2个淀粉含量差异显著粉葛品种叶片的比较转录组学分析

粉葛是豆科葛属植物,其块根富含淀粉,具有重要的食用和药用价值。不同粉葛品种的淀粉含量存在明显差异。为揭示粉葛淀粉合成调控的相关基因,利用高通量测序技术,对2个淀粉含量存在显著差异的赣葛1号(高淀粉含量,鲜葛根含淀粉20%,干葛根含淀粉35%)和赣葛2号(低淀粉含量,鲜葛根含淀粉14%,干葛根含淀粉25%)的叶片进行转录组学测序和比较分析。结果表明,获得228 740 426条高质量测序数据,拼接组装成71 910条单基因,43 978条单基因获得蛋白序列而被注释(占61.12%),在Nr、KEGG、KOG和SwissProt四大数据库中均被注释的单基因有20 110条,其中差异表达基因4 267个。GO富集分析显示,上调和下调最多的基因富集在生物学过程中的新陈代谢和细胞过程功能中。KEGG代谢通路富集分析发现,通路显著富集在前位的是核糖体、蛋白质在内质网中的加工过程、氧化磷酸化、植物与病原体的相互作用和植物激素信号转导等。差异表达基因中,赣葛1号中的上调(2 143个)和下调(2 124个)基因相差不大,|log₂(FC)|>5.0的表达上调(593个)和下...     

野生葛粉的加工

野生葛在我国分布广泛,具有很好的开发前景。从野生葛根中提取的淀粉可制成各种中、高档营养食品,备受广大消费者青睐。野生葛的鲜葛根含淀粉19%～25%,其制取方法如下：     

芋不同组织淀粉生物合成和代谢相关基因的差异表达分析

【目的】开展芋（Colocasia esculenta）不同组织的转录组试验,为芋基因功能和代谢调控网络的分子机制研究提供基因资源。【方法】采集播种90 d的荔浦芋1号芋球茎、叶片、叶柄和根进行生理检测和转录组测序,对不同组织的差异表达基因（DEGs）进行GO和KEGG功能富集分析,并对淀粉生物合成和代谢相关基因进行发掘和表达模式分析。【结果】芋球茎的淀粉和可溶性糖含量分别为134.85和23.92 mg/g,在4种组织中含量最高。转录组测序共获得85.41 Gb Clean data,与参考基因组比对效率为90.30%～92.56%,共33828个基因获得功能注释。不同组织间DEGs数量为5625～10562个。球茎与根、叶片和叶柄的比较组中,在生物过程中分别富集到与淀粉生物合成和代谢相关的GO功能2、5和5个;KEGG富集分析显示,在淀粉和蔗糖代谢途径分别富集到146、161和126个DEGs。通过富集分析发掘涉及淀粉生物合成和代谢相关DEGs共82个,其在4种组织中呈不同表达模式,其中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因（AGPase基因）（Taro＿004018和Taro＿026553...     

玉米CMS-S型不育系花药的转录组分析

为探索玉米CMS-S型雄性不育的分子机制,以不育系郑58cms-Q1261和保持系郑58单核晚期的花药为材料进行转录组分析,发现14 565个差异表达基因（DEGs）,其中7 551个上调表达,7 014个下调表达。GO富集分析显示这些DEGs主要富集在代谢过程、细胞和催化活性等方面。KEGG显著富集的主要代谢通路为碳代谢、淀粉和蔗糖代谢、氧化磷酸化、糖酵解/糖异生、氨基糖和核苷酸糖代谢等。选取12个DEGs进行qRT-PCR分析,结果与RNA-Seq数据一致,证明转录组数据的准确性。进一步对DEGs分析,发现2个果胶裂解酶超家族蛋白、5个果胶裂解酶类,3个热休克蛋白和2个bHLH转录因子与雄性不育有关。     

