大麦穗和茎秆生长的动态模拟

为了系统构建大麦形态发生模型,以生理发育时间为基础,用Richards方程模拟了大麦穗伸长、节间伸长和增粗的动态过程,并在不同品种不同播期大麦间进行了检验.结果表明,不同穗型大麦穗长预测值的绝对误差范围为0.05～1.66 cm,RMSE为0.33 ～0.75 cm.不同株型大麦各节间长度观测值与模拟值的绝对误差为0.04～6.08 cm, RMSE范围为0.43～4.43 cm;各节间粗度观测值与模拟值的绝对误差0.002～0.112 cm, RMSE范围为0.017～0.048 cm.模型表现出较好的预测性和一定的机理性.     

油棕果实发育和采后脂肪酸合成转录代谢差异分析

油棕（Elaeis guineensis Jacq.）是世界上生产效率最高的产油植物,果实发育是形成产量的基础,但采收24 h后会出现酸败现象,严重影响棕榈油品质,目前对果肉发育和采后的游离脂肪酸代谢物合成差异的关键调控基因及途径尚未明确。本研究以油棕果实为实验材料,果实取自授粉后95 d(MS1)﹑125 d(MS2)、185 d(MS3)、采收后24 h(MS4)、采收后36h(MS5)5个时期。采用第二代高通量转录组学技术（RNA-Seq）和液相色谱串联质谱代谢组学技术（LC-MS/MS）,对其发育和采后的果实进行转录组和代谢组测定与分析。结果表明：无籽种油棕在脂肪酸积累中后期不饱和脂肪酸显著高于饱和脂肪酸,在油棕果实发育过程中,LACS4、LACS4-X1、FATA、FATB、KASⅠ、KASⅡ、SAD1在果肉中高表达且与果肉中油酸、亚油酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、亚麻酸呈正相关关系,DGAT、PDAT在果肉中高表达且与上述6种脂肪酸含量呈负相关关系,说明上述酶基因的表达可能对油棕果实脂肪酸的合成和累积分别具有促进和抑制作用,推测LACS4、LACS4-X1、FATA、FAT...     

利用转录组测序对不同贮藏温度处理玉米种子的苗期差异表达基因分析

利用常温与低温贮藏3个月的玉米杂交种种子进行标准发芽试验,取发芽7d玉米幼苗进行转录组测序分析,通过GO、KOG、KEGG数据库分析处理差异表达基因的功能和参与的调控路径.以常温贮藏处理为参考,对转录组测序数据进行比较,低温贮藏处理共获得35个差异表达基因,其中上调基因28个、下调基因7个.在GO功能注释分析中,有26...     

基于转录组的剑麻ARF基因家族的鉴定及表达分析

生长素反应因子（Auxin Response Factors, ARFs）是植物特有的多基因转录因子家族,参与植物生长发育过程的调节。本研究基于转录组数据,通过生物信息学方法鉴定剑麻ARF基因家族成员,同时对其进行相关生物信息学分析。结果表明：在剑麻中共鉴定得到15个ARF基因,并依次命名为AhARF 1~15。其编码的蛋白质含有409~1011个氨基酸,分子量约为45.17~112.13 ku,等电点为5.17~9.34。亚细胞定位预测结果显示,13个AhARFs定位于细胞核,2个AhARFs定位于叶绿体。保守结构域分析结果表明,AhARFs基因家族有8个成员同时含有B3、ARF和Aux/IAA这3个相对保守的结构域,其他成员仅含有B3和ARF这2个结构域。进化树分析表明,剑麻AhARFs蛋白可分为5个亚家族。15个剑麻AhARFs基因在剑麻紫色卷叶病不同发病时期呈现不同的表达规律。本研究为进一步深入探索剑麻ARF基因家族的功能奠定了重要理论基础。     

