枯萎病菌诱导感、抗陆地棉品种的基因表达谱分析

选用陆地棉抗枯萎病品种中棉所12和感枯萎病品种新陆早7号,利用Solexa高通量测序技术分析棉花幼苗受到枯萎病菌侵染后3 h和6 h根部组织的基因表达谱。中棉所12受病菌侵染后3 h与0 h相比,6 h与0 h相比以及6 h与3 h相比,分别鉴定出4447、5481和2559个差异表达基因;新陆早7号分别鉴定出8615、6727和2078个差异表达基因;2个品种比较,在3 h和6 h分别鉴定出1879个和500个差异表达基因。基因功能分析表明,差异表达基因划分为生物学过程、细胞组分和分子功能注释本体,并进一步细分为48个功能类别。代谢通路分析显示,中棉所12和新陆早7号在枯萎病菌侵染后的6 h与0 h相比鉴定出的代谢通路(Pathway)最多,均有126条;在枯萎病菌侵染后6 h,2个品种相比鉴定出的代谢通路最少,仅有89条。各个比对组的代谢通路涉及的基因可被划分为次生代谢产物的生物合成、多糖的生物合成和代谢、环境适应和免疫系统等13类。在环境适应和免疫系统分类中存在着植物与病原菌相互作用代谢通路,涉及到996个已知功能的差异表达基因,有444个基因上调表达,552个基因下调表达。其中,差异表达基因最多的是WRKY转录因子家族基因,其次为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因,而DNA损伤修复/耐受性蛋白,JAZ1、RAR1和RPM1互作蛋白,S位点的特异性糖蛋白S6前体以及钙牵引蛋白等6类基因参与该代谢通路的数目最少。最后随机抽取6个基因进行实时荧光定量PCR验证,其结果与测序结果一致。     

枯萎病菌诱导感、抗陆地棉品种的转录因子表达变化

以陆地棉抗病品种中棉所12和感病品种新陆早7号为材料,利用Solexa高通量测序技术调查枯萎病菌诱导后不同时间感、抗陆地棉品种转录因子家族及转录因子的表达情况。结果表明,枯萎病菌诱导后,抗病品种中棉所12有39个转录因子家族的433个转录因子在至少一个比对组中表达活性发生变化;感病品种新陆早7号则有52个转录因子家族的588个转录因子在至少一个比对组中表达活性发生变化。新陆早7号对枯萎病菌响应的转录因子及转录因子家族的数目明显多于中棉所12,且2个品种的下调基因数目均多于上调基因。随着枯萎病菌诱导后时间延长,两品种对枯萎病菌诱导响应的转录因子家族及转录因子数量均呈现先增加后降低的变化趋势,中棉所12在枯萎病菌诱导后6 h达最多,而新陆早7号在诱导后3 h达最多。在6个比对组中,表达活性均发生变化的重叠转录因子,中棉所12中有9个,隶属于6个转录因子家族;新陆早7号中有31个,隶属于17个转录因子家族。不同抗病性品种对枯萎病的响应有较强的品种特异性,除37个共有的转录因子家族外,2个转录因子家族是中棉所12所特有,15个转录因子家族是新陆早7号所特有。     

基于数字基因表达谱分析的茶树花不育基因挖掘

茶树每年都要开花结实,消耗大量的养分,导致茶树鲜叶产量减少和品质降低。了解茶树的不育机制有助于培育茶树不育品种。本研究以福鼎大白茶(父本)、佛香2号(母本)及其杂交后代(不育)茶树花为材料,利用数字基因表达谱技术对3个茶树花的c DNA文库进行差异基因表达谱分析。筛选出在父本花与子代不育花、母本花与子代不育花之间共有而在父本花与母本花之间没有的差异表达序列1219条,被认为是茶树不育性候选基因。GO功能显著性分析表明,这些基因功能中代谢过程、催化活性、水解酶活性表现为富集;KEGG代谢分析表明,差异表达基因涉及氨基酸、糖、次生代谢、植物信号传导途径以及能量代谢等过程。以植物激素信号转导通路分析发现,16个与生长素信号途径相关基因中,除5个ARF家族基因在子代不育花中上调表达外,其他的基因均下调,推测生长素信号转导是茶树花不育的重要因素。随机抽取5个基因进行实时荧光定量PCR验证,其结果与测序结果一致。本研究发现的不育候选基因可用于茶树花不育机制的深入研究和不育基因的筛选。     

