花魔芋响应软腐病菌侵染初期的转录组分析

为探讨花魔芋抵御软腐病害的分子机制,分别以染病初期和健康的花魔芋球茎为材料进行转录组测序。结果表明,健康和染病初期花魔芋两组出现3222个差异表达基因,其中2660个基因上调表达,562个基因下调表达,差异表达基因主要涉及细胞组分、生物学过程及分子功能等生理生化过程。表达量上调和下调最大的前10个基因包含编码MiAMP1抗菌蛋白、热激蛋白、胰蛋白酶与蛋白酶抑制剂、胰凝乳蛋白酶抑制剂等与抗病相关的基因。GO功能分类和KEGG通路分析表明,类黄酮和苯丙烷类物质在花魔芋抵御软腐病菌侵染初期发挥重要作用。值得关注的是,硒化合物代谢、维生素B6代谢、类黄酮生物合成、N-聚糖生物合成及链霉素生物合成通路等抗病相关的差异表达基因在花魔芋染病初期全部或大部分受诱导表达。利用高通量测序获得大量花魔芋转录组信息,有助于挖掘与花魔芋抗软腐病相关的关键基因,也为魔芋抗病分子育种提供理论参考。     

2 种甘蔗病害胁迫果蔗NBS 类抗病基因 同源序列的表达分析

在眼斑病和轮斑病病原菌侵染下,分析果蔗NBS类抗病基因同源序列在侵染初期的表达情况,为后续克隆关键抗病基因、研究抗病机理提供理论依据。已克隆的7条果蔗RGAs可视为来源不同的3个基因片段。将2种病原菌分别针刺接种到感病基因型黔糖3号和抗病基因型黔糖5号叶片后,3条果蔗RGAs在2种病害侵染初期均受到不同程度的上调,RGA12478对两种病害的响应最为迅速,RGA5的表达量最高,尤其在轮斑病菌的胁迫下,RGA5在胁迫后12 h的表达量大约分别是同时间点RGA12478和RGA36表达量的16倍和6倍。因此,RGA5可认为是果蔗在抵御轮斑病和眼斑病侵染初期发挥主要作用的抗病基因片段,后续应结合RACE技术获得基因全长,作为关键抗病候选基因研究其功能和在外源信号因子作用下的表达情况,全面了解该抗病基因的抗病机理。     

多组学技术揭示葡萄叶片响应灰葡萄孢菌侵染的抗性机制

以葡萄灰霉病高抗品种‘申丰’叶片为试验材料,采用基于液相色谱质谱联用的非标记定量蛋白质组学和非靶向定量代谢组学技术,比较了叶片在灰葡萄孢菌侵染胁迫3 d后体内蛋白质和代谢物的差异变化水平。试验结果表明,葡萄叶片中有1 374个蛋白质和33种小分子代谢物在病菌侵染后发生了1.5倍以上的差异表达(P0.05)。功能注释和代谢通路富集等生物信息学分析发现,灰葡萄孢菌侵染对叶绿体蛋白表达影响最大,且主要集中在植病互作、植物激素与生物碱合成3条信号路径上。基于多组学数据的联合分析进一步表明,水杨酸合成与信号转导通路中的分支酸、水杨酸、异分支酸丙酮酸裂解酶pchB、转录因子TGA和病程相关蛋白PR-1表达水平显著上调。水杨酸介导的抗病信号通路的全面激活是葡萄叶片抵御灰葡萄孢菌侵染的有效手段。本研究发现为后续深入揭示葡萄灰霉病菌互作分子机制及葡萄抗病新品种选育奠定了理论研究基础。     

烟草抗马铃薯Y病毒病相关基因NtPsaN的克隆及表达分析

【目的】从高抗PVY烟草品种VAM中克隆抗病相关基因,分析该基因的序列特征、进化关系和表达特性,研究其在烟草抗PVY防御反应中的作用,为培育抗PVY烟草新品种奠定基础。【方法】利用SSH结合cDNA芯片筛选出来的病害诱导特异表达基因片段,通过RACE技术克隆烟草抗病相关基因;生物信息学分析该基因保守结构域以及序列特征;采用MEGA4.0软件构建系统进化树;利用实时荧光定量RT-PCR技术研究该基因的表达特性。【结果】克隆了1个烟草抗病相关基因,命名为NtPsaN,该基因具有PsaN基因家族保守结构域,OFR长度507bp,编码168个氨基酸;构建了PsaN亚基系统进化树;实时荧光定量RT-PCR结果显示接毒之后该基因表达与不接毒对照相比有明显上调趋势。【结论】克隆得到一个烟草PVY抗病相关基因NtPsaN,其表达受PVY侵染诱导,该基因可能在烟草抵御PVY病害侵染过程中起重要作用。     

