高温胁迫下半夏叶片的转录组分析

【目的】通过分析高温（38℃）胁迫下半夏（Pinellia ternate）叶片转录组数据,挖掘其响应高温胁迫相关的基因,探究高温胁迫影响半夏的分子机制。【方法】通过Illumina HiSeq测序对高温胁迫处理后的半夏叶片进行转录组分析,并用qRT-PCR技术对DEGs进行验证。【结果】转录组测序共获得38.48 Gb Clean data,与对照组（25℃）相比,高温处理后1 138个DEGS上调表达,578个DEGs下调表达。GO富集分析表明,DEGs主要集中在转录因子复合体、内肽酶活性和血红素结合;KEGG富集分析表明,内质网蛋白质加工代谢通路的DEGs最多。基因表达水平分析表明,植物激素信号转导相关基因（PtARP1、PtGRP1、PtABF）、7个谷胱甘肽S转移酶基因PtGST和23个热激蛋白基因PtHSP在高温胁迫下表达量上调。qRT-PCR分析结果表明,9个DEGs在高温胁迫下的差异表达与转录组分析结果一致。【结论】通过对高温胁迫下半夏叶片进行转录组分析,挖掘高温胁迫相关基因,为进一步研究半夏高温胁迫响应机制提供理论参考。     

全基因组分析低氮胁迫下水稻剑叶光合相关基因表达变化

 【目的】研究水稻剑叶叶绿素和光合特性及相关基因对低氮胁迫的响应,为提高水稻对氮肥的吸收和利用效率奠定分子基础。【方法】利用Agilent 4×44K芯片全基因组研究低氮胁迫处理下,2个不同叶绿素含量水稻齐穗期剑叶的光合相关基因表达的变化。【结果】SN19-6和丰锦剑叶的叶绿素含量和净光合速率在低氮胁迫下均有所下降,但SN19-6 2个指标下降的幅度明显较小。低氮胁迫处理与对照处理相比,超绿水稻SN19-6剑叶共有41个光合相关基因表达发生变化(14个在转录水平上下调表达,27个在转录水平上上调表达)。丰锦剑叶有29个光合相关基因表达发生变化(15个在转录水平上下调表达,14个在转录水平上上调表达)。低氮胁迫响应光合相关基因表现出品种特异性,超绿水稻SN19-6有29个为特异响应的,丰锦有17个特异响应的。2水稻品种(系)低氮胁迫响应的光合相关基因有12个重叠的,其中,5个在转录水平上上调表达,7个下调表达。【结论】在低氮胁迫下,水稻剑叶光合相关基因的表达发生变化,不同叶绿素含量水稻品种(系)中的表达既表现特异性,也存在部分重叠。     

海马齿根系响应盐胁迫的转录组分析

【目的】对盐胁迫下海马齿根系进行转录组测序分析,挖掘海马齿根系耐盐相关基因,为揭示海马齿耐盐的分子机制提供参考。【方法】利用Illumina测序技术对0 mmol/L NaCl （对照组）和400 mmol/L NaCl胁迫处理（盐胁迫处理组）下的海马齿根系进行转录组测序分析,从中筛选出差异表达基因,选取13个基因进行实时荧光定量PCR （qRTPCR）检测,以验证转录组数据的可靠性。【结果】在海马齿根系转录组中共鉴定出305145个转录本,平均长度为622 bp,其中,对照组有146177个长度>300 bp的转录本,盐胁迫处理组有72173个长度>300 bp的转录本;共有65535条Unigenes在Nr、GO、Swiss-Prot、COG和KEGG五大数据库注释成功,占Unigenes总数的52.36%。对照组和盐胁迫处理组共有65535个差异Unigenes,其中,有182个热休克蛋白基因。对照组和盐胁迫处理组间共有24042个差异表达基因,从中选取13个基因进行qRT-PCR检测,结果显示,9个基因表达上调,其余4个基因表达下调,与转录组测序结果一致。24042个差异表达基因中,共有10106个显著差异基因富集到129条代谢通路,其中富集程度排名前10的代谢途径为核糖体、次级代谢生物合成、RNA转运、内吞作用、剪接体、甘油磷脂代谢、内质网加工、吞噬、醚脂类代谢和植物-病原体相互作用,参与盐胁迫相关的硫代谢、脯氨酸积累、活性氧（ROS）代谢、与盐胁迫相关的钙信号通路和过氧化氢代谢等途径的差异基因上调。【结论】在盐胁迫下海马齿差异表达基因如小分子量热激蛋白基因、抗氧化酶相关基因及与离子交换相关基因发挥了重要调控作用。     