4个不同苯甲醇含量茶树品种的转录组分析

香气是茶叶品质决定因子之一,苯甲醇作为一种芳香族醇,参与茶叶香气物质形成。本研究选用4个苯甲醇含量不同的茶树品种,分别是‘薮北’(苯甲醇含量低)、‘湘妃翠’、‘牛皮茶’(苯甲醇含量中等)和‘铁香茗’(苯甲醇含量高),通过Illumina Hiseq^TM2000高通量测序技术对上述4种茶树一芽二叶的转录组进行测序,通过Blast搜索比对,共有151 198条Unigene获得了基因注释。4种茶树在新陈代谢路径中注释的基因数最多,其中次生代谢物生物合成和萜类和聚酮化合物代谢途径可能与茶树苯甲醇合成有关,通过对4种茶树样品的Unigene与NR数据库比对,发现5条可能编码茶树苯甲醇合成途径的关键酶β-葡萄糖苷酶基因,这些相关研究为分析茶树香气功能基因提供理论指导,为香气相关候选基因的发掘提供重要依据。     

转录组学技术在茶树抗逆性的研究进展

茶树(Camellia sinensis)属山茶科山茶属,是一种重要的木本经济作物,其叶片富含多种活性物质,其中尤以儿茶素、咖啡因、茶氨酸及其他游离氨基酸等活性成分对茶叶品质有重要影响。逆境胁迫是影响茶树生长发育、产量及品质的重要因素,人们对茶树应答逆境胁迫的分子机理越来越关注。转录组学作为功能基因组学的重要组成部分,它从RNA水平上全面研究物种的基因表达情况。利用该技术研究逆境胁迫下茶树基因表达的情况,有利于阐明茶树对逆境胁迫的应答机理。本综述主要介绍应用转录组学技术研究茶树应答生物胁迫和非生物胁迫(干旱,温度,盐碱,重金属等)的进展,以期为茶树抗逆性分子机理的研究提供理论参考。     

小麦种质N9436抗白粉病的特异基因表达谱分析

为了解白粉菌诱导下抗白粉病小麦的抗病机制, 构建了白粉菌接种初期小麦抗性种质N9436的抑制性消减杂交文库。从文库中随机挑取140个阳性克隆, 测序结果表明, 冗余重复序列占32.86%, 其中谷胱甘肽转移酶表达频率最高, 其次为参与能量代谢的二磷酸核酮糖大小亚基。去除冗余序列和重复序列后, 得到94条EST, 利用NCBI的BLAST在线序列比对工具对GenBank的核酸和蛋白质数据库进行同源性比对和功能分析。BlastX比对结果表明, 有49条EST与已知功能蛋白同源性较高, 主要涉及抗病与防御(包括生物及非生物胁迫)、能量代谢、细胞结构、蛋白质合成及加工、转运及信号转导等过程的相关蛋白。BlastN比对NCBI的非冗余核酸数据库, 其中69条序列与EST数据库中的Unigene具有较高的同源性, 20条与EST数据库中的同源性较高, 另外5条序列找不到同源序列。通过对核酸和蛋白质同源性的比较和功能分析发现, 比对结果一致的序列有33条, 涉及白粉病抗性的相关蛋白22个, 其中与抗病信号传导相关的蛋白6个, 过敏性坏死反应(HR)体系表达蛋白2个, 系统获得性抗性(SAR)体系病程相关蛋白4个, SAR体系诱导防卫蛋白10个。     

