转录组及代谢组联合解析茄子果色上位遗传效应

【目的】茄子果色与商品果外观品质和价值密切相关,花青素是决定茄子果色的重要天然色素之一。通过基因表达和代谢物差异比较,解析上位基因互作调控茄子果皮花青素合成的作用机制,为不同果色茄子选育提供理论基础。【方法】以花青素合成结构基因ANS突变的白果色母本19141、花青素合成关键调控基因MYB1突变的白果色父本19147及其紫红果色F1代E3316茄子为试验材料,对商品果期果皮进行转录组测序和广靶代谢组分析。【结果】转录组测序分析表明,19141＿vs＿19147的差异表达基因（DEGs）最多,其次是E3316＿vs＿19141,两个比较组DEGs均在类黄酮途径富集程度最高;E3316＿vs＿19147筛选到的DEGs最少,未在类黄酮途径富集。广靶代谢组共检测分析到218个代谢物。E3316＿vs＿19141共检测到差异代谢物（DAMs）113个,E3316＿vs＿19147共检测到差异代谢物98个。转录组和代谢组联合分析发现花青素生物合成关键结构基因CHS、CHI、F3H、DFR和ANS,关键调节基因MYB1、AN1和AN11,修饰基因3GT、5GT、AT和OMT,还有转运基因AN9(G...     

草莓花青苷分子调控机理的初步研究

为了初步阐明草莓花青苷合成调控的分子机理,文章从章姬、红颊、丰香、红花、越丽、越珠和10-26-77等草莓品种(系)中扩增了与调控草莓花青苷合成相关的MYB10和MYB1基因的c DNA和DNA全长以及MYB10基因的启动子序列。利用荧光定量PCR分析了章姬和10-26-77不同果实发育阶段的基因表达模式,利用高效液相色谱法(HPLC)分析了这2个草莓品种(系)在不同发育时期的花青苷含量。结果表明,不同草莓品种(系)的MYB10和MYB1基因在c DNA序列上没有差别,但DNA序列上存在SSR位点。MYB10在调节草莓果实花青苷合成代谢中起着决定性的作用,花青苷含量的变化与MYB10基因的表达变化趋势一致。不同草莓品种在MYB10转录因子基因启动子序列上的差异是导致基因转录调控不同的根本原因,从而调控草莓花青苷合成基因的转录表达水平,使得草莓花青苷含量有差异,呈现出颜色上的深浅。     

转录组分析二马牙和长脖类型林下参表型差异

为分析二马牙和长脖类型林下参不同组织中人参皂苷含量存在差异的分子机制，测量同一环境下14年生两种林下参表型及人参皂苷含量，利用高通量测序技术对两种类型林下参的叶片、芦头及主根进行转录组测序，筛选差异表达基因，并对芦头的7个差异基因进行了qRT-PCR验证。表型分析结果表明，与长脖相比，二马牙芦头短粗、须根发达、根部及地上部分均更粗壮、产量高。转录组分析结果显示，2种类型林下参叶片、芦头、主根中分别有124、604、89个差异基因，上调基因分别有48、283、31个，下调基因分别有76、321、58个；通过KEGG代谢通路富集分析，差异基因分别富集到16、70、17个通路中，主要注释到淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导通路以及苯乙醇苷生物合成通路中。研究结果为林下参的品种选择以及揭示林下参表型差异的分子机制提供理论参考。     