干热改性葛根淀粉成膜工艺的研究

[目的]研究干热改性葛根淀粉的最优成膜工艺参数,为干热改性葛根淀粉膜的工业化应用提供理论依据。[方法]以透光率、水蒸气透过系数、溶解度等为评价指标,通过研究改性淀粉用量、甘油浓度和干燥温度对干热改性葛根淀粉膜特性的影响,确定最优成膜工艺参数。[结果]干热改性葛根淀粉膜的最优成膜工艺参数为改性葛根淀粉质量分数5.0%,甘油添加量1.5%,烘干温度80℃。[结论]该研究可为葛根淀粉的深度开发利用提供参考。     

玉米种子萌发响应淹水胁迫的定量蛋白质组学研究

[目的]从蛋白质组水平上研究淹水胁迫对玉米种子萌发的影响,筛选重要蛋白质,阐明相关的代谢通路,为深入研究植物种子萌发过程中的耐淹机制提供新的思路。[方法]以玉米自交系196为试验材料,对种子萌发进行淹水胁迫72 h处理,利用TMT标记结合LC-MS/MS的定量蛋白质组学技术对蛋白质组成进行分析,对差异表达的蛋白质进行鉴定及功能分析。[结果]此次试验总共鉴定到1 456个蛋白,通过比较、筛选,鉴定到281个差异蛋白,其中244个上调蛋白,37个下调蛋白。通过对差异表达的蛋白质进行了GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,发现这些差异蛋白大多参与了碳代谢、糖酵解过程、氨基酸代谢、抗逆与胁迫等过程。[结论]试验表明淹水胁迫抑制了玉米种子的萌发,通过不同代谢类型的动态变化和不同的信号转导来提高种子耐受性。     

育成期高能饮食对蛋鸡肝脏转录组的影响

[目的]明确相关基因在育成期蛋鸡肝脏脂质代谢调控过程中的作用机理,为改善蛋鸡的生产性能打下基础.[方法]分别选取高能量(12.14 MJ/kg)和低能量(10.88 MJ/kg)饲料饲喂育成期蛋鸡,利用Illumina NextSeq 500平台对蛋鸡肝脏进行转录组测序,通过HTSeq和DESeq等生物信息学方法筛选出差异表达基因,并以超几何分布对差异表达基因进行GO功能富集分析和KEGG信号通路富集分析.[结果]从低能组和高能组蛋鸡肝脏样品RNA-seq测序获得的原始序列均超过8000万条,且能比对上基因组和基因的序列均在80.00%以上.其中,基因序列占87.32%~89.78%,基因间序列占10.22%~12.68%;外显子序列在基因序列中的所占比例很高,为78.10%~82.88%,内含子序列所占比例在17.12%~21.90%.相对于低能组,高能组蛋鸡肝脏中有82个基因上调表达、106个基因下调表达.差异表达基因GO功能富集分析发现有314个显著富集的GO功能(P<0.05,下同),其中,241个富集在生物过程(BP),18个富集在细胞组分(CC),55个富集在分子功能(MF).脂质代谢过程和细胞脂质代谢过程富集的基因分别有16和14个,占差异表达基因总数的8.51%和7.45%;脂质代谢过程较细胞脂质代谢过程多出的基因是PLIN1和FGF19.差异表达基因KEGG信号通路富集分析发现有4条显著富集的KEGG信号通路,且均与蛋鸡肝脏的脂质代谢相关.[结论]育成期对蛋鸡进行高能饮食饲喂,主要是通过上调或下调脂质代谢相关基因表达而影响肝脏脂质代谢,最终实现蛋鸡生产性能调控.     

