白羊草叶片和根系干旱胁迫下microRNAs差异表达分析

为了探索干旱胁迫下白羊草miRNAs的组织特异性,本研究在干旱胁迫下白羊草（Bothriochloa ischaemum）转录组数据的基础上,采用Illumina测序技术和生物信息学方法,对干旱胁迫和正常生长条件下白羊草苗期叶片和根系miRNAs（microRNAs）进行鉴定和表达分析研究。结果从4个库中鉴定出白羊草中有属于20个家族的79个已知miRNAs和92个新miRNAs。干旱胁迫后叶片和根系中差异表达的miRNAs分别有65个（上调28和下调37）和27个（上调15和下调12）。响应干旱胁迫的主要miRNAs为miR156,miR164,miR166,miR169,miR172,miR396,miR398,miR408,miR528。对这些miRNAs预测的靶基因进行GO生物功能和KEGG代谢通路富集分析表明,植物激素信号转导是叶片和根系响应干旱胁迫共同富集的主要代谢通路,而黄酮类化合物生物合成则是干旱胁迫下叶片富集的最主要代谢通路。     

敏旱和抗旱狗牙根叶片对干旱胁迫的转录组响应差异分析

狗牙根[Cynodon dactylon(Linn.) Pers]是一种优质抗旱草坪草，但其抗旱分子机制有待进一步明确。本研究以抗旱(C138)和敏旱(C32)2个狗牙根基因型为材料，对其正常灌溉(土壤相对含水量为田间持水量的80%～90%)、中度干旱(50%～60%)及重度(20%～30%)干旱处理10 d后的叶片进行取样，利用Illumina高通量测序平台进行转录组测序。与正常灌溉相比，干旱胁迫下C32有1 086个上调基因；C138有525个上调基因；C32整体响应基因数量更多，说明C32主要通过基因的正调控来响应干旱。差异基因GO富集分析显示，C138受到干旱胁迫时有更多的光合作用基因响应，C32主要富集在细胞分裂上。KEGG富集分析显示，中度胁迫下C138主要富集在叶绿素代谢和二萜类生物合成，C32主要富集在氮代谢和类黄酮生物合成；重度胁迫下C138主要富集在类黄酮生物合成，C32主要富集在氮代谢、苯并恶嗪类生物合成。中度胁迫下狗牙根抗旱可能与光合作用有关，重度胁迫下主要与次生代谢和渗透保护有关。次生代谢中的氮代谢、苯并恶嗪类生物合成和渗透保护中的谷氨酸代谢可能是狗牙根抗旱的...     

基于转录组测序的狗牙根抗旱根系关键代谢途径分析

根系是狗牙根响应干旱胁迫的重要器官,其响应不同程度干旱的分子机制有待进一步明确。以抗旱（C138）和敏旱（C32）2个狗牙根基因型为材料,对其正常灌溉（土壤相对含水量为田间持水量的80%～90%）、中度干旱（50%～60%）及重度干旱（20%～30%）下的根系进行取样,基于Illumina高通量测序平台进行转录组测序,共获得43581条单基因,有33025条得到注释。结果表明,与正常灌溉相比,中度及重度干旱下C138共7537个差异基因表达,其中上调1164个,下调6373个;C32有6731个差异基因表达,其中上调4304个,下调2427个。Top20 GO富集分析发现,中度干旱下C138主要富集于氧化还原酶活性、碳水化合物代谢和纤维素结合等,重度干旱下C138主要富集于磷酸代谢及蛋白磷酸化等,C32主要富集于过氧化物酶活性、氧化应激反应等;KEGG Pathway富集分析发现中度干旱下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、苯丙基类生物合成和氮代谢途径;C32主要富集在氧化磷酸化、三羧酸循环（TCA）、核糖体和碳代谢途径;重度干旱胁迫下C138主要富集在谷胱甘肽代谢、花生四烯酸代谢、核糖体...     