应用iTRAQ技术分析铵态氮胁迫对杨树根系蛋白质组学的影响

为研究杨树根系响应铵态氮胁迫的机理,以杨树“南林3412杨”无菌苗为试验材料,用NH₄Cl溶液胁迫处理后,利用iTRAQ标记定量蛋白质组学技术,分析不同质量浓度的铵态氮胁迫处理下杨树根系的差异表达蛋白。结果表明：一共鉴定到266个差异蛋白,这些差异蛋白按KEGG分类,主要富集在能量代谢、氨基酸代谢和次生代谢物质合成等代谢途径。进一步分析发现,包括果胶酶、木质素过氧化物酶和角质酶等在内的11个细胞壁相关的蛋白在铵态氮胁迫下发生了显著的差异表达,参与糖酵解代谢、碳水化合物代谢的蛋白更倾向于在高质量浓度铵态氮胁迫下上调表达。此外,杨树中有17个抗氧化系统酶和5个热激蛋白在铵态氮胁迫下差异表达。上述结果表明,杨树根系主要通过维持细胞壁完整性、调节碳和能量代谢、激活抗氧化系统等方式来应对铵态氮胁迫。     

Lasiodiplodia theobromae激活芒果防御酶基因差异表达的研究

【目的】为明确Lasiodiplodia theobromae侵染芒果组织的过程中对防御酶相关基因的诱导表达情况。【方法】本研究采用实时荧光定量PCR技术(qRT PCR)研究了Lasiodiplodia theobromae侵染芒果叶片和成熟果实时Mi POD、Mi PPO、Mi CHI、Mi PR1等7个防御酶基因表达情况。【结果】Lasiodiplodia theobromae侵染芒果果实后均不同程度的激活芒果抗病防御酶的活性,抗病防御酶相关基因的表达量极显著,均在被侵染36 h后达最大值,基因Mi POD表达量最高为0 h的33倍,Mi PAL为0 h的450倍;侵染叶片后,活性氧相关基因表达量极显著,均在被侵染24 h后达最大值,抗病相关基因中Mi POD和Mi PPO的表达量呈先上升后下降趋势,基因Mi CHI持续高表达,48 h时表达量达到最大值约为0 h的40倍,Mi PR1在接种72 h时出现最高表达量。【结论】研究表明,寄主植物感病后,Mi POD、Mi PPO、Mi CHI、Mi PR1等7个防御酶基因活性增强,增加寄主植物对病原菌的抵抗能力,进而延缓了病原菌在寄主组织内的迅速扩展。     

中壤条件下不同杨树品种生长量的研究

文章通过对3个杨树品种(欧美杨107号、中林46、转基因741杨)相同规格苗木在相同气候、相同土壤(中壤)、相同肥水(相对粗放管理)条件下胸径生长量的观察比较,表明同等条件下欧美杨107号胸径生长速度明显优于中林46和转基因741杨,而中林46和转基因741杨胸径生长差异不明显。     

江淮地区中林系列杨树适生品种选择试验

江淮地区中林系列杨树适生品种选择试验结果表明,不同杨树品种间胸径与高生长差异显著;中林系列杨各品种间,除中林46杨外,树高生长差异不显著;107杨后期生长快,其胸径与材积生长量分别为其他品种的142.37%、220.00%;江淮地区造林应首选南林351杨等南方杨树品种,107杨可适当引种,用于多品系配置。     

