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。     

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。     

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。     

利用转录组测序筛选与鸭青壳性状形成相关的基因

青壳性状是鸭(Anas platyrhynchos domesticus)重要的经济性状,但其遗传机制尚未揭晓.为研究鸭青壳性状形成的转录组基础,本研究通过测交法选育出基因型为纯合青壳以及纯合白壳绍兴鸭,并对两种基因型个体子宫组织进行转录组测序.本研究共获得288 008 582个高质量数据,组装出64 587个转录本,其中包括19 589个新转录本.鉴定20 302次可变剪切事件,其中外显子跳跃是最主要的可变剪切类型.表达分析发现1 768个基因在两种基因型个体间差异表达,其中包括与蛋壳主要色素物质(原卟啉、胆绿素及其螯合物)相关的基因,例如胆绿素还原酶A基因(biliverdin reductase A,BLVRA)、尿卟啉原Ⅲ合酶基因(uroporphyrinogenⅢsynthase,UROS)、血红蛋白α亚基基因(hemoglobin subunit alpha-1,HBAl)以及血红素绑定蛋白1基因(heme binding protein 1,HEBPl)等.差异基因的基因本体(Gene Ontology,GO)注释以及京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析表明这些基因涉及广泛的生物功能及通路,其中与蛋壳颜色形成密切相关的有血红素代谢功能(例如,血红素绑定以及四吡咯绑定)及胆汁代谢通路(例如,胆汁酸合成通路,胆汁分泌通路).本研究首次探索了鸭蛋壳颜色形成的转录组基础,获得了一批差异表达基因,这些基因为进一步研究鸭蛋壳颜色形成的遗传机制提供了有价值的信息.     

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。     

干旱胁迫对紫背天葵几种生理指标的影响

通过对紫背天葵进行自然条件下的干旱胁迫,测定其叶片相对含水量(RWC)、叶绿素含量、丙二醛含量。结果表明,随着胁迫时间的延长,RWC、叶绿素含量呈下降趋势;丙二醛含量呈上升趋势。初步表明紫背天葵的耐旱性不强。     

基于转录组测序的枇杷五环三萜合成途径差异基因的分析

枇杷(Eriobotrya japonica)叶是中国传统药用植物资源,五环三萜类化合物(pentacyclic triterpenoids)作为枇杷的主要活性成份具有广泛的药理作用和重要的生物活性,同时也是枇杷三萜类物质的主要组成。经细胞悬浮培养产生的五环三萜类化合物含量远高于原植株。本研究以原植株枇杷叶片、愈伤组织(悬浮培养的必经阶段)、2个富含五环三萜类化合物的调控,共4个样品进行了转录组测序,用生物信息学方法进行Unigene的从头测序拼接,蛋白质功能注释,代谢通路分析。结果共获得123 685个Unigene,平均长度为804.44 bp。三萜合成相关途径中,叶片(样本Ⅰ)分别与培养细胞(样本Ⅱ,样本Ⅲ,样本Ⅳ)的基因表达差异较大,愈伤组织阶段(样本Ⅱ)与富含五环三萜类目标产物的不同调控(样本Ⅲ,样本Ⅳ)之间的基因表达模式相近。在三萜骨架形成和修饰代谢途径中,以样本之间差异基因的交集结合已报道的重要基因进行筛选,从整体上分析了枇杷五环三萜类化合物代谢途径中的关键性酶为乙酰辅酶A酰基转移酶(acetyl-CoA acetyltransferase,AACT),鲨烯合成酶(squalene synthase,SQS),鲨烯环氧酶(squalene monooxygenase,SQE),香树素合酶(amyrin synthase,AS),细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450),糖基化转移酶(UDP-glycosyltransferase,UGT),这些酶相关基因或不同家族基因成员的表达水平与目标产物的含量有一定相关性,为进一步深入研究此物种三萜合成途径提供理论依据。同时,枇杷愈伤组织阶段五环三萜类化合物合成途径已经大量开启,是枇杷细胞悬浮培养的重要中间阶段。本研究通过Illumina HiSeq 4000平台,首次利用转录组测序技术对枇杷细胞悬浮培养后五环三萜类活性成分富集的遗传基础进行分析,为进一步完善植物体五环三萜类化合物的合成机制提供理论依据,同时也为枇杷细胞悬浮培养生产萜类物质的人工调控提供基础资料。     