基于血浆非靶代谢组学探究急性笼养应激对蛋鸭代谢的影响

随着环保政策改革和养殖业的集约化、规模化发展,蛋鸭叠层式笼养模式的应用越来越广泛,笼养应激对蛋鸭的影响逐渐受到重视。本研究旨在利用非靶向代谢组学分析蛋鸭平养与笼养模式下血浆代谢物的差异。随机挑选平养组(floor-water rearing system, FWR组)和叠层式笼养组(cage-rearing system, CR组)蛋鸭各10只,跖骨静脉采血,通过高效液相色谱-质谱(HPLC-HRMS)非靶向代谢组学技术获得20个在不同饲养模式下的血浆代谢物图谱,经T检验等分析,取差异倍数(Fold-change)ratio≥2或ratio≤1/2、变量重要性(variable importance in projection, VIP)>1、q值<0.05为筛选条件得到显著差异代谢物并作通路富集分析。结果共筛选到差异代谢物30种,其中上调表达的差异代谢物14种(P<0.05),下调表达的差异代谢物16种(P<0.05)。差异代谢物种类主要有甘油磷脂(glycerophospholipids, 16种)、脂肪酰基(fatty acyls, 4种)、羧酸及其衍生物...     

基于气相色谱-质谱联用技术的急性热应激肉鸡血清物质代谢组学研究

本研究旨在运用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析急性热应激肉鸡血清物质代谢组学变化,鉴定出差异代谢物和差异代谢通路,从代谢组学层次揭示肉鸡急性热应激的营养物质代谢途径变化的发生机制。试验选择20只35日龄爱拔益加(AA)肉鸡,随机均分为2组,每组5个重复,每个重复6只鸡。对照组按常规饲养标准温度饲养,热应激组于(32±1)℃下饲养,均持续12 h。翅下静脉采血2 m L,分离血清,经衍生化处理,运用GC-MS技术获得2组肉鸡血清代谢图谱,对试验收集的数据进行代谢物主成分分析和偏最小二乘法分析,鉴定差异代谢物并进行差异代谢通路富集分析。结果表明:利用GC-MS技术,在肉鸡血清中共检测到144种代谢物,筛选出30种差异代谢物[变量权重值(VIP)1,P0.05]。其中延胡索酸、羟丁酸、丙氨酸等14种代谢物含量上调[差异倍数(FC)1],草酸、苹果酸、二羟基丙酮等16种代谢物含量下调(FC1)。代谢通路富集分析表明机体三羧酸循环、半乳糖代谢、丙酸代谢、脂肪酸生物合成等代谢通路发生显著改变(P0.05或P0.01)。由此可见,肉鸡发生急性热应激时血清代谢物和物质代谢途径发生显著改变。鉴定的30种差异代谢物和7种差异代谢通路可作为标志物用于揭示急性热应激的发病机理。     

基于LC-MS代谢组学的植物乳杆菌发酵黄芪的代谢产物分析

试验旨在利用色谱-质谱联用（liquid chromatograph-mass spectrometer,LC-MS）代谢组学技术分析植物乳杆菌发酵黄芪的代谢产物,并探索其互作发酵机制。分别采取植物乳杆菌发酵黄芪（FT组）和未发酵黄芪固态粉末（CT组）,经样本前处理、LC-MS分析、生物学信息分析等探寻差异代谢物并分析代谢通路。结果显示,总离子流图峰图重现性良好,发酵黄芪主要代谢物共鉴定出183种代谢成分,正离子和负离子模式样品间关系PCA图均能良好区分。火山图分析表明,FT和CT组间的代谢物变化具有差异性,正离子模式上调的1 416个代谢物富集到83个代谢途径;下调的935个代谢物富集到83个代谢途径;负离子模式上调的1 040个代谢物富集到52个代谢途径,下调的809个代谢物富集到45个代谢途径。发酵黄芪差异代谢产物酸类、脂类、酮类等氨基酸显著增加,烯类等氨基酸显著下调,其中上调代谢物15个,下调代谢物2个,关键代谢产物主要为α-硫酸二乙酯、2-甲基柠檬酸、3-异丙烯基-6-氧代庚酸等,涉及到丙酮酸代谢、丙酸代谢、半乳糖代谢等途径。本研究结果为发酵黄芪的代谢产物、发酵互作机制和临床应用提供理论依据。     