CMV侵染胁迫下黄瓜重要功能基因表达及代谢响应的研究

【目的】研究黄瓜花叶病毒病（CMV）侵染胁迫下黄瓜重要功能基因表达和代谢途径响应。【方法】在结合气体交换和叶绿素荧光参数及抗性相关酶活性测定的基础上, 应用农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室自主开发的黄瓜cDNA芯片研究黄瓜在CMV侵染胁迫下的基因表达谱变化,并对其中5个具有代表性的基因通过实时荧光定量PCR（QRT—PCR）进行检测,以验证cDNA芯片杂交结果的可靠性。【结果】共获得67个差异表达显著的基因,其中42个基因下调表达,25个基因上调表达。这些差异表达的基因涉及了许多重要代谢途径。许多与光合作用、氮同化相关的基因受到明显的抑制;而一些防御相关基因和信号传导相关基因则诱导表达;同时,也发现了一些与CMV胁迫相关的功能未知基因或未有任何功能信息的基因。【结论】CMV胁迫引发了黄瓜代谢发生一系列复杂的适应性变化,PR1-1a等基因可能在黄瓜防御CMV侵染过程发挥着重要作用。     

尖孢镰刀菌侵染枸杞根系的转录组分析

由尖孢镰刀菌引起的根腐病是枸杞种植中的主要病害之一,为探究尖孢镰刀菌侵染枸杞的分子致病机制,并挖掘其关键致病基因,通过尖孢镰刀菌侵染‘宁杞1号’枸杞根系,于侵染第7天刮取菌样进行转录组测序分析。结果表明,与纯培养菌株相比,在侵染第7天的尖孢镰刀菌中共发现了1 892个显著差异表达基因,其中上调表达基因1 242个,下调表达基因650个;GO富集分析表明,分子功能分类的跨膜转运蛋白和ATP酶活性以及生物学过程分类的跨膜转运可能在尖孢镰刀菌致病过程中发挥了重要作用;KEGG富集分析表明,鞘脂代谢、过氧化物酶体和ABC转运蛋白是尖孢镰刀菌侵染过程的主要代谢途径。此外,通过对比分析编码碳水化合物酶与植物-病原互作相关基因在尖孢镰刀菌侵染前后的表达量,筛选到10个关键致病候选基因。     

抗松材线虫病马尾松种源的抗性相关基因分析

为了从转录组水平探讨抗病马尾松种源对松材线虫的响应机制。以抗病马尾松GD5种源为试验材料，普通马尾松SX1种源为对照，利用RNA-seq技术通过Illumina高通量测序平台对松材线虫诱导前后的试验材料进行转录组测序和差异基因表达分析。试验共获得65 889条unigenes，平均长度为906.85 bp，其中40 478条（61.43%）unigenes基于Nr、GO、COG、KEGG等多个公共数据库获得了功能注释。抗病马尾松GD5种源在接种松材线虫后差异表达基因数量为3 247条，包括2 308条基因表达显著上调，939条基因表达显著下调。其中有1 961条（60.39%）差异表达基因被注释到GO数据库中，有504条（15.52%）差异表达基因被注释到233 条pathway。普通马尾松SX1种源在松材线虫诱导过程中产生了更多的差异表达基因。两个马尾松种源富集的GO条目和pathway差异也较大。抗病马尾松GD5种源体内编码醛脱氢酶的5条基因和编码超氧化物歧化酶、过氧化物酶体原蛋白以及细胞色素b2的基因表达均显著上调，醛脱氢酶基因不仅富集于抗坏血酸和醛酸代谢途径中，还参与β-丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、组氨酸、精氨酸和脯氨酸等氨基酸的代谢途径；参与氨基糖和核苷酸糖代谢途径的6条几丁质酶基因表达均显著上调；参与单萜生物合成的短链脱氢酶/还原酶2b及参与倍半萜和三萜生物合成的长叶烯合酶基因表达均显著上调，而参与二萜类生物合成的1(10),5-格玛吖啶-4-醇合酶、萜烯合酶、α-松油醇合酶、异丙二烯合酶以及2-甲基-3-丁烯-2-醇合酶等表达均显著下调。抗病马尾松GD5种源对松材线虫的胁迫响应是多基因和多信号途径共同参与调控的复杂防御反应，是全局性系统性的响应模式。与抗性相关的醛脱氢酶、几丁质酶等编码基因为后期相关抗性基因的研究提供了参考。     

