仁用杏花芽3个发育时期数字基因表达谱分析

以仁用杏‘优一’为试材,运用转录组、数字基因表达谱技术,研究了仁用杏花芽萌动期前后相关基因的表达规律。结果发现,仁用杏花芽在花芽萌动期前后进行着各种旺盛的生物合成和代谢活动,且4个开花调控途径（光周期途径、春化途径、自主途径、GA调控途径）均已启动,光周期途径在花芽萌动时发挥重要作用,涉及到了74条基因,其中有38条差异基因上调表达,29条下调表达;GA途径在花芽萌动期对花芽的生长发育调控表现为抑制作用,涉及到了60条基因,其中有13条差异基因上调,9条差异基因下调;其他两条途径于花芽萌动前作用,其中春化途径涉及到了23个基因,其中有4条差异基因上调,15条差异基因下调;自主途径涉及到了24条基因,其中有3条差异基因上调,11条差异基因下调。本研究通过数字基因表达谱分析,初步了解仁用杏花芽萌动前后的网络途径,为后期对仁用杏花芽相关开花基因的研究、探明仁用杏早花的分子机理及通过分子育种方法培育仁用杏晚花品种提供坚实的理论依据。     

利用转录组测序分析外源GA_3解除大蒜气生鳞茎休眠相关基因

利用外源GA_3打破'金乡'大蒜气生鳞茎休眠,采用高通量测序技术对休眠气生鳞茎和GA_3处理气生鳞茎进行转录组测序,分析筛选响应外源GA_3的差异表达基因,探究差异表达基因与GA_3解除气生鳞茎休眠的关系。结果表明:外源GA_3可有效打破气生鳞茎休眠;通过转录组测序得到上调差异基因4 588个,下调差异基因55 857个;28 107个差异表达基因在KEGG中获得注释,其中在代谢途径中获得注释的差异基因最多,其次为遗传信息处理途径。差异表达基因较多的富集于植物激素信号转导途径且富集结果显著;筛选出参与GA、ABA、ZR信号转导的显著差异表达基因GAI、SLR1、PP2C等,其表达情况与气生鳞茎内源激素含量的变化情况一致,推测外源GA_3可通过抑制GA信号途径负调控因子DELLA基因的表达,激活赤霉素的生物合成及信号转导过程,使气生鳞茎休眠解除,同时PYL的表达量显著降低,从而使得脱落酸含量相对降低,有利于休眠解除;qRT-PCR验证结果显示测序结果和实际结果一致。     

‘红元宝’紫玉兰两次花芽分化差异代谢通路及关键调控基因筛选

为了探究调控‘红元宝’紫玉兰一年两次花芽分化的成花关键基因和代谢通路，对其两次花芽分化过程的前、中、后期花芽样本进行转录组和代谢组测序分析。转录组拼接后共得到43 257条Unigene，其中鉴定出35个差异表达的成花关键基因；代谢组共检测到569个代谢物。结合转录组和代谢组分析，两次花芽分化中期产生差异基因最多，共4 074个。第二次花芽分化产生的差异代谢物蔗糖（Sucrose）和3–氰基丙氨酸（3-Cyanoalanine）大幅上调，甲基丙二酸（Methylmalonic acid）大幅下调，它们在4条KEGG通路上与相应时期的差异基因的相关性值|PCC| > 0.80且P < 0.05。蔗糖与淀粉代谢通路中，差异代谢物海藻糖（Trehalose）与该通路中7个差异基因相关性值|PCC| > 0.80。通过CCA（Canonical correspondence analysis）分析：两次花芽分化的中期，筛选出存在差异转录调控机制的KEGG通路共3条，分别为ko01200碳代谢、ko00630乙醛酸和二羧酸代谢和ko02010ABC转运蛋白。从35个成花基因中随机挑选6个（MlCOL9、MlGA9、MlGAI、MlSPL4、MlSPY、MlSVP）进行qPCR验证，其表达模式与转录组基本一致，说明转录组数据可靠。研究表明：‘红元宝’紫玉兰二次花芽分化是受到光周期途径、春化途径、年龄途径和赤霉素途径的共同影响以及8条代谢通路的协同作用而产生，且代谢物蔗糖和海藻糖在其中发挥重要的作用。     