短波紫外线处理对紫背天葵采后贮藏品质的影响

为了减少紫背天葵的采后损失,提高其贮藏品质,采用不同辐照剂量的短波紫外线(UV-C)对采后紫背天葵进行处理,研究短波紫外线对紫背天葵采后品质及活性氧代谢相关酶的影响。结果表明,UV-C处理可以有效降低紫背天葵的失重率和菌落总数,延缓维生素C、叶绿素以及L*值的下降,减少总酚和黄酮的损失,抑制丙二醛(MDA)的积累,能较好地保证紫背天葵的感官品质和营养价值,同时显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等活性氧代谢相关酶的活性,其中5 k J·m~(-2)UV-C处理效果优于1、3 k J·m~(-2)UV-C处理组。本研究中UV-C处理能有效地提高紫背天葵的采后品质,其在采后紫背天葵贮藏保鲜中具有潜在的应用价值。     

大猿叶甲转录组测序及生物学信息分析

大猿叶甲(Colaphellus bowringi)是一种常见的蔬菜害虫,由于目前其全基因组尚未公布,各种相关基因信息无法得知,导致大猿叶甲基因功能研究进展缓慢。本研究利用新一代高通量测序技术结合生物信息学分析,获得了大猿叶甲完整的转录组数据,并将获得的原始数据上传至NCBI获得ID号:SRP125298。共获得40 489条Unigenes,利用Blast X比对NCBI蛋白数据库(NCBI Non-redundant Protein Sequences,NR)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)、Swiss-Prot蛋白质序列数据库(Manually Annotated and Reviewed Protein Sequence Database,Swiss-Prot)、蛋白质家族的集合数据库(Protein Family,Pfam)、NCBI核酸序列数据库(NCBI Nucleotide Sequences,NT)、基因本体数据库(Gene Ontology,GO)、真核生物蛋白质同源簇数据库(eu Karyotic Ortholog Groups,KOG),对所有Unigenes进行注释,结果显示共计19 955个Unigenes得到注释。分别有17 437、4 158、6 817、12 129、15 890、8 641、11 416个Unigenes注释到上述公共数据库。对所有Unigenes进行SSR分析发现,共计2 992个SSR存在于2 692条Unigenes上,平均长度14.61 bp。其中单核苷酸和三核苷酸所占比例最大,分别为65.51%和21.76%,二者分别以A/T和TTA/TAA重复基元为主(分别占94.95%和8.45%)。研究发现共有115种重复基元,其中二、三、四核苷酸重复基元分别有12、60、38种;基序重复频率介于5~50次,基序长度主要分布于10~20 bp。本研究通过对大猿叶甲转录组原始数据的获得,为种属鉴定及遗传多样性的分析提供基础资料。     

马铃薯花青素转录激活基因stmyc的克隆与表达分析

根据GenBank 核酸数据库中报道的紫苏myc mRNA基因保守序列设计引物,用RT-PCR方法从紫色马铃薯紫皮RNA中获得花青素转录激活类基因stmyc的5’端保守区域, 通过3’-RACE获得长为600bp左右的序列。测序结果表明：基因全长1106bp,含有完整的阅读框,编码326个氨基酸,命名为stmyc,其编码的蛋白与紫苏myc基因编码蛋白的同源性02为46.98%,并具有典型的bHLH结构域。RT-PCR表达分析结果显示stmyc基因在紫色马铃薯皮、肉、茎、叶、根中都有表达,其中在紫茎中的表达量最高,紫皮中表达量最低;且该基因在白色马铃薯的皮、叶和肉中都有表达,推测该基因在马铃薯中为组成型表达。     

