基于转录组数据解析大花君子兰花瓣花青素代谢差异

大花君子兰是世界上重要的观赏植物,其花瓣颜色在花蕾不同发育时期具有显著差异。本研究通过对花蕾3个不同发育时期花瓣进行高通量转录组测序,进而探讨君子兰花瓣发育过程中与其花色相关的基因表达情况。结果表明,共获得167 078条转录本,平均长度为673 bp,有67 512条Unigenes在各数据中被注释。GO功能富集中有24 162条基因被注释,分为分子功能、细胞组分和生物过程3大类和50个亚类。KEGG代谢通路注释中,12 930条被成功注释,主要富集与花青素合成相关的通路,包括苯丙素生物合成途径、类黄酮生物合成途径、异黄酮生物合成途径、花青素生物合成途径和苯丙氨酸代谢生物合成途径。君子兰花蕾在3个发育时期时花青素合成途径中一些关键酶(如CHS, CHI, DFR)和调控基因(MYB和bHLH)的表达量出现了显著差异。     

植物类黄酮次生代谢生物合成相关转录因子及其在基因工程中的应用

转录因子在类黄酮次生代谢生物合成中起着重要的作用,通过与结构基因的结合,转录因子可激活次生代谢合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径。转录因子可以激活不同植物中相似黄酮类次生代谢合成基因的表达,将从特定植物中分离出来的转录因子基因在不同植物中进行遗传转化,可以有效提高转基因植物中黄酮类物质的含量。因此,转录因子的应用是类黄酮次生代谢基因工程中的一个新方向,已显示出广泛的应用前景。本文主要介绍了类黄酮次生代谢途径相关的MYB和MYC两大类转录因子,以及利用这两类转录因子在类黄酮生物合成遗传改良中的研究进展。     

灵武长枣嫁接和根蘖繁殖植株果实转录组差异分析

为解析嫁接繁殖和根蘖繁殖灵武长枣果实糖和酸转化差异,本研究以两种繁殖方式的成熟期果实为材料,利用高通量测序平台Illumina/Nova-Seq 2500进行了转录组测序,对转录组数据质量评估获得两样品的序列长度分别为24.48 Gb (嫁接)和28.64 Gb (根蘖),错误率为0.03%,GC含量44.11%～44.56%,Q30大于90.54%,转录组数据与冬枣基因组序列比对,所有的转录组Reads均分布于冬枣12条染色体上,基因定位的Reads数量嫁接繁殖比根蘖繁殖多;差异表达基因分析筛选到27个显著差异表达基因,其中9个显著上调,18个显著下调;GO富集分析表明15个差异基因显著富集到GO的三大功能类别分子功能、细胞组分、生物过程中;KEGG富集分析表明10个差异表达基因显著富集到12条代谢通路中,其中包括3个上调基因和7个下调基因;进一步筛选到调控糖及有机酸代谢关键差异基因BAM1、PCO和HAOX1在淀粉和蔗糖代谢、牛胆素和亚牛磺酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢中显著表达,并在糖和有机酸的相互转化中起着关键调控作用。本研究表明嫁接繁殖和根蘖繁殖灵武长枣果实在糖和有机酸代谢存在差异,为灵武长枣优质果品繁育提供理论基础。     

转录组及代谢组联合解析玉米响应花粒期高温胁迫机制

为了探明我国玉米主要推广品种郑单958、先玉335花粒期高温胁迫下基因表达及代谢物差异,挖掘玉米响应高温胁迫的关键基因及代谢物,利用Illumina HiSeq^TM 2500高通量测序技术分别对郑单958、先玉335高温胁迫7,14 d的穗位叶及对照叶进行高通量转录组测序,利用广泛靶向代谢组测序技术对样品进行高通量代谢物测序。转录组测序共获得214.81 Gb干净序列。郑单958高温胁迫7 d后检测到49个差异表达基因,其中24个为上调基因。继续高温胁迫14 d共检测到306个差异表达基因,其中130个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中检测到1 462个差异表达基因,其中647个为上调基因。先玉335高温胁迫7 d后共检测到381个差异表达基因,164个上调基因。继续高温胁迫14 d后共检测到299个差异表达基因,226个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中共检测到2 481个差异表达基因,其中1 275个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫7 d后对比组中检测到6 646个差异表达基因,其中3 253个上调基因。在郑单95...     