基于转录组测序挖掘小麦叶片抗旱相关基因

【目的】通过转录组测序分析干旱胁迫的小麦,以期挖掘小麦响应干旱胁迫的关键基因。 【方法】采用高通量 Illumina Hiseq 2500 测序平台对郑麦 366 号正常生长与自然干旱处理进行测序,并对测序数 据进行分析,筛选响应干旱胁迫的关键基因。【结果】两组样品中分别获得 45 471 018、45 133 470 个 clean read 片段,包含 6.82 Gb、6.39 Gb 碱基信息,拼接组装后,得到 188 334 个转录本和 119 588 个 Unigenes。通过筛选 共获得 1 207 个 DEGs,其中 752 个上调,455 个下调。GO 功能富集分析显示,上调的 DEGs 主要富集在水解酶 活性、催化活性、代谢过程、甘油代谢过程、膜和细胞部分等;下调的 DEGs 富集在细胞器、细胞和氧化还原 酶活性的最多。KEGG 途径富集分析发现,DEGs 显著富集于淀粉和蔗糖代谢、卟啉和叶绿素代谢、光合作用 - 天线蛋白、光合作用、苯丙烷生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸代谢和光合生物中的碳 固定等代谢通路。5 个抗氧化酶基因的 qRT-PCR 结果与 RNA-Seq 测序结果变化趋势相一致。【结论】利用转录 组测序技术获得了大量小麦抗旱相关基因,为深入研究小麦响应干旱胁迫的分子机制提供更多的基因遗传资源。     

玉米pTAC2影响苗期叶片叶绿素合成的转录组分析

【目的】叶绿素是参与光合途径最为重要的光合色素。叶绿体的发育及叶绿素的合成在很大程度上依赖于质体基因组与核基因组之间的双向信号传导来精确协调基因表达。通过对白化表型的CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因阳性纯合突变材料进行RNA-seq研究,筛选和鉴定参与叶绿素合成的相关基因,为明确叶绿素的合成途径奠定基础。【方法】以CRISPR/Cas9-ZmpTAC2玉米转基因编辑纯合突变株系为研究材料,使用透射电镜观察叶绿体超微结构和分光光度法测定叶片叶绿素含量,确定叶绿体发育状态及叶绿素合成情况。对转基因阴性材料(CK)和CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因纯合编辑材料(zmptac2)苗期叶片取样进行转录组测序。通过生物信息学分析,寻找CK与zmptac2间差异表达的基因;qRT-PCR对差异表达基因进行验证。通过酵母双杂交筛选与玉米pTAC2互作的蛋白质。【结果】共获得15株T0转基因植株,包括绿色植株(7株)和白色植株(8株)。绿色幼苗中3株为转基因阴性材料,4株为转基因阳性(2株为未编辑,2株为杂合编辑突变),白色植株(8株)均为转基因阳性纯合编辑。与CK相比,突变体(zmptac2)叶绿体发异常,叶绿素含量显著降低。RNA-seq的结果显示,CK与zmptac2之间共检测到1 367个基因差异表达,其中618个基因上调表达(zmptac2/CK),749个基因下调表达(zmptac2/CK)。GO富集分析显示,下调基因显著富集到叶绿体和质体中。KEGG分析表明下调表达基因显著富集在苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢和异喹啉生物碱生物合成等途径。选取的15个差异基因表达模式均与测序数据相一致,表明测序结果是可靠的。与CK相比,zmptac2中依赖PEP(plastid-encoded RNA polymerase)转录的基因表达量显著降低,而依赖NEP(nuclear gene-encoded RNA polymerase)转录的基因表达量则显著上升。通过对玉米cDNA文库筛选和互作验证,鉴定出ZmpTAC3与ZmpTAC2存在互作。【结论】ZmpTAC2突变会导致叶绿体早期生物合成受阻,该基因参与叶绿体发育及叶绿素合成,且该种作用是由ZmpTAC2调控PEP相关基因表达而实现的。     

