水稻草矮病毒侵染的水稻根系差异蛋白鉴定

为鉴定与水稻草矮病毒(Rice grassy stunt virus,RGSV)侵染引起的水稻根系发育不良的相关蛋白,解析根系发育不良症状的形成机理以及水稻草矮病毒与水稻互作的分子机制,采用双向荧光差异凝胶电泳(2D-DIGE)结合基质辅助激光解析串联飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)对RGSV侵染水稻后根系的差异表达蛋白进行分离和鉴定,并对鉴定的差异表达蛋白进行GO聚类分析和KEGG生物通路注释。结果表明,差异倍数大于2的蛋白质点有56个,其中,表达丰度升高的点有34个,表达丰度下降的点有22个;质谱成功鉴定出27个蛋白质点,分属于25种蛋白质。GO聚类分析表明差异表达蛋白涉及14个生物学过程,在生物功能上分属10类。细胞组件分析显示差异表达蛋白定位于不同的细胞部位。KEGG通路分析显示差异蛋白参与了12个生物通路。     

水稻WRKY转录因子基因家族响应外源一氧化氮的表达谱分析

一氧化氮(nitric oxide,NO)信号分子与WRKY转录因子均参与植物抗逆、发育与代谢等许多生理过程。采用Agilent水稻全基因组cDNA芯片分析了NO处理后1、6和12h水稻幼苗WRKY转录因子基因的表达谱,鉴定出在1个时间点有两倍或两倍以上表达变化的WRKY基因32个,主要分布在WRKY的Ⅰ和Ⅱ组,其中75%的Ⅱa和45.6%的Ⅱd亚组成员为差异表达基因;鉴定出至少在2个时间点有两倍或两倍以上表达变化的WRKY基因15个,均为早期(1h)应答,且多数(64.2%)持续上调;基因功能预测分析表明,这些基因主要参与生物学过程中的细胞过程、代谢过程和刺激响应,以及分子功能中的转录调节活性和结合;代谢通路分析表明,WRKY24涉及植物与病原菌相互作用代谢通路。实时荧光定量PCR验证结果与芯片杂交结果基本一致,印证了芯片杂交结果的有效性。上述发现提示,NO信号可能参与了WRKY转录因子介导的生物学调控功能,并为这些基因的进一步功能分析奠定基础。     

干湿交替诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱分析

【目的】干湿交替（AWD）是水稻种植过程中最重要的管理方式,能够提高水稻根系活力、增强抗逆性。研究发现,AWD能明显促进水稻根表铁膜的形成。然而,AWD诱导水稻根表铁膜形成的基因表达谱尚未见报道。【方法】采用砂培试验,研究了长期淹水（CK）、干湿交替（AWD）、长期淹水加Fe2+（CK+Fe）和干湿交替加Fe2+（AWD+Fe）四个处理下水稻根系基因的差异表达谱。【结果】AWD处理与CK处理相比,水稻根系有506个差异表达基因（DEG）上调表达,有687个DEG下调表达;AWD+Fe处理与CK+Fe处理相比,有308个DEG上调表达和179个DEG下调表达;CK+Fe处理与CK处理相比,有728个DEG上调表达和1175个DEG下调表达;AWD+Fe处理与AWD处理相比,有1252个DEG上调表达和1189个DEG下调表达。维恩 图分析发现,共计有3822个DEG参与了AWD诱导水稻根表铁膜形成过程。基因功能（GO）分析表明,在生物过程中共有270个DEG参与了氧化还原反应过程,分子功能中共有165个DEG与氧化还原酶功能有关。生物通路富集分析（KEGG）结果表明,细胞器类、信号刺激类、光合作用类、生物合成类和代谢类等生物通路参与了AWD诱导水稻根表铁膜的形成过程。AWD和根表铁膜形成过程发现有38个共享DEG,这些基因的蛋白注释与水稻抗病性、抗旱性、细胞壁和细胞膜、氧化还原、蛋白激酶和转运、新陈代谢过程有关。与CK处理相比,AWD处理诱导了氧化还原反应过程相关的基因达102个,占总DEG数的8.25%。AWD处理促进了水稻根系过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关基因的上调表达。与CK处理相比,AWD处理提高了水稻根系活力和根表铁膜数量,分别为22.9%和45.7%。实时荧光定量PCR验证结果与转录组分析结果基本一致,其相关系数达到0.90。【结论】综上所述,AWD明显诱导了氧化还原反应过程中的相关基因大量表达,增加了根系氧化力,促进根表铁膜的形成;过氧化物酶、脂肪酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等相关的基因可能是AWD诱导水稻根表铁膜形成的重要基因。     

