木薯抗旱相关miRNA表达差异分析

对2个木薯(Manihot esculenta Crantz)品种SC124和KU50进行驯化和非驯化干旱处理,利用实时荧光定量PCR技术(qPCR)取样2个部位的3个时间点,对5个miRNA进行表达差异研究。结果显示,5个miRNA具有不同的表达形式,miRNA 171 ab和398 b经过驯化后诱导(DH)条件下表达,miRNA 166 a在直接干旱处理(DNH)条件下的功能叶中有表达,而驯化后诱导条件下只在根中有表达;miRNA 390 b和399 e在2种干旱处理方式中都有表达,经过驯化后表达量也明显增加。通过对不同处理、部位和时间点上的表达情况分析,表明miRNA具有明显的品种特异性、组织特异性和时序性。     

木薯sRNA 测序分析及其开花相关 microRNA的挖掘

为研究木薯花序与叶片中 sRNA 表达特性,探索 microRNA 对其开花过程的调控。本研究以木薯品种“华南八号”花序和幼叶为材料,利用 RNA-seq 技术进行 sRNA 测序分析;并筛选开花相关 microRNAs 进行表达特性分析。从花序和幼叶测序结果中分别获得 12 092 109 条和 11 499 655 条 sRNA 序列。花序中筛选出 139 条已知 microRNAs 和253 条新预测 microRNA,分别预测得到 992 和 3 736 条靶基因;幼叶中筛选出 134 条已知 microRNA 和 191 条新预测microRNAs,分别预测得到 979 和 2 603 条靶基因。最终筛选出 8 种与开花调控相关和 3 种花色调控相关的 microRNAs。表达分析显示,miRNAs 在两样品间呈现出较大的整体性差异,并且在功能与代谢通路上也不尽相同;开花相关microRNAs 中表达差异较大的为 miR156、miR172 和 miR169,其中 miR156 表达量在花序中高于幼叶,而 miR172 表达量在花序中低于幼叶,推测其功能为抑制后续的开花过程,避免过度开花。本研究分析了木薯花序与幼叶中 sRNA的整体特性,通过表达差异分析初步明确了 microRNAs 对木薯开花的调控,为进一步深入探索奠定了基础。     

木薯 sRNA 测序分析及其开花相关 microRNA 的挖掘

为研究木薯花序与叶片中 sRNA 表达特性,探索 microRNA 对其开花过程的调控。本研究以木薯品种“华南 八号”花序和幼叶为材料,利用 RNA-seq 技术进行 sRNA 测序分析;并筛选开花相关 microRNAs 进行表达特性分析。 从花序和幼叶测序结果中分别获得 12 092 109 条和 11 499 655 条 sRNA 序列。花序中筛选出 139 条已知 microRNAs 和 253 条新预测 microRNA,分别预测得到 992 和 3 736 条靶基因;幼叶中筛选出 134 条已知 microRNA 和 191 条新预测 microRNAs,分别预测得到 979 和 2 603 条靶基因。最终筛选出 8 种与开花调控相关和 3 种花色调控相关的 microRNAs。 表达分析显示,miRNAs 在两样品间呈现出较大的整体性差异,并且在功能与代谢通路上也不尽相同;开花相关 microRNAs 中表达差异较大的为 miR156、miR172 和 miR169,其中 miR156 表达量在花序中高于幼叶,而 miR172 表 达量在花序中低于幼叶,推测其功能为抑制后续的开花过程,避免过度开花。本研究分析了木薯花序与幼叶中 sRNA 的整体特性,通过表达差异分析初步明确了 microRNAs 对木薯开花的调控,为进一步深入探索奠定了基础。     

木薯蔗糖转运蛋白基因的表达分析

以木薯SC124为材料,分别在植株发育8个时间点取其块根和功能叶,利用实时定量PCR技术（qPCR）对木薯SUT1、SUT2、SUT4三类蔗糖转运蛋白基因表达差异进行研究。结果表明,在木薯块根形成期（90 d）3类SUT表达的日变化中,功能叶和块根中均以中午12 h最高,其余时间较低,叶片中SUT1和SUT2表达水平较高而块根中差异不显著;在整个发育过程中,叶片表达水平高于块根,且二者均为前期表达水平高,后期下降,3个SUT之间的表达量也有着明显的差异,叶片中SUT1的表达量最高,其次是SUT2,SUT4最低,在块根中除60 d时SUT1的表达量较高外,其它SUT表达量均较低,SUT4在叶片和块根中的表达量差异不大。     