紫甘薯花青素分析测定方法概述

紫甘薯花青素具有抗氧化、抗突变、预防心脑血管疾病、抑制肿瘤细胞生长等生理功能,因此,紫甘薯花青素的分析测定成了品种选育、原材料质量控制及产品评价的必要手段。文章阐述了紫甘薯花青素的性质、分析方法,重点对样品的前处理、仪器手段进行综述。     

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。     

基于高通量测序的青花菜早期发育小孢子转录组分析与基因功能注释

为探明青花菜小孢子胚胎发育的分子生物学机制,本研究利用Illumina Hi Seq TM 2000平台对在32.5℃环境下分别培养17 h和24 h以及25℃环境下分别培养0、1和6 d的小孢子进行转录组分析及基因功能注释。结果表明,共获得174 324条Unigenes,其中有144 194条注释到GO、COG、KEGG、NR、Swissprot和Pfam数据库。GO注释显示,小孢子差异表达基因在细胞部分、细胞和细胞器、结合和催化活性、代谢过程、细胞过程和单一生物过程功能亚类中所占比较最高;功能分类中一般功能预测(R)、复制、重组与修复(L)、转录(K)、信号转导机制(T)和翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣(O)在COG同源分类所占比例最高;KEGG注释结果表明,热击后小孢子差异基因最显著富集通路为内质网蛋白加工代谢途径、植物病原互作及植物激素信号转导剪接体途径。本试验结果为进一步深入研究青花菜小孢子胚胎发生的生理生化和分子机制奠定了理论基础。     

大豆抗胞囊线虫4号小种转录组测序及分析

大豆胞囊线虫(soybean cyst nematode,SCN)(Heterodera glycines)是一种世界性的大豆(Glycine max)病害.本研究以抗SCN4号生理小种的黑豆为研究对象,对大豆胞囊线虫侵染后的两个发育时期进行转录组测序和生物信息学分析,宏观了解大豆的抗病机制.通过Illumina HiSeqTM2500测序共获得1.96× 1010 bp的数据.经过分析后,接种后第9天(第一时期)和接种后第17天(第二时期)分别得到2 180个和4 210个差异表达基因,同时,对差异表达基因进行基因本体(Gene Ontology,GO)注释,蛋白质直系同源簇(Clusters of Orthologous Groups of proteins,COG)注释,结果显示,GO注释和COG注释分别将差异表达基因分为了58和25个功能类别.另外,京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析结果表明,可将两个时期的差异表达基因分别定位到83和105个具体的代谢途径分支.其中,参与到激素信号转导途径,苯丙氨酸代谢,能量代谢等过程中的差异基因最多,这些数据为进一步筛选抗病关键基因及功能验证等研究提供了依据.     

