金花葵开花前后差异基因及代谢物分析

为深入研究金花葵花朵开花前后基因和代谢物的变化,利用转录组学和代谢组学技术相结合的方法对金花葵花蕾和花朵进行检测。结果显示,通过转录组分析鉴定了206 636个Unigenes,筛选出42 618个差异表达Unigenes,其中包括63个差异表达转录因子家族,24个转录调节因子家族。GO分析结果显示,差异表达基因主要富集于囊泡介导的逆行运输等生物学过程。KOG功能注释显示,差异表达基因功能以通用功能预测居多,其次是信号转导机制、翻译后修饰蛋白周转以及碳水化合物的转运和代谢。差异表达基因KEGG富集分析表明,差异基因主要富集于代谢、植物激素和信号转导、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路。通过代谢组学检测,筛选到差异显著代谢物135个,主要包括脂类、氨基酸及衍生物和黄酮类等,KEGG富集分析表明,差异代谢物主要富集于甘油磷脂代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚定生物合成和次生代谢产物的生物合成-未分类等过程,其中,缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸的降解代谢通路同时出现在了基因和代谢物KEGG代谢通路富集Top 20中。     

立枯丝核菌诱导下深色有隔内生真菌A024代谢组学分析

为研究深色有隔内生真菌(Phialocephala bamuru)A024对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)的抑制机制,本研究从采用LC-MS分析平台对立枯丝核菌诱导条件下深色有隔内生真菌A024的非靶向代谢组进行分析。结果表明菌株A024代谢产物包括9大类,27小类,筛选得到52个差异代谢物,同对照相比,诱导后上调的31个,下调的21个,其中黄酮类化合物、L-苹果酸、磷酸鸟苷、烟酸等显著上调。差异代谢产物的KEGG富集分析中花生四烯酸代谢、组氨酸和嘌呤类生物碱的生物合成、植物次生代谢产物的生物合成、萜类和聚酮类生物碱的生物合成等显著富集。筛选得到多个差异显著性代谢产物及其富集的代谢通路,为进一步研究其对立枯丝核菌的抑制作用机制打下基础。     

海南油茶与普通油茶成熟籽粒代谢组学分析

海南油茶具有独特的地理小种、光热充沛的生长环境和热炒压榨的传统工艺,榨取的油茶油品质极其优良,但其品质优良的生物学本质尚不清楚。本研究以海南油茶与普通油茶的成熟籽粒为材料,进行广泛靶向代谢组分析。通过鉴定共获得23类638个代谢物。在两个物种成熟籽粒中共发现173个差异显著的代谢物,其中的83个富集在海南油茶籽粒中,另外的90个则在普通油茶籽粒中富集。在营养类代谢物方面,海南油茶成熟籽粒含有更加丰富的代谢物质和种类,其黄酮、氨基酸及衍生物、黄酮醇、黄酮类、吲哚及衍生物、多酚、萜类和糖类等显著差异的营养类代谢物质种类在籽粒中的含量更多。在普通油茶籽粒中,有机酸及衍生物、脂质、核苷酸及衍生物、生物碱、维生素及衍生物、醇类和原花青素等代谢物质种类含量更多。综合研究结果发现在两个物种的成熟籽粒中都有物种特有的代谢物,其中海南油茶含有9类15个特有的代谢物,黄酮、黄酮醇、黄酮类和黄烷酮物质占53.33%;而普通油茶含有8类16个特有的代谢物,其中有机酸及衍生物和黄酮醇占43.75%。本研究揭示了物种间显著差异的代谢物和物种特异性代谢物,阐明了海南油茶品质优良的物质基础,为制定各类生产标准和申请地...     

