利用iTRAQ技术和转录组筛选芍药属远缘杂交不亲和基因

【目的】远缘杂交育种是目前牡丹、芍药品种改良和育种的主要方法,而远缘杂交不亲和一直是制约其快速发展的主要因素。本研究从牡丹、芍药远缘杂交授粉后不亲和应答相关的柱头差异蛋白与转录组方面深入研究,揭示牡丹、芍药远缘杂交不亲和的分子机理,为杂交育种提供理论依据。【方法】以芍药‘粉玉奴’自交、芍药‘粉玉奴’与牡丹‘凤丹白’杂交为供试材料,在授粉后24 h采取柱头,分别进行同位素标记相对定量(iTRAQ)和转录组技术分析。对所获得的蛋白和转录组数据进行生物信息学分析,并对其中可能与远缘杂交不亲和相关的基因进行定量PCR验证。【结果】利用iTRAQ技术分析牡丹、芍药远缘杂交后柱头中蛋白质的表达差异,共鉴定到685个差异蛋白,富集到了188条通路,其中显著富集的Pathway有18条。与不亲和授粉相关代谢通路有RNA降解、钙信号途径、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)信号途径、磷脂酰肌醇信号系统。在RNA降解代谢通路中,烯醇酶(Enolase)、热休克蛋白DnaK(HSP70)及病菌抗原(GroEL)均表达下调。在钙信号途径中,钙调蛋白(CALM)表达下调,腺苷酸转运酶(adenine nucleotide translocase,ANT)表达量增加,表达上调。MAPK信号途径中,乙二醛酶Ⅰ(GloI)表达下调。磷脂酰肌醇信号系统中的钙调蛋白(CALM)表达下调。随机选取与差异蛋白相关的6个基因进行qRT-PCR验证,结果显示,6个基因的表达与蛋白质水平趋势相一致,均表达下调。通过转录组测序,共获得了52 998个有注释信息的Unigene,占所有Unigene的40.37%。基于6组样品的RPKM(Reads Per Kilobase per Million)值,共筛选到16 224个差异基因。其中上调基因13 361,下调基因2 863个。对差异基因进行Pathway显著富集分析,杂交与自交相比,不亲和差异表达的基因主要富集在氧化磷酸化代谢、ABC转运蛋白、次级代谢产物等通路。与远缘杂交不亲和相关且发生显著变化的基因有CalS-5、CalS-12(胼胝质酶)和SPL(squamosa promoter binding protein-like)表达上调,ABCF(ABC transporter family protein)表达下调。【结论】在转录组和蛋白数据共注释到6个蛋白、4个基因与植物不亲和性密切相关,这些蛋白与基因可能在远缘杂交不亲和方面发挥着重要作用。     

授粉方式对牡丹和芍药远缘杂交受精前障碍的影响

【目的】探寻克服牡丹与芍药远缘杂交受精前障碍的授粉方式,为克服牡丹、芍药远缘杂交不亲和提供理论依据。【方法】以芍药品种粉玉奴(Paeonia lactiflora‘Fenyunu’)为母本,牡丹品种凤丹白(Paeonia ostii‘Fengdanbai’)、洛阳红(Paeonia suffruticos a‘Luoyanghong’)为父本分别进行远缘杂交,采用常规授粉、延迟授粉、重复授粉、切割柱头授粉和蒙导授粉5种不同授粉方法,对授粉后花粉萌发及花粉管伸长过程进行荧光显微观察,研究母本心皮形态学特征,统计杂交组合结实率。【结果】杂交组合粉玉奴×凤丹白、粉玉奴×洛阳红采用重复授粉、蒙导授粉、延迟授粉的效果均优于常规授粉,在花粉萌发量、花粉管伸长及单花结实率方面表现为延迟授粉重复授粉蒙导授粉常规授粉切割柱头授粉,说明延迟授粉对于克服受精前障碍效果最佳,为最佳授粉方式。切割柱头授粉虽效果不佳,但对克服受精前障碍有一定影响。【结论】在牡丹、芍药远缘杂交育种中,可以采取延迟授粉的方法,减缓甚至克服母本柱头或花柱对异源花粉萌发及花粉管生长的抑制,克服受精前障碍,提高育种效率。     

