高粱响应丝黑穗病侵染的转录组分析

高粱是中国重要的粮食作物,用途非常广泛。丝黑穗病在中国的高粱产区均有发生,已成为影响中国高粱生产最重要的病害。本研究采用高通量测序技术对被丝黑穗病病菌侵染的抗感病高粱进行转录组测序,筛选得到差异基因620个,其中229个上调表达,391个下调表达。差异基因中有330个获得GO数据库功能注释,主要涉及生物合成过程、催化活性、细胞过程等诸多生理生化过程;KEGG数据库富集分析发现,共有105个基因被注释到52个代谢通路中,其中类黄酮生物合成、苯丙素生物合成、二苯乙烯、二庚烷和姜辣素的生物合成、植物激素信号传导、苯丙氨酸代谢、植物病原互作、类胡萝卜素生物合成、油菜素内酯生物合成等通路显著富集。有26个差异基因被鉴定为转录因子,分布在10个转录因子家族中。RT-qPCR验证了高粱中差异基因的表达量变化趋势与转录组测序分析结果一致。本研究结果表明,在抗病高粱响应病原菌侵染的过程中,大量基因被诱导或抑制表达,与病原胁迫响应有关的部分转录因子显著上调表达,抗病相关的代谢和信号传导途径被激活。本研究为进一步挖掘高粱抗病基因提供参考。     

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。     

低温胁迫下马铃薯的数字基因表达谱分析

以马铃薯品种合作88为材料,利用数字基因表达谱(DGE)技术,对–2℃低温胁迫处理后的马铃薯叶片c DNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,有28 505个基因受低温胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因13 703个,下调表达基因14 802个。GO功能显著性富集分析表明,DEGs主要涉及信号生物代谢过程、氧化还原过程、能量代谢、次生代谢过程以及催化活性。KEGG富集分析表明,上调表达基因主要富集于苯丙烷、光合作用天线蛋白、类胡萝卜素的生物合成、苯丙氨酸代谢及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物激素信号转导途径。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证4个DEGs在低温胁迫条件下的差异表达,其结果与DGE分析结果基本一致,证实了DGE测序结果的可靠性。     

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9.9×10~7条干净的序列,筛选出2 044个差异表达基因(DEGs)。首先,GO富集分析结果表明差异表达基因主要富集在生物学过程、细胞组分和分子功能三个方面。进一步的KEGG通路分析表明,差异表达基因主要富集在代谢途径、次生代谢生物合成、植物激素信号转导等途径。其中植物激素信号转导中低温应答的差异表达基因为31个,分别为25个上调表达基因和6个下调表达基因;主要参与了茉莉酸和脱落酸信号途径。这些研究结果对水稻苗期植物激素的低温应答机制完善和栽培调控具有重要的参考价值。     

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。     

结合RNA-seq分析和QTL定位筛选甘蓝型油菜萌发期与铝毒胁迫相关的候选基因

随着土壤酸化程度的加剧,铝毒害已成为影响种子萌发质量和作物产量的重要胁迫因子之一。为研究铝毒对油菜种子萌发过程影响的分子机理,本文采用RNA-seq技术对耐铝品系18D300和敏铝品系27011进行转录组分析,共检测到9344个显著差异表达基因[|log₂(fold change)|≥1和FDR≤0.05],其中4406个DEGs基因上调, 4938个DEGs下调。GO富集分析发现,差异表达基因主要与氧化反应、细胞碳水化合物代谢过程、转运蛋白活性等相关。KEGG富集分析表明,差异表达基因主要富集于苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢、MAPK信号通路-植物、植物-病原体相互作用、植物激素信号转导等途径。此外,通过整合RNA转录组测序和铝毒胁迫下油菜萌发期根系相关性状的QTL定位结果,共筛出44个差异表达基因(10个下调和34个上调),这些基因主要与氧化应激、渗透调节、细胞壁修饰、转运蛋白、激素信号传导等功能有关。     