水稻类病变突变体性状及分子机理研究进展

类病变突变体是植物在无显著逆境或损伤情况下以及未受到病原物危害时叶片上自然形成的类似病斑的一类突变体。水稻类病变突变体的产生常伴有抗病性的增强,其中涉及到防御相关基因的表达。相关研究主要集中于各种突变体的定位和克隆以及突变体的抗病性和抗病机制。综述了水稻类病变突变基因的性状及抗病性的研究进展,特别是对水稻类病变突变体形成原因、遗传特性、调控途径进行了梳理,并提出对水稻抗病育种的展望,以期为进一步分析类病变突变体的各种机制奠定理论基础,并为水稻育种提供参考。     

木薯块根膨大期韧皮部和木质部比较蛋白组学初步研究

以‘华南8号’木薯块根膨大期的韧皮部和木质部为材料,采用改进酚抽法提取总蛋白,进行一维和二维电泳,电泳图谱经Image Master分析,得到差异蛋白点进行质谱鉴定。结果表明:改进酚抽法可以从木薯块根韧皮部和木质部中提取高质量总蛋白,用于蛋白质组学研究;获得分离性好、分辨率及重复性较高的双向电泳图谱;比较木薯块根韧皮部和木质部双向电泳图谱发现265个差异表达蛋白点,其中29个在韧皮部特异表达,17个在木质部特异表达;成功鉴定出8种差异蛋白,这些蛋白主要参与翻译后修饰、无机离子和氨基酸转运代谢、分子伴侣和信号转导等代谢通路。本研究初步比较木薯块根韧皮部和木质部的蛋白表达差异性,为进一步从蛋白质组水平研究木薯块根膨大过程中淀粉转运、积累和合成调控机制奠定了技术基础。     

晋麦47幼苗叶片水分胁迫差异表达蛋白的鉴定与分析

为了从蛋白质水平进一步揭示小麦抗旱机理,以旱地小麦品种晋麦47为试验材料,采用蛋白质双向电泳技术,结合质谱鉴定技术,研究幼苗在正常供水与水分胁迫(-0.5 MPa的PEG-6000溶液处理48h)后叶片蛋白质组表达谱间的差异,分析水分胁迫差异表达的蛋白种类及其功能.研究发现,在正常供水和水分胁迫处理两种条件下,幼苗叶片蛋白的双向电泳图谱均可重复检测到850个蛋白点;31个蛋白点在两种供水水平间表达量存在显著差异,其中17个蛋白点在水分胁迫处理下表达量明显增加,14个蛋白点表达量明显减少.对这些蛋白点进行肽指纹图谱分析,并利用Mascot软件在NCBInr数据库搜索,最终有26个蛋白点被成功鉴定;其中,未知功能蛋白7个;已知功能蛋白19个,主要涉及能量、代谢、抗病与防御、细胞结构、转录与翻译以及信号转导等功能类别.结果表明,小麦体内的多个代谢及调控途径参与了对干旱的应激反应.最后,本文还对鉴定到的差异蛋白点与水分胁迫的关系进行了分析和讨论.     