野生植物淀粉的加工技术

<正> 天然野生植物淀粉富含蛋白质、维生素及人体不可缺少的镁、锌、锗等微量元素,无农药污染,具有保健效果。各地农村可针对本地资源收集加工出口,拓宽致富途径。 (一)葛根粉 1、采集和贮藏 葛根为豆科葛属植物,以野葛和粉葛分布最广。葛根采集     

小麦幼苗根系应答重金属Pb胁迫的转录组分析

为了探究小麦对重金属铅(Pb)胁迫应答的分子机制,采用水培法对小麦品种矮抗58进行不同质量浓度[0(对照)、40、80、160 mg/L]Pb胁迫处理,并对幼苗根系进行转录组测序,筛选分析差异表达基因,进行GO分类及KEGG富集分析。结果表明,不同质量浓度Pb处理下,小麦幼苗的根长和根数均受到抑制,且随着Pb质量浓度升高抑制作用增强。在Pb胁迫处理与CK间共获得了38 904个差异表达基因。其中,40、80、160 mg/L Pb条件下分别有6 072、16 581、16 251个差异表达基因。选取80 mg/L Pb处理的差异表达基因作为研究重点分别进行GO分类和KEGG通路富集分析。GO分类发现,上调差异表达基因主要富集在免疫系统过程、运动过程、代谢过程、节律性过程及催化活性和电子载体活性等方面,下调差异表达基因主要富集在发育过程、生长过程、定位过程、复制过程、生殖过程及转运活性和抗氧化活性等方面;KEGG富集分析发现,上调差异表达基因主要涉及植物激素信号转导途径、植物-病原互作途径、药物代谢途径、MAPK信号通路等方面,下调差异表达基因主要涉及次生代谢物的生物合成途径、苯丙烷类生物合成途径、抗生素生物合成途径、碳代谢和蔗糖代谢等方面。选取6个响应Pb胁迫的差异表达基因进行RT-PCR验证,结果表明6个差异表达基因的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,进一步验证了RNA-Seq结果的准确性。     

全糯性小麦济糯116的籽粒蛋白质组学分析

糯小麦是指不含直链淀粉或者直链淀粉含量很低的小麦品种,它对小麦的淀粉以及面团等特性都有很大的影响。解释小麦淀粉糯性变异的机制,对于改良小麦品质具有重大意义。本研究以全糯性小麦济糯116及普通小麦济麦22为材料,利用TMT(tandem mass tags)定量蛋白质组学技术结合生物信息学分析法,分析差异表达蛋白及其功能和通路等富集情况。结果表明,两个小麦品种中共鉴定出161个差异表达蛋白,其中上调蛋白59个、下调蛋白102个。差异蛋白的GO富集分析发现,在分子功能中,富集在淀粉合成酶活性类、核糖体RNA N-糖基化酶活性类和RNA糖基化酶活性类蛋白的差异倍数较大。KEGG分析发现,核糖体代谢途径及淀粉和蔗糖代谢途径中的差异蛋白最多,表明除淀粉和蔗糖代谢外,核糖体代谢也可能参与小麦糯性机制。本研究为进一步探索小麦籽粒糯性遗传机制提供了参考。     

