紫色黄秋葵转录组功能基因测序及分析

黄秋葵为药食兼用型植物,富含花青素、多糖、黄酮及萜类等活性成分。为探讨黄秋葵次级代谢过程中这些活性物质合成的遗传基础,以紫色黄秋葵嫩茎叶为材料,采用Illumina Hi Seq 2500高通量转录组测序技术获得23 026 500个短读序,经组装获得42 484个Unigene,平均长度877 bp。31 931个和21 926个Unigene分别在Nr和Swiss Prot数据库有同源比对信息;Unigene与COG、KOG数据库进行比对,根据其功能各分为24类和25类;通过Pfam数据库,所注释到的20 031个Unigene分属于7 277类蛋白结构域;GO注释到18 602个Unigene分为细胞组分、分子功能及生物学过程等三大类的51个功能组,其中大量Unigene与细胞部分、细胞、催化活性、结合活性、代谢进程及细胞进程相关;根据KEGG数据库,可将7 619个Unigene定位到119个代谢途径分支,其中有1、3、35、61、13和70个Unigene分属于花色素苷、黄酮、类黄酮、N-多糖、二萜类和萜类骨架生物合成路径,它们可能参与这些活性物质的生物合成。本研究结果为后续深入开展黄秋葵花青素、黄酮类等物质代谢合成途径及相关功能基因研究奠定了基础。     

珍珠粟对降低土壤中大豆胞囊线虫密度的作用

一年生草本珍珠粟是有价值的饲料作物,珍珠粟除了作为饲料外,在种植后还有减少多种植物寄生线虫在土壤中密度的作用,为了探讨珍珠粟对大豆胞囊线虫在土壤中密度的作用,2010年和2011年进行了哈尔滨和海伦2个地点的大豆连作田种植珍珠粟CFPM-101试验,以大豆为对照作物,在种植前和收获后采集耕层土壤,测定大豆胞囊线虫胞囊和卵密度。试验结果表明,珍珠粟种植后可很好地控制大豆胞囊线虫在土壤中的胞囊密度,在哈尔滨和海伦试验区对大豆胞囊线虫胞囊防治效果在31.1%~100%,而种植大豆后收获季节土壤中胞囊增加20.6%~97.5%。珍珠粟种植也可很好地控制大豆胞囊线虫在土壤中卵的密度,防治效果在53.2%~100%,而种植大豆后收获季节土壤中大豆胞囊线虫卵增加了23.5%~550%。研究结果证明了珍珠粟可有效地降低连作大豆田大豆胞囊线虫虫源密度。图8,表2,参21。     

我国大豆胞囊线虫主要生理小种的可溶性蛋白电泳比较初步研究

大豆胞囊线虫(Heteroderaglycines)是能造成大豆开花期死苗毁种的病害,按其危害性和土传难治的特点,最好的防治途径是选用抗病品种并施行交互轮作,但其易发生生理分化产生新小种,使抗病品种失抗,所以必须及时监测其生理小种动态,传统的方法是依据其在国际统一鉴别品种上的致病力差异来区分的.但其所需病土和胞囊量大,鉴定周期长,栽培管理费工,且易受环境条件影响,调查结果也难以掌握完全准确.     

黄秋葵对南方根结线虫抗性的转录组分析

为了解黄秋葵抗南方根结线虫相关基因组学,利用Illumina Hi-seq TM2500高通量测序技术研究受南方根结线虫侵染后黄秋葵种质12C2转录组基因的差异表达。结果表明,接种南方根结线虫18 h后,从接种和未接种的黄秋葵种质12C2根尖中共获得71.49 Gb有效数据,Q30碱基百分比均达到94.0%以上。共获得2 318个差异表达基因(DEGs),包括1 156个上调基因,1 162个下调基因,其中功能注释基因2 202个。根据unigene库序列进行GO、KOG和KEGG注释,细胞壁代谢相关基因——内切葡聚糖酶基因家族、聚半乳糖醛酸酶基因家族、葡聚糖内-1,3-β葡糖苷酶基因家族和果胶裂解酶基因家族下调表达,植物激素代谢相关基因——生长素响应蛋白基因、生长素流入运输载体基因下调表达,茉莉酸合成酶基因上调表达,调控相关基因表达的WRKY和MYB转录因子基因家族上调表达,参与植物细胞的膜联蛋白基因家族上调表达,植物细胞周期蛋白基因家族下调表达。本研究结果为开展黄秋葵抗南方根结线虫基因组学和分子生物学研究奠定了基础。     