基于转录组测序的槟榔叶片黄化的共同差异表达基因的分析

槟榔（Areca catechu L.）作为海南省重要的经济作物,其叶片黄化现象日趋严重,已成为当前制约槟榔产业持续健康发展的一大障碍。经田间调研发现,叶片黄化症状主要有从叶缘1/4处开始发生的特异性黄化和全叶型黄化两种类型。本研究应用转录组测序技术,筛选出440个在特异性叶片黄化组中共同显著差异表达的基因,这些差异基因主要富集在能量代谢通路、激素代谢通路和次级代谢通路中。本研究探讨了不同胁迫下槟榔叶片表现出特异性黄化症状的分子机理,为槟榔黄化病的综合防控工作提供理论依据。     

大麦SBP转录因子的鉴定与表达分析

SBP家族是植物特有的一类转录因子,含有一个约80个氨基酸残基的保守结构域,广泛参与植物生长、发育及多种生理生化过程。为探讨大麦SBP转录因子的基因结构及表达模式,采用生物信息学方法对大麦SBP家族的基因结构、染色体分布、蛋白质保守结构域、系统进化树及表达谱进行分析。结果发现,用生物信息学方法鉴定共获得22个大麦SBP基因,命名为 HvSBP1～ HvSBP22,分布在6条染色体上,而且大多基因成簇分布;各基因的结构差异明显,外显子数量为1～11个。蛋白结构分析显示,大多数HvSBP具有2个典型的锌指结构域以及核定位信号。系统进化分析表明,22个HvSBP分属于4个进化亚组,且与水稻SBP基因的亲缘关系较近。表达分析表明,22个HvSBP在萌动胚、幼苗、5 dpa颖果、15 dpa颖果、0.5 cm幼穗花序、1 cm幼穗花序和节间等7个组织中的表达差异明显,呈现出不同的表达模式。研究发现,HvSBP基因主要集中在幼穗花序和颖果等组织中表达,在1.0 cm幼穗花序中表达量最高,表明HvSBP基因与大麦开花发育密切相关。     

转录组测序筛选野生大豆糖代谢途径干旱相关基因及其表达差异分析

野生大豆较栽培大豆有更广的遗传多样性,在组学水平整体分析其基因表达模式对筛选抗旱关键基因、 解析干旱胁迫响应调控网络和促进分子育种具有重要意义。本研究采用高通量测序技术对PEG6000模拟干旱胁 迫处理第0 h、6 h、12 h、24 h和48 h的30d苗龄野生大豆RNA进行转录组测序,获得了1796条糖代谢途径相关序 列。淀粉和蔗糖代谢途径通路注释的差异基因最多,半乳糖代谢途径次之;在获得的109个差异表达基因中,干旱 胁迫处理第12 h差异表达基因最多;对以上109个差异表达基因构建蛋白质相互作用网络,以节点度>10为标准筛 选中心节点,共获得8个关键基因。为进一步研究野生大豆干旱胁迫下的糖代谢相关基因奠定了基础。     

大麦根系响应湿害胁迫的转录组分析

湿害是影响大麦产量和品质的主要非生物胁迫之一。为进一步明确大麦响应湿害胁迫的应答机理,本研究以耐湿大麦品种泰兴9425为材料,利用高通量转录组测序(RNA-seq)技术,比较不同湿害胁迫时间下的基因表达差异。结果表明,湿害胁迫12 h后获得1 436个差异表达基因,而胁迫48 h后获得2 090个差异表达基因,其中共同上调表达基因286个。GO富集分析发现,涉及代谢过程、细胞膜、催化活性等的差异表达基因占比最多。KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集于糖酵解、类黄酮生物合成、乙烯合成等代谢通路。对7个耐湿相关的候选基因进行qRT-PCR分析,发现差异表达基因的表达量变化趋势与RNA-seq结果一致。     

水稻幼穗响应盐胁迫的转录组分析

盐胁迫是影响作物生长发育的重要环境因素之一.鉴定水稻耐盐新基因以及揭示其可能的机制并应用于新种质创制和新品种选育,是提高水稻耐盐性的重要途径之一.本研究以实验室自主选育的耐盐性不同的水稻品系58M和58L为材料,用0.6％NaCl处理0、6、24 h后收集水稻的幼穗,并进行转录组测序研究.结果发现,以0 h的幼穗为对照...     

