转录组及代谢组联合解析玉米响应花粒期高温胁迫机制

为了探明我国玉米主要推广品种郑单958、先玉335花粒期高温胁迫下基因表达及代谢物差异,挖掘玉米响应高温胁迫的关键基因及代谢物,利用Illumina HiSeq^TM 2500高通量测序技术分别对郑单958、先玉335高温胁迫7,14 d的穗位叶及对照叶进行高通量转录组测序,利用广泛靶向代谢组测序技术对样品进行高通量代谢物测序。转录组测序共获得214.81 Gb干净序列。郑单958高温胁迫7 d后检测到49个差异表达基因,其中24个为上调基因。继续高温胁迫14 d共检测到306个差异表达基因,其中130个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中检测到1 462个差异表达基因,其中647个为上调基因。先玉335高温胁迫7 d后共检测到381个差异表达基因,164个上调基因。继续高温胁迫14 d后共检测到299个差异表达基因,226个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中共检测到2 481个差异表达基因,其中1 275个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫7 d后对比组中检测到6 646个差异表达基因,其中3 253个上调基因。在郑单95...     

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。     

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(P<0.01),0.967 2(P<0.01),结果证实了2种处理产...     

转录组测序技术在植物水淹胁迫研究中的应用

水淹胁迫是植物遭受的主要非生物胁迫之一,对作物生长发育、产量、品质等都会带来严重影响,全面解析植物的耐涝机制,对选育耐涝品种具有重要意义。高通量转录组测序技术以其数字化信息、高灵敏度、广泛的检测范围及重复性好等优点,已被广泛用于生物体的多种功能研究。目前在水稻、玉米、油菜、黄瓜、大豆等多个物种中,已有从转录水平分析植物对水淹胁迫的分子响应机制相关研究报道,这对于深度解析植物耐涝的分子响应机制和加快作物耐涝品种选育具有重要意义。但目前尚未有转录组测序技术在植物水淹胁迫应用方面的综述。因此,本研究着重综述了植物水淹胁迫测序组织及时间点选择、各阶段基因表达水平、GO功能富集、小RNA的功能特征几个方面,并展望了新一代测序技术在植物抗逆机理研究中的应用前景。     

玉米自交系响应花粒期高温胁迫差异表达基因的分析

为了探明玉米重要自交系花粒期高温胁迫下转录组基因的表达差异,发掘玉米响应高温胁迫的关键基因和蛋白质,明确高温胁迫引起玉米减产的机理,从而利用分子生物学技术手段提高玉米耐高温胁迫性。首先,利用Ampha~(TM)Z30花粉活性分析仪检测高温胁迫和正常生长条件下玉米自交系昌7-2、郑58的花粉活性。然后收集花粉提取总RNA,利用Illumina Hiseq2000~(TM)高通量测序技术分别对昌7-2、郑58花粒期高温胁迫材料和正常生长条件下的对照材料进行全转录组测序,序列结果分析后获得差异显著表达基因。通过差异基因维恩图(VENN图)重叠区域分析、GO功能分类和富集统计、KEGG pathway通路分类和富集分析以及转录因子分析,获得玉米花粒期高温胁迫相关的重要差异表达基因和蛋白质。花粉活性检测结果显示,高温胁迫后和正常生长条件下,昌7-2花粉活性分别为24. 37%,42. 89%,郑58花粉活性分别为35. 57%,64. 83%。高温胁迫后在昌7-2花粉转录组中共检测到4 176个显著差异表达基因,郑58花粉转录组中共检测到5 487个显著差异表达基因。KEGG pathway通路分类和富集分析结果显示,高温胁迫后郑58的花粉转录组中有2 062个差异表达基因富集到399个相关通路上,昌7-2的花粉转录组中有1 943个差异表达基因富集到352个相关通路上。转录因子分析结果表明,共获得55个转录因子家族,其中,有45个转录因子包含10个以上差异表达基因。研究表明,通过对玉米自交系花粒期高温胁迫后花粉转录组测序获得了大量的差异显著表达基因信息,昌7-2、郑58对高温胁迫响应机制存在明显差异,热激蛋白(Hsps)、热激转录因子(Hsfs)、生长素(IAA)基因和磷脂酰基醇-4,5-二磷酸基因家族(PIP2)在响应玉米花粒期高温胁迫过程中起着重要作用。     