牡丹与芍药的授粉亲和性表现及其生理机制分析

【目的】探究花粉-柱头相互作用及主要保护酶、内源激素与牡丹芍药远缘杂交不亲和性的关系,为阐明不亲和的生理机制奠定基础。【方法】对芍药与牡丹杂交授粉及芍药自交授粉过程中,花粉在雌蕊上不同时间(1,3,5,8,12,24,36,48,72,96h)的生长动态进行荧光显微观察,并对此过程中雌蕊内的保护酶(SOD、POD)活性和内源激素(ZR、ABA、IAA、GA3)含量变化进行比较,分析其形态变化的内在生理机制。【结果】芍药自交授粉后花粉大量萌发,花粉管伸长速度先慢后快,并通过花柱基部;芍药与牡丹杂交后,花粉大部分不能萌发,并在柱头上出现扭曲、肿胀等现象,且产生强烈的胼胝质反应。自交亲和及杂交不亲和授粉雌蕊的POD和SOD活性在授粉过程中发生明显变化,且2种雌蕊的变化趋势存在明显差异;当POD和SOD处于高活性时,花粉管迅速向胚囊伸长并进入胚囊(授粉后3h)。高含量的ZR、IAA和GA3有利于花粉-柱头识别、萌发和受精作用(授粉后3h);整个受精过程中,自交亲和授粉雌蕊的IAA和GA3含量均显著高于杂交不亲和授粉雌蕊,而杂交授粉雌蕊中的ABA含量高于自交授粉,说明高含量的ABA与杂交不亲和性相关。【结论】芍药与牡丹远缘杂交过程中的不亲和性与内部酶活性变化及内源激素含量的动态变化有关。     

2D-DIGE技术研究自交不亲和杏品种‘新世纪’花柱表达蛋白

 【目的】从蛋白质组水平探索杏树自交不亲和的分子遗传机制。【方法】采用双向差异凝胶电泳和质谱检测技术,对自交不亲和杏品种‘新世纪’在小蕾期、大蕾期、自花授粉后24 h及异花授粉(‘新世纪’ב巴旦水杏’)后24 h的花柱进行差异性蛋白质组学研究。【结果】在‘新世纪’杏的小蕾期、大蕾期、自花授粉后24 h、异花授粉24 h后的花柱中共检测到约1 500个蛋白点,其中有66个差异表达的蛋白点。自交不亲和杏柱头对自体与异体花粉感应在蛋白质组水平有差异,其中异花授粉后花柱中特异表达的蛋白点1个,异花授粉后表达丰度明显升高的蛋白点4个,表达丰度明显降低的蛋白点29个;质谱分析只有13个蛋白质点得到归属鉴定。【结论】明确‘新世纪’杏花花柱对自体与异体花粉感应在蛋白质组水平上有差异。     