银川羊角椒雄性不育两用系转录组与代谢组关联分析

为研究银川羊角椒雄性不育两用系中不育系花粉败育的不同基因表达与代谢组学差异的关系.采用RNA-Seq技术对银川羊角椒雄性不育两用系的成熟期花药进行了转录组测序分析;并在UPLC-MS/MS检测平台和自建数据库的基础上,对其代谢物S进行定性定量检测分析.数据结果通过GO分类和KEGG富集分析表明:可育系(K)VS不育系(...     

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,...     

基于转录组测序和血清指标测定对牛肾周脂肪的脂质代谢和内分泌功能解析

旨在筛选西门塔尔牛与安格斯牛肾周脂肪的差异表达基因,分析2个品种牛血清指标差异,以期对肾周脂肪的脂质代谢和内分泌功能进行解析,为牛品种选育打下基础。选取相同月龄的西门塔尔牛和安格斯牛各3头,饲喂前采集空腹血液分离血清进行血清生化指标测定;屠宰后,采取相同大小的肾周脂肪,提取总RNA后进行转录组测序分析,使用DEGseq方法对各个样品的基因表达水平进行差异检测,对差异表达基因进行GO分析和KEGG分析,并使用实时荧光定量PCR验证测序结果。结果表明,安格斯牛血清中白蛋白(ALB2)、尿素氮(UREAL)和葡萄糖(GLUC3)含量显著低于西门塔尔牛(P<0.05),甘油三酯(TRIGL)含量显著高于西门塔尔牛(P<0.05)。转录组结果显示,2个品种牛肾周脂肪间的差异表达基因为1 743,其中1 361个基因上调表达,382个基因下调表达。差异表达基因GO功能富集结果显示,差异基因显著富集到52个生物学功能,主要与细胞过程和细胞有关;KEGG富集结果显示,差异表达基因主要在Fat digestion and absorption、cAMP、PPAR和Rap1等信号通路显著富集,...     

转录组和代谢组联合分析低温胁迫对天麻生长发育的影响

为探究不同温度对天麻生长影响的生理分子机理,本研究通过转录组和代谢组联合分析不同温度对天麻基因表达和代谢产物含量的影响,阐明其对天麻生长发育的调控。本研究以13℃母麻(NS)、23℃母麻(TB)和23℃箭麻(SS)为实验材料。转录组分析获得126 787个Unigene,注释到6大数据库的Unigene数有59 501个,占总Unigene数的46.93%;基于显著差异表达的阈值|log2(变化倍数)|≥1(P<0.05),在NS vs SS、NS vs TB和SS vs TB中分别有17 201、17 162和10 322个差异表达基因。KEGG通路富集分析表明差异表达基因主要参与代谢途径、次生代谢产物的生物合成、RNA转运等途径。代谢组共检测到437个代谢物,其中NS vs SS、NS vs TB和SS vs TB分别获得200、204和87个含量差异代谢物,其中分别有52、51和34个代谢产物含量上调,148、153和53个代谢物含量下调。这些差异物主要分布于糖醇类、氨基酸、有机酸、脂质类、核苷酸、酚酸类和维生素7类物质中。本研究结果表明不同温度通过影响天麻代谢物相关基因表...     

两种香椿不同时期嫩芽转录组测序分析花青素代谢差异

黑油椿和青油椿嫩芽颜色特征具有显著差异,黑油椿嫩芽花青苷含量最高可达同时期青油椿的5倍。本研究使用Illumina HiSeqTM2000高通量测序平台对两种香椿四个时期的嫩芽进行转录组测序,探讨分析两种香椿花青素表达差异的相关基因。结果显示,共获得63 437条Unigene,平均长度为1 243 bp,有44 705条被注释,其中4 894条在各个数据库均被成功注释。KEGG分析获得花青素合成相关差异表达的关键基因中,黑油椿相对于青油椿上调表达的有苯丙氨酸解氨酶(PAL)、香豆素-CoA连接酶(4CL)、查尔酮合成酶(CHS)、类黄酮-3-羟化酶(F3’H)和花青素合酶(ANS),下调表达的为C3’H (CYP98A)和黄酮醇合酶(FLS)。此外,在香椿嫩芽转录组中,检测到了17 839个简单重复序列(SSR)位点,单碱基重复序列最为丰富,占62.08%。试验结果为研究不同品种香椿嫩芽颜色表达差异原因、基因功能验证以及遗传改良奠定了理论基础。     

