大豆维生素E五个相关基因表达模式分析

以合丰25和Bayfield两个大豆品种作试验材料,采用实时荧光定量PCR方法,测定不同生育时期大豆维生素E代谢过程相关酶基因(HPPD、HPT、MPBQ-MT、TC及TMT基因),并分析其表达模式,推测对大豆维生素E代谢过程合成起关键作用的基因。结果表明,五个基因中对大豆维生素E代谢过程合成起关键作用的可能为MPBQ-MT和TC基因。     

大豆种子老化的转录组学分析

大豆种子储存过程易老化劣变,研究大豆种子老化分子机制有助于耐储藏大豆品种遗传改良。文章对不同耐储性大豆品种老化种子作转录组测序分析,结果表明,储存2~4年后,易老化大豆"JP16"和耐储型大豆"JP6"分别有1 683个和832个差异转录基因,皆以上调为主。基因功能注释显示,这些基因主要富集于碳水化合物合成、水分损失、线粒体机能改变及蛋白质降解等生物过程。另外,"JP16"响应蛋白质泛素化和脂肪酸氧化基因上调,花青素、木质素合成相关基因下调;而"JP6"响应原花青素、异黄酮合成及活性氧水平调控相关基因上调,蜡质代谢相关基因下调。大豆种子通常随储存时间延长,内部碳水化合物降解,蛋白变性,扰乱胞内水分正常代谢,加剧活性氧积累,种子老化加剧。耐储型大豆种子可通过积累蜡质、原花青素、异黄酮等保护性成分,增强对活性氧调控提高细胞壁强度和抗氧化能力,延缓老化。研究结果为利用分子手段提高大豆种子耐储性能提供参考。     

中国农科院专家揭示野生大豆遗传变异特征

中国农业科学院作物科学研究所邱丽娟研究团队在国际上率先构建出一年生野生大豆的泛基因组,在全基因组水平上阐明了大豆种内、种间结构变异的特点。发掘出野生大豆特有的优异基因,发现野生大豆中生物逆境抗性相关的抗病基因类型远多于栽培大豆,同时栽培大豆驯化过程中一系列重要性状如开花、脂肪合成及产量等相关基因候选基因也发生了变化,为阐明人工选择过程中大豆育成品种的基因变异提供了重要的线索,为作物野生种质资源保护、基因发掘和育种利用研究提出了新的方法。     

秀丽线虫寿命的调控机制

介绍了与线虫寿命相关的基因、代谢途径及代谢特征,如IIS途径、TOR途径、氨基酸池的增加等。     

大豆根瘤共生固氮分子机制研究进展

大豆的共生固氮能力得益于根瘤,根瘤数与固氮效率是典型的数量性状受多基因调控。目前,已经在大豆中克隆到结瘤因子(Nodular Factor,NF)的关键受体,以及一些在结瘤信号传导途径中的分子组分,这些组分涉及到结瘤基因、肽类激素、受体激酶和小的信号代谢产物。其中部分基因的功能及作用机理得以阐明,参与的共生固氮途径及部分节点也已明晰。     