牡丹远缘杂交种子败育PsMTERF2基因的克隆、表达与生理机制分析

【目的】探究PsMTERF2基因在牡丹远缘杂交种子发育过程中的分子及生理机制，为克服牡丹远缘杂交种子败育的研究提供理论依据。【方法】采用RT-PCR技术克隆得到牡丹MTERF2基因，并对其进行生物信息学分析；采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测并比较PsMTERF2基因在牡丹种子不同发育时期（‘凤丹白’自交与‘凤丹白’ב粉玉奴’授粉后14，18和28 d的正常与败育种子）的表达与牡丹不同组织（根、茎、叶、花瓣、花药、鳞芽、柱头、种子）中的差异性表达；测定不同发育时期正常种子与败育种子中可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉和可溶性蛋白的含量，并分析其与PsMTERF2基因表达量的相关性。【结果】牡丹MTERF2基因CDS全长972 bp，编码323个氨基酸，相对分子质量为3.77×10⁴ D，理论等电点为8.87，具有3个跨膜螺旋区，不具有信号肽切割位点；进化树及三级结构分析显示，牡丹MTERF2基因具有7个MTERF结构域，蛋白结构较为复杂，其碱基序列与AtMTERF2同源性较高，故命名为PsMTERF2，GenBank登录号为MZ505000。PsMTERF2基因在牡丹自交种子各发育时期的表达量均高于同一发育时期的杂交种子，且在种子发育后期二者差异更显著；PsMTERF2基因在牡丹不同组织中均有表达，但在种子、柱头和花药中的表达水平相对较高。授粉后14和28 d，可溶性总糖、蔗糖、果糖、淀粉和可溶性蛋白在自交正常种子中的含量均高于杂交败育种子，其中淀粉和可溶性蛋白含量与PsMTERF2基因相对表达量显著正相关，其余指标与PsMTERF2基因相对表达量正相关但相关性不显著(P>0.05)。【结论】PsMTERF2基因可能通过影响代谢产物的合成参与调控种子发育的后期进程。     

四种药剂柱头处理对芍药属远缘杂交授粉结实率的影响

为提高芍药属远缘杂交结实率,对3类5个远缘杂交组合进行柱头处理,即:1)牡丹组革质花盘亚组内杂交:‘凤丹白’ב芳纪’,紫斑牡丹ב雪映桃花’;2)革质花盘亚组和肉质花盘亚组杂交:紫牡丹ב日月锦’,卵叶牡丹×黄牡丹;3)牡丹组和芍药组间杂交:紫斑牡丹ב红艳争辉’。各组合采用4种处理方式:2.0%,3.5%,5.0%KCL溶液处理柱头;1.5%,3.0%,4.5%NaCl溶液处理柱头;25、50和75mg/L GA3处理柱头;花粉培养液处理柱头,比较不同授粉方式对结实率的影响。结果表明:1)KCL溶液效果优于NaCl溶液,3.5%KCl效果最好;2)所有组合结实率最高值均出现在GA3处理中,GA325mg/L最为稳妥;3)最佳培养液配方为蔗糖100g/L+H3BO30.08g/L+CaCl220mg/L,但花粉培养液处理仅对革质花盘亚组内杂交组合‘凤丹白’ב芳纪’组合有促进作用。     

芍药与牡丹远缘杂交花粉萌发与花粉管生长行为观察

以探明牡丹与芍药远缘杂交结实率低的原因为目标,以芍药‘朱砂判’为母本,以牡丹‘凤丹白’、‘岛大臣’、‘正午’、‘姚黄’为父本,并以芍药品种‘Kansas’为对照父本进行人工杂交,采用培养液培养法测定父本花粉萌发率,用苯胺蓝染色法,在荧光显微镜下观察父本花粉在母本柱头上萌发及花粉管生长的过程。结果显示:‘朱砂判’在开花第4天为最佳授粉期;离体状态下花粉萌发率由高到低为‘Kansas’、‘岛大臣’、‘凤丹白’、‘姚黄’、‘正午’;‘岛大臣’及‘Kansas’作父本的组合花粉管能够到达子房,其他组合花粉管都未到达子房,并观察到一些异常的花粉管形态,花粉管生长过程中还伴随着一系列胼胝质反应。表明受精前障碍是影响牡丹与芍药组间远缘杂交的主要原因之一。      

牡丹与芍药远缘杂交育种技术

牡丹远缘杂交的不亲和性及杂种的不育性等技术难题,使牡丹远缘杂交仍存在较大的难度。因此,进一步研究牡丹、芍药远缘杂交不亲和的机制,探讨克服杂交不亲和性及杂种不育性的有效措施。本文从育种目标的确定、杂交组合的确定、育种材料准备、人工杂交、种子采收、播种、优良单株选择等方面介绍牡丹与芍药远缘杂交育种技术,以助于人们更有效地利用远缘杂交技术获得更多的远缘杂种,丰富牡丹种质资源,扩展生物的遗传多样性,培育出更多的花期晚、花色纯正的牡丹品种。     