海岛棉枯萎病抗性与类黄酮代谢相关基因表达量的相关

枯萎病是危害海岛棉生产的重要因素之一, 研究枯萎病抗性分子机制将为培育抗病海岛棉品种、解决枯萎病对海岛棉的危害问题提供坚实的基础。本研究在前期转录组测序的基础上, 对海岛棉枯萎病抗性差异表达基因进行分析(DEG, Differentially Expressed Gene); 以7个抗病性表现不同的海岛棉品种为材料, 利用qRT-PCR的方法研究抗病差异表达基因在不同接菌时间点的表达量差异, 并分析基因表达量与病情指数的相关性。结果表明, DEG分析得出类黄酮代谢通路相关基因与海岛棉枯萎病抗性有关。qRT-PCR分析显示抗病材料中类黄酮代谢通路关键基因的表达量显著高于感病材料。在接菌后多个时间点, 类黄酮代谢通路中的关键基因TT7、CHI和DFR在抗病材料中的表达量显著或极显著高于感病材料, 其中CHI和DFR基因的表达量与病情指数呈显著负相关。综上所述, 类黄酮代谢通路相关基因对海岛棉枯萎病抗性均有影响, 且CHI、TT7和DFR基因是关键基因。     

苗药血人参的类黄酮化学成分分析

研究血人参中的类黄酮成分,为提升血人参药材品质提供参考。本研究采用UPLC/Q-TOF-MS技术及类黄酮靶标代谢组学技术分析血人参根中的类黄酮成分,比较两种技术在类黄酮成分分析和鉴定中的差异。通过UPLC/Q-TOF-MS技术从血人参根中鉴定出14中类黄酮成分,通过类黄酮靶标代谢组学技术分析鉴定出61种类黄酮成分。原花青素B2、儿茶素、表儿茶素、表儿茶素没食子酸酯等4种成分是血人参根中的主要类黄酮物质。研究结果不仅可帮助揭示血人参药材的品质形成机制,还可为开发改良调控类黄酮物质积累种植技术提供参考。     

调控植物类黄酮生物合成的MYB转录因子研究进展

类黄酮是一类多酚类次生代谢产物,在植物中广泛存在,具有调节机体免疫力、抗氧化、抗衰老以及抵抗病毒等医疗保健功效。在类黄酮生物合成过程中,MYB转录因子扮演者重要角色,可以调控与类黄酮合成相关的酶基因的表达,从而有效地调控类黄酮物质的生物合成。目前已在很多植物中分离克隆得到了很多调控类黄酮生物合成的MYB转录因子,并对它们的结构功能及表达方式和作用模式进行了深入研究。利用转基因技术将从特定植物中分离得到的MYB转录因子用于植物遗传改良,可有效提高转基因植物中黄酮类物质的含量。因此,MYB转录因子的研究对从分子水平上研究和调节类黄酮的合成具有重要的意义;转录因子的应用是类黄酮生物合成基因工程中的一个新方向。     

木槿两个花色品种的花瓣转录组测序分析

为探究木槿花瓣的呈色机理,本研究对木槿白花品种‘点雪’和粉花品种‘粉红巨人’的花瓣进行了转录组测序及生物信息学分析。结果表明,在两个品种间共得到18 449个差异表达基因。与白花相比,粉花有9 885个基因的表达量升高,8 564个基因表达量降低。差异表达基因的KEGG富集结果表明,表达上调的基因主要参与光合作用、淀粉和蔗糖代谢、光合生物的碳固定、类黄酮生物合成以及苯丙烷生物合成等代谢途径,而表达量下降的基因主要在戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化、苯丙烷的生物合成及玉米素的生物合成等代谢途径。在花青苷生物合成途径中,与白花相比,粉花中C4H、CHS、CHI和DFR的表达量显著增加,F3H和LDOX的表达量显著降低,而HCT和F3’H的同源基因有的表达上调,有的下调。这一结果表明C4H、CHS、CHI以及DFR可能是导致粉花品种花色呈色的关键基因。本研究获得了木槿白花和粉花品种间的差异表达基因及功能注释信息,为木槿花色调控提供了一定的理论依据,也为后续分子育种提供了科学参考。     