玉米野生近缘种大刍草幼苗叶片的转录组SSR分析

通过对大刍草转录组测序来发掘SSR标记位点,结果发现14 099个SSR位点,出现频率为13.31%。三核苷酸和单核苷酸是主要重复类型,分别占SSR总数的42.12%和25.65%;六核苷酸重复所占比例最小,占0.43%。转录组结果表明,大刍草SSR中共发现38种重复基元,单核苷酸重复基元A/T出现频率最高,占总SSR的21.06%;其次为AG/CT和GCC/GGC,分别占6.759%和5.53%。5次重复的SSR数量最多,有3 927个,占总SSR的27.85%。研究结果为大刍草的SSR分子标记研究、遗传多样性分析、种群遗传结构等提供基础。     

野生二粒小麦NBS-LRR类抗病基因家族的鉴定及其表达分析

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides L,2n = 4x =28,AABB)是普通小麦遗传改良的重要种质和基因库.抗病基因(resistance gene,R基因)是植物体内广泛存在的抗性基因,通常具有NBS(nucleotide-binding site)和LRR(leucine-rich-repe...     

野生二粒小麦PYL基因家族的鉴定及其在逆境胁迫下的表达特性分析

脱落酸(ABA)是一类重要的植物内源激素,在调控植物生长发育和胁迫响应等方面发挥着关键作用。基因作为ABA的受体,在ABA信号转导过程中发挥着重要作用。为深入发掘野生二粒小麦PYL基因,本研究利用生物信息学对野生二粒小麦的PYL家族进行全基因组鉴定与分析。结果在野生二粒小麦基因组中共鉴定到24个PYL基因(TdPYLs),分布在1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B、7A和7B染色体上,且所有成员均含有PYR-PYL-RCAR-like功能域;系统进化分析发现,24个TdPYL基因可分为3个亚家族,同一亚家族成员间具有相似的基因结构和保守结构域;对这些PYL基因的启动子顺式元件进行预测,发现它们含有大量与逆境胁迫、光调节和ABA响应相关的元件;基于RNA-seq数据的表达特性分析发现,它们在不同组织中以及逆境胁迫下表达差异明显,并鉴定到多个与组织特异性以及胁迫响应相关的PYL基因;进一步对PYL基因的单倍型组成进行分析,发现在野生二粒小麦、栽培二粒小麦和硬粒小麦中PYL基因的遗传变异和单倍型组成具有明显的差异,发生了显著的遗传分化。本研究为深入揭示野生二粒小麦PYL基因的调控功能及其进化机制研究提供了有益信息。     

基因型和环境对以色列野生二棱大麦籽粒营养品质的影响

为探讨基因型和生长环境对野生二棱大麦营养性状的影响,对源自以色列不同地区的9个群体60个基因型野生二棱大麦材料在3个环境条件下的籽粒可溶性蛋白质、氨基酸、植酸、无机磷和淀粉含量及粒重进行测定,并对检测数据进行了单因素方差分析(One-Way ANOVA)、相关性网络分析(correlation-based network analysis,CNA)和斯皮尔曼秩相关分析(Spearmanp’s Rho Correlation)。结果表明,野生二棱大麦各被测性状与生长地土壤成分存在显著相关性(P0.01);以色列野生二棱大麦籽粒中无机磷、总淀粉含量和粒重受生长环境和基因型的共同影响,而植酸、可溶性蛋白质、氨基酸含量等性状则主要受生长地环境的影响。     

大麦驯化的主要性状及其相关基因

大麦(Hordeum vulgare L)是位于小麦、水稻和玉米之后的世界第四大主要作物。从野生物种转变为栽培种的驯化过程中,大麦的许多性状发生了改变。大量研究发现,这些驯化过程中变化的主要性状,都是相关基因突变导致功能丧失的结果,而且已克隆的驯化基因多数为转录因子。本文对非脆穗轴、六棱穗和裸颖果等大麦驯化的主要性状及其相关基因的研究进展进行了综述,以期为相关研究提供参考。     