基于 iTRAQ 技术筛选红榄李种子响应败育差异表达蛋白

【目的】探索濒危红树植物红榄李败育种子的分子机制。【方法】借助iTRAQ定量蛋白质组学技术分析红榄李不同育性种子蛋白质组的表达差异。对质检合格的两个蛋白质组进行酶解,iTRAQ标记后进行高效液相色谱、质谱检测。利用Mascot软件进行蛋白质鉴定,通过iTRAQ定量寻找差异表达蛋白,并进行GO功能注释、KEGG代谢通路和蛋白互作分析,并通过实时荧光定量PCR对8个差异候选表达基因进行验证。【结果】红榄李种子蛋白质组共鉴定出2 380个蛋白,其中差异表达蛋白448个,包括上调表达蛋白238个和下调表达蛋白210个。差异蛋白中的1.86%与生殖发育的生物学过程密切相关。GO分析表明,败育种子的上调蛋白主要参与到内质网蛋白的加工、RNA转运、RNA降解、囊泡运输中SNARE相互作用及mRNA调控等生物学过程。差异蛋白中的UGGT蛋白、HSP蛋白和囊泡相关膜蛋白可能在败育种子的发育过程中发挥重要调控作用。【结论】参与种子萌发和植物生长发育的转录因子出现不同程度的差异表达,可能是导致红榄李种子败育的直接或间接原因,研究结果为红榄李濒危机制和种质资源保护研究提供了科学支撑。     

不同授粉方法对克服百合杂交受精前障碍的作用

为克服由受精前障碍造成的百合杂交不亲和,以3个杂种系的品种和2个野生种为试材,探讨了切割花柱授粉对百合品种自交、近缘杂交和切割花柱授粉、柱头涂抹1 g/L BA或1 g/L NAA或柱头涂抹花粉培养液4种授粉方法对百合远缘杂交,以及花柱长度对百合近缘杂交结实的影响。结果表明:切割花柱授粉法促进百合‘Sor-bonne’的自交结实,获得30个自交胚,与对照比差异极显著(P<0.01)。11个近缘杂交组合中,切割花柱授粉法使本来亲和的6个近缘杂交组合所形成的杂种胚数从30个以上减少至10个以下,有的组合甚至1个杂种胚都没有得到。应用在远缘杂交组合上的授粉方法,只有柱头涂抹花粉培养液得到了8个果,比作为对照的柱头授粉法多6个果,但最终均未得到杂种胚。正反交的4个组合,以花柱较长的亲本为母本时成胚数较多;母本相同的2个近缘杂交组合,父本花柱较短的组合成胚数较多。可见,切割花柱授粉法能克服‘Sorbonne’的自交不亲和性,但对本试验的近缘杂交组合没有促进作用。对于东方百合品种‘Casa Blanca’与‘Sorbonne’正反交,以及‘Casa Blanca’与‘Siberia’正反交这2个近缘杂交组合,母本花柱比父本花柱长,并不阻碍杂交结实。     