不同发育阶段老山芹种子多组学联合分析

层积是解除老山芹种子休眠有效方法.为深入研究层积对老山芹种子休眠及萌发影响的分子机制,取未层积、子叶期胚及发芽种子作蛋白质组(TMT法)和代谢组(GC-TOF/MS法)测定与分析,比较筛选差异蛋白质和差异代谢物,运用生物信息学技术预测分析相关生物学功能并整合分析二者间关联性,Real-time PCR鉴定糖代谢相关通路关键酶基因表达谱.结果表明,与种子萌发相关差异蛋白包括HmBIP2、HmACT7、HmUDG4及HmACLB-2等;存在互作关系的差异蛋白多为核糖体蛋白;差异代谢物、存在关联关系的差异蛋白及差异代谢物显著富集于淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢等糖代谢通路中;大多数糖代谢相关通路关键酶基因呈先降后升表达趋势.研究从差异蛋白质和差异代谢物功能角度进一步揭示老山芹种子后熟及萌发调控机制.     

落叶松-杨栅锈菌MlpNHA1-like基因的克隆及序列分析

落叶松-杨栅锈菌引起的杨树叶锈病是杨树的一种重要病害。通过系统发育分析和序列相似性比对确定落叶松-杨栅锈菌标准菌株基因ID 45128为酿酒酵母NHA1直系同源基因以及基因ID 116278为NHA1相关基因,分别命名为MlpNHA1和MlpNHA1-like。以夏孢子cDNA为模板,运用RT-PCR技术,同源克隆获得中国菌株MlpNHA1-like基因的ORF片段,即MlpNHA1-like (wh03),长度为1 545 bp,编码514个氨基酸。结果表明,生物信息学预测分析显示MlpNHA1-like (wh03)蛋白具有与酿酒酵母NHA1蛋白相同的保守结构域c_cpa1,且同样具有系列疏水跨膜结构,亚细胞定位预测结果表明目的蛋白分布在质膜区域。通过克隆落叶松-杨栅锈菌中国菌株MlpNHA1-like基因并开展序列分析,为解析该锈菌MlpHOG1蛋白介导通路在病原菌侵染致病及响应外界胁迫中的作用提供帮助。     

杨树PsChiⅠ基因全长的克隆与表达分析

【目的】克隆川杨几丁质酶基因cDNA全长序列,分析其在病原菌侵染过程中不同时段的表达特征。【方法】以受落叶松-杨栅锈菌(Melampsora larici-populina)单孢子堆菌系Sb052侵染后的川杨叶片为试材,采用RACE法克隆川杨几丁质酶基因cDNA序列,对其进行生物信息学和实时荧光定量表达分析。【结果】克隆到1条川杨几丁质酶基因序列,将其命名为PsChiⅠ(GenBank登录号:KC416180)。该序列全长1 145bp,包含1段960bp的开放阅读框(ORF),38bp的5′非编码区和147bp的3′非编码区。其编码蛋白含有319个氨基酸,具有2条糖苷水解酶19家族特征序列,理论等电点为5.03,为ClassⅠb型酸性几丁质酶,属于几丁质酶第19家族。序列比对和系统进化树结果表明,PsChiⅠ与毛果杨(Populus trichocarpa)几丁质酶基因相似性最高,且亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,菌系Sb052侵染杨树叶片后PsChiⅠ基因在各个时段都有表达,但以侵染后12和48h时的表达量相对较高。【结论】获得了几丁质酶基因全长序列,推测其参与了寄主川杨抵抗真菌的防御机制。     

速生杨秋季栽植管理技术要点

1选择树种1.1中林2001杨。中国林科院继培育出的新一代黑杨派速生杨树新品种,它不仅保留了中林46杨的优良特性,还在速生性、抗逆性及材性等方面都比中林46杨更胜一筹。     

玉米抗病相关基因在玉米与玉米丝黑穗病菌、玉米黑粉病菌互作过程中的表达差异分析

提取玉米丝黑穗病与黑粉病发病叶片的RNA,反转录获得c DNA后,通过玉米抗病相关基因(登录号分别为:AI881638、AW424529、CF028241、CO526016、CK371597、BM379188、AI649523、CF349132、BM074921、BM349111)的序列设计引物,对玉米抗病相关基因进行RT-PCR扩增,分析目标基因的表达差异。结果显示,抗病基因病程相关蛋白(BM379188)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酸(AW424529)、无毒性蛋白(AI881638)、富含亮氨酸重复区域蛋白激酶(CF028241)在2种病害发生过程中均呈现上调表达,其他选取基因在侵染玉米叶片中均未检测到其表达,所选取的抗病相关基因在对照玉米叶片中均未检测到其表达。     