运用新方法鉴定木薯抗旱相关miRNA表达差异

为更加灵敏、高效地发现新miRNA并改进其表达差异鉴定方法,对木薯（Manihot esculenta Crantz）SC124和KU50这2个品种进行了驯化和非驯化2种干旱处理方式,利用Multiplexed RT-PCR法对2个木薯品种的8个 miRNA 进行了表达差异研究。结果表明,8个miRNA具有明显的品种、组织和时序表达特异性,较为客观真实地反映了miRNA的表达模式对胁迫信号的响应。因此,Multiplexed RT-PCR法是一种快速、高效的分析miRNA表达差异的方法,在未来miRNA的研究中有着很好的应用前景。     

木薯及其同源四倍体基因组与DNA甲基化差异分析

为研究染色体加倍对木薯基因组的影响,以及多倍化与2种不同倍性木薯之间DNA碱基序列的变化的联系。本研究以木薯品种"新选048"二倍体及其同源四倍体为研究材料,使用微卫星(simple sequence repeat,SSR)、目标起始密码子多态性(stand codon targeted polymorphism,SCo T)和甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术分别对木薯倍性间的遗传差异、DNA甲基化水平和模式进行分析。结果表明:利用SCo T和SSR均未检测出多态性条带产生,利用MSAP技术可检测出在DNA甲基化水平和模式均发生较大改变。二倍体和同源四倍体的总甲基化率分别为60.21%、59.52%,全甲基化率分别为39.92%、41.42%,半甲基化率分别为20.29%、18.10%。木薯多倍化后,其中有27.30%的位点发生了过甲基化,四倍体有25.00%的位点表现出去甲基化。本研究结果为探究木薯倍性间遗传差异和表观遗传变化规律进行了前期探索。      

木薯MeNAC29、MeNAC30基因的克隆及表达分析

NAC(NAM/ATAF/CUC)基因家族是广泛分布于陆生植物的一类转录因子,在植物生长发育和胁迫应答的调控中发挥重要作用。本文对该基因家族在木薯抗细菌性萎蔫病方面的作用机制进行了初步研究。采用RT-PCR技术从木薯cDNA中克隆了MeNAC29和MeNAC30基因,并采用qRT-PCR技术对抗、感种质受木薯萎蔫病菌(Xanthomonas axonopodispv.manihotis,Xam)侵染后2个基因的表达变化进行了定量分析。结果表明,2个基因均含有3个外显子和2个内含子,且均有保守的NAM结构域。MeNAC29基因的开放阅读框全长888 nt,编码295 aa。MeNAC30基因的开放阅读框全长870 nt,编码289 aa。接种木薯萎蔫病菌后,抗病种质中MeNAC29和MeNAC30基因的表达量显著高于感病品种,表明这2个基因参与了木薯对细菌性萎蔫病菌的抗性反应。     

木薯淀粉分支酶基因克隆及反义表达载体的构建

利用RT-PCR方法,用木薯块根cDNA做模板克隆获得支链淀粉合成的关键酶基因SBEII,经序列分析,同源性为98.07%;以PCAMBIA1301为基础,构建了以块根特异表达启动子Sporamin驱动的SBEII基因反义结构的植物表达载体.     

木薯查尔酮合酶MeCHS基因家族特征与表达分析

查尔酮合酶（chalconesynthase,CHS）是类黄酮合成途径的第一个限速酶,在植物花色形成、生长发育以及非生物胁迫中发挥着重要作用。为明确木薯MeCHS基因家族的特性及在木薯块根采后腐烂（PPD）中的表达,本研究利用生物信息学方法对木薯MeCHS基因家族成员进行理化性质、蛋白质结构等分析。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MeCHS基因在不同品种、不同组织及块根PPD过程中的表达情况,同时克隆并构建3个高表达的MeCHS基因的亚细胞定位载体并进行烟草瞬时转化以确定其定位。在木薯基因组中共鉴定出5个MeCHS基因家族成员,蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。qRT-PCR分析发现：MeCHS基因表达具有明显的组织特异性,在茎中表达水平最高;在木薯中主要表达的MeCHS基因为MeCHS1、MeCHS2和MeCHS3,且3个基因随着SC8块根贮藏时间的延长表达量逐步升高。将成功克隆得到的MeCHS1、MeCHS2和MeCHS3基因经农杆菌介导瞬时转化烟草下表皮细胞,显微观察表明3个基因均定位于细胞质,与预测结果相符。该研究结果可为进一步揭示木薯MeCHS基因家族的功...     