意大利蜜蜂响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫的免疫应答

【目的】通过对意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）工蜂中肠响应东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）胁迫的差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）及免疫通路进行深入细致的分析,揭示宿主的细胞和体液免疫应答,为关键免疫应答基因的筛选及功能研究打下基础。【方法】基于前期获得的正常及东方蜜蜂微孢子虫胁迫的意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠（Am7CK、Am7T、Am10CK、Am10T）转录组数据,按照FDR≤1,P≤0.05和|log₂ fold change|≥1的标准筛选出各组的DEG,利用相关生物信息学软件对DEG进行Pearson相关性分析、Venn分析、GO分类和KEGG代谢通路富集分析,进而对免疫通路富集基因进行统计和分析,利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,RT-qPCR）验证转录组数据的可靠性。【结果】 差异分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组包含472个上调基因和385个下调基因;Am10CK vs Am10T比较组包含611个上调基因和360个下调基因。Venn分析结果显示,两个比较组特有的DEG分别为739和853个,共有的DEG为118个。GO分类结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别涉及23和29个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为结合、催化活性、代谢进程、细胞进程和单组织进程;富集下调基因数最多的前5位分别为代谢进程、单组织进程、催化活性、细胞进程和结合。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别涉及36和26个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为单组织进程、结合、细胞进程、催化活性和代谢活性;富集下调基因数最多的前5位分别为结合、细胞进程、催化活性、代谢进程和单组织进程。KEGG代谢通路富集分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别富集在38和33条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为胆汁分泌、内质网蛋白加工、泛素介导的蛋白水解、PI3K-Akt信号通路和神经营养因子信号通路;富集下调基因数最多的前5条分别为胞质DNA传感通路、嘌呤代谢、嘧啶代谢、RNA聚合酶和核糖体;涉及泛素介导的蛋白水解等3条细胞免疫通路,以及PI3K-Akt信号通路等7条体液免疫通路。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别富集在54和43条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为Hippo信号通路、药物代谢-细胞色素P450、P450对外源物质的代谢、泛素介导的蛋白水解和鞘脂类代谢;富集下调基因数最多的前5条分别为mRNA监测、鞘脂类信号通路、果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢和鞘脂类代谢;涉及泛素介导的蛋白水解等7条细胞免疫通路,以及NF-κB信号通路等2条体液免疫通路。RT-qPCR验证结果显示6个随机挑选的DEG的表达量变化趋势与测序结果一致,证实了本研究中测序数据的可靠性。进一步分析发现意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠的NF-κB信号通路均被东方蜜蜂微孢子虫激活,随即启动了3种抗菌肽apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin的合成,体现了它们在宿主抵御东方蜜蜂微孢子虫入侵中的重要性。【结论】在转录组水平解析了意蜂工蜂中肠对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答,揭示宿主在胁迫前期同时作出细胞和体液免疫应答,前者可能在抵御病原入侵方面发挥主要作用;宿主的细胞免疫在胁迫后期持续增强,但体液免疫较大程度地减弱;泛素介导的蛋白水解通路及富集DEG,NF-κB信号通路及富集DEG,以及抗菌肽编码基因apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin可能在意蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答中起到关键作用。     

拟轮枝镰孢与玉米籽粒互作的差异基因筛选及代谢通路分析

【目的】拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)引起的玉米穗腐病是我国玉米产区发生严重的病害之一，论文旨在了解病原菌与玉米籽粒互作过程中的基因表达差异，为揭示病原菌的致病机制和玉米抗病机制提供依据。【方法】对拟轮枝镰孢侵染玉米籽粒0、4、12和72 h的样品进行转录组测序，之后采用生物信息学分析，分别以玉米和拟轮枝镰孢基因组为参考，以|log₂FC|≥1,P-adjust<0.05为阈值筛选互作过程中玉米和拟轮枝镰孢的差异表达基因，利用GO和KEGG对其进行功能注释及富集分析。Goatools软件分析植物-病原互作、MAPK途径和植物激素信号转导通路相关差异基因的表达变化，采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对测序差异基因进行验证。【结果】在互作4、12和72 h后拟轮枝镰孢分别有140、400和1 945个基因上调表达，有9、302和1 784个基因下调表达；玉米分别有293、692和1 426个基因上调表达，320、482和153个基因下调表达。GO和KEGG富集分析显示，侵染早期拟轮枝镰孢在细胞间隙生长，差异基因主要富集在...     

芍药花茎强度与褪黑素含量的关系分析

花茎挺直程度是影响芍药切花品质的重要指标,而花茎强度是衡量茎秆挺直程度的物理学标准.为了明确芍药花茎强度与褪黑素含量的关系,以高、低花茎强度的2组芍药品种为材料,测定了花茎强度、植株形态指标、植株光合参数、花茎木质素含量和褪黑素含量.结果表明:与低花茎强度芍药品种相比,高花茎强度芍药品种具有较高的茎粗、茎质量、光合能力...     