山羊慢性酒糟中毒血液代谢物分析及乙醇中毒通路关键基因mRNA转录水平变化

本试验旨在揭示慢性酒糟中毒对山羊血液代谢物及其显著性代谢通路——乙醇中毒代谢通路的影响，筛选潜在性诊断生物标志物，为该病神经系统紊乱发生机制及早期诊断提供参考资料。试验选取4月龄健康大足黑山羊与波尔山羊的杂交后代15只，随机分为3组，65%白酒糟组、75%白酒糟组、基础日粮对照组。每隔15 d,进行肝肾、钙磷及蛋白质代谢指标检测，结合临床症状判断山羊慢性酒糟中毒建模成功。采集血样，利用超高效液相色谱—四极杆飞行时间质谱联用技术进行差异代谢物分析并筛选差异代谢物代谢富集通路，研究差异代谢通路中关键基因的表达变化。代谢组学结果表明，慢性酒糟中毒引起山羊体内多巴胺(DA)和2-呋喃酰甘氨酸(2-FG)上调，前列腺素I₂(PGI₂)下调；突触小泡周期、多巴胺能突触、乙醇中毒、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、组氨酸代谢、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成、三羧酸循环、鞘脂信号通路、cAMP信号通路等代谢通路均差异显著(P<0.05)。其中，乙醇中毒代谢途径变化显著，且影响因子>0.2;乙醇中毒代谢通路中，75%白酒糟组TH、DAT表达量显著降低(P&l...     

高羊茅光合作用与激素信号对低氮胁迫的转录组响应

养分胁迫直接影响高羊茅的生长发育,为研究高羊茅对低氮胁迫响应的分子机制,利用Illumina技术从高羊茅幼苗中获得了超过6000万个序列信息,拼接得到72666个unigenes并进行了分析。差异性分析显示,共检测到13112个响应低氮胁迫的基因,其中2346个上调基因,10766个下调基因。GO注释和KEGG显著性富集分析发现,差异基因主要富集在代谢过程、RNA转运、mRNA监测、次生代谢物的合成及胞吞作用通路中。在低氮胁迫下,光合作用相关基因被显著抑制,特别是捕光叶绿素a/b结合蛋白基因,这些基因的下调导致光合活性下降,有机质积累减少;植物激素相关基因大规模上调,表明氮信号与植物激素之间存在反馈调节。qRT-PCR分析表明,选出的差异表达基因与高通量测序结果基本一致。     

基于气相色谱-质谱技术的鸡胸肉代谢组学研究

为鉴定不同鸡种上市日龄胸肌中小分子代谢物与肌肉风味形成的相关性,研究采用气相色谱-质谱联用技术对上市日龄分别为120 d和42 d的北京油鸡和科宝肉鸡(Cobb500)的胸肌进行代谢组学研究。结果表明,北京油鸡和科宝肉鸡胸肌差异代谢物共46种,差异代谢物种类主要包括氨基酸类(19种)、脂肪酸类(10种)、碳水化合物类(7种)、有机酸类(5种)、核苷酸类(2种)等物质外,还包括尿素、胆固醇和多巴胺等代谢物。其中北京油鸡上调表达的差异代谢物14种,下调表达的差异代谢物32种。代谢通路分析显示氨基酸代谢、脂肪酸代谢、半乳糖代谢、生物碱的生物合成和磷酸转移酶系统等代谢通路在不同鸡种胸肌上市日龄风味形成中起主要调节作用。研究结果可为进一步阐明不同鸡种中胸肉风味物质的调控机制提供科学依据。     