青花菜花蕾转录组测序分析及蜡粉合成相关基因挖掘

【目的】对青花菜花蕾进行转录组测序分析，并挖掘与蜡粉合成相关基因，为探明青花菜花球表面蜡粉形成的分子机制提供理论参考。【方法】分别提取野生型和蜡粉缺失型青花菜花球总RNA，采用Illumina HiSeqTM 2500平台进行转录组测序，获得高质量Clean reads，采用Trinity进行序列组装后获得青花菜Unigene库，将获得的Unigene序列与Nr、Nt、KEGG、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot和GO数据库比对，获得基因功能注释信息；使用DESeq2进行差异表达分析。【结果】共获得44.68 Gb Clean data，De novo组装得到41244条Unigenes，N50长度为1847 bp。从所获得的Unigenes中筛选出8685个差异表达基因（DEGs）（上调基因5747个，下调基因2938个），共有8038个基因被注释到不同数据库，其中，5220个基因注释到Pfam数据库； 2066个基因注释到COG数据库，3866个基因注释到KOG数据库； 2580个差异表达基因被注释到75个转录因子家族中，注释最多的是MYB家族（235个）；GO数据库中6095个差异表达基因注释到细胞组分、分子功能和生物学过程三大类的52个功能分类； KEGG数据库中，1671个差异表达基因富集到138条代谢通路，其中13个差异表达基因与脂肪酸合成有关，7个差异表达基因与蜡粉生物合成途径有关。【结论】转录因子MYB家族在调控青花菜蜡粉合成中发挥重要作用。蜡粉合成过程中相关酶基因的差异表达是调控青花菜蜡粉合成的关键，尤其是野生型和蜡粉缺失突变体中特异性表达的差异表达基因，可作为后续研究青花菜花球表面蜡粉形成分子机制的对象。     

基于转录组学和代谢组学解析氮调控花生结瘤固氮的机理

花生是一种重要的豆科作物，能与根瘤菌共生固氮，但该过程受到土壤中氮素的严格调控，施氮量过高时会形成“氮阻遏”效应。目前关于氮素调控花生结瘤固氮机理的研究较少。本研究以花育22号为试验材料，设置90 kg/hm²氮处理和对照(不施氮),统计根瘤数、测定固氮酶活性并进行转录组学、代谢组学及双组学联合分析。结果表明，施氮处理显著减少根瘤数，降低根瘤固氮酶活性。经转录组分析，共鉴定出3 123个差异表达基因，富集在生物过程、细胞组成和分子功能三大类；从中筛选出13个与氮调控花生结瘤固氮有关的基因，分别编码生长素应答蛋白和响应因子、鸟氨酸脱羧酶、天冬酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸酶等。经液相色谱串联质谱法分析，共鉴定到201种差异代谢物，包括酚酸、黄酮、氨基酸等共12大类物质，其中黄酮类代谢物占比最高，约占19.9%。通过对转录组学和代谢组学的联合分析发现，氮素主要通过植物激素信号转导、次生代谢物生物合成、氮代谢等途径调控花生结瘤固氮。本研究结果可为深入研究氮素调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础。     

转录组和代谢组揭示独脚金内酯缺失影响水稻根和叶中的脂质和黄酮代谢

对水稻的独脚金内酯合成突变体d17及野生型水稻ZH11进行转录组研究,结果表明,在d17的根和叶中的248和441个差异表达基因在脂质代谢路径上出现富集。代谢组检测结果表明,脂质和黄酮类物质的含量在d17突变体和ZH11中表现出显著差异。进一步研究发现,d17中的溶血磷脂和黄酮的含量显著降低,相关基因的表达水平下降,表明独脚金内酯参与调控水稻体内的黄酮和脂质代谢。研究结果可为研究独脚金内酯调控水稻体内次生代谢及生长发育提供参考。     