干旱胁迫下大苞萱草bHLH转录因子家族鉴定与分析

【目的】为探究大苞萱草bHLH基因家族成员特性，基于对干旱胁迫下大苞萱草叶和根转录组测序结果，鉴定并分析大苞萱草bHLH基因家族成员。【方法】利用生物信息学方法对大苞萱草bHLH转录因子家族基因进行系统发育、理化性质、二级结构、保守结构域及基因表达等分析。【结果】共鉴定出55个大苞萱草bHLH家族基因并分为11个亚族；bHLH蛋白理化性质差异较大，总平均亲水性为负值，均为亲水性蛋白；亚细胞定位预测大苞萱草bHLH蛋白主要分布在细胞核中；基因表达分析表明，叶中有26个上调基因，26个下调基因，根中有32个上调基因，22个下调基因，差异基因HmbHLH50的表达量变化显著，可能与大苞萱草的抗旱能力相关。【结论】本研究为挖掘bHLH转录因子家族基因的功能奠定基础，也为深入解析大苞萱草的抗旱机制提供理论依据。     

玉米pTAC2影响苗期叶片叶绿素合成的转录组分析

【目的】叶绿素是参与光合途径最为重要的光合色素。叶绿体的发育及叶绿素的合成在很大程度上依赖于质体基因组与核基因组之间的双向信号传导来精确协调基因表达。通过对白化表型的CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因阳性纯合突变材料进行RNA-seq研究,筛选和鉴定参与叶绿素合成的相关基因,为明确叶绿素的合成途径奠定基础。【方法】以CRISPR/Cas9-ZmpTAC2玉米转基因编辑纯合突变株系为研究材料,使用透射电镜观察叶绿体超微结构和分光光度法测定叶片叶绿素含量,确定叶绿体发育状态及叶绿素合成情况。对转基因阴性材料（CK）和CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因纯合编辑材料（zmptac2）苗期叶片取样进行转录组测序。通过生物信息学分析,寻找CK与zmptac2间差异表达的基因;qRT-PCR对差异表达基因进行验证。通过酵母双杂交筛选与玉米pTAC2互作的蛋白质。【结果】共获得15株T₀转基因植株,包括绿色植株（7株）和白色植株（8株）。绿色幼苗中3株为转基因阴性材料,4株为转基因阳性（2株为未编辑,2株为杂合编辑突变）,白色植株(8株)均为转基因阳性纯合编辑。与CK相比,突变体（zmptac2）叶绿体发异常,叶绿素含量显著降低。RNA-seq的结果显示,CK与zmptac2之间共检测到1 367个基因差异表达,其中618个基因上调表达（zmptac2/CK）,749个基因下调表达（zmptac2/CK）。GO富集分析显示,下调基因显著富集到叶绿体和质体中。KEGG分析表明下调表达基因显著富集在苯丙氨酸代谢、酪氨酸代谢和异喹啉生物碱生物合成等途径。选取的15个差异基因表达模式均与测序数据相一致,表明测序结果是可靠的。与CK相比,zmptac2中依赖PEP（plastid-encoded RNA polymerase）转录的基因表达量显著降低,而依赖NEP（nuclear gene-encoded RNA polymerase）转录的基因表达量则显著上升。通过对玉米cDNA文库筛选和互作验证,鉴定出ZmpTAC3与ZmpTAC2存在互作。【结论】ZmpTAC2突变会导致叶绿体早期生物合成受阻,该基因参与叶绿体发育及叶绿素合成,且该种作用是由ZmpTAC2调控PEP相关基因表达而实现的。     