香蕉叶片响应盐胁迫转录组分析

通过利用新一代高通量测序手段——转录组测序(RNA-Seq)技术研究巴西蕉(Musa paradisiaca)叶片在60 mmol/L NaCl人工模拟盐胁迫0、12 h、24 h不同时间点的转录组分析。结果表明:盐胁迫12 h上调和下调的DEGs(differential-expressed genes)分别为2 938个和2 727个;24 h分别有834个和893个。GO富集分析,差异基因主要在细胞过程、代谢过程、刺激响应、结合以及催化活性等。KEGG分析,差异基因主要涉及代谢途径、光合作用、黄酮类生物合成、苯丙素生物合成等。通过GO和KEGG显著性富集分析发现,NaCl胁迫12 h后差异表达的基因数明显多于24 h胁迫后的差异基因表达数。qRT-PCR验证了DEGs的表达趋势与RNA-Sep测序分析结果的一致,证明了RNA-Sep结果的准确性。本研究通过香蕉叶片转录组分析,为研究香蕉耐盐分子机制提供参考。     

不同浓度乙酸处理北美冬青(Ilex verticillata)叶片的转录组分析

为探究乙酸提高北美冬青抗旱能力的分子机制,通过对CK (清水)、T1 (20 mmol/L乙酸溶液)、T2(40 mmol/L乙酸溶液)处理后的北美冬青叶片进行转录组测序及分析。通过组装共得到120 421条Unigene序列,共计73.75%的序列在相关数据库中得到注释;通过3个组差异表达基因比较得到以下结果:与CK相比,T1处理后的北美冬青叶片有10 229个基因表达量上调,559个基因表达量下调;T2分别有10 959个上调和938个下调;T1相比较T2有3 524个上调,4 287个下调。GO富集分析显示差异基因主要涉及结合、催化活性、转运活性、细胞成分的组织与生物发生、细胞定位、生物调节细胞、细胞分离及细胞器等。KEGG分析表明在使用乙酸溶液处理后,北美冬青植株内的乙烯、水杨酸、油菜素内酯等植物激素信号增强。综合以上分析结果,北美冬青可能通过代谢调节、物质能量准备及有害自由基的清除等途径提高处理植株应对干旱胁迫的能力,其中激素通路信号提高倍数最强的乙烯途径值得深入研究。     

金荞根系膨大激素相关基因的表达分析

根系膨大是多年生金荞和一年生甜荞最重要的差异之一。植物激素在根系的发育和膨大过程中起着重要作用。本研究基于金荞根和甜荞根的转录组数据,对参与到激素合成和信号通路的差异基因进行了筛选,共鉴定到315个激素相关基因。以甜荞根为对照,在金荞根中上调表达的激素相关基因为147个,其中有38个、23个、26个、18个、15个、10个、6个和11个分别参与到脱落酸、乙烯、生长素、水杨酸、油菜素内酯、茉莉酸、赤霉素和细胞分裂素的生物合成、代谢、激素受体、激素信号转导和激素转运等各个过程。本研究对激素合成和信号通路中关键基因的表达进行了分析,为金荞根膨大机制的研究提供了优异基因资源。     

甘蓝型油菜种子发育灌浆后期的转录组分析

油菜种子发育是产量和品质形成的关键发育阶段,包含了复杂的发育过程和调控网络,有效地解析种子发育的转录调控机制具有重要的意义。以甘蓝型春油菜品种青杂5号为研究材料,利用RNA-seq技术对种子发育的后期(30-DAF,40-DAF)2个发育时间进行转录组测序,筛选差异基因,并利用GO数据库和KEGG数据库注释差异基因功能和可能参与的调控途径。结果表明,从油菜种子灌浆后期的2个时间点的转录组中分别检测到70 850和65 193个表达基因,筛选得到2 654个差异表达基因,其中1 941个基因下调表达,713个基因上调表达,29个基因表达差异倍数|log2Ratio|≥10。GO基因功能分析显示,生物学途径中富集最显著的条目是染色质组装相关的等生物学过程,分子功能方面富集最显著的条目依次是蛋白质代谢、营养库活性等功能类别,而在细胞组件方面富集最显著的条目是染色体相关的等细胞组件。Pathway显著性富集分析显示注释基因最多的途径是次生代谢途径,其次是淀粉、蔗糖代谢途径、苯丙素生物合成途径中的、碳代谢途径和氨基酸生物合成途径。甘蓝型油菜种子发育后期的转录组分析表明,种子发育30-DAF时期次生代谢物、脂质代谢等表达活跃,40-DAF时期逐渐转变为蛋白质、氨基酸生物合成、光合碳代谢、碳代谢等表达活跃,提示油菜种子灌浆后期仍处于复杂的物质与能量代谢调控过程。     