毛果杨组蛋白去乙酰化酶基因PtHDT902在叶枯病应答反应中的功能

研究了毛果杨组蛋白去乙酰化酶(HDAC)基因PtHDT902在水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和链格孢菌(Alternaria alternata,A.alternata)侵染条件下的表达,以及对链格孢菌引起的叶枯病的抗性功能的探究。研究结果表明：链格孢菌、SA和MeJA处理能够诱导毛果杨叶片中PtHDT902的表达。野生型84K杨(WT)和PtHDT902转基因植株叶片接种链格孢菌7 d后,与野生型相比,转基因植株的叶片感病程度较严重,表明PtHDT902基因在84K杨中的过量表达降低了植株对链格孢菌的抗性;抗病相关基因PR1-1、PR4以及JA合成相关基因LOX在转基因植株叶片中的表达量明显低于野生型的叶片,而JA合成途径的抑制因子JAZ10在转基因植株叶片中的表达量高于野生型。研究结果证明,PtHDT902在杨树响应链格孢菌侵染的过程中具有重要的作用。     

杨树miRNA的靶基因预测及低氮胁迫表达分析

目的鉴定杨树受低氮胁迫后miRNA的靶基因,分析靶基因在氮胁迫后的差异表达并探讨其功能,为揭示杨树低氮胁迫下miRNA的调控功能提供参考,并为树木低氮营养高效利用育种提供重要的候选基因。方法根据miRNA的保守性及与靶基因的严谨互补配对关系,以杨树miRNA为探针利用靶基因预测软件psRNATarget,通过与毛白杨转录组的基因序列进行比对鉴定靶基因,进一步开展毛白杨受低氮胁迫后靶基因的差异表达分析及功能注释。结果获得了131个miRNA家族的242个miRNA成员对应的3 024个靶基因,分别参与了植物激素信号转导、次生代谢产物的生物合成、氨基酸合成代谢、碳代谢和RNA运输等通路。57个靶基因在低氮胁迫处理后发生显著变化,其中受到诱导（29个）和抑制（28个）的基因数目相当。14个低氮胁迫响应的miRNA,其对应的11个靶基因也发生了显著的差异表达变化,其中miRNA和靶基因表达量发生相反变化的有8个miRNA。本研究发现参与植物激素信号转导的靶基因（2个）及参与代谢途径的靶基因（6个）发生了差异表达。miR162的靶基因编码ABC转运蛋白,miR393运用于靶基因KAT2调节Na+和K+动态平衡,miR399的靶基因PIF3编码光敏色素互作因子PIFs蛋白,这些miRNA及靶基因可能在杨树响应低氮胁迫中发挥重要作用。结论本文鉴定到了毛白杨中一批低氮胁迫响应miRNA的靶基因,可调控杨树对氮逆境胁迫信号的反应。这些miRNA及靶基因为进一步揭示miRNA及靶基因在低氮胁迫下的调控功能提供了研究线索,为树木氮营养的高效利用改良提供了重要候选基因。      

苹果黑腐皮壳菌侵染苹果枝干过程的转录组分析

苹果黑腐皮壳菌(Valsa mali var. mali)引起的苹果树腐烂病是我国苹果产区发生严重的病害之一,了解病原菌侵染寄主不同时期的基因表达有助于揭示病菌的致病机制和苹果抗病机制。本实验应用Illumina平台对苹果黑腐皮壳菌侵染不同时期的寄主枝干发病过程进行转录组测序,同时通过与未侵染的病原菌和寄主组织进行比较。在病原菌侵染过程中,病原菌中发现4092个差异表达基因,寄主中发现16966个差异基因,通过对三个时期的上调差异表达基因进行GO和KEGG分析,结果表明病原菌侵染导致了寄主细胞壁降解、毒素物质合成、寄主抗毒物质分解和自身营养调节等过程;寄主主要通过膜脂过氧化作用、活性氧清除酶和防御酶抵抗病原菌的入侵。上述研究明确了苹果黑腐皮壳菌与寄主互作的生物学过程,为探讨病菌与寄主的分子互作机制奠定基础。