福清山羊与努比亚黑山羊发情期卵巢组织RNA-Seq分析

【目的】 研究福清山羊与努比亚黑山羊发情期卵巢组织转录组差异表达水平,一方面为山羊繁殖性状形成的分子机制提供理论依据,另一方面为利用努比亚黑山羊杂交改良福清山羊提供可加快遗传进展的分子标记。【方法】 利用转录组测序方法对福清山羊和努比亚黑山羊发情期卵巢组织进行研究,筛选品种间的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,并对DEGs功能进行注释和若干基因荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）验证;同时通过与参考基因组比对,分析和筛选测序样品中存在的SNP/InDel。【结果】 6个样品共得到46.68Gb Clean Data,DESeq分析发现了福清山羊和努比亚黑山羊发情期卵巢组织的DEGs149个（包含25个新转录本）,其中表达上调53个,表达下调96个;初步认为输卵管素基因（oviductin,OVN）、类固醇合成快速调节蛋白基因(steroidogenic acute regulatory protein,STAR)、早期生长应答1基因(early growth response 1,EGR1)可作为福清山羊繁殖性能的候选基因。149个DEGs中的108个基因能被GO（gene ontology）数据库注释,30个DEGs能够被COG（Cluster of Orthologous Groups of proteins）数据库注释,91个DEGs能够被KEGG（kyoto encyclopediaof genes and genomes）数据库注释。KEGG通路分析表明DEGs共富集到21条信号通路中,6条通路显著富集。经过进一步的与参考基因组序列比对分析,共发掘1 506个新转录本。经qRT-PCR验证,所选基因（转录本）表达变化模式与转录组测序结果一致,表明测序结果可靠。【结论】 在转录组水平上筛选出了福清山羊和努比亚黑山羊发情期卵巢组织的149个DEGs,发掘了1 506个新转录本,初步揭示了OVN、STAR和EGR1在山羊繁殖过程中可能发挥重要作用,为进一步探索山羊繁殖性状相关机理提供参考依据。     

‘仓方早生’桃及其早熟芽变不同发育时期果实的转录组分析

【目的】通过对桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变不同发育时期的果实进行转录组分析，挖掘参与调控桃果实成熟的关键因子，为深入研究桃果实成熟调控机理提供理论依据。【方法】以桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变为试材，每个品种分别选择长势一致的样品树5株，分别于花后30 d（对应‘仓方早生’c1、早熟芽变y1）、45 d（对应c2、y2）、59 d（对应c3、y3）、71 d（对应c4、y4）及89 d（对应c5）对不同发育时期的桃去皮果肉进行取样和转录组测序，并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对筛选的差异表达基因进行定量验证；利用GO和KEGG对‘仓方早生’及其早熟芽变的差异表达基因进行分析；基于差异表达基因构建加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA），从中鉴定出与果实成熟密切相关的枢纽模块和枢纽基因。【结果】将处于果实相同发育时期的转录组数据进行比较，得到y1与c1、y2与c2、y3与c4和y4与c5四组对比数据，共筛选出差异表达基因4 395个，其中上调表达基因2 212个，下调表达基因2 183个。其...     