杜仲雌花芽2个发育时期转录组分析

杜仲(Eucommia ulmoides)的果实是提取杜仲胶和杜仲籽油的重要原材料,在工业、医疗、食品等领域开发前景广阔。为了揭示雌蕊原基发育相关基因的表达情况,本研究以杜仲果用良种‘华仲6号’(Huazhong No.6)为材料,利用lllumina Hiseq X-10高通量测序平台,分别对花序原基分化期和雌蕊原基分化期的花芽进行转录组测序,通过生物信息学对2个发育时期的雌花芽转录组进行比较分析,筛选出与杜仲雌蕊原基发育相关的差异基因。结果显示,转录组测序共获得68.11 Gb数据,各样品的Clean reads与杜仲基因组进行序列比对,比对效率为91.59%~92.05%,同时2个发育时期共筛选出485个差异表达基因,其中219个差异基因在雌蕊原基分化期表达上调,266个表达下调。差异基因GO富集结果表明,花的发育、光周期现象、激素生物合成以及蛋白结合转录因子活性等相关的生物途径被富集。KEGG富集结果表明淀粉和蔗糖代谢、碳代谢、昼夜节律和植物激素信号转导等代谢通路被富集。结果表明光周期途径是诱导杜仲成花的重要途径,且雌蕊原基发育受碳水化合物、植物激素和其他代谢物质调控。本研究为杜仲花器官发育调控基因的挖掘提供了基础数据,也为果用杜仲的分子育种提供了参考。     

金花葵开花前后差异基因及代谢物分析

为深入研究金花葵花朵开花前后基因和代谢物的变化,利用转录组学和代谢组学技术相结合的方法对金花葵花蕾和花朵进行检测。结果显示,通过转录组分析鉴定了206 636个Unigenes,筛选出42 618个差异表达Unigenes,其中包括63个差异表达转录因子家族,24个转录调节因子家族。GO分析结果显示,差异表达基因主要富集于囊泡介导的逆行运输等生物学过程。KOG功能注释显示,差异表达基因功能以通用功能预测居多,其次是信号转导机制、翻译后修饰蛋白周转以及碳水化合物的转运和代谢。差异表达基因KEGG富集分析表明,差异基因主要富集于代谢、植物激素和信号转导、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路。通过代谢组学检测,筛选到差异显著代谢物135个,主要包括脂类、氨基酸及衍生物和黄酮类等,KEGG富集分析表明,差异代谢物主要富集于甘油磷脂代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚定生物合成和次生代谢产物的生物合成-未分类等过程,其中,缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸的降解代谢通路同时出现在了基因和代谢物KEGG代谢通路富集Top 20中。     

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个功能分类注释到KOG数据库;155和272条基因注释到KEGG数据库,并分别富集在74和105条代谢通路.T0 vs T1组DEGs主要注释到植物信号转导等4个代谢通路;T0 vs T2组DEGs注释到苯丙醇类生物合成等11个代谢通路,其中正向影响代谢途径:丙酮醇类生物合成、嘌呤代谢、谷胱甘肽代谢、脂肪酸代谢、类黄酮代谢、氨基酸的生物合成代谢途径等;负向影响代谢途径:植物-病原互作、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢等途径.通过对淀粉和蔗糖代谢途径关键基因分析表明:低温胁迫1 h (T1),海藻糖6-磷酸合酶、海藻糖-6-磷酸酯酶、β-淀粉酶、葡萄糖-1-磷酸腺苷酰转移酶、糖原磷酸化酶等5个关键基因表现为上调表达,未见下调表达基因;低温胁迫36 h (T2),海藻糖-6-磷酸合酶、己糖激酶、β-淀粉酶等3个关键基因上调表达,葡萄糖内酯-1,3-β-葡萄糖苷酶基因下调表达.选取淀粉和蔗糖代谢途径中8个DEGs,经RT-qPCR分析,8个DEGs的相对表达量与转录组表达水平相符.     