基于转录组测序的西瓜果肉硬度相关基因表达分析

以脆肉型‘京欣3号’西瓜和硬肉型‘甜王’西瓜为样品,评价果肉硬度表型差异,并利用转录组测序技术检测2个品种间差异表达基因。结果发现‘,甜王’西瓜品种果肉硬度是‘京欣3号’西瓜的1.9倍,表型与‘京欣3号’西瓜具有显著性差异。转录组测序结果显示,与‘京欣3号’西瓜相比‘,甜王’西瓜样品有5 342个基因差异表达,其中2 360个基因上调表达,2 982个基因下调表达。差异基因主要注释在碳水化合物代谢、信号转导、脂质代谢等途径,其中与果肉硬度变化的候选基因主要包括果胶酯酶、果胶裂合酶、聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶、纤维素合酶、β-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、酸性几丁质酶、几丁质酶、木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶和脂氧合酶基因。钙调蛋白、乙烯反应转录因子、乙烯不敏感样蛋白、WRKY转录因子、MYC2转录因子、过氧化氢酶、呼吸爆发氧化酶和脱落酸受体PYR1参与果肉细胞活动信号转导,可能与果肉硬度相关。     

树体休眠期前苹果花芽对低温早期响应的转录组分析

【目的】从总体上了解苹果花芽早期响应低温信号的基因表达情况,以期了解苹果休眠期花芽早期反应的分子网络,从而为苹果抗冷性研究提供理论依据。【方法】于树体休眠前收集花芽,低温(4℃)处理45 min(T1)、90 min(T2)和240 min(T3),常温处理为对照(T0),利用转录组技术分析了树体休眠前苹果花芽响应低温信号早期的基因表达情况,利用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)进行数据验证。【结果】与对照相比,T1、T2和T3分别获得237、508和990个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。GO富集分析表明:处理前期的DEGs主要涉及碳水化合物有关的代谢、单体碳水化合物代谢过程,而后期主要涉及刺激反应、胁迫响应和DNA的转录等生物学过程。KEGG富集分析表明DEGs主要参与了"植物-病原菌互作","植物激素信号转导"等。其中,在响应低温信号后,参与钙调素/钙调素类蛋白(Ca2+–CaM/CML)代谢的基因MDP0000808334、MDP0000263349等及参与脱落酸(Abscisic acid,ABA)、油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)和赤霉素(Gibberellin,GA)信号代谢的基因MDP0000189486、MDP0000122792和MDP0000287039等上调表达显著。【结论】Ca2+信号通路可能主要参与了苹果花芽的冷响应过程。此外,ABA、BR和GA等激素可能在苹果花芽响应低温信号中也起重要的调控作用。     

盐碱胁迫下羊草转录因子的转录组分析

以羊草为试材,采用罗氏454二代测序方法,研究了羊草转录因子家族在逆境胁迫条件下来自38个家族的243个转录因子表达差异模式,以期揭示WRKY、C3HL、NAC等转录因子家族差异基因数量,探讨羊草的抗逆分子机制。结果表明:羊草转录组测序片段经de novo拼接共获得104 105条Unigene序列,对照含有97个转录因子基因,盐碱处理组含有213个转录因子,其中67个转录因子为2组共表达。差异基因表达分析揭示羊草主要通过WRKY、C3HL、NAC转录因子家族的差异表达调控盐碱适应性。该研究为耐盐碱型作物培育奠定了基础。     

甜樱桃芽酚类物质含量及相关酶活性变化与自然休眠的关系

 以7年生甜樱桃‘红灯’和‘早红宝石’为试材, 研究了酚类物质含量及相关酶活性在自然休眠期间的动态变化, 探讨了温度对酚类物质含量的影响。结果表明, 甜樱桃芽酚类物质在自然休眠期间持续缓慢增加, 随休眠的结束, 含量急剧下降, 不同品种之间有差异, 自然休眠结束后总酚含量降至最低。花芽中的酚类物质含量略高于叶芽, 多酚氧化酶( PPO) 、苯丙氨酸解氨酶( PAL) 活性差别不大; 不同需冷量的品种之间差异明显。芽中PAL活性与总酚含量的变化趋势呈正相关。而PPO活性在自然休眠期间逐渐升高。低温(5℃) 促进酚类物质的积累, 中期使其提前达到高峰并进入下降阶段, 后期加速其降低;高温(20℃) 效果相反, 变温(5℃/20℃) 效果不明显。     

