水稻miRNA应答低能N^＋束辐照的基因芯片分析

[目的]探讨水稻应答N^＋束辐照机制中相关miRNA的表达差异。[方法]各选取3组N^＋束辐照处理水稻种子和未处理的水稻种子,提取其在30℃发芽96h幼苗总RNA,采用Agilent单通道水稻基因表达谱芯片筛选2组水稻幼苗差异表达基因。芯片中含有miRNA探针510个,分析其在样品间表达差异2倍左右作为域值范围。[结果]辐照组与对照组相比表达差异显著的miRNA分子有14个,且均为下调。[结论]水稻N^＋束辐照组和对照组中存在差异表达的miRNA分子,可能调控某些基因的表达来应答离子辐照,从而表现出与对照不一样的生理生化和表型差异。     

稻瘟病菌胁迫下水稻miRNA的表达

[目的]分析水稻抗病初期miRNA及靶基因的表达情况。[方法]运用Affymetrix基因表达谱芯片及miRNA芯片对接种稻瘟菌的水稻进行关联分析,通过分子注释系统平台(MAS 3.0)对差异表达miRNA靶基因的功能进行注释分析。[结果]研究显示表达差异以Fold change绝对值大于1.5倍进行筛选,共筛选到41个miRNA,与靶基因存在调控关系的有25个。[结论]水稻抗病初期存在表达差异的miRNA,一些靶基因在水稻抗病反应中起关键作用。     

低致病性A/Anhui/1/2013(H_7N_9)流感病毒感染小鼠肺组织的miRNA表达谱分析

[目的]本试验旨在利用基因芯片测序技术分析宿主miRNA在调控流感病毒感染小鼠肺组织过程中的作用。[方法]应用低致病性H_7N_9亚型A/Anhui/1/2013流感病毒及PBS感染BALB/c小鼠,感染后3 d取小鼠肺组织分别利用转录组测序技术和miRNA芯片测序技术筛选差异表达mRNA和miRNA,并利用RT-qPCR验证差异miRNA。之后分别采用Targetscan、PITA及microRNAorg软件预测靶基因并结合转录组mRNA信息筛选候选miRNA的假定靶基因,最后利用Gene Ontology(GO)和Kyoto Encyclopedia of Gene and Genomes(KEGG)分析差异miRNA的生物学功能及其可能调控的信号通路。[结果]与PBS组相比,低致病性H_7N_9病毒感染组共筛选到265个差异表达miRNA,其中143个miRNA显著上调,122个miRNA显著下调。差异表达miRNA经RT-qPCR验证,10条候选miRNA的RT-qPCR结果与芯片结果有非常好的一致性。进一步KEGG分析表明,这些差异表达miRNA主要富集在Rap1、PI3K-Akt、Hippo、MAPK、Wnt、黏着斑、自噬等免疫相关信号通路中。结合差异mRNA信息进行miRNA-mRNA调控网络分析,显示主要有15条差异表达miRNA和31个差异靶基因富集到这些信号通路中。[结论]成功筛选到了低致病性H_7N_9感染小鼠肺组织后引起的差异表达miRNA,且RT-qPCR证明其与基因芯片测序结果表达趋势具有很好的一致性,为深入研究宿主miRNA在调控低致病性H_7N_9流感病毒与宿主相互作用的分子机制奠定了基础。     

水稻AP2/EREBP转录因子响应非生物胁迫的表达谱分析

 【目的】了解AP2/EREBP家族基因参与逆境反应分子机理,为水稻抗逆相关基因的克隆及揭示水稻抗逆分子调控机理奠定基础。【方法】采用基因芯片技术分析AP2/EREBP家族基因在水稻幼苗受PEG、低温、高盐、ABA、GA等处理下的表达谱变化,并通过实时定量PCR技术对部分具有明显表达特点基因的胁迫表达谱进行验证。【结果】点制了水稻AP2/EREBP转录因子家族的基因芯片,检测到42个胁迫差异表达的AP2/EREBP基因。实时定量PCR所得结果与基因芯片结果基本吻合,说明芯片结果可靠。两个AP2/EREBP基因对所有胁迫反应相同,其它差异表达的AP2/EREBP基因对不同胁迫反应各不相同。【结论】研究发现两个AP2/EREBP基因在水稻应对外界胁迫反应中起核心分子调控作用;不同差异表达AP2/EREBP基因在水稻响应不同胁迫反应过程中具有相同或者不同的分子应答机理。     