盐碱胁迫下青稞全转录组分析

【目的】长链非编码RNA(lncRNAs)在动植物的各种生物过程中起着重要作用。青稞是青藏高原的主要粮食作物,对其胁迫诱导基因的研究不仅有助于了解胁迫耐受的分子机制,而且有助于利用基因工程培育胁迫耐受性品种。【方法】本文对2个青稞品种(0119盐碱高抗,0226盐碱敏感)幼苗分别进行盐碱胁迫和对照处理2、8、24、48和72 h后,提取植株叶片RNA进行全转录组测序(设置3个生物学重复),共获得60组RNA-seq数据。【结果】青稞基因组中含有大量的lncRNAs;总共鉴定出6704个lncRNAs,包括2741个基因间长链非编码RNA和1378个反义长链非编码转录本。比较盐碱处理组和对照组的基因表达水平,获得5个时间点的mRNAs和lncRNAs的差异表达基因集,但5个差异表达基因集合之间重叠较少,说明在盐碱胁迫的不同阶段,不同的mRNAs和lncRNAs参与了盐碱响应。研究发现,在24 h时0119和0226中差异表达基因的数目均降低,这可能与作物对刺激反应的两个阶段相关。根据基因的相对位置和表达相关性,预测了lncRNAs的顺式和反式靶基因;功能富集分析发现在0119品种中特异性差异表达的3118个(1303个上调和1815个下调)mRNAs和798个(346个上调和452个下调)lncRNAs可能与耐盐碱性有关,它们直接或间接参与"胁迫应答/刺激反应"、"离子运输"、"膜"和"植物激素信号转导"。为了验证利用RNA-Seq数据计算基因表达量的可靠性,挑选部分mRNA和lncRNA在8, 24和48 h盐碱胁迫的0119品种中进行RT-qPCR验证,结果表明RT-qPCR与RNA-seq的基因表达水平一致。【结论】本研究有助于进一步了解青稞盐碱耐受性的机制,提高青稞对盐碱胁迫的耐受性。     

玉米干旱诱导表达基因ZmBTF3b的克隆与表达分析

【目的】克隆玉米ZmBTF3b并研究其参与逆境反应的分子机制,为揭示玉米抗逆分子机制奠定基础。【方法】应用生物信息学方法分析ZmBTF3b启动子序列特点;应用酵母单杂交方法验证该基因编码转录因子的转录激活活性;应用实时荧光定量PCR方法分析ZmBTF3b在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式。【结果】从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到干旱诱导表达基因ZmBTF3b,该基因编码蛋白含有169个氨基酸,具有新生多肽复合体(nascent polypeptide-associated complex,NAC)保守结构域;酵母单杂交试验证明ZmBTF3b具有转录激活功能;实时荧光定量PCR结果表明,ZmBTF3b在玉米花丝、幼穗、幼胚中表达量较高。ZmBTF3b受脱水干旱胁迫和PEG模拟干旱胁迫诱导根上调表达,而受冷、NaCl、ABA和SA诱导下调表达。【结论】ZmBTF3b编码蛋白具有转录因子的基本特性,在应答逆境胁迫特别是干旱胁迫时起重要作用。     

转录组测序揭示不同生长速度番鸭胸肌组织的基因表达差异

【目的】利用转录组测序技术分析不同生长速度番鸭的基因表达差异,挖掘影响番鸭生长性能的基因与信号通路,为阐明生长性能差异的遗传机制提供理论基础。【方法】选取不同生长速度两尾样番鸭的胸肌组织进行转录组测序,采用无参考基因组的分析手段对测序结果进行分析,获得差异表达基因（Differentially expressed genes,DEGs）。利用 Blast2 GO 软件对 DEGs 进行功能富集分析,利用 KAAS 网站进行 DEGs 的通路富集分析。【结果】转录组测序分析结果显示,快速生长型番鸭与缓慢生长型番鸭相比共有 186 个显著 DEGs,其中 49 个表达量上调,137 个表达量下调。这些 DEGs 主要富集在磷脂酰肌醇三激酶 - 丝氨酸 / 苏氨酸激酶（PI3K-AKT）信号通路、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路和腺苷酸激活蛋白激酶（AMPK）信号通路。【结论】PI3K-AKT、MAPK、AMPK 这 3 条信号通路是控制番鸭机体生长发育的重要调节信号通路。     