二倍体及其同源四倍体酸枣的生理特征和转录组分析

目的研究酸枣基因组复制后分子水平的变异机制,为深入探讨枣树多倍体性状、关键调控基因的克隆及基因工程育种提供参考。方法本实验以二倍体及其同源四倍体酸枣为研究材料,比较了二者的叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性糖含量以及可溶性蛋白质含量,对两种材料进行了转录组测序,并参考GO Ontology、KEGG等数据库对差异基因和转录因子进行功能分类与富集分析。结果四倍体的叶绿素含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量均显著高于二倍体植株,叶片相对含水量在两种材料中没有显著差异。二倍体与四倍体酸枣共1 329个基因具有显著差异,GO功能分析表明这些差异基因主要参与生长发育和胁迫耐受相关功能。KEGG通路分析显示,大部分差异基因富集在碳水化合物代谢、氨基酸代谢和信号传递过程,其中16个关键基因参与糖和氨基酸的代谢与转运过程,如SPS2、GAE6和PGDH3,这些基因在四倍体中具有较高的表达量;23个基因参与激素信号传导通路,其中与生长素传导、应答相关的基因如ARG7,GH3.6和IAA26在四倍体植株中表达量较高,而与油菜素内酯合成酶（CYP）、乙烯不敏感蛋白（EIN）相关的基因在四倍体植株中表达量较低。在对二倍体与四倍体差异转录因子的分析中发现,四倍体MYB转录因子家族基因表达量高于二倍体。结论四倍体叶片叶绿素含量高是植株叶色加深的原因之一,可溶性糖、可溶性蛋白质含量高为四倍体叶片变大、茎加粗提供了更多能源物质。参与糖、氨基酸代谢和激素合成、信号传导的关键基因在二倍体与四倍体中差异表达,可能与四倍体植株体内能源物质含量高、生长势强的性状相关;具有渗透调节功能的基因在四倍体中表达量较高暗示着四倍体可能具有较强的抗性。进一步对差异转录因子的分析表明,MYB转录因子在二倍体与四倍体植株中的差异表达可能会导致植物在生长发育、形态建成和抗逆过程中的差异,但二者的具体差异性状还需进一步的实验研究。      

基于转录组信息的黑果枸杞MYB转录因子家族分析

【目的】MYB基因家族是植物中最大的一类转录因子家族,广泛参与植物的生长发育和代谢调控过程。目前仍没有针对枸杞等木本作物MYB转录因子家族的系统分析。基于转录组数据鉴定分析黑果枸杞MYB基因家族,可为该类基因生物学功能和代谢调控机制的研究提供参考。【方法】基于黑果枸杞转录组测序(RNA-Seq)数据,利用NR、NT、Swiss-Prot和PFAM 4个数据库和NCBI网站,对黑果枸杞MYB基因进行筛选注释;利用Web Logo3、Prot Comp 9.0、MEGA5.0软件进行保守结构域、亚细胞定位和系统进化等生物信息学分析。基于转录组数据分析MYB基因在黑果枸杞果实不同发育期的差异表达模式,并采用荧光定量PCR方法进行验证。【结果】基于转录组测序数据,注释得到83个黑果枸杞MYB类转录因子基因,根据结构特性将其分为4大类:R2R3-MYB、1R-MYB、3R-MYB和4R-MYB。结构域分析表明:R2R3-MYB类转录因子的R2 MYB基序中包含3个极度保守的色氨酸残基,R3 MYB基序中的第一个色氨酸残基被疏水氨基酸替代。比较分析黑果枸杞MYB家族和拟南芥MYB家族共同构建的进化树发现,黑果枸杞的MYB家族在进化上包括3个大类,6个亚类。亚细胞定位预测结果显示,44个MYB转录因子定位于细胞质中,37个定位于细胞核中。基于转录组数据的MYB差异表达模式分析表明,黑果枸杞MYB基因可能参与了果实不同发育时期花青素变化的调控;基于荧光定量PCR的差异表达数据进一步验证了部分MYB转录因子在果实不同发育时期的花青素合成中可能起到调控作用。【结论】黑果枸杞MYB基因家族注释得到83个黑果枸杞MYB类转录因子基因,为进一步研究MYB家族的基因结构和生物学功能奠定了基础。     

转录组和蛋白质组关联分析解析巴西蕉幼苗响应低温的分子机制

【目的】低温是导致香蕉减产的主要自然灾害之一。基于转录组与蛋白质组关联分析参与香蕉抗寒的相关基因、蛋白及信号、代谢通路调控网络,探讨香蕉抗寒的分子机制。【方法】以巴西蕉为试材,在7℃低温下处理1 d(Cold1)和3 d(Cold3),以28℃培养的巴西蕉为对照（CK）,基于笔者课题组前期获得的蛋白质组数据,利用转录组测序技术检测巴西蕉在低温胁迫下基因调控网络的变化,同时与蛋白质组学数据进行关联分析,共同解析巴西蕉响应低温胁迫的分子机制。【结果】转录组分析结果显示,Cold1 vs CK、Cold3 vs CK和Cold1 vs Cold3三个对比组分别鉴定出11 370、15 460和9 619个差异表达基因,对这些基因的KEGG富集分析发现,差异表达基因在光合作用信号、谷胱甘肽代谢、α-亚麻酸代谢途径和苯丙素生物合成等多个低温胁迫关键信号代谢通路中富集。对部分差异表达基因进行实时荧光定量（qRT-PCR）分析,其中DREB、MAPK和MYB等低温调控关键基因的表达量在低温处理后显著上升,所选20个基因的表达变化趋势与RNA-seq基本相符,证实了RNA-seq的准确性。转录组与蛋白...     