伴生芹菜和紫背天葵对连作豇豆生长发育及根际土壤环境的影响

【目的】 豇豆连年种植易造成产量减少、品质下降,经济效益低。研究伴生芹菜和紫背天葵对连作豇豆生长发育及根际土壤环境的影响,旨在为缓解豇豆连作障碍提供理论依据。 【方法】 采用豇豆连作土壤进行盆栽试验,设三个处理为豇豆单作 (对照)、芹菜伴生豇豆、紫背天葵伴生豇豆。分析了不同处理豇豆生长指标、土壤微生物数量、土壤理化性质、叶绿素含量、抗氧化酶活性及产量。 【结果】 与单作相比,伴生芹菜处理显著提高了豇豆株高、茎粗、地上鲜重和地上干重 23.98%、9.07%、16.14%和16.00%;伴生紫背天葵处理其株高、茎粗与单作无显著差异,地上鲜重和地上干重则显著低于单作。伴生芹菜处理根际土壤放线菌数量最高,较单作处理显著增加了10.06%;真菌数量最低,较单作处理显著降低了41.51%;细菌数量和单作处理之间无显著差别;而伴生紫背天葵处理其放线菌、真菌和细菌数量与单作相比均无显著差异。伴生紫背天葵处理其土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性最高,与单作处理相比,土壤脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和酸性磷酸酶活性分别显著增加了7.07%、381.00%、21.63%和42.79%。伴生芹菜处理蔗糖酶、多酚氧化酶和酸性磷酸酶活性较单作处理分别显著增加了162.48%、30.75%和35.27%,而脲酶活性与单作处理相比无显著差别。与单作相比,伴生芹菜和紫背天葵分别提高豇豆根际土壤pH 0.98%、1.23%;同时二者分别显著降低土壤电导率9.48%、8.34%。伴生芹菜处理豇豆叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a + b含量均显著高于其他处理;而伴生紫背天葵处理与单作相比不存在显著差异。伴生芹菜处理豇豆根际土壤过氧化物酶 (POD)、谷胱甘肽还原酶 (GR) 和脱氢抗坏血酸还原酶 (DHAR) 活性最高,与单作相比,分别显著增加了16.20%、73.49%和17.76%;而过氧化氢酶 (CAT) 活性和单作处理之间不存在显著差异。伴生紫背天葵处理豇豆根际土壤CAT、GR活性相对于单作处理分别增加了97.12%、58.79%;POD、DHAR活性则与单作处理无显著差别。伴生芹菜和紫背天葵处理均能显著提升豇豆产量,前期分别增加了19.87%、19.61%,中期分别增加了18.22%、15.33%,后期分别增加了8.44%、12.70%。 【结论】 芹菜和紫背天葵伴生连作豇豆可以提高叶片抗氧化酶活性和根际土壤酶活性,改善根际土壤环境和微生物结构,且均能提高豇豆产量,有利于缓解连作障碍,其中以芹菜伴生处理效果较佳。      

马铃薯花青素转录激活基因(stmyc)的克隆及表达分析

花青素（anthocyanin）为糖苷类物质,属于类黄酮色素。在花青素生物合成途径中,调控基因主要编码R2R3-MYB、bHLH和WD40转录因子,共同调控花青素合成的结构基因的表达,进而控制花青素在植物中的时空表达和沉积的模式（Holton and comish,1995）。本研究以紫色马铃薯为材料,克隆花色素合成的转录激活基因stmyc并研究其表达模式,为阐明马铃薯花色素生物合成和沉积机制提供依据。     

基于RHE元件和拟南芥转录组的根毛发育基因筛选

拟南芥根毛发育是分子发育生物学的重要模型。本试验通过分析拟南芥根毛突变体bst的芯片数据,并对筛选到的下调表达变化超过2倍的基因的启动子进行根毛顺式作用元件RHE(Root HairElement)的筛查,初步获得了根毛发育候选基因。结果表明,在bst中下调表达变化超过2倍的494个基因中,共有13个基因启动子中有RHE元件,其中5个为已报道的参与根毛发育基因,8个为本研究首次发现的参与根毛发育的候选基因。     

水稻花青素合成相关基因的时空表达研究

水稻花青素的生物合成受很多因素的影响,最根本的影响因素是结构基因和调控基因的表达水平不同,导致色素积累的差异性.本文通过半定量PCR方法研究一些结构基因和调节基因的时空表达差异性.发现OsPAL,OsCHS和OsCHI为花青素的基本表达基因,在叶片、茎、花期及花后1～2周的种子中均有表达.OsF3H,OsF3’H和OsDFR不在茎中表达,在叶片、花期和花后1～2周内均有表达,且在花后1～2周内,其表达量与时间成正比.OsANS在黑米和紫叶水稻的叶片和花中有少量表达,在花后1～2周内,仅在黑米中表达,且表达量与时间成正比.OsB1和OsB2特异性地在紫叶水稻的叶片中表达,OsC1也特异地在花期时表达.说明水稻不同部位的花青素积累受控于不同的基因,具有一定的时空表达特异性.     

百香果低温胁迫转录组及茉莉酸代谢基因分析

为研究百香果低温胁迫响应机制,以紫果百香果(Passiflora edulia Sims)为试验材料在0℃下低温胁迫处理,以常温处理为对照组(CK),采用Illumina HiSeq测序平台进行转录组测序,并对茉莉酸代谢相关基因进行挖掘.结果显示,共获得百香果转录组数据45.30 Gb,组装得到39 521条Unige...