中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌早期胁迫的转录组学

【目的】白垩病是困扰养蜂生产的顽疾。目前,尚无利用二代测序技术研究中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)幼虫白垩病的报道。本研究利用RNA-seq技术对健康(Ac CK)及球囊菌(Ascosphaera apis)胁迫的中蜂4日龄幼虫肠道(Ac T)进行深度测序,在转录组水平研究中蜂幼虫在球囊菌胁迫早期的胁迫应答。【方法】通过Illumina Hi Seq 2500平台对Ac CK和Ac T进行双端(PE125)测序,首先对测序数据进行质控和评估,利用edge R软件进行差异表达基因(DEG)分析,进而对DEGs进行GO富集分析及KEGG代谢通路富集分析,最后,利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证测序数据的可靠性。【结果】Ac CK和Ac T的转录组测序共得到188 457 338条原始读段(raw reads),经过滤得到182 088 448条有效读段(clean reads),两端Q20与Q30均在97.96%和94.97%以上,说明测序数据质量良好;主成分分析(PCA)结果显示第一与第二主成分可分别解释基因表达总体差异的75.8%和10.7%;DEG分析结果显示上调基因与下调基因的数量分别为344和239个;GO富集分析结果显示DEGs共富集在36个GO分类(term)上,其中基因富集数最多的细胞(106 unigenes)、细胞组件(106 unigenes)和代谢进程(104 unigenes);KEGG代谢通路富集分析结果显示上调与下调基因分别富集在72个和45个代谢通路上,其中上调基因富集数最多的是核糖体(72 unigenes)、碳代谢(16 unigenes)和糖酵解(14 unigenes),而下调基因富集数最多的是碳代谢(9 unigenes)、二羧酸代谢(8 unigenes)和氨基酸生物合成(7 unigenes),进一步分析表明中蜂幼虫肠道的部分细胞免疫对球囊菌的胁迫产生应答,而体液免疫不产生应答,宿主的代谢相关基因受到球囊菌的显著抑制。【结论】揭示了中蜂幼虫在球囊菌入侵早期的胁迫应答,为深入解析中蜂幼虫的胁迫应答机制提供了重要信息,也为在分子水平研究关键应答基因打下了基础。     

1-MCP处理采后红阳猕猴桃果实生理效应的研究

【目的】为探究1-甲基环丙烯（1-MCP）处理结合冷藏（1～4℃）贮藏采后‘红阳’猕猴桃果实条件下保鲜的分子调控机制。【方法】以‘红阳’猕猴桃果实为材料，采用1-MCP配合冷藏进行红阳猕猴桃保鲜，研究贮藏过程中果实生理效应的变化。【结果】1-MCP处理结合冷藏保藏可以减缓猕猴桃果实软化速度，抑制TSS、可滴定酸、VC及花色苷的降解，减缓MDA的积累，维持了SOD的活力，降低果实中乙烯释放量。利用RNA-Seq技术进行转录组学比较分析，共筛选获得2 380个差异表达基因，其中上调表达基因有1 503个，下调表达基因877个。GO富集分析表明，差异表达基因显著富集在细胞组分、分子功能和生物过程中的肽生物合成与代谢、酰胺生物合成、蛋白质运输、防御反应等功能类别。KEGG富集分析显示，上调基因主要富集于植物激素信号转导通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路以及苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等抗氧化等相关通路，推测蛋氨酸代谢表达的增加是减少乙烯合成的主要原因之一。下调基因主要富集在丙酮酸代谢通路、叶绿素代谢、烟酸和烟酰胺代谢以及蛋白酶体代谢通路等影响呼吸作用强度的通路。【结论】1-MCP结合冷藏处理‘红阳’...     