干旱胁迫下枇杷叶片的转录组分析

分析干旱胁迫下枇杷叶片的转录组,挖掘功能基因并对其差异表达基因进行筛选和分析,为枇杷抗旱提供理论依据。利用新一代高通量测序技术测序,对测序结果进行de novo拼接、功能注释和ORF预测,将差异表达基因在COG、GO和KEGG数据库中进行比对注释。测序结果表明,获得转录本共88 530个,平均长度为740.64 bp,ORF41 748条。COG、GO和KEGG数据库将转录本分别划分为24,54个功能类别及291条代谢通路中。25 197个差异表达的基因在30条代谢通路中显著富集,与酶活性、激素合成代谢和信号转导等相关的差异基因积极响应枇杷干旱,其中双萜类、油菜素类固醇和类胡萝卜素3条生物合成途径中的差异基因呈现出较为一致的表达。采用实时荧光定量(qRT-RCR)对选取的差异基因进行验证,其中过氧化物酶、蛋白激酶byr2、丝氨酸苏氨酸蛋白激酶、脱落酸8'-羟化酶、吲哚-3-乙酰乙酸合酶相关基因上调表达,细胞色素P450 734A1基因下调表达。为枇杷提供了较为全面的基因信息和代谢途径数据,为干旱胁迫下枇杷分子调控机制的深入研究奠定了基础。     

烯效唑浸种对干旱胁迫下大麻叶片的转录组调控分析

为了从转录组水平分析烯效唑缓解干旱胁迫的分子机制,以大麻品种‘汉麻2号’为材料,试验共设清水浸种的正常供水(CK),清水浸种的干旱处理(D),烯效唑浸种的干旱处理(SD) 3个处理,干旱胁迫处理4 d,利用RNA-Seq技术对叶片进行转录组测序分析并探讨半乳糖代谢、植物激素信号转导和氮代谢通路及相关基因。结果表明,CK vs D与D vs SD比较发现,全部差异表达基因有2 423个,其中不同处理共有差异表达基因1 109个。通过GO富集分析表明,两个比较中有1 402和1 144个差异表达基因在生物学过程、细胞组分和分子功能均有分布,且分类结果相似。差异基因GO主要富集在蛋白质折叠、氧化还原过程、胞浆、叶绿体包膜、水解酶活性、氧化还原酶活性等功能。KEGG富集结果表明,差异基因KEGG主要富集在半乳糖代谢、苯丙酸生物合成、植物激素信号转导、氮代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、氨基酸的生物合成等代谢途径。本研究主要分析了半乳糖代谢、植物激素信号转导和氮代谢途径,其中半乳糖代谢中UDP糖焦磷酸化酶基因,UDP葡萄糖4-差向异构酶基因,棉子糖合酶基因,水苏糖合酶基因,β-呋喃果糖苷酶基因等,植物激素信号转导中生长素响应蛋白,脱落酸受体,蛋白磷酸酶,脱落酸不敏感蛋白等,氮代谢中高亲和性硝酸盐转运蛋白,谷氨酸脱氢酶基因,谷氨酰胺合成酶基因和碳酸酐酶基因在烯效唑处理下表达水平发生变化。本研究为深入了解烯效唑处理对大麻响应干旱胁迫的分子调控机制、关键基因克隆以及功能验证等提供研究基础和理论依据。     

三个新疆核桃品种的转录组分析

核桃(Juglans regia L.)是新疆的重要经济树种.为研究'新温81'(W81)、'新温179'(W179)和'新萃丰'(X10)3个新疆核桃品种差异的遗传基础,我们对3种核桃仁的转录组进行了测序和分析.结果表明,所有样本与参考基因组比对后匹配率在93％以上,共有36 812个基因至少在六大数据库(NR,Sw...     