杜长大商品猪肌内脂肪含量的全基因组关联分析

【目的】通过全基因组关联分析,定位影响杜长大商品猪肌内脂肪含量的相关SNP位点及其重要候选基因,为利用分子生物学方法改良猪肌内脂肪含量提供科学依据。【方法】选取981头杜长大商品猪,包括阉割公猪447头、母猪534头,所有试验猪均在统一条件下饲养至150日龄后进行屠宰测定,屠宰后利用索氏浸提法对肌内脂肪含量进行测定。利用GeneSeek GGP 50K芯片进行基因分型,使用rMVP软件包的FarmCPU模型对肌内脂肪含量性状进行全基因组关联分析。【结果】杜长大商品猪平均肌内脂肪含量达2.27%,其变异系数为34.24%,基因组遗传力(h2)为0.39,属于中等遗传力性状,表明该性状具有较大的遗传改良空间。经质控后,剩余30600个SNPs位点用于全基因组关联分析,共发现有8个潜在SNPs位点与肌内脂肪含量相关,分别分布在2、3、5、11、12、13和14号染色体上。利用Gene Ontology数据库对可能影响肌内脂肪含量的候选基因进行GO功能注释分析,发现这些候选基因参与的代谢通路包括肌肉发育代谢过程、器官生长代谢、基因表达调控及RNA转录等生物学代谢过程,但主要以肌肉生长发育代谢通路为主,表明肌内脂肪含量与肌肉生长发育之间存在紧密联系。【结论】利用高密度芯片进行全基因组关联分析,发现有8个SNPs位点与肌内脂肪含量相关;根据基因生物学功能及相关研究文献,C2orf74、HS6ST3和ROBO2基因主要参与细胞增殖分化及脂肪代谢等生物学过程,可作为影响肌内脂肪含量的重要候选基因。     

奶牛与肉牛不同生长发育阶段肝脏转录组比较分析

为探究奶牛与肉牛肝脏组织在不同生长发育阶段中的差异,利用RNA-seq技术和生物信息学的研究方法,分别对海福特肉牛与荷斯坦奶牛6、9和12月龄3个不同生长发育阶段的肝脏组织进行基因差异表达及表达趋势分析。结果表明：1）海福特肉牛与荷斯坦奶牛之间在6、9和12月龄分别获得的差异表达基因为699、486和769个;2）对海福特肉牛与荷斯坦奶牛之间的差异表达基因进行功能注释,发现细胞色素P450信号通路和PPAR信号通路中差异表达基因的表达量在肉牛与奶牛之间存在差异,并且在不同生长阶段表达也不同。其中与脂肪细胞增殖和脂质代谢有关的功能基因：ACOX1、APOA1和ACADM,与天然免疫相关的通路中BoLA-DQB、BLA-DQB和BoLA-DQA这3个基因在海福特肉牛中的表达均高于荷斯坦奶牛;3)STEM分析结果显示荷斯坦奶牛与海福特肉牛肝脏组织在生长发育阶段中具有相同表达趋势中,奶牛与肉牛的时序性表达基因与代谢途径相关信号通路上存在差异。综上,本研究表明与脂质代谢和脂肪生成等代谢过程有关的途径可能在协同调控奶牛与肉牛生长发育阶段中发挥的作用及表达模式存在差异,这为深入研究奶牛与肉牛在生长发...     

大豆脂肪含量遗传分析及QTL定位研究

以高蛋白大豆品种吉育50和高油大豆品种吉农18杂交后获得的F2及其衍生群体为材料,采用主基因+多基因混合遗传模型和QTL IciMapping v2.2完备区间作图法研究大豆脂肪含量的遗传规律.结果表明:大豆脂肪含量表现为多基因遗传模型,主要受多基因控制,多基因遗传率为79.15%;对大豆脂肪含量进行QTL定位和分析,共检测到2个主效QTL和2个微效QTL,分布于12(G)、17(M)和22(F)3个连锁群上,其中包括了1个在2年间稳定存在的主效QTL.     

大豆四粒荚突变体子房转录组分析

本研究首次以大豆四粒荚突变体为材料,采用Illumina/Solexa技术对未授粉子房进行转录组测序分析。结果显示:测序共获得55 582个表达基因和2 060个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中上调DEGs 1 381个,下调DEGs 679个,log2 ratio值大于10的DEGs 75个。GO和KEGG差异显著富集分析显示,差异基因几乎参与了如糖、脂肪、氨基酸、激素等所有主要物质的代谢、转录、翻译及信号转导等过程。该测序结果将为四粒荚相关基因的克隆及分子调控机理研究奠定基础,同时也对今后采用分子生物学手段培育优良大豆新品种具有重要理论意义。     