水稻3型金属硫蛋白基因的分离和表达研究

[目的]对从水稻幼苗中分离的2个3型金属硫蛋白基因OsMT-I-3a和OsMT-I-36的结构进行了分析,并对其表达模式进行了检测。[方法]利用Blast搜索水稻数据库,设计引物并利用RT—PCR的方法克隆OsMT-I-3基因cDNA全长。通过多重比对等方法对其基因和蛋白结构进行了分析。利用Northem杂交对这两个基因的组织表达模式和环境应答模式进行了检测。[结果]OsMT-I-3a和OsMT-I-3b分别编码62和65个氨基酸的多肽,具有典型的3型金属硫蛋白的半胱氨酸分布模式。OsMT-I-3a基因在叶片中没有检测到表达,OsMT-I-3b在叶片中高表达,且各种非生物胁迫因素会影响两种基因的表达模式。[结论]I类3型2个水稻MT基因可能参与水稻多种环境胁迫的信号通路,在水稻抗非生物胁迫过程中起作用。     

干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达

[目的]探明干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达,为深入分析花生抗旱分子机制提供理论依据.[方法]采用转录组测序和miRNA测序技术,对桂花37花生在15％ PEG6000模拟干旱胁迫下基因和miRNA的表达模式进行分析.[结果]转录组测序发现有13个显著持续上调的差异基因,其中7个为HSP分子伴侣家族...     

碱胁迫下PGPR菌株对水稻萌发及水稻幼苗生长的促生作用——具ACC脱氨酶活性的PGPR在盐碱逆境下的应用初探

[目的]解决苏打型盐碱稻作区水稻在育秧阶段受盐碱危害而导致的种子发芽势低、发芽不齐、芽尖枯黄、弯曲,幼苗生长不良甚至死亡的难题。[方法]用具ACC脱氨酶活性的PGPR菌株处理水稻种子,在不同浓度的碳酸钠(碳酸氢钠)溶液的碱胁迫下进行水稻种子的萌发实验和幼苗的生长试验,测定水稻种子的发芽势、发芽率,水稻幼苗的根长、苗高及不定根数。[结果]结果表明:水稻种子用菌株处理后,发芽势和发芽率都显著地提高,在碱浓度为1.25%时水稻种子的发芽势均超过40%,发芽率在80%以上;同时,该处理也有效地拓宽了水稻幼苗在碱胁迫下生存的生态幅,在1.25%的碳酸钠浓度下,水稻种子能萌发并继续生长,而此浓度下未用菌株处理的水稻种子却不能萌发;在各浓度的碱胁迫下,水稻处理组的幼苗根长、苗长和不定根的数目均显著地优于对照组。[结论]具ACC脱氨酶活性的PGPR能够有效地解决水稻种子在盐碱胁迫下萌发及其幼苗生长阶段所受到的危害。     

基于芯片筛选螺原体感染中华绒螯蟹血细胞的免疫microRNAs

为筛选分析螺原体(Spiroplasma eriocheiris)感染中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)血细胞免疫相关microRNAs(miRNA)及其差异表达情况,利用微流体芯片技术,对正常和感染螺原体的中华绒螯蟹血细胞miRNA进行系统的鉴定与表达检测;结合生物信息学方法,分析其靶基因和免疫信号通路。利用前期研究和已有报道897条成熟miRNA作为探针订制单色芯片,使用Cy3染料标记,通过与中华绒螯蟹血细胞总RNA样本杂交,鉴定miRNA,检测其表达情况;对差异表达的miRNA进行靶基因预测、功能聚类和通路分析;随机挑选部分差异表达的miRNA进行茎环RT-qPCR验证。结果显示,总共鉴定出中华绒螯蟹血细胞miRNA共303个;健康组和试验组共表达miRNA有48个;差异表达miRNA为27个,其靶基因共注释到116个GO和63个KEGG通路;通过茎环RT-qPCR检测,结果与芯片基本一致。研究发现,差异表达miRNA靶基因,许多均存在于重要免疫信号通路之中,研究结果可为进一步分析中华绒螯蟹血细胞螺原体感染中的miRNA与其靶基因间的免疫调控机制提供借鉴。     

水稻根系盐胁迫响应miRNA和tRF的鉴定

【目的】水稻(Oryza sativa L.)是中国最重要的粮食作物,也是盐胁迫敏感作物。研究水稻盐胁迫响应基因表达,发掘水稻耐盐基因对水稻抵御盐胁迫的分子机制及解析其调控网络,为培育耐盐水稻品种奠定基础。【方法】以水稻品种日本晴种子为试验材料,在1/2MS培养基培养条件下对其进行盐处理(150 mmol·L-1 NaCl),对盐处理和非盐处理21 d的根系进行小分子量RNA组学测序。通过生物信息学分析,以log2 Fold Change(log2FC)>1或<-1为筛选条件,寻找在盐胁迫和非盐胁迫条件下差异表达的miRNA和tRF(tRNA-derived RNA fragments),分析其靶基因,并通过实时荧光定量PCR对测序结果及靶基因进行验证。【结果】以至少一组数据RPM(Reads Per Million reads)>500和log2FC>1或<-1为筛选条件,共得到31个差异表达miRNA,其中8个为盐胁迫诱导miRNA,23个为盐胁迫抑制miRNA,这些差异表达miRNA属于12个miRNA家族,其中8个miRNA家族在拟南芥、玉米和小麦...     