金线莲人工种子制作技术及萌发研究

以金线莲为实验材料,通过液体悬浮培养建立原球茎悬浮系,并以原球茎为人工种子的繁殖体,研究了人工种皮基质、人工胚乳组分、贮藏条件、萌发基质等对人工种子萌发率和成苗率的影响。结果表明,以4%海藻酸钠 2?Cl2 2%壳聚糖为人工种皮基质,1/2MS液体培养基 0.2mg/LNAA 0.1mg/LGA3 0.5mg/LBA 0.4mg/L青霉素 0.3%多菌灵粉剂 0.2%苯甲酸钠 1.0%蔗糖 1.0%活性炭作为人工胚乳成分制作的人工种子,其萌发率和成苗率最高。这样的人工种子在4℃条件下贮藏20天后的萌发率及成苗率分别为58.3%和55.5%,随着贮藏温度的升高和贮藏时间的延长,人工种子的萌发率和成苗率均大幅度下降。     

朱顶红转录组De novo数据及功能注释分析

本研究利用Illumina高通量测序技术对PP333处理的朱顶红进行了RNA-seq测序,共获得26.91 Gb的数据,对其进行过滤去冗余后得到Unigene 106 684个,总长度为92 002 803 bp,平均长度为862 bp,N50为1 494 bp,GC含量为42.47％,Q20均达98％以上,表明测序质...     

盐胁迫下金花菜和紫花苜蓿试管苗的转录组分析及其耐盐基因筛选

为筛选金花菜和紫花苜蓿的耐盐基因,本研究以盐胁迫下的金花菜(JHC)和紫花苜蓿(ZHMX)试管苗为试验材料进行转录组分析。结果表明：金花菜组和紫花苜蓿组差异基因数为26722,金花菜组vs紫花苜蓿组有15850个基因下调,有10872个基因上调。金花菜组和紫花苜蓿组差异基因KEGG富集显著的Pathways有核糖体、光合作用天线蛋白、糖酵解/糖异生、光合作用、苯丙烷生物合成等。金花菜组耐盐基因有碱性亮氨酸拉链43、NAC转录因子47、ABC转运A家族成员7、晚期胚胎发生丰富蛋白2、乙烯反应转录因子ERF110等基因;紫花苜蓿组耐盐基因有WRKY转录因子、蛋白TIFY 8、转录因子MYB13、核运输因子2A、低温盐响应蛋白等基因。本试验结果可为了解金花菜和紫花苜蓿的耐盐分子机制及选育金花菜和紫花苜蓿耐盐新品种提供理论依据。     

外源水杨酸对干旱胁迫下茅苍术光合参数和抗氧化酶活性的影响

为培育优质茅苍术种质资源,提高道地产区茅苍术的耐旱性,本研究以茅苍术植株为材料,在干旱胁迫条件下,使用1.0 mmol/L水杨酸(SA)喷施处理茅苍术叶面,检测其光合作用参数及保护酶系统等相关生理指标动态变化,讨论茅苍术在干旱条件下施用水杨酸对其光合系统保护和对其抗氧化能力的影响。结果显示,水杨酸一定程度上能够缓解干旱胁迫对茅苍术植株生长的胁迫效应。干旱胁迫下茅苍术经水杨酸处理后,净光合速率(Pn)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)值升高;过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性升高;过氧化氢酶(CAT)活性先升后降;相对电导率和丙二醛(MDA)含量降低。研究表明,干旱胁迫对茅苍术光合系统和保护酶系统会造成伤害,水杨酸可以通过保护茅苍术光合系统和调节其保护酶系统,缓解干旱胁迫对茅苍术带来的危害,提高茅苍术抗氧化和抗旱能力。     