干旱胁迫下野生大豆ABC转运蛋白转录组测序分析

为获取干旱胁迫状态下ABC转运蛋白家族相关基因,以抗旱性强的野生大豆为试验材料,浇灌20%PEG 6000模拟干旱胁迫,分别在干旱处理0、 6、12、24和48 h后取叶片提取RNA进行转录组测序;以GO、KEGG和NR三大数据库注释的结果为基础,再以ABC转运蛋白为关键词进行筛选。结果表明,共获得337条ABC转运蛋白相关序列,包括8大亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD、ABCE、ABCF、ABCG和ABCI)。差异表达分析结果表明,共有182条表现差异表达。GO注释到的差异表达基因多数为嘌呤核苷酸分解过程,KEGG注释到的差异表达基因分布在5个亚家族(ABCA、ABCB、ABCC、ABCD和ABCG)。对NR数据库有注释的168条差异表达基因进行进化分析,结果表明ABCE、ABCF、ABCG家族与ABCI11为一类,ABCB、ABCC家族与ABCI10为一类,ABCA、ABCD家族与ABCI19为一类。本研究为进一步研究野生大豆干旱胁迫下ABC转运蛋白抗旱基因提供了一定的理论依据。     

接种大豆孢囊线虫4号生理小种诱导GmHs1pro-1基因的表达分析

大豆孢囊线虫(Heterodera glycines,Soybean cyst nematode,SCN)是严重危害世界大豆生产的害虫,大豆对孢囊线虫的抗性由多个基因控制,发掘和利用抗病基因对于SCN抗病品种的有效选育至关重要。本研究以大豆(Glycine max)感病品种中黄13和抗病品系中品03-5373为研究材料,对包含线虫抗病基因相关结构域Hs1pro-1_N和Hs1pro-1_C的候选基因GmHs1pro-1的表达特征进行实时荧光定量PCR分析,以期明确该基因与SCN抗性之间的关系。研究发现接种SCN4号生理小种(SCN4)后1d该基因的相对表达量出现明显的上调,比对照样品高13.4倍,其后的各时间点其表达量仍然保持持续上调的趋势,在接种6d后其上调趋势有所减弱。方差分析表明,接种与未接种相对表达量之间的差异均达到显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平,说明SCN4侵染条件下,GmHs1pro1基因被诱导表达,该基因对SCN4具有一定的抗性作用。     

瓠瓜幼叶转录组功能基因测序及分析

为探讨瓠瓜转录组功能基因信息,对福州芋瓠瓠瓜叶片进行了Illumina Hiseqxten高通量无参转录组测序分析,共获得664 252 268个reads片段,经序列组装共计获得87 518个Unigene,总长度高达91 405 320 bp,76.03%的Unigene长度主要集中在1~1 000 bp。功能注释结果显示,有55 725个Unigene在Nr数据库获得注释,注释到葫芦科的Unigene数量最多,有26 354个,占总Unigene的47.29%。GO数据库注释到18 278个Unigene,可以分为分子功能、细胞组分和生物学过程共三大类的55个亚类。COG数据库中有41 635个Unigene获得注释,分布在信息存储与处理、细胞过程和信号传递、新陈代谢、无特征基因四大类的25个功能区域,其中参与氨基酸运输和代谢的Unigene数量最多。KEGG数据库中有24 770个Unigene获得注释,涉及到220个KEGG代谢途径。SSR位点检索结果显示,包含SSR序列的8 617条Unigene中存在11 029个SSR位点,发生频率为9.846%。本研究结果为进一步深入开展瓠瓜功能基因研究和SSR分子标记开发奠定了重要基础。     