淀粉型甘薯的加工利用及其产业化对策

一、甘薯淀粉的特性及其应用甘薯是富含淀粉的块根作物,它一般含淀粉15％～20％,有些高淀粉品种的淀粉含量高达28％以上。鲜薯淀粉含量     

干旱胁迫下香蕉幼苗蛋白质组学分析

[目的]研究干旱胁迫下香蕉蛋白表达情况,为探索香蕉的抗旱分子机制提供理论依据.[方法]以桂蕉1号组培苗叶片为材料,对其进行干旱胁迫处理,运用iTRAQ结合液相色谱—质谱联用(LC-MS-MS)技术对其差异蛋白进行检测,并通过生物信息学分析对香蕉叶片蛋白质组进行鉴定.[结果]从干旱胁迫处理的组培苗叶片中共鉴定出1655种蛋白,其中获得定量信息的蛋白有1023种,差异表达蛋白78种,包括上调蛋白32种和下调蛋白46种.GO生物进程分析结果表明,78种差异表达蛋白参与了细胞过程、代谢过程、响应刺激胁迫过程及单有机体过程等多个生物进程.GO分子功能分析结果表明,上调蛋白主要具有催化活性功能、结合功能、抗氧化活性和功能调节;下调蛋白主要具有催化活性功能和结合功能.GO富集分析结果显示,上调蛋白主要参与过氧化氢反应、活性氧反应等;下调蛋白主要参与淀粉代谢、二糖代谢、蔗糖代谢、寡糖代谢、细胞碳水化合物生物合成等多个碳素代谢进程,且其主要是质外体、胞外区、类囊体等部位的组分,参与1,6-二磷酸果糖1-磷酸酶反应、蔗糖磷酸酶反应及碳水化合物磷酸酶反应等.在氮素代谢过程中,参与甘氨酸代谢的丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)在线粒体中的含量明显下降,而参与活性氧代谢的过氧化氢酶(CAT)含量明显上升.[结论]干旱胁迫下香蕉的表达蛋白种类及数量发生明显变化,且其抗旱机制是多种蛋白质共同作用的结果,主要通过调节物质和能量代谢及应激活动来发挥作用.     

意大利蜜蜂6日龄幼虫肠道内球囊菌的差异表达基因分析

为检测蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)在胁迫意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)幼虫后期的基因表达谱,利用RNA-seq技术对纯培养的球囊菌孢子及球囊菌胁迫的意蜂6日龄幼虫肠道进行深度测序。通过比较处理组和对照组得到21 361个差异表达基因(DEGs),包括15 306个上调基因和6 055个下调基因。GO富集分析结果显示,上调基因富集于39个GO条目(term),基因富集数最多的为细胞进程(2 416unigenes)、细胞(2 408 unigenes)和细胞组件(2 408 unigenes);下调基因富集于38个GO term,基因富集数最多的为代谢进程(1 227 unigenes)、细胞进程(1 185 unigenes)和细胞(1 131 unigenes)。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上调基因富集在119个通路,其中基因富集数最多的是核糖体(221 unigenes),其次为内质网中蛋白加工(190 unigenes)和内吞作用(177 unigenes);下调基因富集在113个通路上,基因富集数最多的是核糖体(144 unigenes),其次为RNA转运(113 unigenes)和氨基酸生物合成(108 unigenes)。进一步分析发现,富集在MAPK信号通路上的64个基因上调表达,说明该通路在球囊菌胁迫后期被激活。研究结果不仅为揭示球囊菌在胁迫意蜂幼虫后期的病原-宿主互作提供了重要信息,也为阐明球囊菌致病的分子机制奠定了基础。     

含淀粉反相乳液及交联淀粉微球制备

[目的]研究影响含淀粉反相乳液稳定性的因素,优化交联淀粉微球制备工艺。[方法]采用单因素法研究影响反相乳液稳定性的主要因素,用正交试验法确定了合成交联淀粉微球的最佳工艺。[结果]使用0.6%的Span60（HLB=4.70）,油、水相体积比为3∶1,水相中淀粉浓度为16%时可形成稳定的W/O型含淀粉反相乳液;制备微球的最佳工艺条件为：油、水相体积比4∶1,淀粉乳浓度16%,交联剂用量3 ml,反应温度45℃,乳化剂用量0.3%;微球产品近似球状,球体表面粗糙,粒径分布均匀,平均粒径15μm。[结论]经过优化的制备工艺能够合成粒径均匀的交联淀粉微球。     