转录组的黄山栾树MYB基因家族鉴定及表达

植物叶片颜色是有色素组成、含量及分布动态决定,MYB转录因子在这一生物过程中发挥重要作用。为了揭示黄山栾树黄叶突变体‘金焰彩栾’叶片呈色的转录调控机制,依据转录组数据,通过挖掘MYB转录因子和生物信息学分析,结合不同组织表达对其功能进行分析。结果表明:从黄山栾树转录组共鉴定97个MYB转录因子,预测编码蛋白质所含氨基酸数目52~1 780个,分子质量大小52.0~193.35 ku。序列比对及进化分析发现,黄山栾树MYB基因与拟南芥MYB基因聚为23个亚家族,预测分别参与次生代谢、生长发育和胁迫响应等过程。结合表达特征分析,预测KbMYB80、KbMYB91、KbMYB6、KbMYB8和KbMYB40可能参与黄酮和花青素的生物合成调控,KbMYB60负调控花青素生物合成,KbMYB16和KbMYB88参与黄山栾树叶片细胞次生壁合成过程。     

植物油脂合成调控与遗传改良研究进展

植物种子油脂储存的主要形式是三酰甘油。在植物生长发育中,脂肪酸和三酰甘油具有重要功能。分析了植物种子油脂合成代谢过程调控研究进展,总结了改良植物种子油脂策略：①调节碳源分配,抑制碳源流入蛋白质合成路径的关键酶编码基因的表达、增强碳源流入脂肪酸合成路径的关键酶编码基因的表达;②干预油脂合成,促进脂肪酸生物合成,提高三酰甘油组装过程的关键酶编码基因的表达水平;③提高种子油脂的品质：改变植物脂肪酸组成,调节脂肪酸脱氢酶基因的表达,引入外源超长链多不饱和脂肪酸合成途径;④调控油脂合成代谢途径的转录因子表达,提高种子油脂含量。还讨论了植物油脂合成的三酰甘油前体转运机制及合成途径多基因共同调节合成途径等。     

SREBPs调控体脂平衡分子机制研究进展

对SREBPs的分子调控及不同SREBPs同分异构体与体脂平衡的关系及其进展情况进行了综述。     

椰子中果皮K、Ca、Na、Mg含量变化规律研究

研究了本地高种和小黄椰子中果皮K、Ca、Na、Mg含量的动态变化规律,结果表明:在椰果发育过程中,2个品种的椰果中果皮K、Mg含量呈现下降的趋势,Na呈增加的趋势,Ca在本地高种中表现出下降的趋势,而在小黄中无明显变化;2个品种同果串中果皮K、Ca含量以本地高种较高,Na、Mg含量则以小黄较高。2个品种中果皮Na与K、Mg、Ca含量均呈负相关,其中本地高种Na与Ca含量呈极显著负相关;2个品种中果皮K、Ca、Mg含量之间均呈正相关,其中本地高种的K与Mg含量呈极显著正相关。     

海南省椰子产业分析与发展路径研究

全球椰子产量86%集中在东南亚地区,我国99%的椰子集中在海南种植,2018年海南椰子产值达3.86亿元,产量2.27亿个,主推品种有文椰2号、文椰3号、文椰4号等。通过梳理近10年海南省椰子产业的种植、品种、价格和成本收益等基本情况,分析海南省椰子产业发展存在的优势、劣势、机遇和挑战。海南气候佳,土壤好,品种资源丰富,非常适合椰子种植,但加工业和种植业不协调,管理粗放,产业收益回报慢,椰子产品深加工水平低,在迎来海南自贸港建设和实施"国家乡村振兴"战略的重大历史机遇的同时,也面临着椰果原料供应不足和产品同质化低价竞争等挑战,提出了产学研相结合、形成椰子产品差异化竞争新格局等对策建议。     

