蒙古岩黄芪响应盐胁迫转录组学分析

蒙古岩黄芪是中国西北地区荒漠化修复和治理的主要灌木之一.随着土壤荒漠化、盐渍化的不断加剧,运用RNA-seq技术揭示荒漠植物的抗逆机制显得尤为重要.本研究通过转录组组装、质控并构建100 mmol/LNaCl胁迫下蒙古岩黄芪0、6和168 h转录组数据,利用BLAST软件在NR、SwissProt、COG、KEGG、G...     

玉米发芽期响应盐胁迫的转录组分析

玉米种子发芽期对盐分较为敏感,为了进一步明确玉米发芽期对盐胁迫的应答机制,本研究利用高通量转录组测序技术,对玉米耐盐自交系昌7-2在150 mmol/L NaCl胁迫下的胚芽进行转录组测序和数据分析。结果表明：共有40 290个Unigenes获得功能注释,其中差异表达基因615个。在差异表达基因的GO富集分析中,对富集程度明显的前20个类别做出功能分析。有21个DEGs富集到苯丙烷类的生物合成途径,是KEGG富集分析最显著的通路。对差异表达基因进行COG分类,共得到25个不同的COG功能注释。通过对目标基因的挖掘共得到13个较重要的转录因子,涉及到MYB、WRKY、AP2、bZIP、bHLH和NAC等6个家族。本研究为挖掘玉米耐盐相关基因、解析玉米响应盐胁迫的分子调控机制提供科学依据。     

盐胁迫下玉米离子变化及转录组分析

为了研究玉米在盐胁迫下体内离子变化以及功能基因的响应,为今后培育耐盐玉米品种奠定基础.本研究以4份玉米自交系为研究对象,在200mmol/L的NaCl溶液胁迫14天后,对玉米地下、地上部分中的Na+、K+、Ca2+含量进行测定并分析;同时,进行了转录组分析,研究玉米在盐胁迫下功能基因的表达情况.结果显示,4个自交系中叶...     

盐胁迫下不同甘薯品种的转录组测序分析

为了获得甘薯耐盐转录组序列信息,挖掘差异表达基因及其相关代谢途径,本文以盐胁迫处理0 d、3 d和6d的耐盐甘薯品种‘榕薯819’以及不耐盐甘薯品种‘榕薯910’的叶片为材料,借助高通量测序技术进行转录组测序分析。结果表明, 2个品种共获得157,252条Unigenes,平均组装长度为576 bp。其中有83,264条Unigenes在七大数据库中得到注释,占总数的52.95%。NR注释分类结果显示,在牵牛花(Ipomoea nil)中比对到同源序列的Unigenes最多,共43,620条,占总数的57.05%。Unigenes在KOG数据库中的注释主要富集在普通功能预测(8752个)、信号转导机制(5067个)以及翻译后修饰、蛋白转换、分子伴侣(4471个)中。差异表达分析显示,在‘榕薯819’中,盐处理3 d和6d的样品差异表达基因数分别为323个和3752个,共参与了33个GO功能分类项和302条KEGG代谢通路。在‘榕薯910’中,差异表达基因数则分别为5554个和7395个,共参与了50个GO功能分类项,涉及了329条KEGG代谢通路。以部分差异表达基因的转录组数据为基础,...     

‘宝岛蕉’在盐胁迫下的生理响应与转录组分析

为揭示盐胁迫下香蕉的生理特性与转录组变化,以‘宝岛蕉’幼苗为材料,设置盐胁迫和正常(对照)处理,分别测定‘宝岛蕉’叶片相对含水量、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、根系活力、MDA、SOD和POD活性,脯氨酸和膜透性等与逆境相关的生理指标的变化,并用转录组测序的方法对差异表达基因进行GO、KEGG等分析。结果显示,盐胁迫下‘宝岛蕉’MDA、SOD和POD变化非常明显,与对照相比,植株受到盐胁迫后的MDA活性升高了2.64倍,SOD活性升高了1.75倍,POD活性升高了1.77倍,而可溶性蛋白、膜透性和可溶性糖含量升高较少,相对含水量和叶绿素含量降低也不显著。转录组分析结果表明,与对照相比,盐胁迫处理样品上调基因1 113个,下调基因2 265个,对差异基因进行GO注释和功能富集性分析,有3 378个差异基因注释到数据库中。KEGG分析结果表明,有691个DEGs分布在19个代谢途径上。盐胁迫条件下共注释到48个差异表达转录因子,包括WRKY、MYB、NAC和bHLH等多种类型。研究结果为候选抗性基因的挖掘和筛选奠定了理论基础。     