茶树花转录组微卫星分布特征

利用Perl语言,对茶树花转录组序列进行大通量SSR位点的发掘,发现含SSR的序列10 290条,共12 582个SSR,平均2.41 kb出现一个SSR。在茶树花的转录组中共发现340种碱基重复模式,所占比例最高的是(AG/CT)n(44.99%)。在49 586条注释成功的茶树花Unigene中,共发现10 490个SSR位点,其中位于编码区的1917个,其出现频率仅为0.102 SSR/1000 bp,而非编码区为3.072 SSR/1000 bp。在基因编码区中出现频率最高的是三碱基微卫星(1140,59.5%),其次是六碱基微卫星(524,27.3%)。茶树花转录组所含微卫星以重复长度小于20 bp的序列最多,大于20 bp的仅为25.2%。茶树花转录组中,含微卫星基因的平均表达水平显著低于不含微卫星基因,其中含复杂微卫星基因的平均基因表达水平最低。     

自花授粉诱导的甘蓝功能基因BoSPI的克隆与表达分析

自交不亲和性是甘蓝在长期进化过程中形成的防止自交衰败、促进杂交优势的一种复杂而完善的遗传机制。克隆自交不亲和性相关基因对甘蓝自交不亲和性的深入研究和利用有重要意义。本研究通过挖掘0~60 min自花和异花授粉的甘蓝柱头转录组数据, 筛选到一个受自花授粉诱导上调表达的基因, 命名为BoSPI。BoSPI开放阅读框534 bp, 编码177个氨基酸, 理论等电点为4.21, 不包含信号肽和跨膜区, 含有4个保守的EF-hand结构域。BoSPI基因起始密码子上游2000 bp的核苷酸序列中含有真菌诱导响应、代谢调节以及器官形成等应答元件。BoSPI基因在大肠杆菌中可诱导表达为17 kD的蛋白。BoSPI在柱头中表达量最高, 在花瓣、萼片、叶片、雄蕊表达量较低。BoSPI蛋白被定位在细胞膜和细胞质。自花授粉30 min后对BoSPI基因的诱导表达显著增强。表明BoSPI参与了柱头响应自花花粉刺激的分子过程, 可能是实现甘蓝自交不亲和性相关的某种新功能基因。     

茶饼病病原—Exobasidium vexans侵染茶树叶片过程的形态学观察

明确茶饼病病原在侵染茶树叶片过程中的形态特征,对于病害诊断及积极有效防控具有重要意义。采用过碘酸-希夫(氏)和甲苯胺蓝染色分析Exobasidium vexans侵染茶叶组织和细胞的过程。同时,采用台盼蓝、伊文思蓝染色及透射电镜对茶饼病样品植物细胞活力和病原菌生长进行观察。结果表明:组织染色及电镜发现在茶饼病2~3阶段有大量担孢子萌发和菌丝生长,茶树海绵组织细胞营养也逐渐消耗,担孢子和菌丝活力降低,茶树叶片细胞趋于死亡。本研究通过染色方法发现该病害在侵染各阶段的形态特征,通过透射电镜发现E.vexans病原对海绵组织细胞的结构影响。     