孕穗期水稻不同功能叶的发育蛋白质组学分析

 从蛋白质组学角度对杂交水稻汕优63孕穗期4个叶位功能叶片蛋白质组变化进行了研究,以揭示水稻孕穗期叶片蛋白质组的表达差异。4个不同时期功能叶片蛋白质经双向电泳得到分离,应用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较,共得到差异表达蛋白质点23个,差异表达蛋白质点经质谱分析,有14个得到鉴定。对鉴定出的蛋白功能进行研究,结果表明:差异表达的蛋白质大部分(9个)为参与光合作用和呼吸作用的蛋白质;其次为与蛋白结构及功能调控相关的蛋白质(3个),表达量表现为随叶位上升而上调;其余为参与氨基酸代谢的蛋白质(2个),表达量在较低叶位叶片中无显著规律,在剑叶中的表达量显著上调。蛋白质是细胞功能执行者,受细胞功能或细胞环境变化的影响,因此,上述蛋白质发生变化的原因应与水稻不同叶位叶片生长发育特性有关。     

黄曲霉毒素B_1对小鼠肝脏蛋白质组影响的初步研究

采用双向电泳及质谱分析等方法分析了黄曲霉毒素B1对小鼠肝脏蛋白表达的影响。结果表明,黄曲霉毒素B1不仅能使小鼠逐渐消瘦,肝脏组织出现病变,且能诱导或抑制肝脏部分蛋白的表达。经双向电泳发现,有35个蛋白质点发生变化。对其中新出现或明显上调的5个蛋白质点以及缺失的或明显下调的7个蛋白质点进行质谱分析,结果发现,有5个蛋白属于引发小鼠肝脏发生病变甚至是癌变的蛋白,7个蛋白属于参与小鼠肝脏能量与物质代谢的蛋白,这些蛋白对小鼠肝脏癌变过程都有一定的影响。黄曲霉毒素B1可能通过作用于这些蛋白质使小鼠肝脏发生病变甚至是癌变。本研究鉴定出了12个蛋白,为后续研究黄曲霉毒素B1诱发肝脏癌变的机理及其对人类肝脏蛋白的影响打下基础。     

利用基因芯片技术分析水稻杂种优势的分子机理

采用基因芯片技术,以超级杂交稻先锋组合两优培九及其亲本和分离世代F2代的优势集团和负优势集团为材料,尝试利用水稻表达谱芯片分析水稻杂种优势的分子机理.结果表明,以杂种F1(两优培九)为对照组,亲本9311、培矮64S以及F2代的优势集团、负优势集团的有效基因数分别为8 304,8 962,9 956,10 196个,差异表达基因数分别有447,122,617,388个,这些差异表达基因涉及代谢、发育、运输和蛋白修饰等多种功能,但其中大部分基因的功能尚未知.提出了差异表达基因的显性表达水平的概念.分析表明,具显性表达水平的差异表达基因的聚合与杂种优势表现无明显相关性.     

应用基因芯片分析短日低温条件下新型粳稻光温敏核质互作不育系育性相关基因

为了解具有三系和两系两套不育机制的新型粳稻光温敏核质互作不育系2310SA分子水平上的育性机理,同时也试图对水稻雄性不育现象做进一步探讨,利用水稻基因芯片,以2310SA及其保持系两系光温敏不育系2310S为材料,在安徽合肥秋季自然短日低温条件下,比较了稳定不育的2310SA和恢复可育的2310S(对照)减数分裂期、单核期、二核期和三核期等4个穗发育时期花药基因表达谱的变化差异。减数分裂期(上调表达基因1938个,下调表达基因1635个)和三核期(上调表达基因2220个,下调表达基因2656个)差异表达基因数目多于单核期(上调表达基因752个,下调表达基因693个)和二核期(上调表达基因1025个,下调表达基因886个),三核期下调表达基因比上调表达基因多,其他3期上调表达基因比下调表达基因多。所有差异表达基因聚类显示,单核期和二核期差异表达基因聚为一类,减数分裂期和三核期差异表达基因独立成为第2类和第3类。筛选出147个在4个穗发育时期都差异表达的基因。这些共有差异表达基因也只有在三核期下调表达基因比上调表达基因多。这些共有差异表达基因,参与了生物合成、刺激反应、光合作用、信号传导、大分子的新陈代谢、运输、转录调节、碳水化合物的代谢、花的发育和细胞死亡等11类生物学过程。所得共有差异表达基因中存在与脂类代谢有关的细胞色素P450家族蛋白和β-环羟化酶,与热激反应有关的热激转录因子、热激蛋白DnaJ家族蛋白及热激蛋白70等相关基因。这些基因与细胞死亡有直接或间接的关系,它们的异常表达可能与不育花粉的形成有关。     

