个,获得响应热胁迫的基因24个,包括热激蛋白的基因1个,PSⅠ和PSⅡ相关的基因15个、叶绿体rbcL基因3个、PLD基因2个,CAT编码基因、GAPDH基因、CYP编码基因各1个。本研究从转录组水平分析了金线莲对热胁迫的响应,这些数据将为功能基因的鉴定奠定基础,为培育耐高温金线莲品系提供了参考依据。     

低温条件下蓖麻种子萌发期转录组分析

蓖麻(Ricinus communis L.)是一种冷敏感作物,解析其响应低温胁迫的关键调控基因,对于选育耐低温蓖麻品种具有重要的理论意义。以蓖麻耐低温品种‘通蓖5号’为材料,构建15℃(低温)和25℃(适温)萌发条件下完全展开的子叶cDNA文库,利用Illumina测序技术进行转录组测序(RNA-Seq),筛选差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)。结果表明:借助RNA-Seq技术共筛选到1 530个DEGs,其中低温相对于适温表达上调的DEGs有848个,表达下调的DEGs为682个;对1 530个DEGs进行GO功能分类和富集分析显示,共有953个DEGs被注释到GO功能三大分类的57个亚类中,涉及生物学过程、细胞成分及分子功能的DEGs比例分别为88.46%、69.67%和25.71%;KEGG功能分类显示,低温相对于适温表达上调的DEGs有243个,被富集到201个代谢通路中,其中显著富集的通路包括细胞周期、激素信号转导、DNA复制、细胞周期-酵母、减数分裂酵母和孕酮介导的卵母细胞成熟等20个通路,差异基因数富集最多的代谢通路为细胞周期;利用qRT-PCR对上调表达且显著富集的8个DEGs进行了表达分析,证实了转录组测序结果的准确性。该研究将为揭示蓖麻种子低温条件下萌发的分子机制提供理论依据。     

植物响应低温胁迫转录组测序研究进展

低温胁迫是限制植物生长发育和地理分布最主要的环境因子之一,影响植物细胞膜系统、抗氧化系统、光合作用、次生代谢等诸多方面,对农业生产和发展有严重影响。因此,揭示作物在冷胁迫下的生理及分子机制是十分必要的,这有助于培育耐寒作物品种,从而减少生产损失,扩大作物种植面积,具有重要的生产价值和经济效益。目前,基于RNA-seq技术进行植物低温胁迫分子机制深度解析在拟南芥、水稻、油菜、茶树、小麦、烟草、高粱等重要作物上得到了发展应用。本研究综述了近年来植物在低温胁迫或低温适应过程中的转录组学研究现状,以期为高通量测序技术在植物抗性研究方面提供方法借鉴和理论基础。     

低温胁迫对冰菜转录组水平响应分析

利用二代高通量测序技术对低温胁迫处理的冰菜进行测序,构建冰菜转录组数据库.分别得到24.13 Gb有效数据和24045条Unigene的注释,得到DEGs 1902个(T0 vs T1)和2134个(T0 vs T2).T0 vs T1组和T0 vs T2组分别有40和41个功能小类化归GO数据库;分别有20和24个功...     

水稻芽期响应镉胁迫的转录组分析

为研究不同类型水稻对镉(Cd)胁迫差异的原因,以镉敏感籼稻恢复系昌恢891(CH891)和镉耐受粳稻品种02428为材料,选取种子萌发后,连续镉处理3 d的和未进行镉处理的幼芽,使用高通量Illumina HiSeq 4000测序技术进行RNA-Seq分析,共得到539 524 490个有效读长,与参考基因组的比对率在94.81%～96.82%,GC含量均在49%以上。通过比较分析,共检测到7 204个差异表达基因(DEGs),其中在CH891中特异表达的基因(SCR3)有849个,02428中特异表达的基因(RCR3)有676个,2个品种均有表达但表达量存在差异的基因(CCR3)有770个。KEGG和GO富集通路分析表明,异黄酮生物合成、磷酸肌醇代谢、黄酮类生物合成和花青素生物合成途径在SCR3中显著富集,细胞核、自噬调节和胰岛素抗性途径在RCR3中显著富集,α-亚麻酸代谢、吞噬体、柠檬烯和蒎烯降解和脂肪酸降解途径在CCR3中显著富集。结果表明,Cd处理后,次级代谢过程主要在CH891中富集,蛋白质代谢主要在02428中富集,综上所述,CH891和02428响应的代谢路径存在差异,控...     

氮素胁迫对水稻根系影响的转录组分析

养分胁迫会直接影响水稻的生长发育,相对于地上部分,根系往往较早感知环境胁迫。为了研究水稻根系对养分胁迫响应的分子机制,通过Illumina Hiseq2000平台测序,对氮素胁迫下水稻根系转录基因表达情况进行分析。结果表明,氮素胁迫诱导根系出现了2 270个差异转录基因,其中上调表达的有1 176个,下调表达的有1 094个。采用GO功能分类和Pathway功能注释,可将注释的基因划分为48个功能类别118条代谢途径,包括糖酵解、脂肪酸代谢、氧化磷酸化、氨基酸代谢、淀粉蔗糖代谢等生物学过程。部分根系关键基因表达变化表明,氮素胁迫诱导大量新生蛋白质合成,形成各种酶类,促进新RNA合成,从而形成了更多的新生蛋白质。氮素胁迫诱导根系IAA积累更多来自极性运输,参与植物细胞伸长发育的EGase基因及木质素特异合成途径的关键酶(CCR)表达量发生上调,这些转录基因表达量的变化是根系受养分胁迫刺激而发生了伸长生长的内在机制。     