基于转录组学比较研究甜高粱幼苗响应干旱和盐胁迫的生理特征北大核心CSCD

探究甜高粱响应干旱与盐胁迫的生理学差异及其分子机制,分析甜高粱在干旱和盐胁迫下的不同基因调控机制和代谢通路,可为饲草作物甜高粱抗逆栽培和育种提供依据。以辽甜1号甜高粱幼苗为材料,使用10%的PEG-6000和0.9%的NaCl模拟中度干旱和盐胁迫,胁迫2和7 d时进行光合气体交换参数、内源激素含量、有机渗透调节物质含量和抗氧化物酶活性测定,同时对幼苗叶片进行转录组测序及生物信息学分析,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:与对照相比,干旱和盐胁迫均显著影响甜高粱幼苗叶片生理指标的变化,但盐胁迫对甜高粱幼苗叶片光合参数和内源激素生长素、细胞分裂素含量抑制程度均高于干旱胁迫,可溶性糖含量在干旱胁迫下显著高于盐胁迫,抗氧化物酶活性和脱落酸含量低于盐胁迫,说明甜高粱对干旱和盐胁迫响应的生理机制不同;利用转录组测序技术鉴定出甜高粱叶片在处理2 d时,干旱和盐胁迫下分别有922和2047个上调基因以及975和1714个下调基因,处理7 d时分别鉴定到157和795个上调基因以及54和722个下调基因;同时鉴定出40个干旱胁迫响应基因和493个盐胁迫响应基因,基于GO富集分析发现甜高粱幼苗在干旱和盐胁迫下响应基因均显著富集于植物逆境响应相关通路,KEGG富集分析发现,干旱胁迫响应基因显著富集于内质网加工和剪切体代谢通路,盐胁迫响应基因显著富集在植物激素信号转导代谢通路;对光合作用、植物激素信号转导、抗氧化物酶和淀粉与蔗糖代谢通路相关差异基因进行分析发现,这些差异基因的表达模式与生理指标变化趋势吻合。因此,甜高粱在转录水平上对盐胁迫的适应稳态落后于干旱胁迫,中度胁迫下甜高粱幼苗对盐胁迫的耐受性要低于干旱胁迫,可溶性糖在甜高粱幼苗抵御干旱胁迫中发挥重要作用,植物激素信号转导和抗氧化物酶活性变化的共同调控是甜高粱幼苗对抗盐胁迫的关键。     

9种豆科牧草总黄酮和总皂苷积累规律的研究

黄酮和皂苷不仅是植物中重要的防御性次生代谢产物,而且具有显著的药理和生理活性,对于植物的抗性研究和工业化应用具有重要意义。对鹰嘴紫云英(Astragalus cicer L.)、红豆草(Onobrychis viciaefolia Scop)、百脉根(Lotus corniculatus L.)、小冠花(Coronilla varia L.)、黄花草木樨(Melilotus officinalis(L.)Desr.)和苜蓿(Medicago L.)多种豆科牧草中总黄酮和总皂苷的周年积累规律和分布特点进行研究,以期为豆科牧草建立科学的牧刈制度和合理应用提供理论依据。结果表明:总黄酮和总皂苷在不同属间和品种间的动态变化各不相同;在不同组织中的分布也不同,在整个生育时期,均为叶片中的含量多于茎秆中的。前5种豆科牧草的总黄酮含量显著高于苜蓿,是提取总黄酮的优质材料;红豆草、鹰嘴紫云英、黄花草木樨及苜蓿的总皂苷含量均高于小冠花和百脉根,是提取皂苷产品的优质材料。     

百脉根种质苗期抗旱性鉴定及综合评价

采用土培法对21份百脉根种质材料进行了苗期抗旱性评价。结果表明：在干旱胁迫下,明显抑制百脉根的正常生长,地上生物量、地下生物量、株高、分枝数明显减小,根冠比明显增加;渗透调节物质丙二醛（MDA）、脯氨酸（PR0）、可溶性糖、可溶性蛋白的含量明显增加,过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活...     