干旱胁迫棉花转录组DNA损伤修复相关基因的分析

【目的】研究干旱胁迫下,棉花DNA损伤修复基因的表达情况,从整体水平探讨棉花DNA损伤修复相关基因表达与抗旱的相关性。【方法】用2.5%PEG6000处理棉花幼苗,利用RNA-Seq技术对干旱胁迫下棉花幼苗的转录组进行测序。【结果】从棉花干旱胁迫响应的转录组中,筛选获得差异表达的DNA损伤修复相关基因共51个,其中差异表达的上调基因23个,差异表达的下调基因28个,干旱胁迫能够影响棉花DNA损伤修复相关基因的表达。选取4个差异基因进行生物信息学分析及qRT-PCR验证,HMGB1、rec A1、UDGs和GMP synthase基因的表达变幅有一定的差异,但基因的表达趋势一致,棉花转录组测序结果通过qRTPCR验证是可靠的。【结论】DNA损伤修复相关基因可能与干旱胁迫有一定的相关性,干旱胁迫能够影响棉花DNA损伤修复相关基因的表达。     

盐胁迫下转 DcCIPK24 拟南芥的转录组比较分析

【 目 的】 探 究 铁 皮 石 斛（Dendrobium catenatum Lindl.）DcCIPK24 的 下 游 响 应 基 因， 为 研 究DcCIPK24 提高耐盐性的分子调控途径提供指导。【方法】利用 Illumina NovaSeq 6000 测序平台对 200 mmol/L NaCl 处理和对照组的转 DcCIPK24 拟南芥、野生型拟南芥进行测序，分析差异表达基因的富集通路，并对通路中的差异基因进行荧光定量 PCR 验证。【结果】盐胁迫下，从 2 个转基因拟南芥株系与野生型拟南芥的比较组合中共鉴定出 96 个差异表达基因；GO 注释分析发现 96 个差异基因主要被富集在分子功能相关通路；KEGG 富集分析发现差异基因主要被注释在氨基糖和核苷酸糖代谢、植物 MAPK 信号通路和甘油酯代谢通路中，选取上调表达的差异基因 AtGPAT5、AtSIRK、AtMEE25、AtUGE5 和下调表达基因 AtAMT1-2、AtATTI3、AtCYP71A25、AtLHCB4.3 进行实时荧光定量 PCR 验证，结果表明盐胁迫下 8 个差异基因表达趋势与转录组数据基本一致。【结论】盐胁迫下，DcCIPK24 主要通过氨基糖和核苷酸糖代谢途径、植物 MAPK 信号途径和甘油酯代谢通路响应耐盐。     

旱胁迫相关绿豆VrERF家族基因发掘及表达分析

【目的】探究AP2/ERF转录因子在绿豆干旱胁迫响应中的应答机制。【方法】基于全基因组测序数据对绿豆VrERF家族基因的种间同源性、互作蛋白功能及顺式作用元件进行分析，通过转录组测序数据分析各VrERF基因的组织特异性表达、干旱胁迫下基因表达差异情况并用q RT-PCR进行验证。【结果】绿豆与豌豆、菜豆和大豆的ERF家族基因间不仅具有相同的进化起源，还存在明显的基因扩张现象。VrERF基因启动子区均具有多个与激素响应、胁迫响应以及生长发育相关的顺式作用元件。此外，不同的绿豆VrERF蛋白间存在广泛的互作关系，可能通过与b ZIP、RAP2.4和STZ等蛋白互作参与绿豆非生物胁迫的防御响应。基因表达分析显示，多数VrERF家族基因的表达具有较强的组织特异性，且在干旱胁迫下，VrERF7/62在绿豆VC1973A和JP226873叶片中均显著下调表达，qRTPCR检测也显示VrERF7/62的表达受干旱胁迫诱导显著下调。【结论】推测VrERF7/62可能在绿豆干旱胁迫响应过程中起负调控作用，结果也为绿豆AP2/ERF家族基因的抗逆性表达及基因功能研究奠定了基础。     