利用13C CP/MAS测定葛根淀粉晶体结构

对淀粉颗粒粒度分布、热力学性质、微观结构、淀粉晶型以及双螺旋含量和相对结晶度的测定等表征葛根淀粉的物理性质和物理化学性质进行系统性探究,并以马铃薯淀粉作为对照。结果表明,葛根淀粉颗粒粒度大小的分布模式呈双峰型;起始糊化温度为64.32℃,糊化焓为1.77 J·g~(-1)。通过固体核磁可以测定葛根淀粉的晶体结构含淀粉的晶型,双螺旋含量和相对结晶度,其中,通过对NMR图谱中化学位移在94~110 nm处的C1区进行分峰,产生了2个副峰表明了葛根淀粉为Cb型晶体,同时利用X晶体衍射(X-ray diffraction,XRD)对葛根淀粉颗粒进行,衍射角在5.7°、15.3°、17.2°和17.5°时出现明显尖峰,证明葛根淀粉晶型为C型。13C CP/MAS固体核磁和XRD对葛根淀粉相对结晶度含量的测定结果分别为28.7%和19.18%,且通过13C CP/MAS得到葛根淀粉双螺旋含量为41.21%。     

高淀粉型甘薯新品系主要农艺性状分析及筛选

[目的]筛选出高淀粉含量的甘薯新品种。[方法]选择8个淀粉型甘薯新品系进行品比试验,对其农艺性状及淀粉含量进行分析。[结果]品系47208鲜薯产量及淀粉产量均比对照品种徐薯22高,其鲜薯产量比对照高12.64%,淀粉产量比对照高20.35%,该品系结薯性好,可供参加湖南省区域试验;品系41034淀粉产量最高,薯形好,可作为备选品种,再次进行品比试验,进一步验证。[结论]该研究可为高淀粉型甘薯新品系的推广提供科学依据。     

苹果片在干制条件下的蛋白质组学分析

[目的]研究苹果片在干制条件下及复合护色剂处理后的蛋白质水平变化。[方法]采用Label free技术分析了苹果片在干制条件下及复合护色剂处理后果肉中蛋白质组学的变化。[结果]一共检测到319个差异蛋白上调,590个下调,分别参与了多个不同的代谢途径。其中,催化活性catalytic activity(48个差异表达蛋白)、氧化还原过程oxidation-reduction process(18个差异表达蛋白)、应激反应response to stress(17个差异表达蛋白)等多个途径的蛋白差异表达明显。KEGG富集分析结果显示,共有2个基因通路显著富集,在氧化磷酸化Oxidative phosphorylation中有5个蛋白参与显著富集;在代谢通路Metabolic pathways中有11个蛋白参与显著富集。这2个途径与抗氧化、褐变酶合成途径有关。[结论]该研究首次在苹果片干制条件下及复合护色剂处理后采用蛋白质组学的方法分析差异蛋白的表达变化,为复合护色剂在实践中果蔬护色提供科学依据。     

基于GEO数据库分析番茄干旱胁迫关键基因与信号通路

为研究干旱胁迫对番茄生长的影响,本研究利用生物信息学分析方法筛选番茄干旱胁迫的关键基因,通过检索GEO数据库中关于番茄干旱胁迫的基因芯片数据,获取GSE39894和GSE106317两个数据集矩阵数据,利用GEO2R分析工具进行差异表达基因筛选,应用DAVID在线数据库对差异表达基因进行GO功能分析和KEEG通路富集分析,运用STRING数据库和Cystoscopes软件构建差异表达基因的蛋白互作网络,并使用MCODE及Cytohubba插件筛选出参与干旱胁迫的最显著模块及关键基因。本实验筛选出1583个差异表达基因,其中748个上调基因,835个下调基因,GO功能分析和KEEG通路富集分析表明,这些差异基因在代谢通路、次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导、苯丙烷生物合成等方面显著富集,蛋白互作网络分析筛选出K4C9D8＿SOLLC、K4B0Q1＿SOLLC、CB13＿SOLLC、PSBP＿SOLLC、K4BCF4＿SOLLC等10个关键基因,这些差异表达基因很可能是番茄干旱胁迫潜在的生物标志物。     