利用转录组测序技术鉴定紫花苜蓿根系盐胁迫应答基因

盐害是影响紫花苜蓿生产力的主要非生物因素之一,鉴定控制这一复杂性状的基因将为苜蓿育种计划提供关键信息。为揭示紫花苜蓿在盐胁迫下基因表达谱的变化,以紫花苜蓿Millennium为材料,对正常培养(WT_CK1)和盐胁迫(WT_N1)条件下的2个样品根系进行转录组分析,同时利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对部分关键基因的表达特点进行验证。结果表明,紫花苜蓿根系在250 m M Na Cl胁迫72 h时,共检测到31 907个基因表达量发生了改变,2 758个基因的表达量差异达到2倍以上,包括199个转录因子,其中1 338个表达量上调,1 420个表达量下调,这些差异表达基因功能主要涉及次生代谢、代谢途径、激素代谢及信号转导和植物病原菌互作等。qRT-PCR分析表明,6个随机选择的基因在胁迫前后的表达特点与表达谱测序结果一致。综上,紫花苜蓿根系对盐胁迫响应是一个多基因参与、多个生物代谢过程反应协同调控的过程,基因表达量的变化可能是调控的主要方式。此外,本研究候选了一系列胆汁酸:Na+共转运蛋白、晚期胚胎发生富集蛋白、谷胱甘肽-s-转移酶基因和转录因子等与紫花苜蓿盐胁迫相关的应答关键基因,为揭示紫花苜蓿耐盐分子机制奠定了基础。     

基于转录组测序的文心兰花香形成分析

文心兰具有很高的观赏价值,但花香形成分子机制研究相对薄弱。本研究以香水文心、黄梦香和白梦香为材料,利用气相色谱-质谱分析其花香挥发物成分。结果表明,3个品种的花香挥发物均以萜类化合物为主,但种类差异较大。盛花期花香挥发物总量由高到低依次为黄梦香、香水文心、白梦香。从转录组数据中共获得459 756个单基因(unigenes),大约40.61%的unigenes被公共数据库注释。MEP和MVA途径中的多数基因在黄梦香中表达量最高,香水文心次之,白梦香最低,与花香挥发物释放总量相符。转录组数据中共筛选出5个显著差异表达的萜类合成酶基因(TPS)。其中,OnTPS4在3个品种中均高表达,说明OnTPS4在3个品种中对香气的形成起重要作用;OnTPS1、OnTPS2和OnTPS5在香水文心中表达偏高,是调控香水文心萜类挥发物形成的重要基因;OnTPS3在黄梦香中表达较高,是调控黄梦香萜类挥发物形成的重要基因。由上述结果可知,MEP和MVA途径的基因表达水平与花香挥发物释放总量相一致,TPS的表达与具体萜类挥发物释放密切相关。 本研究通过花香形成机理研究,为文心兰花香改良提供了依据。     

厚朴转录组特征分析及EST-SSR标记的开发

为探明厚朴的基因组信息,开发合适的生物学工具以促进厚朴的遗传育种,本研究利用Illumina-Solexa测序技术对厚朴根、茎皮、叶不同组织的9个样本进行转录组分析,获得大量的序列信息,并以转录组序列为基础进行厚朴SSR分子标记的大规模发掘。结果表明,共获得了109 526条厚朴转录组序列,平均序列长度为1 023 bp,通过与蛋白数据库NR、Swiss-Prot、GO、KOG和KEGG五个数据库比对,分别有6 0361、39 942、65 535、51 351和27 310条厚朴转录组的Unigene被注释;厚朴转录组表达信息进行大通量SSR位点的发掘,发现了含SSR位点的序列25 925条,共27 721个SSR位点,SSR出现的频率为23.67%。厚朴转录组共发现了374种碱基重复模式,且CT/GA和AG/TC是主要的双碱基重复序列,AGA/TCT和AAG/TTC是主要的三碱基重复序列;随机挑选的180对SSR引物中有104对产生清晰可重复的条带,21对引物具有多态性,厚朴SSR引物多态性较高。本研究结果为厚朴及近缘种的遗传多样性分析、遗传图谱构建及比较基因组研究奠定了一定的理论基础。     

防治大豆胞囊线虫病的土壤真菌的筛选

以辽宁省大豆田土壤中分离筛选获得的39株真菌菌株为研究对象,通过测定不同真菌菌株代谢产物浸出液在不同处理时间对大豆胞囊线虫二龄幼虫(J2)的抑制作用,评价不同菌株对大豆胞囊线虫的生防效果,从而进一步筛选出生防效果较好的菌株。结果表明,与对照相比不同菌株对大豆胞囊线虫的抑制作用具有显著差异。39株被测菌株中有7株表现出较强的抑制作用。其中真菌snf 2455-2的浸出液对大豆胞囊线虫有较强的致死作用。随着处理时间的延长,大多数菌株的抑制效果增强,同时具有抑制效果的菌株也增多。在处理72 h时,与对照相比有17株菌株抑制效果达到了显著水平。     