杭州和泰安甜樱桃不同发育阶段花芽内含物及花芽质量的比较研究

【目的】比较杭州和泰安地区甜樱桃在休眠前、休眠中、花芽萌动前花芽内营养物质含量与内源激素水平差异,对花芽萌动前两地区甜樱桃花芽内含物及其与花芽质量相关的综合分析,从生理水平揭示杭州地区花芽发育质量较低的原因。【方法】以低温需冷量不同的2个甜樱桃品种为试材,比较杭州和泰安地区相同甜樱桃品种在不同发育阶段花芽内含物水平差异,对花芽萌动前甜樱桃花芽内含物进行主成分分析并与花芽形态指标、花器官发育质量进行相关性分析。【结果】两地区甜樱桃在不同发育阶段花芽内含物有较大差异。杭州地区甜樱桃在进入休眠后花芽内淀粉、可溶性蛋白含量先大量增加后下降,还原糖含量基本稳定,泰安地区甜樱桃花芽内可溶性蛋白含量增加。在花芽萌动前,泰安甜樱桃(TS、TB)花芽内可溶性蛋白含量分别为杭州甜樱桃(HS、HB)的1.16、1.13倍,还原糖含量分别是其的2.00、1.59倍。主成分分析表明,在花芽萌动前,泰安地区甜樱桃花芽内含物水平较高。相关性分析表明,花芽萌动前花芽内含物水平与花芽大小及后期花器官发育质量相关。【结论】花芽萌动前,杭州地区甜樱桃花芽内营养物质贮备较不充足,其内含物水平偏低,尤其是可溶性蛋白、还原糖含量较低,使后期花器官发育质量均受到一定影响。     

蓝莓C2H2家族基因在花芽休眠解除中的作用初探

为了解蓝莓C₂H₂锌指蛋白在花芽休眠中的功能，通过生物信息鉴定蓝莓C₂H₂-ZFP基因家族成员，利用转录组数据和荧光定量PCR分析其在花芽内休眠解除过程和外源脱落酸处理下的表达模式。在蓝莓中共鉴定到VcC₂H₂-ZFP家族79个成员，通过系统进化树和保守基序将其分为3组。分析表明：VcC₂H₂-ZFP家族成员在蓝莓各器官中均有表达，其中15个在花芽内休眠解除过程中表达存在显著差异，如Vc31g303.5、Vc7g51.6、Vc16g355.5在深度内休眠时期表达量高，而休眠解除后表达量较低。VcC₂H₂-ZFP启动子含有大量光反应、防御应激、脱落酸、赤霉素等激素响应元件。外源脱落酸处理花芽能显著促进Vc16g355.5、Vc7g51.6、Vc31g303.5等的表达。本研究结果揭示蓝莓部分VcC₂H₂-ZFP可能通过响应脱落酸...     

甜樱桃不同砧穗组合成花调控关键基因表达差异研究

为了研究甜樱桃(Prunus avium)成花调控关键基因在不同砧穗组合中表达差异,以甜樱桃‘艳阳’(Sunburst)为接穗,‘ZY-1’(P.cerasus)、马哈利(P.mahaleb)和‘兰丁2号’(P.avium × P.pseudocerasus)为砧木的嫁接组合为试材,调查统计4年干龄不同砧穗组合的总花芽量及开花情况;克隆甜樱桃成花调控网络中EARLY FLOWERING 3(ELF3)、CONSTANS(CO)、FLOWERING LOCUS T(FT)等9个关键作用基因,并利用实时荧光定量PCR对不同砧穗组合接穗的幼叶、叶芽、成龄叶、花芽、叶芽附近叶片叶柄及花芽附近叶片叶柄中这些基因的表达量鉴定。结果显示,艳阳/ZY-1、艳阳/马哈利和艳阳/兰丁2号组合的平均单株花芽量分别为279、288和317朵,不存在明显差异,但不同组合的花期却明显不同,当艳阳/马哈利有72%花芽处于开放期时,艳阳/兰丁2号的花开放比例只有7%,艳阳/ZY-1的花开放比例为49%;此外,PaELF3、PaCO、PaFT等9个成花关键基因,在同一时期不同砧穗组合的接穗组织中表达量存在差异,其中PaAP1在不同砧穗组合的花芽中表达模式与花期规律一致,表明PaAP1与樱桃花期调控密切相关。     