盐地碱蓬SsDHN基因的功能分析

脱水素(DHN)是一种在逆境下起重要作用的功能性蛋白.为了分析脱水素蛋白在抗盐碱方面的作用机制,本研究以从盐地碱蓬中克隆获得的脱水素(SsDHN)基因为研究对象,对基因序列进行生物信息学分析,结果表明盐地碱蓬的脱水素蛋白为部分无序的亲水性蛋白,含1个S-片段和3个K-片段,属于SKn型脱水素蛋白.通过实时荧光定量PCR...     

大白菜TPS基因家族鉴定及其在高温胁迫下的表达分析

为明确大白菜TPS(BrTPS)家族成员信息及对高温胁迫信号的响应,本研究利用生物信息学方法,在大白菜基因组数据库中鉴定了BrTPS基因家族成员,并对其理化性质、进化特征、蛋白结构及在高温胁迫下的表达模式进行分析。结果表明,大白菜全基因组含有15个TPS基因家族成员,分布于8条染色体上。除BrTPS14和BrTPS15外,其余成员各含有1个TPS和1个TPP结构域,并且所含motif的排列顺序也完全一致。理化性质分析发现,15个成员的氨基酸长度介于129~1459 aa之间,分子量大小在14.73~165.83 kD之间,大部分BrTPS蛋白为酸性蛋白和亲水蛋白,以无规则卷曲作为二级结构主要构成元件。进化分析表明,大白菜TPS基因家族成员可分为2类,其中ClassⅠ包含5个成员,ClassⅡ包含10个成员。本研究对高温胁迫前后不同组织和持续高温胁迫下叶片中的表达分析,发现大部分的BrTPS基因可对高温胁迫产生响应,但在表达规律上存在差异。这些研究结果为后续研究大白菜TPS基因提供一定参考。     

棉花磷胁迫响应基因GhWRKY6克隆及功能分析

【目的】提高棉花在低磷胁迫下的抗性,挖掘棉花磷胁迫相关功能基因。【方法】用生物信息学方法分析Gh WRKY6基因的结构特征和进化关系;构建基因超表达载体转化拟南芥,分析转基因拟南芥在低磷胁迫下的抗性;利用荧光定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析拟南芥中磷信号途径Marker基因表达量的变化。【结果】以陆地棉cDNA为模板克隆得到Gh WRKY6基因,生物信息学分析表明该基因序列含有一个WRKY保守结构域,是WRKY家族转录因子。在低磷胁迫下,转基因拟南芥与野生型相比,种子萌发速度、主根长度、侧根数目、生物量均低于野生型,而在正常生长条件下两者并无差别。qRT-PCR分析表明GhWRKY6能够影响关键的磷转运蛋白基因的表达。【结论】GhWRKY6作为一个负调控因子参与到植物低磷胁迫响应信号途径中。     

棉花3种抗逆相关基因对苗蚜为害的应答反应

 使用荧光定量PCR方法,分析了中棉所41、中棉所44、中棉所49和中棉所79等4种不同遗传背景的棉花品种在受到苗蚜为害时,编码类受体蛋白激酶（LRR-RLK）、ATP合酶β亚基（Atpβ）和捕光蛋白复合物Ⅱ（Lhcb2）等3种代谢相关基因的变化情况。在4种棉花品种中,LRR-RLK的表达量变化情况差异较大,该类LRR-RLK的表达量变化与蚜虫的为害有关;Lhcb2基因在中棉所41的子叶和真叶中、中棉所49的真叶中、中棉所44和中棉所79的子叶中对棉蚜的为害应答比较强烈;Atpβ基因在中棉所41和中棉所49真叶中、中棉所44子叶和真叶中应答反应比较强烈,在中棉所79中应答反应较弱。以上试验结果暗示不同的棉花品种应对苗蚜为害可能存在不同的代谢途径。