西瓜细胞响应渗透胁迫转录组分析

渗透胁迫对西瓜(Citrullus lanatus)的生长、果实品质和产量产生不利影响。因此,迫切需要利用现代生物学研究手段对西瓜品种进行有效的遗传改良,增强其抗逆性。其中挖掘具有各种抗逆功能的基因和探明其响应渗透胁迫的分子机制是目前非常重要的研究内容。利用RNA-seq技术对二倍体西瓜悬浮细胞在100 mmol/L甘露醇人工模拟渗透胁迫前后进行转录组分析,结果表明,西瓜悬浮细胞在甘露醇处理2 h和4 h时基因表达模式相近,对2 h和4 h共有的1 933条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO分析发现,这些差异表达基因在分子功能、生物学过程和细胞组分三个主类中主要集中在代谢过程、催化活性和DNA复制等生物过程;KEGG Pathway分析结果表明,这些差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢、苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢和次生代谢物的生物合成等通路。与赤霉素、脱落酸、乙烯、茉莉酸及水杨酸五种植物激素信号转导相关的关键转录因子基因家族DELLA-domain protein (DELLA)、ABRE binding factors (ABF)、Ethylene-insensitive 3 (EIN3)、Myelocytomatosis protein 2 (MYC2)和TGACG motif-binding factor (TGA)在渗透处理后均有上调表达,说明这些基因可能在西瓜响应渗透胁迫过程中发挥正向调节功能。随机选取11条DEGs,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对DEGs进行了表达模式验证,发现其与RNA-seq测序结果表达规律一致,证明了RNA-seq结果的可靠性。该研究为进一步探讨西瓜抗渗透胁迫的分子调控机制研究提供了基因资源和理论基础,将有助于进一步研究西瓜的抗逆机制。     

OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫的转录组分析

盐胁迫是影响水稻产量的主要因素之一,开展水稻耐盐机制的研究十分必要。为了揭示OsWD40基因参与耐盐的分子机制,以日本晴和OsWD40过表达水稻株系为材料,用浓度为200mmol/L的NaCl分别处理0、12、24和48h,对其根系进行转录组测序分析。结果显示,比较日本晴和OsWD40过表达株系在盐胁迫相同时间（ST0与NT0、ST12与NT12、ST24与NT24、ST48与NT48）的基因表达量,分别检测到1950、1646、3499和1522个差异表达基因。其中,盐胁迫处理24h的差异表达基因多于0、12和48h处理。对4个比较组的差异表达基因分别进行GO功能富集分析和KEGG代谢通路分析,发现差异表达基因主要富集在盐胁迫响应、脱落酸响应和转录调控等GO条目中,富集的重要代谢通路主要是植物激素信号转导,植物MAPK信号传导途径和苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成相关的次生代谢途径等。同时,转录因子家族基因,如WRKY、MYB和bHLH等,在各比较组中呈现差异表达。由此推测,苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成等植物次生代谢途径在OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫中发挥着重要作用,而且OsWD40可能介导响应脱落酸的基因转录调控,激活下游盐胁迫相关基因的表达。     