小麦灌浆期同化产物的运转分配及高矮秆品种差异的研究

本试验利用放射性核素~(14)C及~(32)P研究了小麦不同秆高品种,在生育后期同化物质的运转与分配的差异,对矮秆品种灌浆不良、易青枯早衰的原因进行了探讨。试验结果表明,从灌浆初期至成熟,籽粒中放射性产物分配率迅速增加,11个品种平均,由32.5％增至77.8％,茎鞘各层则大幅度降低。此时的功能器官旗叶与倒二叶,存在着输送方向上的分工,旗叶同化产物70—80％运往穗部,其余运往植株上部茎鞘叶,而倒二叶却有50％同化产物供应植株上部及中部茎鞘叶,其余供应下部茎鞘叶及穗,约各占25％左右。生育后期茎鞘中贮存性干物质,亦呈现着向穗部的再输出,约占籽粒干重增长量的30—50％,不同品种间输出率有较大差异,变幅20—80％。矮秆品种功能器官的作用并不逊于高秆品种,其倒二叶同化物质对穗的贡献较高秆品种为高,但同时向茎鞘的分配率降低了30％,因而不利于维持生育后期植株中下部营养器官的代谢与功能,表现了矮秆品种易青枯早衰、茎鞘干物质向穗部的输出率仅为高秆品种的一半左右。     

乌金猪与长白猪肝脏脂肪代谢相关基因mRNA表达水平的比较研究

 为探讨不同品种猪体内脂肪代谢的差异,本文选用云南本土的脂肪型猪种乌金猪与外源性的瘦肉型猪种长白猪为研究对象,通过实时荧光定量PCR比较研究了9个脂肪代谢相关基因mRNA在二者之间肝脏表达的差异,结果显示：乌金猪肝脏组织脂肪酸合成酶（FAS）基因的mRNA表达水平极显著高于长白猪（P<0.01）,乙酰辅酶A羧化酶（ACC）、固醇元件结合蛋白（SREBP）、苹果酸酶（ME）和载脂蛋白B（ApoB）基因的mRNA表达水平显著高于长白猪（P<0.05）,肉碱脂酰转移酶-1（CPT1）基因的mRNA表达水平极显著低于长白猪（P<0.01）,酰基辅酶A氧化酶(ACOX)基因的mRNA表达水平显著低于长白猪（P<0.05）,二酰基甘油酰基转移酶1（DGAT1）和过氧化物酶体增殖物激活型受体α（PPARα）基因的mRNA表达水平与长白猪无显著差异（P>0.05）。本研究结果表明,乌金猪肝脏脂肪合成和脂肪酸转运相关基因的表达水平高于长白猪,而脂肪分解相关基因的表达水平低于长白猪,乌金猪肝脏的脂肪合成能力较长白猪强。     

盐及ABA对水稻MYB转录因子基因表达的影响

转录因子在植物生长发育和响应外界环境胁迫过程中起重要作用。MYB类转录因子是植物中数量较多、功能多样化的一类转录因子。以耐盐聚合系177,以及该聚合系的轮回亲本IR64为材料,在苗期进行盐和盐+ABA处理,采用荧光定量PCR方法,比较分析了43个MYB家族基因在盐胁迫和盐+ABA处理下的表达谱。结果表明,在盐胁迫条件下,IR64和177中分别有42%和58%的MYB基因在叶片组织中下调表达,而外施ABA后,61%（IR64）和68%（177）的下调基因表达量显著增强。该结果说明盐处理条件下通过外施ABA能够引起MYB基因的表达变化,进而影响水稻的耐盐性。同时鉴定了12个在IR64和177间显著差异表达的MYB基因,该类基因的表达模式可能同两个品种具有不同的耐盐性紧密相关。该结果为进一步分析水稻MYB基因在响应盐胁迫过程中的作用机制以及ABA在增强水稻耐盐性方面提供了理论参考。