柳杉维管形成层及木质部区转录组序列及基因表达分析

柳杉是中国南方重要的针叶用材树种,具有树形高大,纹理直等特点,已广泛用于板材和建筑生产中,研究柳杉木材形成过程中维管形成层及木质部区转录组特征,为木材形成主要过程的分子机理,木材形成有关基因调控,培育优良材质的林木提供理论参考。本研究以柳杉形成层组织为材料,通过Illumina Hiseq测序平台对4个不同发育阶段的柳杉维管形成层进行转录组测序;对Unigene进行了蛋白功能注释、分类及KEGG代谢通路分析等。测序数据参照无参转录组测序流程进行分析,一共产生105.9 Gb的数据,过滤后Clean reads均达到90%以上。Clean reads经Trinity软件进行组装,一共产生64 969个Unigene,对Unigene进行拼接,拼接后的Contigs序列有29 381条、Singletons有35 588条,总长度为83 003 836 bp。将Unigen与七大功能数据库(NR, NT, GO, COG, KEGG, Swissprot, Interpro)进行比对,共有42 836个Unigene得到注释,占总Unigene的66.05%。GO注释共有89 644个转录本得到注释。对GO注释转录本进行分类,其中有38 432个转录本(42.87%)注释为生物过程,有32 749个转录本(36.53%)注释为细胞组分,有18 463个转录本(20.6%)注释为分子功能。KEGG注释有31 580个Unigene得到注释。分为6大类为:细胞代谢过程、环境信息处理、遗传信息处理、人类疾病、代谢作用、生物体系统。其中代谢作用涉及的Unigene最多达18 580个,占KEGG总注释Unigene的58.83%。另有37 762个Unigene得到COG注释,被分为25类,其中注释数目最多的类型是仅预测一般功能的Unigene,占总数的16.9%;其次是转录,比例为8.8%;再次是复制、重组及修复,占总数的7.8%。本研究最后分析了可能参与木材形成重要功能基因,为探讨木材发育的分子机制及进行重要功能基因的挖掘提供了提供了依据。     

花生全基因组抗病基因鉴定及其对青枯菌侵染的响应分析

花生是主要的油料作物之一,在生产过程中受到多种病原微生物的危害。培育和选用抗病品种是防治病害最经济有效的途径之一,而抗病基因是植物抵御病原微生物的重要基因。本文首次对花生抗病基因进行全基因组鉴定,发掘抗病候选基因4156个,其中RLK、RLP、NL、CNL、TNL这5种典型抗病基因分别有536、490、232、182和149个。抗病基因在染色体上分布不均匀,多数抗病基因集中在B02染色体上。转录组测序发现,抗病材料中特异表达的基因有111个,感病材料中特异表达的基因有104个,抗、感病材料均有表达的基因2216个、均不表达的有1725个。筛选出第1类响应青枯菌诱导的抗病基因5个,第2类持续上调表达抗青枯病基因65个。qRT-PCR成功验证了1个抗病候选基因Arahy.5D95TJ。本文对花生抗病基因的鉴定分析,为后续研究抗病基因功能与花生抗病的分子育种提供重要参考。     

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。     

海岛棉枯萎病抗性与糖基转移酶类基因表达量的相关性

枯萎病是危害海岛棉生产的重要因素之一，研究枯萎病抗性分子机制是培育抗病海岛棉品种的分子基础。基于对前期转录组测序数据分析，本研究对参与海岛棉抗枯萎病调控的糖基转移酶基因进行了初步研究，以8个不同抗病性的海岛棉品种为材料，在枯萎病菌处理后，利用实时荧光定量PCR检测9个棉花抗枯萎病相关基因进行表达量分析，结果表明，GB＿A03G0575在海岛棉枯萎病侵染过程中随着时间的推移，表达量会先减少再增加，推断其可能在受到病菌胁迫时植物生长会受到影响。GB＿A13G1825和GB＿A11G1787基因在抗病材料中的表达量会比感病材料的多，最大表达量出现的时间，感、抗材料基本一致，推测这些基因对抗病有一定影响，表明在抗病过程中三个基因可能起着比较重要的作用。本研究结果为海岛棉抗枯萎病育种及抗病机理提供候选基因资源。     

茶树品种营养成分的研究

茶树品种营养成分的研究钱万英，陈彦，方明，吴英（安徽大学生物系）由于茶树品种的遗传特性，其化学组成和含量存在一定的差异性和相关性。近年来，国内外有关茶树品种化学成分的报道逐渐增多，但多偏重于茶多酚、儿茶素、咖啡碱、氨基酸等品质成分的研究，而对蛋白质、...     