水稻根系盐胁迫响应miRNA和tRF的鉴定

【目的】水稻(Oryza sativa L.)是中国最重要的粮食作物,也是盐胁迫敏感作物。研究水稻盐胁迫响应基因表达,发掘水稻耐盐基因对水稻抵御盐胁迫的分子机制及解析其调控网络,为培育耐盐水稻品种奠定基础。【方法】以水稻品种日本晴种子为试验材料,在1/2MS培养基培养条件下对其进行盐处理(150 mmol·L-1 NaCl),对盐处理和非盐处理21 d的根系进行小分子量RNA组学测序。通过生物信息学分析,以log2 Fold Change(log2FC)1或-1为筛选条件,寻找在盐胁迫和非盐胁迫条件下差异表达的miRNA和tRF(tRNA-derived RNA fragments),分析其靶基因,并通过实时荧光定量PCR对测序结果及靶基因进行验证。【结果】以至少一组数据RPM(Reads Per Million reads)500和log2FC1或-1为筛选条件,共得到31个差异表达miRNA,其中8个为盐胁迫诱导miRNA,23个为盐胁迫抑制miRNA,这些差异表达miRNA属于12个miRNA家族,其中8个miRNA家族在拟南芥、玉米和小麦等物种中也被报道为盐胁迫信号响应miRNA,包括盐胁迫抑制的osa-miR397、osa-miR396、osa-miR156、osa-miR167、osa-miR1432和盐胁迫诱导的osa-miR159、osa-miR168、osa-miR164。其余4个miRNA家族osa-miR1882、osa-miR1876、osa-miR1423和osa-miR5077尚未见与盐胁迫相关的报道。通过靶基因预测,得到这31个差异表达miRNA的靶基因共162个。此外,盐处理后,水稻根系产生的34—38nt tRF数量显著多于非盐处理材料,说明tRF的产生并非随机,而是通过某种特定机制响应高盐信号,诱发tRNA特异性加工而产生。以RPM50和log2FC1或-1为筛选条件,检测到盐胁迫诱导的5'端tRF 3个,3'端tRF 3个,这些tRF由6个tRNA加工产生。推测这些差异tRF是潜在的水稻盐胁迫响应tRF。【结论】共检测到12种水稻根系中盐胁迫响应miRNA,其靶基因多为转录因子编码基因,推测其通过对其靶基因转录因子的转录后调控参与了盐胁迫响应的表达调控。其中8个水稻盐胁迫响应miRNA家族是不同物种间保守的通用盐胁迫响应miRNA。另外,从转录组水平挖掘出水稻盐胁迫响应tRF,并鉴定了6个盐胁迫诱导表达的tRF。     

重离子束辐照对甜高粱幼苗存活率及抗氧化酶活性的影响

[目的]研究重离子束辐照甜高粱种子后对其发芽势、存活率和抗氧化酶活性、脂质过氧化作用等的影响,探讨重离子束辐照甜高粱的生物学效应。[方法]利用兰州重离子加速器产生的能量为100 MeV/u的12C6+离子束对2个甜高粱品系干种子进行剂量为0、40、80、120、160和200 Gy辐照,研究种子发芽势、存活率和抗氧化酶活性。[结果]重离子束辐照处理对甜高粱发芽势和存活率的影响变化不一致,发芽率呈现肩型下降趋势,但其对应的幼苗存活曲线总体上呈"类马鞍型"。SOD、POD、CAT及ASA-POD等的酶活性变化趋势也不相同,MDA含量随辐照剂量增加呈上升趋势,说明高剂量的重离子束辐照对甜高粱幼苗的膜损伤加重。[结论]重离子束辐照处理降低了甜高粱的发芽势和存活率,对甜高粱幼苗抗氧化酶活性有不同程度的影响,该研究结果为下一步进行重离子束辐照选育和改良甜高粱品种奠定了基础。     

离子束诱变小麦的数量性状研究(英文)

[目的]阐述离子束诱变植物的数量性状。[方法]调查了离子束诱变小麦同一母本后代的特殊变异表型、农艺性状、蛋白质和湿面筋含量。[结果]有的个体表现出形态学多样性。株高、穗长和蛋白质含量受离子束显著影响,有效分蘖数和湿面筋含量受到轻微影响。多重比较表明各组性状存在不稳定性。[结论]离子束辐射呈现多样性和不定向性的特点,可以对同一突变体造成多种变异。后代性状的不稳定性暗示同一辐射区域的细胞也可能有不同命运。特定性状可能要经过数代才会稳定。离子束辐射效应可能是直接辐射损伤、间接辐射损伤和旁观者效应和自适应效应的综合效应。     