白叶1号白化过程中叶绿体蛋白质组差异分析

白叶1号是一种温度敏感型白化茶树品种,叶绿体的变化是其产生阶段性白化现象的关键因素。本研究以白叶1号鲜叶叶绿体为研究对象,采用双向电泳、质谱鉴定结合生物信息学分析,研究阶段性白化过程中叶绿体蛋白的表达差异,探讨白叶1号阶段性白化现象的分子机制。结果表明,在白叶1号白化前期、白化期和复绿期叶绿体中分别识别726、748、718个蛋白质,其中差异表达的蛋白59个,质谱成功鉴定22个差异表达蛋白。生物信息学分析表明,差异表达蛋白直接或间接参与了光合作用、应激响应、核酸代谢、物质代谢和未知功能等,其中与光合作用相关的差异表达蛋白最多,占31.82%,表明阶段性白化现象可能与这些生理功能相关。通过荧光定量PCR分析发现,差异蛋白的基因表达与蛋白表达存在一定差异,这可能是由于蛋白质翻译后加工及修饰造成的。上述研究为进一步揭示白叶1号阶段性白化现象产生的分子机制奠定了理论基础。     

槟榔不同发育时期果实转录组特征分析

槟榔（Areca catechu L.）果实是四大南药之一。槟榔果的研究主要集中在生理生化、生防菌、有效成分及药理、加工和利用等方面,对槟榔果的发育及其次生物质形成的分子机制尚不清楚。本研究对不同发育时期的槟榔果皮和果核进行转录组测序,鉴定槟榔果不同发育时期的关键基因,以探讨果实发育相关基因的表达特征及次生物质形成有关的基因调控。结果显示,槟榔果皮中检测到4491个差异基因,其中617个差异基因共参与了111条KEGG代谢通路,生物过程代谢类有82个通路,共257个差异基因被注释,参与次生代谢途径共有5个,共27个差异基因。槟榔果核中检测到5443个差异基因,其中898个差异基因共参与了118条通路,466个差异基因被注释在生物代谢类通路上,共涉及89条通路,参与次生代谢相关的基因有53个,参与次生代谢途径共7条。进一步分析表明：随着果实的发育,果皮中80%次级代谢通路差异相关基因呈下调表达趋势;而果核中71.4%次级代谢通路差异相关基因呈上调表达趋势。本研究结果在转录组水平揭示了槟榔果发育的生物学过程,发现了不同时期槟榔果皮和果核中次级代谢相关调控基因表达的变化规律,也为槟榔的遗传育种研究奠定了基础。     

大豆胞囊线虫胁迫下大豆根部蛋白质差异表达分析

为建立大豆根系响应大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe,soybean cyst nematode,SCN)胁迫的差异蛋白图谱,从分子水平探索大豆抗SCN的抗病机制,本研究以抗大豆胞囊线虫3号生理小种的哈尔滨小黑豆和感病材料辽豆10号的杂交后代为材料,利用双向电泳技术,对SCN胁迫下的大豆根系进行差异蛋白质学分析。结果表明:SCN胁迫下,抗、感池材料蛋白表达发生了变化。双向电泳共检测到400余个蛋白点,抗病池材料中有3个蛋白点表现为含量上调3倍以上,9个蛋白点表现为含量下降3倍以上,抗病池中特异表达的蛋白点有6个,感病池中特异表达的蛋白点有10个。其中的16个蛋白点被鉴定,它们分别参与了植物自身的防卫反应、能量代谢、细胞信号传导和转录调控等多个生理生化过程。这些上调或下调的蛋白都是复杂的蛋白调控网络中的一部分,在植物的抗病反应中协同起着重要作用。     