基于白掌株型突变转录组差异的SSR位点分析

为了解白掌株型突变的转录组序列功能和SSR位点分布特征,并探索与株型关联的SSR位点信息。以对照‘美酒’及其小株型突变体为材料,选取叶片、叶柄、佛焰苞片、苞梗组织进行高通量PE150的转录组测序和序列筛选;开展unigene的GO、KOG、KEGG功能注释及分类;开展SSR位点筛选及批量设计引物;发掘差异表达含SSR位点unigene的GO、KEGG富集功能信息。结果显示,白掌转录组共筛选127 153个unigene,其中有41 370个获注释,包含GO注释25 925个、KO注释12 727个、KOG注释21 487个;从18 636个unigene中发掘出28 046个SSR位点,出现频率22.06%,包含有193种重复基序,其中以二核苷酸AG/CT(14 305, 51.01%)、AC/GT (3 907, 13.93%)、AT/AT (2 322, 8.28%)和三核苷酸AAG/CTT (2 087, 7.44%)居多,基序重复次数以5～10次重复占优势;从18 636个unigene中筛选17 070个批量设计出51 210对SSR引物,有效扩增和多态性好。差异转录组结合S...     

基于转录组数据挖掘桑树bHLH转录因子家族

bHLH转录因子在植物生长发育调节、生物/非生物胁迫应答以及次生代谢过程中发挥着重要的调控作用,但有关桑树bHLH转录因子的报道还相对较少,这不利于开展相关方面的探索。本研究通过生物信息学技术鉴定到54个桑树bHLH转录因子,并对其保守序列、基因结构、蛋白进化和组织表达进行了分析。结果表明,桑树bHLH转录因子含有2个保守功能域,位于N端的碱性区域和C端的HLH区域。N端的碱性区域由12个氨基酸残基组成,其中第9位和第10位上的精氨酸具有较强的保守性;C端的HLH区域由45个氨基酸组成,第20和50位上的亮氨酸高度保守,可能与二聚体的形成有关。在基因结构方面,大部分转录因子均含有内含子结构,相位类型有23种,以0和0-0型为主,各有10个基因。从蛋白家族系统进化上看,桑树bHLH蛋白与同源性较近的拟南芥序列交错排布,被划分在4个大的进化组中。多数基因在桑树的根、皮、冬芽、雄花和叶片中均有表达,5个基因具有明显的组织特异性,但表达量较低。本研究为进一步开展桑树bHLH转录因子的功能研究提供了理论依据。     

木薯叶芽和花芽的转录组差异分析

本研究以木薯花芽与叶芽为材料,通过Illumina HiSeqTM4000测序平台对其进行转录组测序,结果获得高质量序列45 010 506个、碱基数13.46 Gb,GC含量在43.5%以上、比对效率在78%以上。筛选得到3 782个差异表达基因(DEGs),其中上调2 409个、下调1 373个。DEGs涉及的主要功能有一般功能预测,翻译,复制、重组与修复,信号传导机制,次生产物合成、运输与代谢,翻译后修饰、蛋白质周转和分子伴侣,氨基酸运输与代谢,碳水化合物运输与代谢。DEGs显著富集的KEGG通路主要有植物激素信号传导、苯丙烷类生物合成、淀粉和蔗糖代谢、苯丙氨酸代谢、氨基酸的生物合成和碳代谢。获得植物开花相关基因47个,其中39个上调表达、8个下调表达。研究结果在一定程度上解析了木薯花芽分化的分子机制,并为后续的深入研究提供了基础数据。     

辣椒果实的酚、类黄酮和辣椒素含量的品种间差异

以前都是根据营养因素和喜好因素来评价辣椒果实的利用特性，但最近也在研究抗氧化活性这种对人体的生理功能性。奥田等人(1996)报道，有多种酚成分控制抗氧化活性，在辣椒果实中类黄酮和辣椒素就相当于这种成分。并且，类黄酮的抗氧化活性因成