中国辣椒(Capsicum chinense)果色转变的比较代谢组分析

为探究辣椒果实转色前后的代谢产物差异,本研究以中国辣椒两份种质(HNUCC16和HNUCC22)为实验材料,采用LC-MS法检测中国辣椒的非靶向代谢物质,比较分析了辣椒转色前后的代谢产物。结果表明,在两份中国辣椒种质果实中,转色后果实中的苯丙氨酸、L-天冬酰胺、天冬氨酸等代谢物的含量显著高于转色前的果实,并与ABC转运蛋白代谢通路(ABC transporters)、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢通路(Alanine, aspartate and glutamate metabolism)、氨酰t RNA生物合成(Aminoacyl-tRNA biosynthesis)等密切相关。通过比较两份中国辣椒种质转色后果实中的差异代谢物,发现HNUCC22中棕榈酸、次黄嘌呤、葡萄糖、天冬氨酸等物质含量显著高于HNUCC16,且与氨酰tRNA生物合成通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路相关。本研究为中国辣椒果色等相关性状的分子遗传改良提供一定的参考。     

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UPLCMS/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(B),注释到显著上调差异基因800个,显著下调差异基因2 519个,总的差异基因数为3 319个。共检测到显著差异代谢物102个,其中下调差异代谢物34个,上调差异代谢物68个。氨基酸衍生物类17个,核苷酸及其衍生物类16个,甘油酯类13个,鞘脂类物质10个,黄酮类和酚酸类各8个,其他类中6个(主要为糖代谢相关物质)。差异代谢物与显著差异表达基因主要集中在蛋白类物质相关的氨基酸代谢通路与类黄酮类代谢通路。说明显著差异基因在以上代谢通路中起到了关键调控作用,进而使得银川羊角椒雄性不育两用系的不育系花粉产生败育。     

都匀毛尖本地种茶树代谢组研究

为了研究都匀毛尖茶本地种茶树不同器官代谢物的差异,对都匀毛尖本地茶树的叶、茎和根的代谢产物进行定性定量分析,鉴定出504个代谢物。采用主成分分析、正交偏最小二乘判别分析和差异倍数,筛选出叶与根205个差异代谢物,在根中下调的差异代谢物主要参与黄酮和黄酮醇生物合成、类黄酮生物合成、花青素生物合成等,主要决定茶汤的涩味,咖啡碱使茶叶具有辛苦味,氨基酸使茶叶具有鲜爽味,各种糖类代谢,增加茶的甜味。叶与茎的112个差异代谢物主要富集在谷胱甘肽、精氨酸和脯氨酸代谢、戊糖和葡萄糖醛酸转换等通路中。     

基于GC-MS代谢组学技术2种香型美花石斛代谢物的对比分析

为明确2种美花石斛之间花香味物质的分子基础,本研究采用GC-MS技术对2种香型美花石斛的低分子量挥发性代谢物进行非靶向代谢组学分析,利用多元统计分析,寻找两者间的差异代谢物以及在次生代谢途径上的区别。结果表明:利用GC-MS在2个不同香型美花石斛中共鉴定出80种代谢物;通过PCA与OPLS-DA分析可知淡香型与浓香型美花石斛间的代谢物差异明显;采用OPLS-DA筛选得到2种美花石斛的显著性差异代谢物38种,富集到次生代谢产物生物合成途径、单萜类生物合成途径、新陈代谢途径、α-亚麻酸代谢途径和苯丙烷生物合成途径5个生物合成途径。本研究发现浓香型美花石斛和淡香型美花石斛挥发性代谢物的种类和含量存在较大差异,对芳香石斛兰品种选育有指导作用。     

基于GC-MS技术对盐胁迫小麦小分子代谢物的研究

采用GC-MS技术对不同浓度盐胁迫处理的小麦(辽春17号)叶片进行分析,探究其代谢物的差异。结果表明,浓度为200、250 mmol·L~(-1)和300 mmol·L~(-1)的盐胁迫处理组与对照组的小分子代谢物呈现差异性,表现为显著差异的代谢物16个,包括氨基酸类代谢物7个、糖类代谢物3个、有机酸类代谢物5个、其他物质1个;极显著差异的代谢物7个,包括糖类代谢物2个、有机酸类代谢物4个、其他物质1个。发现了相关代谢通路11条,影响最大的为甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢通路,影响因子为0.53。     