基于EST和GSS序列的巨桉miRNA研究

应用miRtour在线分析工具对巨桉的EST序列和GSS序列进行分析,预测巨桉的miRNA序列,应用psrobot预测miRNA的靶基因。结果发现205条miRNA前体序列和属于62个不同家族的170条成熟的miRNA序列,最大的miRNA家族为miR399家族,有17个成员;miRNA 5′段碱基存在明显的碱基偏倚,尿嘧啶出现频率高达40.6%;147个miRNA预测到了靶基因,共计预测到巨桉蛋白基因中有967个受到miRNA的调节,同时发现1个miRNA可以调控多个靶基因,同一蛋白质受多个miRNA调控的现象。     

qRT-PCR分析莱茵衣藻氮、硫同化相关基因的表达

实验发现,缺氮、缺硫的环境有利于莱茵衣藻油脂的积累,说明与氮、硫同化相关的基因也与油脂合成有着密切的关系。分析了氮、硫同化通路相关基因,选择氮同化相关的6个基因(NAR3、NAR1.1、NII1、NIA1、NIT2、AOX1)以及硫同化相关的6个基因(SULP1、SIR1、SLT1、ARS1、SULTR1、ATS1)进行q RT-PCR分析。对莱茵衣藻CC124以及CC425藻株分别进行缺氮、缺硫处理,Trizol法连续提取4 d的RNA作为模板,进行实时荧光定量PCR检测基因的表达水平。结果发现,这12种基因均较对照上调表达,其中,莱茵衣藻氮、硫运载体基因上调表达非常显著。缺氮条件下NAR3、NAR1.1较正常最高上调表达200倍;缺硫条件下SLT1较对照有1 000~2 000倍的m RNA表达量,SULTR2也最高能增高450倍的表达量。     

玉米AFB2基因的克隆、表达及功能分析

通过生物信息学分析从玉米基因组数据库中筛选出一条全长cDNA序列,命名为ZmA FB2(GenBank登录号为NM_001143136.1).通过特异引物克隆该基因,ZmA FB2全长1 722 bp,编码574个氨基酸.N端含有F-box结构域,属于F-box基因家族,与水稻Os04g32460.1同源性很高,属于AFB2亚家族.qRT-PCR结果表明,该基因在玉米的根、茎和叶中均有表达,但在茎中的表达量最强.为进一步研究玉米ZmAFB2基因的功能,构建玉米ZmA FB2基因的超表达载体pCAMBIA-35S-AFB2,并通过农杆菌介导法对番茄进行遗传转化,共获得3个转基因株系,对转基因番茄表型进行鉴定,结果发现,叶片稍厚颜色暗绿,果实较小,无籽或少籽,房室发育不健全,因此,推测AFB2可能参与植物生长发育与调控,这为进一步阐明AFB2基因功能奠定基础.     

小麦 TaWIN1基因的克隆和表达分析

14-3-3蛋白家族在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。 TaWIN1基因是小麦14-3-3基因家族成员之一,为了进一步了解该基因的功能,本研究以普通小麦中国春为材料克隆了 TaWIN1基因并进行了生物信息学分析和表达分析。结果表明, TaWIN1基因含有801 bp的开放阅读框,编码266个氨基酸,含有完整的14-3-3蛋白家族结构域;该基因的编码蛋白为酸性蛋白,不具有跨膜区,可能定位于细胞质;进化分析显示,小麦TaWIN1蛋白与大麦14-3-3E、二穗短柄草GF14-D的亲缘关系最近; TaWIN1基因在小麦不同发育时期和不同组织中均有表达,但在10 mm幼穗中的相对表达量最高,其次为苗期叶片和旗叶,在根中表达量最低;根中 TaWIN1基因在干旱、高温、低温和盐胁迫下均显著上调表达;叶片中 TaWIN1基因在干旱、低温和盐胁迫下均显著上调表达,而在高温下则显著下调表达。     