红橘响应褐斑病菌侵染的转录组学分析

【目的】 明确红橘（Citrus reticulata Blanco, cv. Hongjv）接种褐斑病致病菌——链格孢菌橘致病型（Alternaria alternata tangerine pathotype）后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,确定红橘响应该致病型侵染的关键基因。【方法】 采用链格孢菌橘致病型接种红橘离体叶片,28 h后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,以甜橙基因组为参考,以|log₂ fold change|≥1,q-value≤0.01为阈值选取感病和健康红橘叶片转录组的差异表达基因,应用GO数据库对差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）进行功能分类,KEGG分析代谢途径,MapMan软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。【结果】 红橘接种链格孢菌橘致病型28 h后产生大量与胁迫相关的差异表达基因,获得上调差异基因5 173个,下调差异基因6 555个。GO功能分类显示差异基因主要与蛋白结合、膜、氧化还原过程等相关。通过KEGG富集和MapMan软件分析发现,红橘在受链格孢菌橘致病型胁迫的过程中基础代谢被严重破坏。乙烯、水杨酸和生长素等寄主防御相关的植物激素信号转导途径多个基因表达出现差异,其中乙烯起主导作用,乙烯受体ETR 3个成员被不同程度激活,下游激酶和乙烯响应因子均上调,生长素大部分关键信号基因、绝大部分生长素响应因子ARF和水杨酸合成途径的基因均下调表达。同时,黄酮醇、花青素、萜类化合物和生物碱合成相关基因受该菌诱导显著变化,萜类合成中大部分基因下调,而黄酮类合成相关上调基因数量和表达趋势均强于表达下调基因,有抗虫和抑菌作用的硫代葡萄糖苷基因呈上调趋势。进一步研究发现,大量参与抗逆过程的转录因子如WRKY、bZIP、ERF、MYB、NAC被诱导激活,其中大部分WRKY和bZIP转录因子受该菌正向调控,超过50%的ERF家族基因表达上调;在转录因子调控下,PTI及ETI响应基因如受体激酶、R蛋白、NBS抗病蛋白等大量表达,多个PR家族抗菌蛋白基因上调表达,22个抗氧化保护酶系统POD成员基因受到活性氧信号激发大量表达。以上结果表明链格孢菌橘致病型侵染对寄主内部生理状态产生显著影响。选取了19个与植物抗病相关基因进行qRT-PCR分析,其基因表达趋势与测序数据一致。【结论】 获得了红橘响应链格孢菌橘致病型侵染的差异表达基因及显著上调表达基因,其主要富集于代谢过程、应激反应及转录调控等条目中,这些基因的相互协同调控是红橘对该致病型产生防御反应的重要机制。     

基于转录组测序解析南瓜子叶黄化的分子机理

为研究南瓜叶色黄化突变的机制，挖掘黄化相关关键基因，试验以南瓜自然黄化突变体为试材，通过高通量RNA测序(RNA-seq)对苗期子叶进行转录组分析。结果表明：从检测的26 445个表达基因中鉴定出12 687个差异表达基因(DEGs),包括6 444个上调基因，6 243个下调基因；其中2 321个DEGs是转录因子编码基因。选取14个与光合色素密切相关的DEGs进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析，发现它们的基因表达水平与转录组测序结果一致。经KEGG富集分析，发现卟啉和叶绿素(Chl)生物合成、光系统Ⅰ、光系统Ⅱ、光合作用-天线蛋白、电子传递和F型ATP酶相关基因的表达显著下调。谷氨酰-tRNA还原酶、镁离子螯合酶、叶绿素a加氧酶基因异常表达，血红素代谢相关基因表达上调抑制了Chl合成；β-胡萝卜素3-羟基酶促进了类胡萝卜素生成；另外，光合作用过程受阻也反馈抑制Chl合成，Chl合成受阻和类胡萝卜素合成受促导致南瓜叶色黄化。研究结果为南瓜黄化突变的分子机制提供了新的见解，为关键基因功能分析和南瓜育种奠定了基础。     

玉米ZmSCL7的克隆及功能研究

【目的】对玉米SCARECROW-LIKE 7（SCL7）进行克隆与表达研究,了解该基因表达的分子机制及其应用。【方法】以玉米叶片总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得ZmSCL7的全长cDNA序列。利用同源性比对进行序列分析,通过Northern杂交分析ZmSCL7在不同逆境胁迫下的表达特征,对转基因烟草进行Western blot分析,并测定最大光化学效率、叶绿素、丙二醛和脯氨酸含量验证该基因的抗盐功能。【结果】获得ZmSCL7全长cDNA序列1 653 bp,编码550个氨基酸。Northern杂交表明该基因在NaCl、H2O2和低温处理条件下上调表达,在ABA处理条件下下调表达。与对照相比,转ZmSCL7烟草在200 mmol•L-1NaCl时萌发受到较小抑制,且最大光化学效率、叶绿素和脯氨酸含量上升,丙二醛含量下降。【结论】ZmSCL7作为一个转录因子受多种逆境胁迫诱导,该基因的过量表达提高了烟草的抗盐性。     