1-MCP处理采后红阳猕猴桃果实生理效应的研究

【目的】为探究1-甲基环丙烯（1-MCP）处理结合冷藏（1～4℃）贮藏采后‘红阳’猕猴桃果实条件下保鲜的分子调控机制。【方法】以‘红阳’猕猴桃果实为材料，采用1-MCP配合冷藏进行红阳猕猴桃保鲜，研究贮藏过程中果实生理效应的变化。【结果】1-MCP处理结合冷藏保藏可以减缓猕猴桃果实软化速度，抑制TSS、可滴定酸、VC及花色苷的降解，减缓MDA的积累，维持了SOD的活力，降低果实中乙烯释放量。利用RNA-Seq技术进行转录组学比较分析，共筛选获得2 380个差异表达基因，其中上调表达基因有1 503个，下调表达基因877个。GO富集分析表明，差异表达基因显著富集在细胞组分、分子功能和生物过程中的肽生物合成与代谢、酰胺生物合成、蛋白质运输、防御反应等功能类别。KEGG富集分析显示，上调基因主要富集于植物激素信号转导通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路以及苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等抗氧化等相关通路，推测蛋氨酸代谢表达的增加是减少乙烯合成的主要原因之一。下调基因主要富集在丙酮酸代谢通路、叶绿素代谢、烟酸和烟酰胺代谢以及蛋白酶体代谢通路等影响呼吸作用强度的通路。【结论】1-MCP结合冷藏处理‘红阳’...     

枯草芽孢杆菌NCD-2对棉花根系分泌物L-脯氨酸响应的转录-蛋白质组学联合分析

【目的】棉花根系分泌物L-脯氨酸是影响生防菌株定殖的关键因素之一,前期研究发现L-脯氨酸能够提高枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）NCD-2生物膜形成能力。通过高通量测序技术分析L-脯氨酸调控枯草芽孢杆菌NCD-2生物膜形成和生防潜力相关的基因,为深入认识棉花根系分泌物与生防菌株的分子互作关系打下基础。【方法】以枯草芽孢杆菌NCD-2菌株为供试材料,外源添加浓度为10 mg·mL^-1的L-脯氨酸共培养24 h后,分别进行转录组（RNA-seq）和同位素标记相对定量蛋白质组技术（iTRAQ）分析,对所获得的转录组和蛋白质组数据进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）验证不同代谢通路中部分差异基因的表达情况。 【结果】转录组分析发现,L-脯氨酸和NCD-2菌株共培养后,获得1 071个差异表达基因（DEG）,其中602个基因上调,469个基因下调。GO分析发现在生物过程、细胞组分和分子功能方面分别有49、14和30个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在化合物代谢、鞭毛组装、细菌运动和趋化作用。蛋白质组学分析发现,筛选到211个差异表达蛋白（DEP）,其中118个蛋白上调,93个蛋白下调。GO分析发现在生物过程和分子功能方面分别有13和8个功能条目显著富集。KEGG代谢通路主要富集在氨基酸代谢、碳水化合物类代谢、鞭毛组装和ABC转运蛋白。进一步转录-蛋白质组学联合分析发现,在L-脯氨酸作用下,检测到共有的显著差异表达基因（或蛋白）112个,其中38个基因（或蛋白）下调,74个基因（或蛋白）上调。GO功能显著富集主要集中在营养库活性、催化活性、细胞膜、定位、细胞脂质代谢过程、氧化还原过程、sigma因子活性、转运活性、芽孢形成9个方面。KEGG代谢通路主要富集在能量代谢、ABC转运蛋白、抗生素生物合成、鞭毛组装、运动或趋化作用和双组分系统方面。RT­qPCR验证了26个差异表达显著基因,结果发现在表达量上存在一定的差异,但表达趋势与RNA­seq和iTRAQ组学分析结果基本一致。【结论】棉花根系分泌物L-脯氨酸与枯草芽孢杆菌NCD-2之间的互作存在一个复杂的生物过程,依赖于不同代谢通路网络中的多个基因。双组分系统、抗生素生物合成、能量代谢、运动或趋化作用、鞭毛组装和ABC转运蛋白通路中的差异基因（或蛋白）可能在棉花根系分泌物与枯草芽孢杆菌互作过程方面发挥着重要作用。