应用RNA干扰技术创造低脂肪氧化酶活性大豆新种质

 【目的】通过RNA干扰技术抑制大豆籽粒中脂肪氧化酶基因表达,改良大豆品质,创造优良大豆新种质,探索大豆品质育种新途径。【方法】采用RT-PCR技术克隆大豆籽粒脂肪氧化酶基因（Lx1、Lx2、Lx3）核心保守序列357 bp片段,通过重组PCR构建大豆脂肪氧化酶基因RNA干扰表达载体,利用花粉管通道法转化大豆品种吉农18。【结果】获得了12个转基因株系,其中10个株系发生明显变化,SDS-PAGE电泳和脂肪氧化酶活性测定表明转基因植株籽粒中脂肪氧化酶活性明显降低,平均减低64.2%;经近红外谷物分析仪测定,转基因植株脂肪含量平均提高0.8%～1.5%,总蛋白含量降低1.2%～3.0%;RT-PCR结果表明转基因株系中脂肪氧化酶mRNA积累受到明显抑制。转基因植株2代及3代检测结果表明,转基因植株脂肪氧化酶活性均明显降低,脂肪含量均有所提高。【结论】应用RNA干扰技术可有效的抑制大豆籽粒中脂肪氧化酶基因表达,降低脂肪氧化酶活性,提高大豆油份含量,改良大豆品质,创造优良大豆种质。     

干旱胁迫下转基因抗旱大豆与不同碳代谢途径杂草生存竞争的研究

以C_3代谢途径杂草苘麻(Abutilon theophrasti Medicus)、C_4代谢途径杂草反枝苋(Amaranthus retroflexus)为代表,研究干旱胁迫下它们与转DREB3基因抗旱大豆的生存竞争关系,以期为转基因抗旱大豆生存竞争性提供基础数据。采用田间试验方法,分别测定大豆、杂草的光合特性与生物量。结果表明,干旱胁迫下C_3杂草苘麻、C_4杂草反枝苋在与大豆的生存竞争中均处于优势地位,杂草的生物量与光合特性均表现出显著优势。混栽大豆株高、鲜质量、根瘤固氮酶活性均显著降低,其中C_4杂草比C_3杂草对大豆的竞争优势更强。     

大豆脂肪酸含量积累动态及亚麻酸代谢候选基因筛选

大豆脂肪酸5种组分中亚麻酸含量是影响大豆品质主要因素之一,与其他4种脂肪酸比例直接影响大豆油脂品质特性及贮运加工,大豆油具有适宜亚油酸与亚麻酸比例。文章通过高效气相色谱法对品种‘合丰25’(高亚麻酸含量品种,5.94%)与加拿大稳定品系‘L-5’(低亚麻酸含量品种,2.75%)及其组配重组自交系群体中选取高/低亚麻酸品系各2份,盆栽试验分析脂肪酸组分及含量。结合KEGG中大豆脂肪酸代谢途径筛选与不饱和脂肪酸代谢相关候选基因,对筛选RIL群体后代品系发育各时期作实时定量PCR,分析其在‘合丰25’和‘L-5’及后代品系中表达模式。结果表明,相同基因在不同品种之间对亚麻酸含量调控机制不同,不同时期基因表达量对亚麻酸积累量具有不同程度影响。研究结果为探索大豆亚麻酸积累规律及其候选基因影响,选育理想脂肪酸组分比例大豆新品种提供参考。     

植物次生代谢遗传操作中基因表达优化策略研究进展

 植物可以产生种类多样的次生代谢产物,供人类利用。通过转化代谢途径相关基因,可以实现对植物次生代谢途径的调控。在遗传操作中,对转基因载体上的表达元件进行优化,共表达功能基因的辅因子基因、亚基基因和转录因子基因,并采取合理措施避免基因沉默,能够促进外源功能基因的稳定、高效表达,从而提高产物的合成与积累量。本文综述了进行植物次生代谢途径遗传操作时,优化基因表达时的研究进展。提出为获得理想的转基因效果,有必要综合考虑影响功能基因表达的各种因素,并进行相应的优化。本文为植物次生代谢遗传操作研究提供了基础资料。     