小麦叶片非顺序和顺序衰老数字基因表达谱分析

【目的】从转录水平揭示小麦叶片顺序和非顺序衰老的形成机制及其在小麦生产中的应用价值。【方法】以顺序衰老小麦（NR9405）和非顺序衰老小麦（温麦19）为材料,应用数字基因表达谱技术对两种衰老类型小麦旗叶在扬花后25 d、30 d和32 d 的基因表达量进行检测,筛选花后25 d和30 d,30 d和32 d旗叶的差异表达基因,并对差异表达基因进行GO富集分析。【结果】顺序衰老小麦NR9405花后25 d与30 d相比,差异表达基因共计6 659个,其中上调表达基因3 404个,下调表达基因3 255个;花后30 d与32 d相比,差异表达基因共计4 058个,其中上调表达基因3 017个,下调表达基因1 041个。非顺序衰老小麦温麦19花后25 d与 30 d相比,差异表达基因共计13 609个,其中上调表达基因7 454个,下调表达基因6 155个;花后30 d与32 d相比,差异表达基因共计6 321个,其中上调表达基因2 669个,下调表达基因3 652个。上调基因显著富集的主要GO条目有：环境胁迫响应、脂肪酸α-氧化、细胞死亡、DNA 分解代谢、自噬、水解酶、转移酶、转运、丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶等。下调基因显著富集的GO条目有：光合作用、光的捕获、光合电子传递链、叶绿素生物合成过程、叶绿体机体等。在小麦叶片非顺序衰老过程中,自噬、海藻糖生物合成过程、海藻糖磷酸酶、蔗糖合成酶等相关基因极显著上调表达,有利于保持叶片水分,促进叶片碳氮的转运,提高小麦产量。【结论】小麦叶片的非顺序衰老与自噬、水解酶和丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶基因的极显著上调表达密切相关。     

外源茉莉酸对燕麦在不同干旱胁迫下转录组的影响

为探究外源茉莉酸(Jasmonic acid,JA)对不同干旱胁迫下燕麦转录组的影响,本研究测定轻度(0.017 mol/L PEG-6000处理)和重度干旱胁迫(0.034 mol/L PEG-6000处理)处理及再添加JA处理的‘蒙燕1号’转录组,并对表达显著差异基因(DEGs)进行GO和KEGG功能富集分析。结果表明:GO功能富集分析显示,不同干旱胁迫处理下,外源JA诱导的DEGs均主要富集在膜、催化酶、转移酶和对刺激反应等代谢途径。KEGG功能富集分析显示,在未进行干旱胁迫条件下(CK),外源JA诱导1 955个基因表达上调,4 666个下调;DEGs主要富集的通路为代谢途径和次生代谢物的合成,其中苯丙素的生物合成通路基因表达发生显著变化。轻度干旱胁迫下,外源施用JA诱导1 574个基因表达上调,933个基因下调;DEGs主要富集的通路为次生代谢的生物合成、植物激素信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢通路,其中脱落酸和水杨酸信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢通路中基因表达均上调;重度干旱胁迫下,外源JA诱导223个基因表达上调,456个下调;DEGs显著富集的只有鞘脂代谢通路。与未施用JA相比,不同干旱胁迫下,施用JA均可诱导细胞分裂素(CTK)代谢通路中CTK的N-糖基化基因(UGT73C5)上调和氧化酶/脱氢酶基因(CKX11)下调,以及脱落酸(ABA)信号转导相关基因(THI1.3)和未知功能基因(AT1G71250)表达发生显著变化。综上,轻度和重度干旱胁迫下,外源JA能诱导燕麦响应干旱胁迫的CTK和ABA相关基因表达发生显著变化。