干旱胁迫下枇杷叶片的转录组分析

分析干旱胁迫下枇杷叶片的转录组,挖掘功能基因并对其差异表达基因进行筛选和分析,为枇杷抗旱提供理论依据。利用新一代高通量测序技术测序,对测序结果进行de novo拼接、功能注释和ORF预测,将差异表达基因在COG、GO和KEGG数据库中进行比对注释。测序结果表明,获得转录本共88 530个,平均长度为740.64 bp,ORF41 748条。COG、GO和KEGG数据库将转录本分别划分为24,54个功能类别及291条代谢通路中。25 197个差异表达的基因在30条代谢通路中显著富集,与酶活性、激素合成代谢和信号转导等相关的差异基因积极响应枇杷干旱,其中双萜类、油菜素类固醇和类胡萝卜素3条生物合成途径中的差异基因呈现出较为一致的表达。采用实时荧光定量(qRT-RCR)对选取的差异基因进行验证,其中过氧化物酶、蛋白激酶byr2、丝氨酸苏氨酸蛋白激酶、脱落酸8'-羟化酶、吲哚-3-乙酰乙酸合酶相关基因上调表达,细胞色素P450 734A1基因下调表达。为枇杷提供了较为全面的基因信息和代谢途径数据,为干旱胁迫下枇杷分子调控机制的深入研究奠定了基础。     

干旱胁迫和复水处理后梭梭转录因子的转录组分析

为了探明梭梭应对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理,利用高通量测序技术对正常浇水(对照,CK)、干旱胁迫组(轻度干旱胁迫组,LWS;中度干旱胁迫组,MWS;重度干旱胁迫组,SWS)和复水组(RSWS)梭梭的转录组和转录因子表达谱进行分析。结果表明:数据经de novo拼接共获得74 641条非冗余Unigene,N50长度1 537 bp,对转录组数据比对、注释后共检测到56个转录因子家族、1 307个转录因子编码基因。与对照组相比,干旱胁迫组和复水组中的差异表达基因均以下调表达方式为主,其中,AP2-EREBP、MYB、bHLH、WRKY、NAC、ABI3VP1家族基因在各胁迫组中均表达且表达数较多。复水组中偏向通过增加AP2-EREBP、WRKY和NAC家族上调编码基因数量来实现梭梭幼苗对水分刺激的应答调节;而干旱组更偏向下调AP2-EREBP和bHLH的编码基因数量来实现幼苗对干旱胁迫的响应。干旱组和复水组测序结果的表达量(FPKM)与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.947 8(P<0.01),0.967 2(P<0.01),结果证实了2种处理产...     

水稻芽期响应镉胁迫的转录组分析

为研究不同类型水稻对镉(Cd)胁迫差异的原因,以镉敏感籼稻恢复系昌恢891(CH891)和镉耐受粳稻品种02428为材料,选取种子萌发后,连续镉处理3 d的和未进行镉处理的幼芽,使用高通量Illumina HiSeq 4000测序技术进行RNA-Seq分析,共得到539 524 490个有效读长,与参考基因组的比对率在94.81%～96.82%,GC含量均在49%以上。通过比较分析,共检测到7 204个差异表达基因(DEGs),其中在CH891中特异表达的基因(SCR3)有849个,02428中特异表达的基因(RCR3)有676个,2个品种均有表达但表达量存在差异的基因(CCR3)有770个。KEGG和GO富集通路分析表明,异黄酮生物合成、磷酸肌醇代谢、黄酮类生物合成和花青素生物合成途径在SCR3中显著富集,细胞核、自噬调节和胰岛素抗性途径在RCR3中显著富集,α-亚麻酸代谢、吞噬体、柠檬烯和蒎烯降解和脂肪酸降解途径在CCR3中显著富集。结果表明,Cd处理后,次级代谢过程主要在CH891中富集,蛋白质代谢主要在02428中富集,综上所述,CH891和02428响应的代谢路径存在差异,控...     