转录组和代谢组联合分析低温胁迫对天麻生长发育的影响

为探究不同温度对天麻生长影响的生理分子机理,本研究通过转录组和代谢组联合分析不同温度对天麻基因表达和代谢产物含量的影响,阐明其对天麻生长发育的调控。本研究以13℃母麻(NS)、23℃母麻(TB)和23℃箭麻(SS)为实验材料。转录组分析获得126 787个Unigene,注释到6大数据库的Unigene数有59 501个,占总Unigene数的46.93%;基于显著差异表达的阈值|log2(变化倍数)|≥1(P<0.05),在NS vs SS、NS vs TB和SS vs TB中分别有17 201、17 162和10 322个差异表达基因。KEGG通路富集分析表明差异表达基因主要参与代谢途径、次生代谢产物的生物合成、RNA转运等途径。代谢组共检测到437个代谢物,其中NS vs SS、NS vs TB和SS vs TB分别获得200、204和87个含量差异代谢物,其中分别有52、51和34个代谢产物含量上调,148、153和53个代谢物含量下调。这些差异物主要分布于糖醇类、氨基酸、有机酸、脂质类、核苷酸、酚酸类和维生素7类物质中。本研究结果表明不同温度通过影响天麻代谢物相关基因表...     

转录组与蛋白组技术结合分析水稻耐低温分子机制

低温冷害是影响水稻生长发育最严重的非生物胁迫之一.鉴定水稻耐冷相关功能基因、解析其调控耐冷性的分子机制,对水稻耐冷性分子育种有重要意义.本研究以强耐冷的粳稻品种'丽江新团黑谷'(LTH)和低温敏感的籼稻品种'三黄占2号'(SHZ-2)为材料,通过全基因组转录和蛋白表达谱分析这两个品种对低温响应的差异,鉴定LTH和SHZ...     

低温胁迫下杜鹃杂交后代优良株系的转录组分析

为探索杜鹃抗寒的分子机制,筛选抗寒相关基因,利用人工模拟低温,以杜鹃杂交后代优良株系繁景-6℃(T)处理和25℃(CK)对照为试验材料,进行转录组测序和数据从头组装及生物信息学分析,通过组装得到Unigenes序列122 654个,功能注释结果显示,有大量Unigenes可以注释到基因本体(GO)和蛋白质直系同源数据库(COG)等数据库上,部分Unigenes无匹配信息,可能为杜鹃特有的基因序列。按GO功能分类,繁景杜鹃中的Unigenes分为细胞组分、分子功能以及生物学过程3类,包括51个分支,其中有大量的Unigenes与代谢进程、催化活性和细胞进程相关。上调差异表达基因有6 347个,下调差异表达基因4 482个。通过对转录结果中差异表达显著的4个转录因子家族中的24个基因,其中,上调12个,下调12个,在低温胁迫下的表达水平验证,发现其与转录结果基本一致,证明该转录组数据可靠。     

白芨转录组特性分析

白芨(Bletilla striata)具有较高的药用、经济和观赏价值,但是其基因组和转录组序列未知,严重影响了其的研究开发和利用。本研究采用His4000测序平台对白芨的全株进行了转录组测序分析,共获得原始数据6.8 G,有效数据6.7 G,243 410条Unigene,经过与NR、GO、KOG及KEGG等数据库进行比较分析后,83 541条Unigene被注释到NR数据库,50 178条Unigene被注释到GO数据库,10 007条Unigene在KOG数据库获得注释,43 637条Unigene在Swissprot数据库获得注释,15 321条被注释到KEGG代谢途径中,2 021条Unigene参与了糖类代谢,1 309条Unigene参与了氨基酸合成和代谢,120条Unigene参与了萜类合成,106条转录因子与代谢相关;微卫星位点有31 958个,其中单核苷酸最多,15 709个,占49.16%,其次为二核苷酸和三核苷酸,分别有9 145个和7 104个,占28.62%和22.23%。本研究为白芨的重要功能基因挖掘、遗传育种及其研究开发提供了参考和依据。     

低温胁迫对水稻苗期根系影响的蛋白质组学研究

为了从蛋白质水平揭示水稻苗期响应低温胁迫的分子机理,以耐冷性强的东乡野生稻和冷敏感品种中嘉早17为材料,于5℃低温处理0,1,2,3 d后分别测定根系活力、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量等生理指标。随后利用iTRAQ技术对5℃低温处理3 d后水稻幼苗的根系差异蛋白质组进行分析。通过生理指标分析,5℃低温处理影响东乡野生稻和中嘉早17的根系生理指标,且在低温处理第3天,两者已出现明显差异。通过差异蛋白质组学分析,与常温(25℃)相比,东乡野生稻经低温处理后共鉴定到167个差异蛋白,其中,上调表达蛋白61个,下调表达蛋白106个;中嘉早17经低温处理后共鉴定到261个差异表达蛋白,其中,上调表达蛋白122个,下调表达蛋白139个。通过GO功能分析,这些差异蛋白质主要参与代谢、细胞和单机体过程,主要涉及细胞及细胞成分,主要起着结合和催化作用。通过KEGG分析,这些差异蛋白质主要参与代谢、次级代谢产物合成和碳代谢等代谢通路。通过对东乡野生稻和中嘉早17中均发生差异表达的29个蛋白质的进一步分析,了解到两者受低温危害后根系部分蛋白质的表达动态。本研究鉴定到的差异表达蛋白质为进一步阐述水稻耐冷机理及耐冷基因的挖掘提供理论依据。