茄子反向温敏雄性不育系可溶性糖含量及相关基因表达分析

为揭示茄子反向温敏核雄性不育(rTGMS)发生与糖类代谢的关系,以茄子rTGMS系‘05ms’及温度不敏感系‘S63’为试材,对不育期和可育期的叶片及花蕾的可溶性糖含量进行比较,结果表明,‘05ms’在不育和可育时期叶片和花蕾中的可溶性糖含量均显著低于‘S63’;进一步对‘05ms’花蕾进行转录组测序及对其糖类代谢相关途径进行分析,发现差异表达基因主要富集在3个通路:淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖异生和氨基糖和核苷酸糖代谢,其中淀粉和蔗糖代谢通路的差异基因最多且大部分在低温条件表达下调,主要影响了葡萄糖和半乳糖醛酸的合成。此结果初步揭示了茄子反向温敏雄性不育系中糖类代谢响应温度变化的特点,为茄子雄性不育杂交育种提供理论依据。     

越橘FWL/PLAC8家族基因特征及表达分析

以高丛越橘(Vaccinium corymbosum)大果型品种‘奥尼尔’和小果型品种‘蓝雨’为试材,测定花芽膨大与果实发育期间生长曲线及成熟果实的部分生理指标;开展包含PLAC8保守结构域的FWL(fruit weight like)基因全基因组鉴定与序列分析,并应用实时荧光定量PCR法检测VcFWL/PLAC8基因亚家族成员在花芽膨大与果实发育进程中的相对表达水平。结果表明:‘奥尼尔’果实单果质量与横径自S2期起均显著高于‘蓝雨’,其成熟果实中心室数、单果种子数及种子质量也显著高于‘蓝雨’果实。越橘VcFWL/PLAC8家族包含11个成员,分布于10条染色体上,结构分析显示这些基因均包含2~3个外显子。大部分VcFWL/PLAC8基因包含高度保守的结构域,聚类分析可将其分为3个亚家族,其中B和C亚家族成员间高度保守。qPCR分析表明A与C亚家族基因的表达模式和越橘花芽与果实发育进程中细胞增殖趋势一致,B亚家族基因的表达丰度较低,推测VcFWL/PLAC8基因可能通过不同的机制和途径参与调控果实的生长发育。     

利用VIGS技术研究草莓FaMYB5的功能

以‘丰香’草莓(Fragaria×ananassa‘Toyonaka’)为材料,采用病毒诱导的基因沉默技术(Virus-induced Gene Silencing,VIGS)对果实中类黄酮化合物代谢相关转录因子基因FaMYB5进行沉默,并对沉默后果实类黄酮化合物代谢途径相关的结构基因和其他转录因子基因表达量进行半定量RT-PCR及RT-qPCR分析。并分别采用HPLC和香草醛—硫酸比色法对沉默后果实中花青素苷和原花青素含量进行测定。成功构建了pTRV2-FaMYB5的VIGS沉默载体,并建立了草莓果实VIGS沉默体系,FaMYB5基因沉默效率达60%;FaMYB5基因沉默处理与阴性对照相比,草莓类黄酮化合物代谢途径相关结构基因和转录因子表达量均发生改变,其中FaMYB9、FaLAR、FaDFR、FaANR表达量显著增加,从而导致果实中原花青素含量增加;而花青素合成相关基因FaANS的表达量减少1/2,FaMYB10表达量变化并不显著。此外,bHLH家族的转录因子基因FabHLH3和FabHLH3Δ随着FaMYB5的沉默表达量显著下降,而FaGL3显著升高。结果进一步证明FaMYB5转录因子对草莓类黄酮化合物代谢途径中的原花青素合成途径起负调控作用。     