洋桔梗(Eustoma grandiflorum)干旱胁迫转录组初步分析

洋桔梗(Eustoma grandiflorum)是一种原产于北美的重要观赏植物。到目前为止,关于洋桔梗的基础分子研究报道相对较少,特别是响应干旱胁迫的分子机制相关研究。本试验利用转录组二代测序技术对干旱胁迫下的洋桔梗幼苗进行了研究。结果表明,该转录组测序数据具有良好的质量控制结果。为了在此基础上获得基因信息,利用Trinity和Corset等软件将序列进行了拼接,共得到102 014条非冗余基因,其中包含2 929条编码基因,经分析发现分属于79个转录因子家族。对所有基因进行注释,发现比对相似度最高的物种是中果咖啡。最后,对基因序列进行简单序列重复(simple sequence repeat, SSR)分析,获得了所有非冗余基因以及转录因子编码基因所包含的SSR信息。本研究结果可为后续针对洋桔梗响应干旱胁迫的相关研究提供候选分子资源。     

小麦bZIP家族转录因子的鉴定及其在盐胁迫条件下的表达分析

bZIP(Basic region/leucine zippermotif)蛋白是真核生物中普遍存在的一类转录因子,对植物应答胁迫具有重要作用.为了鉴定bZIP家族转录因子基因是否参与小麦盐胁迫响应的调控过程,获得更多与盐胁迫相关的bZIP转录因子,本研究以'科农199'(KN199)为实验材料,利用Illumina ...     

基于水稻幼穗盐胁迫响应转录组的MYB基因分析及耐盐基因挖掘

为探究幼穗盐胁迫下上调表达的OsMYB家族基因的生物学特性及其在响应盐胁迫中的功能,本研究利用水稻幼穗在不同时间盐胁迫处理的转录组数据,筛选到了17个表达上调的OsMYB基因。生物信息学分析结果表明：17个OsMYB分别位于9条水稻染色体上,且大部分OsMYB基因有1～2个内含子结构,共鉴定到了8个motif。motif 1基序存在于17个OsMYB蛋白中。15个OsMYB蛋白包含motif 2和motif 3基序,且motif 7仅存于6个OsMYB蛋白中。在17个OsMYB基因启动子区中鉴定了多个非生物胁迫响应元件,推测这17个OsMYB基因成员可能参与了植物响应某些胁迫的生物学过程,并且在植物胁迫响应过程中发挥了重要作用。表达分析结果表明：MH01g0044200、MH07g0422700、MH07g0545300这3个MYB的表达水平随着NaCl处理时间而上升,其余的14个OsMYB都在NaCl处理6 h后表达水平达到最高。MH01g0227400、MH04g0517900、MH05g0402100、MH05g0514400这几个MYB在NaCl处理24 h后的表达水平要明显低...     

黄瓜响应高温胁迫转录组分析

为了挖掘参与黄瓜热激反应的基因,进一步探索黄瓜的耐热分子机制,本研究以华北型黄瓜品种'9930'的幼苗为试验材料,对其进行42℃的高温处理,并在处理0、3和6h后取幼苗的叶片进行转录组测序,分析黄瓜响应高温胁迫的差异表达基因.结果 表明与对照热处理0h相比,在热处理3h和热处理6h后共同差异表达的基因有6082个,其中...     

转录组与代谢组联合分析揭示遮阴胁迫下甘薯的代谢响应途径

甘薯是喜光作物,但其在套种栽培模式中一般处于低位被遮阴,大田生长中后期也时常面临阴雨寡照天气而影响块根干物质积累,因此,解析甘薯在遮阴胁迫下的代谢响应途径可为其耐荫性品种改良提供理论依据。本研究对甘薯品种郑红23号进行透光率50%的遮阴胁迫15 d后发现,遮阴胁迫下郑红23号的叶绿素b以及总叶绿素含量较自然光照下均显著提高;叶绿素光系统PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)和光合性能综合指数(PIABS)在遮阴胁迫下均显著下降;净光合速率和水分利用率显著降低,SOD酶和POD酶活性则显著提高;此外,遮阴胁迫显著提高了郑红23号的蔓长和比叶面积,根鲜重则显著降低。对遮阴胁迫和自然光照条件下的叶片组织进行转录组和代谢组联合分析发现,差异基因和差异代谢物主要共同富集于苯丙素合成途径、糖代谢相关途径、鞘脂代谢途径和精氨酸合成途径。苯丙素合成途径富集到的上调差异表达基因多数为POD酶家族基因,说明遮阴胁迫触发了甘薯的ROS活性氧清除系统。同时,遮阴胁迫降低了甘薯植株的糖代谢水平,...     