植物 VE代谢工程研究进展

植物代谢工程在植物研究领域中是一个新方向,VE作为一种动物必需维生素,具有其他物质不具备的、而生命有机体必需的生物活性。参与 VE代谢途径的全部基因的分离和功能验证工作已经完成,利用植物代谢工程对 VE合成途径中相关的基因或酶进行调控,对提高植物 VE的含量及活性具有重要意义。从 VE研究历史追溯,VE代谢途径,VE代谢途径中相关的酶及基因,模式植物中 VE代谢工程研究及其在重要作物上的利用等方面综述了植物 VE代谢工程的研究进展,并展望了利用代谢工程合理调控 VE的代谢流。     

水稻幼苗响应氰化物胁迫的基因表达谱差异分析

为筛选水稻参与氰化物胁迫响应的关键基因,采用Agilent4×44 K水稻全基因组芯片,分析了氰化钾和铁氰化钾胁迫下水稻幼苗叶片和根系的基因表达特征。结果表明：氰化钾和铁氰化钾处理下,从水稻根系中分别筛选到1841和3037个差异表达基因,从水稻叶片中分别筛选到734和1805个差异表达基因;氰化钾处理下,细胞壁代谢和抗逆相关的基因在根中显著上调表达;铁氰化钾处理下,水稻叶中解毒相关基因显著上调表达,说明氰化物能诱导水稻基因差异表达;与细胞解毒作用和抗逆相关的基因、与细胞壁和次生代谢途径相关的基因以及转录因子类基因的表达均显著上调,表明2种氰化物处理下水稻根系和叶片均可能通过调节其体内的一些代谢途径和一些酶的催化活性来应对氰化物的胁迫,积极诱导与防御相关的基因,并通过主动吸收和转运等代谢过程将氰化物代谢解毒,以降低对植物的伤害。     

不同基因来源的大豆产量和品质分析

对黑龙江省大豆生产上不同基因来源的大豆品种产量和品质进行了分析。结果表明:基因来源于美国的大豆品种其产量水平显著的高于基因来自国内的大豆品种,与基因来源于日本的大豆品种产量差异不显著,基因来源于国内的大豆品种之间产量差异不显著;基因来源于美国和黑龙江的品种脂肪含量相对较高,而基因来源于日本和辽宁的品种蛋脂总量相对较高;含有美国或黑龙江基因来源的亲本易育成高油品种,含有日本或辽宁基因的亲本易育成高蛋白品种。     

我国农业育种效率和技术水平大幅度提升

国家“863计划”现代农业技术领域硕果累累,大幅度地提升了我国农业育种效率和技术水平。在动植物品种分子设计方面,鉴定出一批与产量、品质、抗病等性状相关的重要功能基因;发现并初步阐明了多个调控动植物重要性状遗传网络的代谢途径;采用分子标记选择技术与常规育种技术相结合,培育了一批水稻、小麦、大豆的优良新品种;     