ABA及氟啶酮调控下冬小麦分蘖节抗寒相关蛋白的鉴定与分析

为了研究ABA调控下冬小麦在蛋白质水平上的抗寒分子机制,以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号为材料,在外源ABA及氟啶酮处理后,于大田自然降温至4 ℃和-25 ℃时取分蘖节进行蛋白质双向电泳分析。对各处理组的双向电泳结果进行软件分析可知,4 ℃下得到可匹配的蛋白点587个,-25 ℃下得到可匹配蛋白点394个。筛选后选择差异显著的24个蛋白点进行质谱分析, 经鉴定这些蛋白包括逆境蛋白（WCI16、LTR-Rbps、CORs）、代谢相关蛋白（PGAM、PGK、26sRP、ATPase-β、GST1、GST、GSTF5）、转录翻译相关蛋白（BTFs、 eIF4A、eIF5A）和未知蛋白。     

养分胁迫对籽粒灌浆期水稻叶片衰老影响的蛋白质组学分析

 采用蛋白质组学分析技术,对养分胁迫下杂交水稻威优916功能叶片蛋白质组差异表达进行研究,以揭示养分胁迫影响籽粒灌浆期水稻衰老的分子机理。经双向电泳分离,从功能叶中获得34个差异表达蛋白质,其中26个蛋白质功能得到鉴定,包括11个参与光合作用蛋白质,4个参与呼吸作用蛋白质,10个参与抗氧化及信号传导蛋白质和1个未知功能蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,灌浆期水稻叶片光合作用及呼吸作用显著下降;清除活性氧类蛋白质表达量下调,活性氧生成蛋白质及胁迫信号传导蛋白质表达量上调,水稻抗性减弱,叶片中活性氧积累,水稻衰老加剧。     

一份水稻寡分蘖近等基因系的构建及全基因组差异表达分析

利用水稻寡分蘖突变体G069与广亲和材料02428杂交和连续回交,建立了寡分蘖基因在02428基因组背景下的近等基因系02428 ft1.在分蘖始期对其分蘖节位的石蜡切片观察表明,寡分蘖基因抑制了水稻侧芽的发生。利用含有59 712个预测基因或已知基因的表达特征序列的基因芯片进行全基因组表达谱分析,结果表明共有136个cDNA克隆的表达在近等基因系02428 ft1中发生了变化,其中27个被激活,30个沉默,受到了寡分蘖基因的明显调控。功能分析表明, 这些受寡分蘖基因调控的基因功能分布较为广泛,包括转录因子、激酶、功能蛋白和调节蛋白等,为水稻分蘖调控机制的研究提供了相关信息。     

水稻幼穗响应稻曲病菌毒素胁迫早期的转录组分析

【目的】由稻曲病菌引起的稻曲病不仅造成水稻减产,而且还会产生对动物和植物有毒的真菌毒素。探明水稻幼穗对稻曲病菌毒素胁迫响应的分子机制,可为发掘水稻抗稻曲病基因以及抗病分子育种开辟新的思路。【方法】用稻曲病菌毒素处理水稻幼穗,采用转录组测序技术对水稻幼穗进行转录组测序,以水稻9311基因组作为参考基因组进行对比,利用TPM法计算基因表达量,设定参数（差异倍数的绝对值不小于2,且q值不大于0.05）筛选差异表达基因。结合基因差异表达分析、富集功能分析,鉴定水稻响应胁迫的关键基因,并利用实时荧光定量PCR技术对差异表达基因进行验证。【结果】在稻曲病菌毒素胁迫12 h后,水稻幼穗出现2526个差异表达基因（DEG）;通过GO富集、KEGG代谢途经和KOG功能分析,将差异基因划分为GO功能下的64个条目、32个代谢途径和KOG功能下23个类别,包括淀粉和蔗糖代谢、苯丙类生物合成、碳代谢、糖酵解/糖异生、氨基糖和核苷酸糖代谢等生物学过程。DEG中有66个植物转录因子,分属7种植物转录因子家族,包括WRKY和Myb两大转录因子。分析二萜类生物合成与淀粉和蔗糖代谢途径相关基因发现,OsCPS2、OsKSL4和细胞色素P450等基因表达量上调,而淀粉酶、β-呋喃果糖苷酶和UDP-焦磷酸化酶等基因表达量下调,推测这些基因在水稻响应稻曲病菌毒素胁迫时发挥重要的作用。【结论】稻曲病菌毒素作为非生物胁迫因素对水稻幼穗具有毒性;通过干扰淀粉和蔗糖代谢等途径而影响种子营养物质的合成,降低水稻抵抗病原菌侵染水稻的能力。     