都匀毛尖茶非靶向代谢组学研究

基于超高效液相色谱-四级杆串联飞行时间质谱对都匀毛尖茶的大叶种(长椭圆形叶片棕色茎,BS)和小叶种(椭圆形叶片绿色茎,GS)进行代谢组学研究。结果表明,主成分分析可以明显区分开这两个茶树品种;正交偏最小二乘判别分析检测到7种显著差异代谢物,包括4种黄酮醇类物质(杨梅素、二氢槲皮素、槲皮素和山奈酚)、2种儿茶素(表儿茶素和表没食子儿茶素)、1种酚酸类物质咖啡酰奎尼酸。通路富集分析显示,这7种代谢物主要参与类黄酮生物合成途径。此外,表儿茶素和表没食子儿茶素在GS品种中含量较高,而杨梅素、二氢槲皮素、槲皮素、山奈酚和咖啡酰奎尼酸在BS品种中含量较高,这表明GS品种更适合绿茶的加工,BS品种更适合红茶的加工。     

优质稻‘黄华占’籽粒发育过程中代谢物差异分析

为探究代谢物质、尤其是营养物质在优质稻籽粒发育过程中的数量、种类及丰度变化。本研究以中国南方稻区推广面积最大的优质常规籼稻品种‘黄华占’为材料,选取花后8 d (乳熟期),15 d (蜡熟期)和30 d(完熟期)的籽粒和精米,进行广泛靶向代谢组分析。在籽粒发育过程中,大分子代谢物质淀粉和直链淀粉的含量呈上升趋势,而可溶性蛋白变化则相反;在小分子代谢物方面,本研究鉴定获得23类622个代谢物,在花后8和15 d的籽粒中发现281个差异的代谢物,其中脂质是上升数量最多的物质。在花后15和30 d籽粒的差异物质最少,仅有61个,主要是黄酮物质且其丰度显著下降;在花后30 d籽粒和精米中,发现387个显著差异的代谢物,主要是氨基酸、有机酸和核苷酸及衍生物并发现135个代谢物完全流失。总之,在乳熟期和腊熟期代谢最为活跃,无论是淀粉和蛋白质,还是氨基酸、脂质、黄酮、维生素和萜类等小分子,均在此时期合成和积累。而在完熟期,仅黄酮的丰度显著下降。成熟籽粒至精米过程中,人为因素导致94%差异代谢物显著下降,甚至完全流失。本研究为在代谢物水平探究水稻营养品质形成机理提供理论依据,并为实际生产过程中,水稻收...     

不同调制工艺对烘烤过程中烟叶致香物质的影响

为研究烟叶致香物质在烘烤过程中的变化,提高致香物质含量,以‘K326’为材料,研究了4种调制工艺（A香气前体物质中度转化、致香物质中度积累型,B香气前体物质中度转化、致香物质高度积累型,C香气前体物质深度转化、致香物质中度积累型,D香气前体物质深度转化、致香物质高度积累型）对烘烤过程中烟叶致香物质含量的影响。结果表明,下部和中部烟叶致香物质含量最高值出现在烘烤过程的后期阶段,上部烟叶致香物质含量最高值出现在烘烤的前期阶段。下部烟叶采用D调制工艺可以减少致香物质的损失,采用A调制工艺烘烤结束时致香物质含量最高;中部烟叶采用B调制工艺可以减少致香物质的损失,且烘烤结束时致香物质含量最高;上部烟叶采用A调制工艺可以减少致香物质的损失,采用C调制工艺烘烤结束时致香物质含量最高。     

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。     

烟草叶片响应镉胁迫的差异表达基因鉴定及分析

烟草具有超富集镉的能力,严重降低烟叶品质,影响其经济价值。为了阐释烟草响应镉胁迫的分子机制,本研究采集了镉浓度为0和500μmol L^-1培养条件下的烟草叶片进行转录组测序。共获得76.94 Gb有效数据(Clean data),Q30碱基百分比均达到95.43%以上;在镉胁迫的烟草叶片中,共筛选出7735个差异表达基因,其中4833个基因表达上调,2902个基因表达下调,并通过qRT-PCR分析验证了转录组数据的可靠性。对差异转录本进行GO和KEGG富集分析,GO注释表明差异基因涉及代谢过程、应激反应、细胞结构体、催化活性和转录调节活性等;KEGG富集分析表明上调差异基因主要富集在氨基酸的生物合成、碳代谢、氧化磷酸化和柠檬酸循环等通路,下调差异基因则主要富集在光合作用、次生代谢产物的生物合成、代谢途径和植物激素信号转导途径。进一步分析植物激素信号转导通路发现,共有8条植物激素途径以不同的表达方式参与烟草对镉胁迫的响应。激素喷施烟草的实验结果表明,叶片通过调控赤霉素、油菜素内酯和茉莉酸途径以应对镉胁迫;拟南芥激素信号缺失突变体验证实验表明赤霉素、油菜素内酯、茉莉酸...     