亚麻响应低钾胁迫转录谱分析

钾是亚麻生长发育必需的大量元素。本研究以钾高效利用亚麻品种Sofie为试验材料,在低钾处理12 h和96 h下,利用转录组测序及qRT-PCR进行低钾胁迫下差异基因表达调控的研究。结果表明,低钾处理7 d的亚麻叶片边缘变黄,与对照相比,低钾处理植株矮化。筛选出对低钾响应强烈的3个钾运转蛋白基因LusKC1(Lus K channel 1)、LusSKOR(Lus STELAR K⁺outward rectifier)和LusHAK5(Lus high affinity K⁺transporter 5),低钾胁迫响应峰值时间为12 h和96 h;与对照相比,低钾处理12 h鉴定到差异表达基因1154个(508个上调,646个下调),GO功能富集分析表明,这些差异表达基因主要富集于代谢过程、细胞进程、单一生物过程、催化活性和结合功能五大类,KEGG通路富集分析表明,这些差异表达基因涉及到能量代谢、碳水化合物代谢、碳代谢、氨基酸代谢、萜类化合物代谢和植物激素信号转导等通路。进而筛选出7个与钾直接相关基因(4个钾运输蛋白、2个钾通道蛋白及1个钠钾钙交换蛋白)、13个与激素相关基因以及6个与纤维素合成相关基因。7个与钾直接相关基因中,2个基因表达量上调1.75倍和2.64倍,5个基因表达量下调1.21~9.57倍。以上解析的差异基因初步揭示了亚麻低钾涉及的转录调控途径,可为亚麻耐低钾相关基因的克隆与功能验证奠定基础。     

猪毛菜不同部位转录组特征分析

本研究以猪毛菜的地上部分和地下部分为实验材料,通过转录组测序分析探讨猪毛菜不同组织部位的基因表达特征和代谢物质形成有关的基因调控。测序数据分析结果显示获得192 777条转录本序列。差异表达筛选得到14 424个差异基因,其中上调表达基因6 137个,下调表达基因8 287个;GO功能富集分析得到14 424个差异基因。差异基因与KEGG数据库进行比对,共有5 169个差异基因注释在138个通路上,其中参与次生代谢途径共11条通路呈显著性富集。进一步分析黄酮类化合物合成和异喹啉生物碱生物合成通路中的差异基因和其对应的相关酶。随机选取了黄酮类化合物合成通路上的8个基因,通过RT-qPCR分析验证了转录组数据的准确性。本研究利用高通量测序技术和生物信息分析获得猪毛菜不同部位的转录组信息特征,为猪毛菜的药用成分研究和基因功能鉴定提供了科学依据。     

马铃薯块茎创伤木栓化过程的转录组分析

马铃薯块茎受到创伤后诱发的木栓化,对块茎的愈伤和保持良好品质等方面具有重要作用。为探究马铃薯块茎创伤木栓化过程中的分子机制,本研究以‘D47’为实验材料,在马铃薯块茎创伤后0、27、54 h分别取样进行转录组测序及分析。结果表明,创伤27 h后诱导的DEGs有8 184个,其中显著上调4 829个,显著下调3 355个;与27 h相比,54 h有3 385个DEGs,其中显著上调2 259个,显著下调1 126个。GO富集分析表明,差异基因主要集中在氧化还原酶活性、氧化还原过程、生物过程、代谢过程和催化活性。KEGG富集分析表明差异表达基因主要富集在苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导、脂肪酸代谢途径。实时荧光定量PCR验证结果表明,6个DEGs的差异表达结果与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。     