陕农138小孢子不同发育时期蛋白质差异的比较分析

为了探索小麦花药发育过程中的蛋白质代谢机理,利用SDS-PAGE电泳对陕农138花药单核早期、单核中晚期和双核期小孢子的全蛋白电泳谱带进行了分析.结果表明,双核期同时出现2条明显的条带或表达丰度大的条带,其分子量分别为50.7、48.2 kD,而这两个条带分别在单核早期和单核中晚期单独出现,认为通过电泳所获得的这些差异蛋白很可能直接或间接参与小孢子发育过程中某些关键的代谢途径;单核中晚期是小麦花药培养中出愈率最高的时期,这些差异蛋白又很可能与小麦花药培养力的表达调控和代谢机理有关.     

大豆CML家族基因的生物信息学分析

CMLs蛋白是一类具有Ca2+结合的EF-hand保守结构域蛋白,广泛参与钙依赖的信号传导途径,在植物生长发育及生物胁迫与非生物胁迫响应中起着重要的作用。通过NCBI和植物基因组注释数据库等筛选并获得了68个大豆GmCML蛋白;分析了所有蛋白的基本特性;通过与拟南芥CMLs基因的进化树分析表明,GmCML家族基因属于8个亚类;对GmCML家族基因进行了染色体定位与重复基因进化关系分析,发现其具有较高的进化速率;序列比对发现GmCML类蛋白含有2~4个保守的EF-hand结构域;利用芯片数据对野生大豆在碱胁迫下的叶和根中的CMLs基因表达模式进行了分析,得到26个GsCML基因在碱胁迫下有显著的差异表达,且在根和叶中的差异表达模式不同,表明这些基因参与植物碱胁迫应答,且具组织表达特异性。     

低温胁迫下小麦幼穗中差异表达蛋白质的鉴定

为探究低温胁迫下小麦幼穗中胁迫响应差异表达蛋白,采用IEF/SDS-PAGE双向凝胶电泳及质谱技术,以低温敏感品种SW601和低温不敏感品种陇麦157为材料,对常温生长、0℃低温胁迫12h和72h的幼穗全蛋白进行了分析。结果表明,在pH 4~7时,SW601和陇麦157各处理幼穗蛋白图谱中均可重复检测到800~900个有效蛋白质点;低温胁迫12h、72h后,SW601和陇麦157中上调表达的蛋白点分别有120个和101个,下调表达的蛋白点分别有92个和60个。对2种胁迫处理下均差异表达且Ratio2的54个蛋白点进行质谱分析,成功鉴定出43个差异蛋白。经数据库搜索匹配和蛋白质鉴定,这43个差异蛋白分别属于胁迫应激/防御相关蛋白、光合作用蛋白、蛋白代谢相关蛋白、碳水化合物代谢相关蛋白、信号传导相关蛋白、能量产生和运输相关蛋白和未知功能蛋白等7类蛋白。其中,抗坏血酸过氧化物酶、Cu/Zn超氧化物歧化酶和胚胎后期发育富集(LEA)同源蛋白14-A等蛋白的表达量在低温不敏感材料陇麦157中变化显著,而在低温敏感材料SW601中没有表达,这可能与小麦幼穗在低温逆境下的代谢调控和低温敏感特性有一定关系。