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。     

盐胁迫下不同甘薯品种的转录组测序分析

为了获得甘薯耐盐转录组序列信息,挖掘差异表达基因及其相关代谢途径,本文以盐胁迫处理0 d、3 d和6d的耐盐甘薯品种‘榕薯819’以及不耐盐甘薯品种‘榕薯910’的叶片为材料,借助高通量测序技术进行转录组测序分析。结果表明, 2个品种共获得157,252条Unigenes,平均组装长度为576 bp。其中有83,264条Unigenes在七大数据库中得到注释,占总数的52.95%。NR注释分类结果显示,在牵牛花(Ipomoea nil)中比对到同源序列的Unigenes最多,共43,620条,占总数的57.05%。Unigenes在KOG数据库中的注释主要富集在普通功能预测(8752个)、信号转导机制(5067个)以及翻译后修饰、蛋白转换、分子伴侣(4471个)中。差异表达分析显示,在‘榕薯819’中,盐处理3 d和6d的样品差异表达基因数分别为323个和3752个,共参与了33个GO功能分类项和302条KEGG代谢通路。在‘榕薯910’中,差异表达基因数则分别为5554个和7395个,共参与了50个GO功能分类项,涉及了329条KEGG代谢通路。以部分差异表达基因的转录组数据为基础,...     

海岛棉枯萎病抗性与类黄酮代谢相关基因表达量的相关

枯萎病是危害海岛棉生产的重要因素之一, 研究枯萎病抗性分子机制将为培育抗病海岛棉品种、解决枯萎病对海岛棉的危害问题提供坚实的基础。本研究在前期转录组测序的基础上, 对海岛棉枯萎病抗性差异表达基因进行分析(DEG, Differentially Expressed Gene); 以7个抗病性表现不同的海岛棉品种为材料, 利用qRT-PCR的方法研究抗病差异表达基因在不同接菌时间点的表达量差异, 并分析基因表达量与病情指数的相关性。结果表明, DEG分析得出类黄酮代谢通路相关基因与海岛棉枯萎病抗性有关。qRT-PCR分析显示抗病材料中类黄酮代谢通路关键基因的表达量显著高于感病材料。在接菌后多个时间点, 类黄酮代谢通路中的关键基因TT7、CHI和DFR在抗病材料中的表达量显著或极显著高于感病材料, 其中CHI和DFR基因的表达量与病情指数呈显著负相关。综上所述, 类黄酮代谢通路相关基因对海岛棉枯萎病抗性均有影响, 且CHI、TT7和DFR基因是关键基因。     

抗感菌核病甘蓝型油菜近等基因系盛花期叶片转录组比较分析

为了研究甘蓝型油菜与菌核病病原核盘菌互作的分子机制,挖掘分别与甘蓝型油菜抗、感病相关的基因,以高抗菌核病品种湘油15(Xiangyou 15)及其感病的近等基因系98C40NL为材料,利用转录组测序技术(RNA-Seq)对2个品种盛花期叶片接种核盘菌前及接种后12,24 h差异表达基因进行了分析,并采用实时荧光定量PCR技术对部分基因表达进行验证。测序得到34.16 G Clean bases,6个样本中共鉴定出78 582个基因。相对于高感品种,湘油15在3个时间点共有1 296个基因下调表达,1 495个基因上调表达; 54个基因在3个时间点都表现显著差异,其中18个基因在3个时间点都下调,27个基因在3个时间点都上调。差异基因主要富集在氧化还原、植物激素信号转导、钙信号通路、苯丙烷类代谢、次生代谢产物合成等途径。通过荧光定量PCR验证,BnaA03g09060D、BnaA01g26640D、BnaA03g09090D、BnaA04g12120D、BnaA01g26920D 5个基因在高抗品种的表达显著高于高感品种,可能与寄主植物防御核盘菌的侵染有关;BnaA06g10010D、B...