SON-PCR扩增抗禾谷孢囊线虫基因LRR区及序列分析

根据与抗禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae)基因Cre3的NBS(nucleotide binding site)编码区高度同源的Rccn4 序列设计3条3'端嵌套引物,采用SON-PCR(single oligonucleotide nested PCR)方法从含有源于易变山羊草(Aegilops varibilis)的抗禾谷孢囊线虫基因的小麦(Triticum aestivum)-易变山羊草染色体小片段易位系E-10中获得了长度为1264 bp的Rccn-L(GenBank登录号为DQ124933)，它将Rccn4 3'端延伸了1209 bp,编码区长1026 bp，含一个不完整的开放阅读框,一个终止密码子，没有起始密码子和内含子结构。其编码一个342个氨基酸残基的蛋白质，含有NBS(nucleotide binding site)-LRR(leucine-rich repeats) 类抗性基因LRR区的保守模体,呈现XXLXXLXXL重复。首次将SON-PCR方法成功地运用到植物基因组学研究中，为植物基因克隆又提供一方法。     

我国“应县小黑豆”对SCN4号生理小种抗性的SSR及ISSR分子标记研究

本研究以"应县小黑豆"×"晋豆23"杂交组合F2群体为材料,用塑膜钵柱法进行抗性鉴定,利用分离体分组分析法(BSA)结合SSR和ISSR标记技术对抗性基因进行分子标记筛选和定位,旨在实现大豆孢囊线虫抗性育种中亲本和杂交后代的分子标记辅助选择.筛选到2个与抗SCN基因座位连锁的分子标记Satt038和ISSR811.Satt038片段含180bp和185 bp,为共显性标记,在F2群体中的分离比为121;ISSR标记ISSR811为显性标记,片段长350bp,F2群体分离比为13.2个标记在F2群体中呈孟德尔式遗传.通过JOINMAP分析,微卫星标记Satt038、ISSR标记ISSR811与抗SCN基因座位的遗传距离分别为26.9cM和10.2 cM.还探讨了分子标记Satt038和ISSR811用于大豆抗SCN育种进行分子标记辅助选择的可能性.     

添加Cd2+对大豆生长发育及逆境生理指标的影响

通过河潮土和红壤2种土壤加Cd^2＋盆栽试验，研究了不同浓度Cd^2＋对大豆生长发育及几种逆境生理指标的影响。结果表明：2种土壤加Cd^2＋处理均可抑制大豆的伸长生长，促进大豆叶片脱落酸（ABA）和脯氨酸（PRO）的积累，对过氧化物酶（POD）活性的影响在红壤上表现为促进作用，河潮土则表现为低浓度下的抑制作用和高浓度下的促进作用。随着Cd^2＋胁迫时间的增加。叶片ABA含量和POD活性增加。PRO含盘则下降，表明ABA和POD对Cd^2＋胁迫持续响应的时间较长，可选择作为大豆Cd^2＋污染胁迫的诊断指标。红壤加Cd^2＋处理，对大豆生长发育的影响大于相同浓度Cd^2＋处理的河潮土．表明其对镉污染的环境容量低于河潮土。     

La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆叶绿素合成与降解影响的机理

采用水培实验方法研究了稀土元素La(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B:0.15Wm-2,0.45Wm-2)胁迫下大豆(Glycine max)幼苗的δ-氨基乙酰丙酸(ALA)、胆色素原(PBG)、原叶绿素(酸)(Pchl)、原卟啉IX(Proto-IX)、镁原卟啉(Mg-Proto)等5种叶绿素(Chl)合成中间产物含量及Chl降解关键酶-叶绿素酶(Chlase)活性的影响,从叶绿素的生物合成及降解角度诠释La(Ⅲ)对UV-B辐射胁迫下大豆幼苗叶绿素含量影响的机理。实验结果表明:La(Ⅲ)具有提高叶绿素生物合成中间产物——ALA(δ-氨基乙酰丙酸)、PBG(胆色素原)、Proto-IX(原卟啉IX)、Mg-Proto(镁原卟啉)含量的作用,促进Pchl(原叶绿素)转化为叶绿素,进而缓解UV-B辐射胁迫下中间产物PBG、Proto-IX和Mg-Proto的形成,使叶绿素的生物合成受阻,受阻位点为ALA→PBG。     