青稞HvnWAK基因的克隆及其在条纹病胁迫下的表达

为探索青稞（Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f）WAK类基因在青稞抗条纹病中的作用，以抗条纹病青稞品种昆仑14号和感病品种Z1141为材料，从叶片中克隆了HvnWAK基因。昆仑14号HvnWAK基因开放阅读框（ORF）为2 964 bp，Z1141的ORF为3 048 bp，分别编码988个氨基酸和1 016个氨基酸，两者氨基酸序列一致性为97.14%。启动子区域预测表明，该区段包含脱落酸、茉莉酸、赤霉素等与逆境胁迫相关的多个顺式作用元件。蛋白质序列分析表明，HvnWAK为亲水性的不稳定酸性蛋白，具有典型的细胞壁相关激酶结构特征，如细胞壁受体结构（GUB_WAK_bind）、胞内激酶结构域（intracellular kinase structural domain）和跨膜域、表皮生长因子结构域（epidermal growth factor，EGF），属于WAK家族。同源比对与系统进化分析表明，昆仑14号的HvnWAK蛋白与大麦、山羊草、硬直黑麦草的WAK蛋白序列相似性分别为97.24%、92.17%、80.80%;Z1141的HvnWAK蛋白与大麦、山羊草、硬直黑麦草等的WAK蛋白序列相似性分别为100%、92.17%、80.80%。青稞HvnWAK蛋白与大麦HvWAK蛋白的亲缘关系最近，与玉米和水稻的亲缘关系较远。蛋白互作预测结果表明，与WAK蛋白存在互作关系的有抗病蛋白同源物、解旋酶家族蛋白、苏氨酸蛋白激酶等。实时荧光定量（qRT-PCR）分析表明，该基因在感病后迅速表达，且在抗病材料昆仑14号中的表达峰值显著高于Z1141（P＜0.01），且高峰时期（8～9周）晚于在Z1141中的表达高峰时期（7～8周）。由此推测，HvnWAK基因在青稞抗条纹病的后期发挥重要的调控作用。     

外引大麦农艺性状SSR关联位点及等位变异表型效应分析

为了发掘引进大麦携带的优异等位变异,对55份引进大麦材料进行了混合模型（MLM）关联分析和对关联位点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,经MLM关联分析,共检测出15个SSR位点与株高、穗长、穗下茎长、千粒重、全生育期等5个农艺性状相关联,其对性状的解释率为3.19%~24.30%,位点GBMS2 和HVM33同时分别与株高、穗长、千粒重等多个性状关联。经表型效应分析,7个位点上的22个有效等位变异中,6个等位变异对穗长、株高和千粒重表现为正向效应,其余对穗长、株高和千粒重表现为负向效应。各等位变异平均效应主要为减效,仅株高、千粒重关联位点的等位变异平均效应为增效。     

以色列野生二棱大麦籽粒氮素含量的基因型及其生态差异

为了筛选极端蛋白质含量或氮素营养含量的大麦材料,以采自以色列不同生境的9个群体90个野生大麦基因型为试验材料,分别于2012年和2013年种植于黔中地区4个环境条件下（Y2012 Farm、Y2013 AS、Y2013 Garden和Y2013 9F）,测定并比较其籽粒可溶性蛋白质和总氮含量。结果显示,Y2012 Farm环境下的籽粒总氮含量显著高于Y2013 AS环境;Y2013 AS环境下的籽粒可溶性蛋白含量显著高于其他3个环境;在Y2012 Farm 和Y2013 AS两个环境下,籽粒总氮含量最高的是Tabigha群体,最低的分别是Golan High和Hermon群体,两者均与Tabigha群体有显著差异;Y2012 Farm、Y2013 AS及Y2013 Garden 3个环境中,Gilboa群体的可溶性蛋白质含量均显著高于其他群体,说明野生二棱大麦籽粒氮素营养积累既受种植环境的影响,又有一定的保守性。Y2012 Farm 和Y2013 AS两个环境下,总氮含量较高的基因型有T8、R23和R3,分别为3.42%、3.04%和3.12%,较低的基因型是GN26,平均值为2.01%。综合比较发现,在供试的野生二棱大麦基因型中,有利用价值的氮素含量极端高和低的基因型分别为T8和HM17,可用于现代栽培大麦的改良。     