放牧条件下不同牧草品种混播组合的研究

１９９２年１０月至１９９４年１１月，在放牧条件下，对不同牧草混播组合进行了试验研究。试验结果表明，适宜的混播组合为白三叶分别与高狐茅，黑麦草，鸭茅混播，百脉根与黑麦草，鸭茅的组合中，百脉根不能持久存在。在放牧条件下，每年应向人工草地追施适量尿素。     

聚乙二醇模拟干旱胁迫对老芒麦幼苗生长及次生代谢部分产物的影响

本研究采用不同浓度的聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG-6000）溶液对老芒麦（Elymus sibiricus L.）幼苗进行模拟干旱胁迫，研究干旱胁迫对老芒麦幼苗生长、次生代谢相关酶活性和相关产物含量的影响。结果表明：与对照相比，干旱胁迫抑制了老芒麦幼苗生长，叶片不同程度萎蔫，显著降低了叶片相对含水量（Relative water content，RWC）、株高、根长、叶和根鲜重，且中度干旱的降幅大于轻度干旱；干旱胁迫下，过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性在中度干旱胁迫中响应比轻度干旱更迅速；苯丙氨酸解氨酶（L-phenylalanine ammonia-lyase，PAL）活性在轻度干旱20 d和中度干旱15 d时最强；两种干旱处理第15 d时，老芒麦叶片的总酚、类黄酮和单宁含量显著高于对照（P<0.05），且中度干旱胁迫下的增幅较大。综上所述，干旱胁迫导致老芒麦幼苗生长减缓，幼苗叶片POD快速响应，表现较为敏感，POD和PAL相互协作，促进部分次生代谢产物积累，从而使老芒麦适应干旱胁迫。     

青海野生草地早熟禾响应干旱胁迫的代谢通路及转录调控分析

为探究青海野生草地早熟禾（Poa pratensis）响应干旱胁迫的分子机制,本研究以青海野生草地早熟禾抗旱材料‘10-202’和敏感材料‘09-61’为研究对象,采用高通量Illumina Hiseq测序技术对15% PEG-6000模拟的干旱胁迫和正常处理下的2份材料的叶片进行差异基因表达分析。结果表明：‘10-202’处理间存在3 166个差异表达基因（Different expression genes,DEGs）,上调和下调表达基因数目分别为1 979和1 187个;‘09-61’处理间共有314个DEGs,上调表达的有64个,下调表达的有250个。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析发现,2份材料的差异基因均显著富集在淀粉和蔗糖代谢通路。运用MapMan软件对‘10-202’干旱胁迫下与转录调控相关的差异基因进行了功能注释,发现bHLH,AP2/EREPB及C2H2锌指家族转录因子在响应干旱胁迫中发挥着重要作用。本研究为后续挖掘草地早熟禾耐旱相关候选基因的克隆和功能验证奠定了理论基础。     

俄罗斯百脉根种质材料营养价值综合评价

本研究以里奥(Lotus corniculatus cv.Leo)、迈瑞伯(Lotus corniculatus cv.Mirabal)、佐治亚(Lotus corniculatus cv.Georgia)作为对照,对从俄罗斯引进的61份百脉根种质材料在西北绿洲进行种植试验,依据营养指标变异分析和灰色关联度法进行营养指标分析和综合评价。结果表明,粗蛋白变异最明显,变异系数最大,为13.569%;磷含量、钙含量和相对饲喂价值的变异明显,变异系数较大,分别为13.187%、12.044%、11.537%;酸性洗涤纤维、粗脂肪和中性洗涤纤维的变异系数分别为9.763%、8.559%、8.533%,变异较明显;干物质的变异最不明显,仅为0.609%。根据灰色关联度加权分析,其中Zxy08p-4687(γi=0.748)、Zxy09p-5647(γi=0.733)、Zxy09p-6485(γi=0.713),综合营养价值高;营养价值较高的百脉根材料有10份(0.604≤γi≤0.682),分别为Zxy08p-5070、Zxy09p-5583、Zxy08p-4892、Zxy09p-5642、Zxy06p-1775、Zxy09p-5591、Zxy08p-4916、Zxy09p-5809、Zxy08p-4645、Zxy09p-5694;营养价值中等的材料有27份及对照材料佐治亚(0.505≤γi≤0.587),占44.262%,包含Zxy09p-5591、Zxy08p-4768、Zxy08p-4589、Zxy06p-2666、Zxy06p-2663等;营养价值较差的材料有21份及对照材料迈瑞伯、里奥(0.423≤γi≤0.499),占34.426%,比如Zxy06p-2376、Zxy09p-6358、Zxy08p-5393、Zxy08p-4528、Zxy09p-6300等。     