Response of Soybean (Glycine max (L.) Merr) to PS-Foundation 1-0-1 Biostimulant,Triple Super Phosphate,and Rhizobium Inoculant

ABSTRACT

Soybean yields in Ghana are low and stagnant in spite of the trio of recommendations: (1) improved seed, (2) rhizobium inoculant and (3) phosphorous fertilizer application being promoted by government to boost productivity. This study evaluates the response of soybean to Pro-soil biostimulant, triple super phosphate (TSP), and rhizobium inoculant in the interior savanna of Ghana. A treatment structure comprising two mainplot factors (biostimulant and conventional), and four subplots factors; TSP, inoculant, TSP+Inoculant and unamended control arranged in a split-plot design was used for this study. Apart from dry matter which increased by 42%, Pro-soil biostimulant as a stand-alone management practice did not significantly increase agronomic parameters measured in this study. Biostimulant did not have a significant effect on grain yield, nodule weight, nodule number, canopy diameter, and plant height. Application of TSP alone, and in combination with inoculant, significantly increased yield, plant dry matter, nodule weight, nodule number, and dry pod weight. Highest soybean yield was obtained from TSP + Inoculant treatment, averaging 3.6 t ha^?1 compared to 1.8 t ha^?1 for control. Biostimulant, TSP+Inoculant combination resulted in yields as high as 4 t ha^?1. Overall, the results indicate that neither PS-Foundation biostimulant nor rhizobia inoculation can be used as stand-alone management practices to increase soybean yield. However, an integrated application of PS-Foundation biostimulant, TSP, and inoculant could double current soybean yields in Ghana.     

Classification and Characteristic of Maturity Groups of Chinese Landraces of Soybean [Glycine max (L.) Merr.]

To link Chinese soybean classification with the world soybean maturity group system suggested by American researchers, 264 soybean landraces from China and 48 varieties of 13 soybean maturity groups from the United States (US) were tested under the natural and extended day-length at Nanjing, China. Based on comparing Chinese with the US soybeans in days to maturity, Chinese soybean landraces were classified into maturity group (MG) 000, 00, 0, I, II,..., IX, which only MG X might not exist in China. Chinese soybean landraces in each of MG 0, I, II and III revealed large variation in days to flowering and were almost grown in all eco-regions in China. These four maturity groups were further divided into eight sub-groups according to the variation in days to flowering and geographical distribution of soybeans of the same maturity group. The geographic distribution of soybean maturity groups in China was also presented in this paper. This study should be significant for soybean researchers in the world to understand the whole feature of Chinese soybean landraces germplasm.     

全基因组测序(WGS)在畜禽群体进化和功能基因挖掘中的应用

全基因组测序(whole genome sequencing,WGS)是指通过高通量测序技术对物种个体或群体的基因组进行测序,并通过生物信息学技术对序列特征进行分析,以在全基因组水平探究物种的进化规律和筛选功能基因,主要包括从头测序(de novo)和重测序(re-sequencing).WGS具有信息全面、精确、高效等优点,尤其能对未知基因和未知结构变异进行高效探索,随着高通量测序技术的发展,WGS成本快速降低,使其迅速超越传统策略,成为当前群体进化分析和功能基因挖掘的最主要研究策略,并在畜禽中得到广泛应用.目前已经对鸡(Gallus gallus)、猪(Sus scrofa)、牛(Bos taurus)、绵羊(Ovis aries)、山羊(Caprahircus)、马(Equus caballus)、鸭(Anas platyrhynchos)和狗(Canis lupus)等畜禽进行了大量WGS研究,探究了畜禽进化规律,并挖掘出许多关键功能基因.此外,WGS在未来畜禽泛基因组的构建和全基因组选择育种中也将有广泛的应用.本文主要对WGS的特征和发展进行了介绍,概述和讨论了其在畜禽群体进化和功能基因挖掘中的应用,并简述了其关键要点和应用前景,以期为WGS在畜禽中得到进一步的应用提供理论参考.