利用数字基因表达谱对小尾寒羊高繁性状相关基因的筛选研究

为了筛选小尾寒羊母羊FecBBFecBB型与FecB+FecB+型卵巢组织差异表达基因,探讨小尾寒羊品种内两者繁殖力差异的分子生物学机理。本实验利用数字基因表达谱技术分别检测了处于自然发情期的FecBBFecBB型与FecB+FecB+型小尾寒羊卵巢组织的基因表达情况,对两者卵巢组织基因表达谱进行了差异分析,并通过分子注释系统平台DAVID对差异表达基因进行了GO功能显著性富集类分析和Pathway显著性富集分析。结果表明：处于自然发情期FecBBFecBB型比FecB+FecB+型小尾寒羊卵巢组织差异表达基因为238条,主要涉及类固醇生物合成与代谢过程、甾醇生物合成与代谢过程、脂质运输与定位、泛素特异的蛋白酶活性、GTP酶调节活性和Ras蛋白信号转导调节等显著GO功能类和细胞内吞过程、Notch信号通路和嘧啶代谢等显著调控通路。结合已有文献报道,文章初步认为基因STAR、FLCN、TGFI1、INHA、INHBA与Notch信号通路可能是参与调控FecBBFecBB与FecB+FecB+小尾寒羊高低繁殖性状差异的重要基因和调控通路。     

烟叶中淀粉降解酶活性与烘烤温湿度的关系研究

为探索烟叶在烘烤过程中淀粉降解类酶的活性动态,为科学烘烤提供理论依据,以烤烟品种红花大金元和K326的中部叶为材料,研究了烘烤过程中烟叶淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性变化及烘烤温湿度环境对淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性的影响。结果表明：烘烤过程中烟叶淀粉酶活性出现2次高峰,分别在烘烤的36h和72h,烘烤结束时活性较低;在鲜烟叶中淀粉磷酸化酶活性较高,随着烘烤过程的推进,至24h达第1次高峰,之后降低,48h时出现低谷,随后叉于72h达第2次高峰。在整个烘烤过程中,采用低温低湿变黄,慢速升温定色的烘烤环境,烟叶内淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性较高,有利于烟叶淀粉的降解。     

与甘蔗间作的花生叶片转录组分析

为研究间作甘蔗对花生相关基因的表达调控及响应机制,以花生叶片作为材料,使用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对间作花生离甘蔗较近的边行(IPA_leaf)、间作花生离甘蔗较远的中间行(IPB_leaf)及单作花生(MP_leaf)叶片进行转录组的测序分析。将各样本获得的转录组数据进行两两比较,MP_leaf_vs_IPA_leaf、MP_leaf_vs_IPB_leaf和IPB_leaf_vs_IPA_leaf的差异表达基因数分别是1 806个、968个、1 302个,其中上调表达基因分别占61.13%、48.24%、65.05%。GO功能富集分析显示差异表达基因主要涉及细胞壁组织或生物合成、碳水化合物生物合成与代谢过程、细胞多糖生物合成与代谢过程、细胞葡聚糖生物合成与代谢过程、催化活性、氧化还原酶活性及过程等。KEGG富集分析表明差异表达基因主要涉及的代谢通路有苯丙素类生物合成、α-亚麻酸代谢、淀粉和蔗糖的代谢、类黄酮生物合成等。本研究通过花生叶片转录组分析,为研究间作花生叶片基因的表达调控机制提供基础数据资料。     