小麦DEAD-box基因家族鉴定及其低温下的表达模式分析

DEAD-box RNA解旋酶是RNA代谢途径中的关键酶,在RNA代谢过程中调控植株的生长发育和抗逆性。目前,尚未见有人对小麦DEAD-box基因家族进行系统鉴定与分析。为探究小麦DEAD-box基因的功能,本研究以水稻DEAD-box基因家族基因为参照,从小麦全基因组数据库中共鉴定到134个小麦DEAD-box家族基因,并利用生物信息学对其家族成员的理化性质、基因结构、进化树和共线性进行分析。结果表明,小麦DEAD-box蛋白多数为弱碱性蛋白,亚细胞定位分布广泛,核分布最多;小麦与水稻DEAD-box家族基因亲缘性较高,小麦DEAD-box蛋白结构域与核心基序排列有序稳定,高度保守;小麦DEAD-box家族基因在进化过程中可能发生了节段性复制事件,水稻与小麦DEAD-box基因无序共线性连线,说明DEAD-box基因在进化过程中可能存在染色体异位突变。进一步以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)和东农冬麦2号(Dn2)为材料,对其转录组库中低温差异表达的7个DEAD-box基因进行qRT-PCR分析,结果表明,这7个基因在不同品种和不同组织中表达量均有差异。Dn1中DEAD-box基因的表达量在 -10 ℃达到峰值,而Dn2中DEAD-box基因的表达量在-25 ℃达到峰值。     

酸碱度对StRALF基因表达量的影响及初步分析

快速碱化因子(RALF)是一种能够参与植物发育调控的植物肽激素,在真菌中也广泛存在并且影响真菌对寄主的侵染状况。通过外源添加酸碱来明确pH值对玉米大斑菌生长的影响,使用实时荧光定量PCR技术分析玉米大斑病菌中StRALF基因在外源添加酸、碱时表达量的变化。运用预测网站对克隆得到的StRALF基因编码区蛋白序列的基本性质进行分析。结果表明,玉米大斑瓋菌在碱性环境下生长状态较好。碱性条件下,StRALF基因比酸性条件下基因表达量高。在侵染寄主过程中,96 h及以后表达量达到最大。经预测分析,初步确定其为分泌蛋白或膜蛋白。在弱碱性条件下,StRALF基因表达量较高并参与侵染过程及侵染后的生长阶段。     

龙眼miRNA合成途径相关基因的鉴定及表达分析

为了解龙眼miRNA合成途径相关基因的生物学功能,本研究依据龙眼第3代基因组数据对龙眼miRNA合成途径相关基因进行了鉴定和生物信息学分析,并利用龙眼转录组对其在体胚发生早期定量表达进行分析.研究结果如下:共鉴定到12条龙眼miRNA合成途径相关基因,分别是DlDDL1、DlDDL2、DlDDL3、DlDCL1、DlS...     

小麦丙氨酸-乙醛酸转氨酶基因（ TaAGT2）的克隆、生物信息学预测及表达分析

光呼吸是植物细胞H_2O_2的重要来源,也是维持细胞氧化还原的重要成分,影响植物对生物和非生物逆境的应答,因此,挖掘与光呼吸有关的基因对提高植物的抗逆性具有重要意义。本研究以耐旱小麦品种青麦6号转录组数据为基础,通过RACE技术克隆得到小麦 AGT2基因的全长cDNA,将其命名为 TaAGT2,并对其进行了生物信息学预测及表达模式分析。结果表明, TaAGT2开放阅读框长1 434bp,编码477个氨基酸。该蛋白属于亲水性稳定蛋白,定位于线粒体中,二级结构以α-螺旋(42.14%)和无规则卷曲(32.91%)为主。 TaAGT2基因包含AAT-I基因族保守区域,与二穗短柄草 AGT2的相似性高达97%。通过qRT-PCR对基因 TaAGT2在不同组织中(根、茎和叶)及4种非生物胁迫(低温、ABA、干旱、高盐)下的表达特性进行分析,结果表明, TaAGT2在根、茎和叶中均有表达,茎中的表达显著高于根和叶,在不同胁迫条件下上调表达,表明该基因可能参与调控植物的抗逆反应。     

青稞Hva1基因的表达模式及表达载体的构建

为了解青稞种子胚胎成熟晚期丰富蛋白(LEA)基因Hva1与青稞抗旱性的关系,以抗旱性强的旱地紫青稞和抗旱性弱的大麻青稞为材料,研究了不同浓度PEG胁迫下Hva1基因在两个青稞品种中的表达模式。结果表明,Hva1基因在抗旱性不同的两个青稞品种中的表达均呈单峰模式,且抗旱性强的旱地紫青稞表达峰值和对应的PEG胁迫浓度均高于抗旱性弱的大麻青稞;PEG胁迫浓度大于13.18%时,旱地紫青稞的Hva1基因表达量高于大麻青稞。可见,Hva1基因的表达在青稞的抗旱中起到重要的作用,为此我们成功构建了青稞Hva1基因的过量表达载体,期望为抗逆性基因在青稞中的应用和抗旱新品种的选育奠定基础。