梅花PmMYB21在花丝伸长过程中的功能与表达调控分析

MYB21是调控雄蕊花丝伸长的关键转录因子。以梅花（Prunusmume）早花品种‘粉红朱砂’与晚花品种‘早绿萼’的花芽为材料，分别克隆得到两个序列完全一致的PmMYB21。序列分析表明PmMYB21蛋白含有MYB转录因子的R2R3保守结构域，系统进化分析表明PmMYB21与其他物种的MYB21有较高的同源性，亚细胞定位结果显示其位于细胞核内。PmMYB21的表达水平在两个梅花品种开花过程中随花丝伸长而升高；相对于晚花品种，早花品种表达上调时间显著提前。在两个梅花品种的PmMYB21启动子–1 529～–1 243 bp区域中均检测到CG序列型的甲基化水平下调，该区域甲基化水平与PmMYB21的表达量呈负相关；并在此区域检测到脱落酸、赤霉素和光响应元件，推测这些调控过程可能受到甲基化修饰的影响。加权基因共表达网络分析（WGCNA）结果显示，5296个差异表达基因与Pm MYB21具有连通性，显著富集于激素响应等生物过程。结合WGCNA筛选结果和表达趋势分析，预测Pm MYB21介导生长素（IAA）、赤霉素（GA）和茉莉酸（JA）等激素的信号转导，进而参与梅花花丝的伸长。     

PpyERF060-PpyABF3-PpyMADS71调控乙烯信号通路介导的梨芽休眠进程

为明确DAM(Dormancy-Associated MADS-box)基因参与休眠过程调控的分子机制,以‘砀山酥梨’花芽为研究材料,对前期鉴定出的梨DAM基因PpyMADS71的上游调控因子开展挖掘与初步分析。结果表明：（1）芽休眠过程中乙烯响应基因PpyERF060(ethylene responsive factor 060)与PpyMADS71共表达,酵母点突变实验及双荧光素酶实验确定PpyERF060结合在PpyMADS71启动子的DRE1元件处并激活其表达;过表达PpyERF060的‘茄梨’愈伤组织中PpyMADS71表达上调,进一步证明转录激活作用。（2）对PpyERF060的上游基因展开探索,发现可对其转录产生激活作用的ABA响应因子PpyABF3(ABRE BINDING FACTOR 3),并初步确定PpyABF3在PpyERF060启动子上的结合位点。（3）外源乙烯可诱导‘砀山酥梨’芽中PpyERF060表达,同时抑制PpyABF3转录;且在‘茄梨’愈伤组织中过表达PpyERF060对PpyABF3的转录起到抑制作用。通过上述结果,初步发现由PpyERF060、P...     

苹果‘长富2号’开花调控转录因子基因MdIDD7的克隆及表达分析

以‘长富2号’苹果为试验材料,采用RT-PCR的方法,从其芽中克隆得到INDETERMINATE DOMAIN(IDD)转录因子基因MdIDD7,其开放阅读框长度为1 626 bp,编码541个氨基酸。序列比对和结构域分析表明,该转录因子含有1个核定位信号和4个高度保守的锌指蛋白结构域。系统进化树分析表明,MdIDD7与白梨(Pyrus×bretschneideri,XP_009364602.1)、桃(Prunus persica,XP_007225628.1)和梅(Prunus mume,XP_008220893.1)聚在一起。实时荧光定量PCR表明,MdIDD7在‘长富2号’不同组织(茎、叶、花、果和芽)中均有表达,其中芽的表达量最高。花后40~60 d,MdIDD7在易成花品种‘烟富6号’芽中表达量显著高于难成花品种‘长富2号’。"小年"树顶芽组织中MdIDD7的表达量显著高于"大年"树。在花芽诱导前期,外源GA处理诱导MdIDD7下调表达,而蔗糖处理诱导其上调表达,说明MdIDD7响应激素和糖信号,促进苹果成花。     