高低肌内脂肪猪背最长肌关键基因表达差异分析

【目的】筛选出高肌内脂肪(Intramuscular fat,IMF)沉积的关键基因并进行表达验证,为揭示猪肌内脂肪沉积的分子调控机制提供理论依据。【方法】根据NCBI-GEO数据库中高、低肌内脂肪巴克夏群体的转录组数据,利用DESeq2进行差异表达基因筛选(|log₂Fold Change|≥1,FDR<0.05),采用Metascape对差异表达基因进行功能富集分析,通过MCODE筛选及鉴定出高肌内脂沉积的关键基因,并采用实时荧光定量PCR在地方猪(柯乐猪)和外种猪(杜长大猪)上进行关键基因表达量验证。【结果】从高、低肌内脂肪巴克夏群体6个文库中共鉴定出7661个基因,高肌内脂肪群体样本的脂质代谢相关基因总表达量显著高于低肌内脂肪群体样本(P<0.05,下同),其中差异表达基因有133个[110个上调(在高肌内脂肪群体高表达),23个下调(在低肌内脂肪群体高表达)]。上调差异表达基因主要富集于胶原蛋白绑定、细胞外基质组装、脂肪酰辅酶A生物合成过程、固醇代谢过程和脂质代谢调控过程等GO功能条目,以及脂肪乙酰辅酶A生物合成、ChREBP激活代谢基因、脂肪酸代谢等信号通路上;下调基因主要富集于线粒体组装、多细胞生物学过程、辅酶绑定和缺氧反应等GO功能条目,以及基于NFKB的TNFA信号、白细胞介素4和白细胞介素13信号和干扰素信号等信号通路上。通过MCODE分析共筛选获得5个关键基因,分别是SLC25A5、FN1、FASN、ACACA和PRKDC基因;挑选SCD、FASN和ACACA基因进行表达量验证,结果发现这3个基因的相对表达量均表现为柯乐猪高于杜长大猪,其差异达显著或极显著(P<0.01)水平,进一步佐证SCD、FASN和ACACA基因在高肌内脂肪猪群体中高表达。【结论】在巴克夏猪高肌内脂肪群体中高表达的SCD、FASN和ACACA基因,在高肌内脂肪的柯乐猪中也呈显著或极显著高表达,因此这3个关键基因有望作为筛选和培育高肌内脂肪猪品种的分子标记,同时为研究肌内脂肪沉积的分子调控机制提供技术支撑。     

施用有机肥对成熟期烤烟碳氮代谢关键基因表达的影响

为了探明有机肥用量对烤烟碳氮代谢途径关键基因表达的影响,设置3种有机肥施用量(0、200、600 kg/667m2)来分析烤烟成熟期叶片碳氮代谢相关关键基因的表达水平。结果表明:施用有机肥显著降低了碳代谢途径中蔗糖合成酶基因(SUS)、蔗糖磷酸合成酶基因(SPS)、颗粒结合型淀粉合成酶基因(GBSSI)和淀粉分支酶基因(SBE)的表达水平,3个处理表现为:CK>C200>C600。通过对氮代谢途径关键基因硝酸还原酶(NITR)、亚硝酸还原酶(NIR)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和谷氨酰胺合成酶(GS)中一个重要家族成员(GLN1-3)的表达分析表明:施用适量(200 kg/667 m2)有机肥对氮代谢途径关键基因的表达量影响不显著,仅在高用量(600 kg/667 m2)有机肥条件下表现出抑制。因此,通过添加不同有机肥用量对烤烟碳氮代谢关键基因的表达分析可以看出,有机肥处理下的碳氮代谢基因表达量明显受到抑制,且与有机肥的施用量呈正相关性,有机肥对碳代谢途径的影响大于氮代谢。     

施用有机肥对成熟期烤烟碳氮代谢关键基因表达的影响

为了探明有机肥用量对烤烟碳氮代谢途径关键基因表达的影响,设置3种有机肥施用量(0、200、600 kg/667m2)来分析烤烟成熟期叶片碳氮代谢相关关键基因的表达水平。结果表明:施用有机肥显著降低了碳代谢途径中蔗糖合成酶基因(SUS)、蔗糖磷酸合成酶基因(SPS)、颗粒结合型淀粉合成酶基因(GBSSI)和淀粉分支酶基因(SBE)的表达水平,3个处理表现为:CKC200C600。通过对氮代谢途径关键基因硝酸还原酶(NITR)、亚硝酸还原酶(NIR)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和谷氨酰胺合成酶(GS)中一个重要家族成员(GLN1-3)的表达分析表明:施用适量(200 kg/667 m2)有机肥对氮代谢途径关键基因的表达量影响不显著,仅在高用量(600 kg/667 m2)有机肥条件下表现出抑制。因此,通过添加不同有机肥用量对烤烟碳氮代谢关键基因的表达分析可以看出,有机肥处理下的碳氮代谢基因表达量明显受到抑制,且与有机肥的施用量呈正相关性,有机肥对碳代谢途径的影响大于氮代谢。