百脉根原生质体的分离和酶解条件的研究

分别以百脉根里奥(Lotus corniculatus L.cv.Leon)无菌苗子叶及由下胚轴和子叶形成的胚性愈伤组织为供体材料,进行原生质体游离,研究不同酶解条件对原生质体分离的影响,以期为进一步开展属间体细胞杂交及培育新品种奠定研究基础。结果表明:子叶和愈伤组织原生质体分离最适的酶液组合均为2%纤维素酶+0.5%果胶酶+0.3%半纤维素酶、以及0.55 mol·L^-1甘露醇,产量及活力分别可达4.13×10⁶个·g^-1,65%和3.8×10⁶个·g^-1,67.4%;最佳酶解时间分别为6 h和12 h。预培养8~10 d,CPW-10溶液中预质壁分离1 h或预暗培养1 d等预处理措施可显著提高愈伤组织原生质体的产量及活力(P<0.01)。     

铜、镉、铅对7种豆科牧草种子萌发和幼苗生长的影响

以蒸馏水为对照,研究了重金属铜、镉、铅离子对7种豆科植物种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,随着Cu²⁺,Cd²⁺和Pb²⁺浓度的增大,毛苕子(Vicia villosa)、红三叶(Trifolium pratense)、苜蓿(Medicago varia)、小冠花(Coronilla varia)、扁蓿豆(Medicago ruthenica)和百脉根(Lotus corniculatus)种子的发芽率、发芽指数、幼苗的根长和芽长均呈不同程度的降低趋势;但毛苕子的降低趋势相对较缓。经300 mg·L^-1的Cu²⁺处理后,红豆草种子发芽率显著高于对照(P <0.05),在200,300和400 mg·L^-1浓度的Cu²⁺下红豆草种子的发芽指数均显著高于对照;经150 mg·L^-1的Cd²⁺浓度处理下红豆草种子的发芽指数显著高于对照;在500和1000 mg·L^-1 的Pb²⁺处理下红豆草种子的发芽指数显著高于对照和2000 mg·L^-1 的Pb²⁺处理(P <0.05)。随着Cu²⁺,Cd²⁺和Pb²⁺离子浓度的增大,红豆草种子萌发后形成的幼苗的根长和芽长都呈降低趋势。采用模糊数学隶属函数法,对供试7种豆科植物种子相对发芽率、相对发芽指数、相对芽长和相对根长进行隶属函数值计算,得出种子萌发期耐重金属胁迫的隶属函数总平均值,耐Cu²⁺的强弱顺序为:红豆草 >毛苕子 >红三叶 >百脉根 >苜蓿 >扁蓿豆 >小冠花;耐Cd²⁺的强弱顺序为:红豆草 >毛苕子 >红三叶 >百脉根 >扁蓿豆 >苜蓿 >小冠花;耐Pb²⁺的强弱顺序为:红豆草 >毛苕子 >扁蓿豆 >红三叶 >小冠花 >苜蓿 >百脉根。综合分析,红豆草和毛苕子种子在萌发期对重金属Cu²⁺,Cd²⁺和Pb²⁺的耐性较好。