外源激素对休眠期甜樱桃花芽酚类物质含量及相关酶活性的影响

以甜樱桃为试材,研究4种外源激素对自然休眠期甜樱桃花芽酚类物质含量及相关酶活性的影响。结果表明:不同外源激素处理对花芽酚类物质含量的影响效果不同,ABA、IAA在自然休眠前期促进了花芽酚类物质的积累,中期使花芽酚类物质含量维持在较高水平,后期减缓酚类物质含量的降低,而6-BA、GA3的效果则相反;ABA、IAA使多酚氧化酶(PPO)活性降低,使苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性升高,而6-BA、GA3的效果则相反。ABA、IAA处理抑制了花芽休眠的解除,6-BA、GA3处理则有利于花芽休眠的解除。     

利用转录组分析光照对香菇菌丝生长的影响

分别在光照（每天照射200～300 lx白光12 h）与黑暗（对照）环境中培养香菇（Lentinula edodes）菌丝，菌袋培养14 d后观测菌丝表型，并利用转录组分析光照对香菇菌丝生长的影响。结果表明：与黑暗组相比，光照组的菌丝更加浓密洁白；共有112个差异基因上调表达，99个差异基因下调表达。GO功能富集分析表明：差异基因在生物过程中显著富集于多糖分解过程、霉菌毒素代谢过程、真菌毒素生物合成过程等条目，在细胞组成中显著富集于细胞外区域、外部封装结构、细胞壁等条目，在分子功能中显著富集于细胞壁的结构成分、纤维素结合域和过氧化物酶活性等条目。KEGG代谢途径富集分析表明，差异基因富集的通路包括MAPK信号通路、甘油磷脂代谢、组氨酸代谢等。筛选出与菌丝生长相关的14个重要差异表达基因，并对随机选取的7个差异表达基因进行qRT-PCR验证，结果表明差异表达基因的表达模式与转录组分析结果一致。与黑暗组相比，光照组的菌丝漆酶活性更高。光照影响香菇菌丝生长机制模型可能是：香菇菌丝感应到光信号并通过MAPK通路的信号转导途径调控下游转运蛋白表达，进而调控木质素降解酶基因的表达及活性，从而加快菌...     

南亚热带果梅自然休眠特性的研究

为了解南亚热带广东果梅品种的自然休眠特性,采用插枝法对6个主栽果梅品种的自然休眠特性进行了连续4年的观察。结果表明,供试的品种可划分为较短休眠期和较长休眠期2个品种组,横核、大核青属较短休眠期品种组,花芽的休眠期为34.5d、叶芽的休眠期为44.8d;软枝大粒梅、白粉梅、李梅和桃梅属较长休眠期品种组,花芽的休眠期为46.7d、叶芽的休眠期为60.9d。果梅最早进入自然休眠在10月5日,花芽结束休眠最晚在11月30日,叶芽最晚在12月15日。果梅自然休眠期间的日均气温平均值是花芽22.1℃、叶芽21.5℃,日最低气温平均值是花芽18.4℃、叶芽17.6℃,果梅的自然休眠是在较高气温条件下通过的。认为可采用0～14℃低温模式来研究南亚热带果梅品种的低温需求量,在这个模式下,较短休眠期品种组的低温需求量为花芽55.8h,叶芽110h,较长休眠期品种组的低温需求量为花芽94.3h,叶芽180.3h。     

苹果赤霉素信号转导因子MdGAMYB的克隆和表达分析

以‘长富2号’苹果为试验材料,从其短枝顶芽中克隆得到1个赤霉素信号转导因子MdGAMYB,对其进行生物信息学和表达分析。结果表明,MdGAMYB的开放阅读框(ORF)长度为1 656bp,编码551个氨基酸,蛋白质分子量为59.741 kD。生物信息学分析表明MdGAMYB编码的蛋白存在多个糖基化位点和磷酸化位点;序列分析表明,Md GAYMB和其他物种的GAMYB蛋白有很高的相似性,均含有保守的R2R3 DNA结合域和GAMYB家族所特有的Box1,Box2和Box3保守区域;系统进化分析表明,Md GAYMB与梨、梅花、草莓、枣和葡萄等的GAMYB蛋白具有较高的同源性。实时荧光定量PCR分析表明,Md GAYMB具有组织表达特异性,在叶片、花和芽中的表达量较高。外源GA3处理抑制了花芽孕育和翌年成花,抑制MdGAMYB的表达。在易成花品种‘烟富6号’中的表达量高于难成花品种‘长富2号’。