匍匐翦股颖接种立枯丝核菌后基因表达变化的转录组学分析

【目的】确定匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)接种立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,明确草坪草病原菌侵染响应的关键基因。【方法】匍匐翦股颖生长14 d后采用麦粒培养物接种立枯丝核菌,接种3 d后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,用Trinity组装匍匐翦股颖转录组,以组装子为参考,以|log2(fold change)|1,q-value0.005为阈值选取感病和健康匍匐翦股颖叶片转录组的差异表达基因,并用i TAK软件分析其转录因子家族及表达变化,与植物R基因库进行blast分析R蛋白分类、利用Mapman软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。【结果】高通量测序得到125 253 092条高质量待分析reads。经Trinity从头组装后,得到466 761条转录本。过半数的转录本长度为700 bp以上,组装结果 N50=1 100 bp。使用CD-HIT选择334 212条转录本(所有转录本的71.60%)作为Unigene,平均长度573 bp,N50=791 bp。接种后植物比接种前植物基因有7 937个上调表达,1 570个下调表达。上调基因中296个,下调基因有142个都可被定义为转录因子,分布在58个转录因子家族中,其中锌指蛋白包含转录因子C2H2最多,有54个,C3H次之,为22个。差异基因中451个可定义为植物R蛋白表达基因,可分为33类,其中包含NBS-LRR结构域的抗病蛋白、LRR受体蛋白激酶、ABC-2类型的转运蛋白、U-box结构域蛋白激酶和热激蛋白这5类基因变化最显著。差异基因中大量上调表达基因可富集在病原识别、活性氧消除、信号传导、细胞凋亡、病程相关蛋白等生物胁迫相关基因类别,下调基因显著富集在植物生长发育相关类别和通路。q RT-PCR验证了随机挑选差异基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致,其中包括12个C2H2转录因子基因,10个C3H转录因子基因,以及12个R蛋白基因。【结论】病原菌侵染后,引起匍匐翦股颖大量基因表达变化,其中转录因子、R蛋白以及抗性相关基因多为上调表达,作用为抑制病原菌扩散,而生长发育相关基因表达下调,这些进程共同使匍匐翦股颖产生对立枯丝核菌的先天基础抗性。     

西方蜜蜂工蜂不同虫态发育的转录组学分析

【目的】基于转录组学对西方蜜蜂工蜂不同虫态间的差异表达基因（DEGs）进行筛选和功能注释分析,揭示与工蜂生长发育相关的信号通路,为深入解析工蜂生长发育的分子调控机理提供基础数据。【方法】以西方蜜蜂工蜂的3日龄幼虫、1日龄蛹和1日龄羽化工蜂3个虫态为研究对象,利用llumina NovaSeq 6000平台进行转录组测序,采用DESeq2筛选不同虫态样品间的表达差异基因,然后分别进行GO功能注释分析及KEGG信号通路富集分析,并通过实时荧光定量PCR进行验证。【结果】经转录组测序,在西方蜜蜂工蜂3日龄幼虫与1日龄蛹间筛选出4823个差异表达基因（51.86%上调,48.14%下调）,在1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间筛选出3295个差异表达基因（57.51%上调,42.49%下调）,在3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间筛选出5267个差异表达基因（52.95%上调,47.05%下调）。GO功能注释分析结果显示,3日龄幼虫与1日龄蛹间的差异表达基因注释到43个GO功能条目,1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到45个GO功能条目,3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到44个GO功能条目,主要涉及细胞过程、细胞部分及结合等。KEGG信号通路富集分析发现,3日龄幼虫与1日龄蛹间有2905个差异表达基因富集到332条KEGG信号通路上,其中17条KEGG信号通路呈显著富集,涉及核糖体、氧化磷酸化和昆虫激素生物合成等;1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间有1644个差异表达基因富集到331条KEGG信号通路上,其中45条KEGG信号通路呈显著富集,涉及氧化磷酸化、生热作用和胰岛素分泌等;3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间有2958个差异表达基因富集到337条KEGG信号通路上,其中14条KEGG信号通路呈显著富集,涉及核糖体、蛋白酶体和胰岛素分泌等。6个随机挑选差异表达基因的实时荧光定量PCR检测结果与转录组测序结果相符,即转录组测序结果可靠。【结论】昆虫激素生物合成通路相关差异表达基因调控与西方蜜蜂工蜂各虫态JH滴度变化规律一致,氧化磷酸化信号通路则与各虫态的营养摄入和活动行为相关,而胰岛素分泌通路涉及各虫态的营养调控、脂肪体合成及细胞凋亡。可见,昆虫激素生物合成、胰岛素分泌和氧化磷酸化3种信号通路在西方蜜蜂工蜂幼虫、蛹和成虫的发育调控中发挥着重要作用。