豫西烟叶烘烤过程中中性香气物质组分的变化

对豫西烤烟叶片烘烤过程中中性香气成分进行了对比分析。结果表明:豫西烟叶中性香气成分中苯丙氨酸类中性香气物质随烘烤进程的推进总体呈下降趋势;棕色化产物类中性香气物质均为烘烤前96h含量积累较小,96h——烘烤结束积累幅度较大;类西柏烷类中性香气成分含量总体上下部叶片随烘烤的推进呈下降趋势,中部叶片呈横"S"型,上部叶片呈倒"V"型变化;类胡萝卜素类香气物质均为烘烤前期积累较少,48h后迅速积累,烘烤结束达最大值;新植二烯含量变化总体上呈倒"V"型变化,各部位含量均烘烤前期较低,烘烤过程中前期积累,后期减少;中性香气物质总量变化呈前期较低,烘烤过程中先积累,后降解,最后各部位叶片含量均多于烤前,初烤烟叶样品中,中部叶片含量最大为744.5μg/g,分别为上部、下部叶片含量的134.9%和119.8%。     

铅锌胁迫下山苍子雌雄花蕾转录组测序分析

为研究山苍子雌雄株的花蕾在铅锌胁迫下基因表达模式的差异,本试验以铅锌尾矿区中无污染和铅锌污染样地的山苍子雌雄株的花蕾作为试验材料,对无污染土地(CK)和铅锌污染土地的山苍子雌雄株的花蕾进行转录组测序,共设置4个差异分组,即无污染雌组、无污染雄组、铅锌污染雌组和铅锌污染雄组。测序结果显示,共获得88.41 Gb的Clean data,Q 30碱基大于94.30%,平均GC含量为45.81%,样品间进行差异基因筛选,得到差异基因的数量分别为3 204、4 698、5 038和4 124条。经GO数据库对其注释,结果表明4个比较组的差异基因大量参与生物过程部分,而极少量差异基因参与分子功能部分。根据KEGG通路富集分析可得出,山苍子响应铅锌复合胁迫的主要代谢途径有苯丙素生物合成、植物病原菌互作、次生代谢物生物合成以及芪类,二苯基庚酮和姜酚生物合成等,而山苍子雌雄株间差异主要体现在苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、次生代谢物生物合成以及新陈代谢等代谢通路上。本研究通过对铅锌胁迫下山苍子雌雄株的花蕾进行高通量测序,揭示铅锌复合胁迫对山苍子雌雄花蕾发育和重金属富集在基因层面上的影响及差异,并对后期进...     

甘蓝型油菜种子发育灌浆后期的转录组分析

油菜种子发育是产量和品质形成的关键发育阶段,包含了复杂的发育过程和调控网络,有效地解析种子发育的转录调控机制具有重要的意义。以甘蓝型春油菜品种青杂5号为研究材料,利用RNA-seq技术对种子发育的后期(30-DAF,40-DAF)2个发育时间进行转录组测序,筛选差异基因,并利用GO数据库和KEGG数据库注释差异基因功能和可能参与的调控途径。结果表明,从油菜种子灌浆后期的2个时间点的转录组中分别检测到70 850和65 193个表达基因,筛选得到2 654个差异表达基因,其中1 941个基因下调表达,713个基因上调表达,29个基因表达差异倍数|log2Ratio|≥10。GO基因功能分析显示,生物学途径中富集最显著的条目是染色质组装相关的等生物学过程,分子功能方面富集最显著的条目依次是蛋白质代谢、营养库活性等功能类别,而在细胞组件方面富集最显著的条目是染色体相关的等细胞组件。Pathway显著性富集分析显示注释基因最多的途径是次生代谢途径,其次是淀粉、蔗糖代谢途径、苯丙素生物合成途径中的、碳代谢途径和氨基酸生物合成途径。甘蓝型油菜种子发育后期的转录组分析表明,种子发育30-DAF时期次生代谢物、脂质代谢等表达活跃,40-DAF时期逐渐转变为蛋白质、氨基酸生物合成、光合碳代谢、碳代谢等表达活跃,提示油菜种子灌浆后期仍处于复杂的物质与能量代谢调控过程。     

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...