大麦在网斑病菌侵染后的转录组学分析

近年来,由子囊菌亚门真菌网斑病菌(Pyrenophora teres)引起的大麦网斑病在我国大麦（Hordeum vulgare L.)主产区大面积发生并流行,导致大麦产量和品质下降。为探索大麦响应网斑菌侵染的分子机制,以抗网斑病种质材料BYT-CYA3（B）和敏感型材料美41/I（M）为研究对象,利用转录组测序技术（RNA-Sep）,分析了2个材料在接种网斑病菌后不同时间点的基因表达差异。结果表明,对比网斑病菌侵染后不同时间点的转录组测序数据,共鉴定出35 545个差异表达基因;网斑病侵染大麦3 h、6 h、12 h、24 h和72 h时,抗病材料与敏感型材料间富集到GO和KEGG途径的差异表达基因数目有明显区别;共获得435个网斑病菌侵染诱导表达基因;共筛选出182个主要参与过氧化物酶体（peroxisome）、代谢途径（metabolic pathways）、MAPK信号传导途径-植物（MAPK signaling pathway-plant）、植物-病原体相互作用（plant-pathogen）、植物激素信号转导（plant hormone signal transduction）、次生代谢物生物合成（biosynthesis of secondary metabolites）等生物学过程的差异表达基因,推测这些基因与大麦响应网斑病菌侵染有关。随机从中选取10个基因进行了荧光定量PCR检测,并对其转录组测序结果进行定量分析,发现荧光定量PCR结果与转录结果趋势一致。本试验从分子水平初步探索了大麦对网斑病菌侵染的响应机制,为深入研究抗病基因提供了候选基因。     

甘蔗割手密种和热带种基因差异表达的基因芯片和Solexa高通量技术的比较分析

分别采用甘蔗表达谱芯片和Solexa技术,对甘蔗热带种和割手密种基因表达谱进行分析.结果表明:基因芯片技术筛选得到1 245个差异表达基因;Solexa技术分别在热带种和割手密种中得到42 913 194个和39 363 668个初始tag,从中获得143 121和112 281个高质量测序标签(clean tags),对应的标签种数(distinctclean tags)分别为25 164和20 349,未知序列(unknown clean tags)分别为117 957和91 932,其中差异表达基因有l 432个.基因芯片和Solexa技术得到的差异基因中有823个是相同的,主要涉及非生物刺激响应、磷代谢、转录调控等功能.     

青稞F7-OMT基因的克隆及原核表达分析

类黄酮7-O-甲基转移酶(F7-OMT)具有甲基转移酶功能,能催化底物类黄酮甲基化产生植物抗毒素,提高植物的抗菌性。为了给进一步研究该酶蛋白的功能奠定基础,以青稞"94-19-1"为材料,采用同源克隆方法得到青稞F7-OMT基因编码片段。生物信息学分析表明,青稞F7-OMT开放阅读框(ORF)全长为1173bp,编码390个氨基酸,蛋白分子质量为42 207.8Da,等电点pI为5.36,无信号肽序列,具有甲基转移酶2(Methyltransf_2,pfam00891)和二聚化(Dimerization,pfam08100)保守域。通过亚克隆将F7-OMT连接到表达载体pET-32a上,构建pET-32a-F7-OMT融合表达载体,在E.coli BL21(DE3)pLysS中诱导表达,并采用亲和层析纯化法得到纯化蛋白。