稻秆全量还田下不同肥料施用量对小麦茎蘖动态和产量的影响

[目的]明确在水稻秸秆全量还田的条件下,不同时期施肥在提高小麦产量中的贡献大小。[方法]共设7个试验处理,研究在稻秆全量还田的条件下不同时期施肥和不同运筹施肥比例对小麦的茎孽动态和产量结构的影响。[结果]各处理的小麦基本苗差别不大,返青苗、高峰苗和有效穗数均明显高于对照;各处理的小麦株高、穗长和穗数均高于对照;与对照相比,各处理的增产率为76.8%~146.5%。[结论]总氮量为300 kg/hm~2,基肥占60%,不施分蘖肥或少施分蘖肥,穗肥占40%为最优施肥方案。     

N~+介导对水稻幼苗中性蛋白水解酶表达的影响

利用蛋白质复性电泳技术,研究了低能N+注入介导玉米DNA的水稻幼苗叶片和根系中性蛋白水解酶的表达。用能量为25 keV、剂量为3.0×1017N+/cm2的氮离子束对水稻豫粳6号种胚进行照射处理,照射的种子于质量浓度为100μg/mL玉米基因组DNA介导液中进行转化处理,其他处理同时进行,结果表明,各处理均引起水稻幼苗叶片和根系中性蛋白水解酶种类及活性差异表达,叶片与根系中均检测出多条差异酶带,离子束介导玉米DNA的处理中性蛋白水解酶带变化活跃,有新酶带表达,也有部分酶带缺失。说明低能离子束介导远缘大分子DNA引起水稻幼苗蛋白质表达的差异。     

低能离子注入对烟草反转录转座子Tnt1多态性的影响

[目的]探讨低能离子注入对烟草反转录转座子Tnt1多态性的影响。[方法]利用TRAP技术检测离子束辐照后的烟草的反转录转座子Tnt1的多态性。[结果]随着离子束辐照剂量的增大,发芽率基本成线性减少的趋势,但在注入过程中的真空状态对种子的发芽率基本没有影响。经过离子束辐照后,烟草植株的生理特征展示出一些较明显的变化。烟草的反转录转座子Tnt1发生了转座。通过TRAP分析,Tnt1展示出一定的多态性。利用TRAP技术,通过对样本DNA的扩增,对出现的特异性条带进行测序,经BLAST搜索,没有发现与Tnt1匹配率较高的序列,初步判断其为功能未知的序列。[结论]该研究为揭示离子束的诱变机理提供了依据。     

脱落酸浸种提高萌发期水稻种子对涝渍胁迫的抗性研究

[目的]探究脱落酸(ABA)浸种对涝渍胁迫条件下水稻种子萌发及幼苗生长的影响,为农业生产提供借鉴。[方法]分别用蒸馏水和0.1μmol/LABA溶液浸种24 h,正常催芽萌发至胚根长2～5 mm,涝渍处理72 h,测定水稻种子的出苗率及各项形态指标。[结果]与涝渍对照相比,ABA浸种处理的出苗率、根长、株高、干重、相对活力指数分别增加了38.7%、23.6%、13.3%、37.8%和34.8%。[结论]ABA处理可显著提高涝渍条件下水稻种子的出苗率、秧苗素质及种子相对活力指数。     

SNP对涝渍胁迫下水稻种子萌发及秧苗素质的影响

[目的]探讨硝普钠盐(SNP)浸种对涝渍胁迫条件下水稻种子萌发及幼苗生长的影响。[方法]分别用蒸馏水和50μmol/L SNP溶液浸种24 h,正常催芽萌发至胚根2～5 mm,涝渍处理72 h,然后测定水稻种子的出苗率及各项形态指标。[结果]与涝渍对照相比,SNP浸种处理的出苗率增加了36.7%,根长增加了22.5%,株高增加了10.6%,干重增加了41.1%,相对活力指数增加了30.4%。[结论]SNP处理能显著提高涝渍条件下水稻种子的出苗率,提高秧苗素质,增加种子相对活力指数,对农业生成有一定的指导意义。     

分式析因设计法对低能离子束介导参数的初步研究

[目的]利用分式析因法探索低能离子束介导各参数的生物学效应。[方法]以同源四倍体双胚苗水稻DERl0-04-01为受体材料,以披碱草为DNA供体材料完成离子束介导试验,利用分式析因设计法对低能N^＋离子柬介导外源基因转化水稻的参数进行初步研究。[结果]低能N^＋离子注入时所采用的能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时同等4个因素对DERl0-04-01的正常生长发育产生明显的生物学效应,其中注入剂量与DNA浓度对其产生的生物学效应更明显。[结论]能量、剂量、DNA浓渡和DNA浸泡时间是离子柬介导转化外源遗传物质中对试验效果具有重要影响的主要因素。