蔗茅野生种响应低温胁迫的数字基因表达谱

以蔗茅野生种(昆明蔗茅99-1)为材料,利用数字基因表达谱(DGE)技术,对4℃低温胁迫处理后的蔗茅野生种构建的c DNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明,低温处理24 h(ER-LT1)有2 391个基因,低温处理72 h(ER-LT2)有4 892个基因因低温处理而发生表达变化。GO功能显著性富集分析表明,差异基因主要涉及对非生物刺激反应、氧化还原过程、能量代谢以及催化活性。KEGG富集分析表明,两个不同处理时间下共同富集的通路主要为植物激素信号转导途径、植物-病原体互作通路、光合作用通路、淀粉和蔗糖代谢途径和苯丙烷生物合成途径等。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证2个在低温胁迫条件下的差异表达基因,其结果与DGE分析结果基本一致,证实了DGE测序结果的可靠性。     

盐、低磷以及干旱胁迫下乌拉尔甘草根转录组分析

对乌拉尔甘草根进行转录组测序分析,挖掘响应盐、低磷和干旱胁迫的相关基因,探讨甘草抵御逆境胁迫的分子机制。以150 mmol/L NaCl模拟盐胁迫、10μmol/L KH₂PO₄模拟低磷胁迫和15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理下的乌拉尔甘草根作为研究材料,应用Illumina HiSeq 2000测序平台对根进行转录组测序,对测序结果进行基因功能注释分析和差异表达基因(DEGs)筛选。分别获得盐、低磷和干旱胁迫处理下甘草根中4 294、3 201和4 719个DEGs。GO富集结果表明,3种逆境胁迫下甘草根中的DEGs均显著富集到细胞过程、代谢过程、刺激响应、细胞、细胞器、催化活性等功能过程中;KEGG途径富集分析表明,3种胁迫处理下的DEGs显著富集的代谢途径主要涉及基因表达调控、生物合成及代谢、信号转导等。转录因子鉴定结果显示3种胁迫处理下差异表达数量最多的转录因子主要来自ERF、bHLH、MYB-related、WRKY、Dof、NAC等转录因子家族;基因表达水平分析显示,参与植物激素代谢及信号转导相关的DEGs在盐胁迫...     

玉米响应渗透胁迫的数字基因表达谱分析

以玉米种质POB21为材料, 利用数字基因表达谱技术对15% PEG渗透胁迫处理后的玉米叶片cDNA文库进行差异基因表达谱分析。结果表明, 转录组基因序列与参考基因组高度一致, 基因表达呈现出高度不均一性和部分冗余性。从中筛选出1097个有效差异表达基因, 其中795个表达上调, 302个表达下调。GO功能显著性富集分析表明, 3种细胞组分和分子功能中的3种糖基转移酶活性表现为富集。KEGG代谢分析表明差异表达基因广泛涉及糖、蛋白、核酸和脂类等生物大分子代谢、次生代谢、激素代谢以及能量代谢过程。脯氨酸代谢相关基因的差异表达分析表明, 谷氨酸途径是胁迫诱导脯氨酸积累的主要方式。表达谱分析结果为玉米渗透胁迫响应分子机制的深入研究和功能基因的筛选奠定了基础。     

外源钙离子对高温胁迫下草莓幼苗影响的转录组分析

为探究添加外源钙离子后高温胁迫下草莓幼苗叶片的基因表达变化情况,本试验以‘红颜’草莓幼苗为材料,设置4个试验处理,分别为对照(昼/夜25℃/17℃16 h/8 h)每株喷施20 mL蒸馏水、对照每株喷施20mL的8mmol/L CaCl₂溶液、高温(昼/夜42℃/34℃16h/8h)每株喷施20mL蒸馏水、高温每株喷施20 mL的8 mmol/L CaCl₂溶液,在高温胁迫第3天时取叶片进行转录组测序和生物信息学分析。结果表明：与高温喷施蒸馏水处理组相比,高温喷施外源钙离子处理组发生差异表达的基因共有2 452个,其中1 504个上调表达,948个下调表达;GO富集分析显示在细胞组成中,差异基因显著富集在细胞、细胞部分和细胞器;在分子功能中显著富集的条目是结合、催化活性、结构分子活性;显著富集的生物过程为代谢过程、细胞过程、刺激应答等;KEGG富集分析表明显著富集的代谢通路有植物与病原体的相互作用和MAPK植物信号传导途径-植物和植物激素信号转导等,进一步分析发现添加外源钙离子会使一些编码钙离子感受蛋白、WRKY转录因子、MYB转录因子、热激...