油莎豆耐盐性评估及盐胁迫下幼苗根系转录组学分析

油莎豆是一种综合利用价值高的新型经济作物,抗逆性极强,具有在盐渍化土壤上种植发展的潜力。为明确其耐盐特性,本研究设置5个NaCl浓度(0、0.3%、0.6%、0.9%和1.2%),分析了NaCl胁迫对油莎豆茎豆萌发和幼苗生长过程中形态和生理指标的影响。结果表明,在0.3%和0.6%NaCl胁迫下,茎豆发芽率、幼苗根长和苗高受影响程度较小;根系中膜受损程度指标物丙二醛(MDA)和氧化胁迫物过氧化氢(H2O2)的含量增加不显著,而渗透调节物甜菜碱(GB)、脯氨酸(Pro)的含量和抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性显著提高,整体上受到的盐胁迫伤害较小。而在0.9%和1.2%NaCl胁迫下,盐胁迫伤害十分明显,茎豆萌发和幼苗生长受到严重的抑制。为进一步鉴定油莎豆耐盐相关基因,利用RNA-seq技术检测了0、0.3%和0.6%NaCl胁迫下油莎豆根系的基因表达情况。通过基因差异表达分析、加权基因共表达网络分析(WGCNA)以及GO富集分析发现,24个主要与氧化还原、跨膜转运、几丁质水解相关的GOterms显著富集,涉及了15个显著上调表达基因。其中...     

不同耐旱性紫花苜蓿干旱胁迫下生理响应和转录调控的差异研究

苜蓿是最重要的豆科牧草,常被种植在干旱/半干旱地区。为研究不同耐旱性紫花苜蓿应对干旱胁迫的调控机制,本研究以中科1号紫花苜蓿(Medicagosativa‘Zhongke1’)为试验材料,以三得利紫花苜蓿(M.sativa‘Sanditi’)为对照,采用自然干旱法进行处理,比较干旱胁迫对其生长性状、光合作用、叶绿素含量、叶片相对含水量、渗透调节物质和抗氧化酶活性等指标的影响,并使用转录组测序分析2个品种响应干旱基因的差异。结果表明,干旱胁迫显著降低了2个紫花苜蓿品种的株高、地上地下生物量、叶片相对含水量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和叶绿素含量;与三得利相比,干旱胁迫下中科1号紫花苜蓿丙二醛含量和电导率更低,渗透调节物质积累和活性氧清除能力更强。中科1号和三得利分别有5308个和8053个响应干旱的基因; GO功能注释分析发现,中科1号的346个干旱响应基因被显著富集在6个GO类别,而三得利的1683个干旱响应基因被显著富集在29个GO类别;此外,我们还筛选到19个在中科1号中表达量显著高于三得利的抗旱关键基因。本研究发现紫花苜蓿可能通过上调抗旱基因SUS、P5CS、...     

植物响应低温胁迫转录组测序研究进展

低温胁迫是限制植物生长发育和地理分布最主要的环境因子之一,影响植物细胞膜系统、抗氧化系统、光合作用、次生代谢等诸多方面,对农业生产和发展有严重影响。因此,揭示作物在冷胁迫下的生理及分子机制是十分必要的,这有助于培育耐寒作物品种,从而减少生产损失,扩大作物种植面积,具有重要的生产价值和经济效益。目前,基于RNA-seq技术进行植物低温胁迫分子机制深度解析在拟南芥、水稻、油菜、茶树、小麦、烟草、高粱等重要作物上得到了发展应用。本研究综述了近年来植物在低温胁迫或低温适应过程中的转录组学研究现状,以期为高通量测序技术在植物抗性研究方面提供方法借鉴和理论基础。