水稻根系盐胁迫响应miRNA和tRF的鉴定

【目的】水稻(Oryza sativa L.)是中国最重要的粮食作物,也是盐胁迫敏感作物。研究水稻盐胁迫响应基因表达,发掘水稻耐盐基因对水稻抵御盐胁迫的分子机制及解析其调控网络,为培育耐盐水稻品种奠定基础。【方法】以水稻品种日本晴种子为试验材料,在1/2MS培养基培养条件下对其进行盐处理(150 mmol·L-1 NaCl),对盐处理和非盐处理21 d的根系进行小分子量RNA组学测序。通过生物信息学分析,以log2 Fold Change(log2FC)>1或<-1为筛选条件,寻找在盐胁迫和非盐胁迫条件下差异表达的miRNA和tRF(tRNA-derived RNA fragments),分析其靶基因,并通过实时荧光定量PCR对测序结果及靶基因进行验证。【结果】以至少一组数据RPM(Reads Per Million reads)>500和log2FC>1或<-1为筛选条件,共得到31个差异表达miRNA,其中8个为盐胁迫诱导miRNA,23个为盐胁迫抑制miRNA,这些差异表达miRNA属于12个miRNA家族,其中8个miRNA家族在拟南芥、玉米和小麦...     

小麦响应禾谷镰刀菌侵染的核心基因筛选与鉴定

【目的】筛选鉴定小麦品种连麦12响应禾谷镰刀菌侵染过程中的核心基因,为小麦赤霉病防御分子网络提供理论参考。【方法】对成功感染禾谷镰刀菌的连麦12小穗进行转录组测序,通过DESeq筛选差异表达基因（DEGs）,对DEGs进行GO功能注释和KEGG信号通路富集分析,构建DEGs的蛋白质互作网络,通过MCODE和cytoHubba筛选核心基因。【结果】对小麦品种连麦12接种禾谷镰刀菌（处理组）和接种无菌去离子水（对照,CK）72 h后的DEGs进行筛选,结果共筛选出14180个DEGs,其中有10966个DEGs上调表达,有3214个DEGs下调表达。经GO功能注释分成三大类,共51个条目,其中,细胞组分包含14个条目,主要富集在细胞、细胞部件和膜3个条目;分子功能包含11个条目,主要富集在催化活性和结合2个条目;生物学过程包含26个条目,主要富集在细胞过程、代谢过程和刺激反应3个条目。KEGG信号通路富集分析结果显示,富集到代谢、次级代谢物生物合成、苯丙烷类生物合成、植物信号激素转导、植物MAPK信号通路的DEGs数量最多;富集到光合作用—天线蛋白通路,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,谷...     

核桃JrGRAS基因家族鉴定与响应低温胁迫基因筛选

为深入解析核桃GRAS基因家族在低温胁迫中的生物学功能,本研究根据生物信息学模型搜索核桃基因组中GRAS基因,采用ExPASy、MEME、GSDS、MEGA6.0、String和Plantcare等软件分析该家族成员理化性质、基因结构、保守基序、进化关系、启动子区域结合位点及蛋白功能互作等,分析GRAS基因家族在低温胁迫下表达模式。聚类分析发现,据拟南芥分类将核桃GRAS基因家族分为9个亚族,分别为HAM、DELLA、SCR、SCL、LISCL、LS、SHR、PAT1和NEWCLASS;每个成员蛋白磷酸化和糖基化的位点和数目各异,均存在丰富的激素信号和胁迫应答调控元件;蛋白互作预测发现JrGRAS和其他响应非生物胁迫蛋白可以发生互作。在低温胁迫48 h后经转录表达分析,JrGRAS8、JrGRAS14、JrGRAS15、JrGRAS20、JrGRAS33、JrGRAS39、JrGRAS41、JrGRAS48、JrGRAS49、JrGRAS51、JrGRAS59、JrGRAS63为差异表达基因,推测可能响应低温胁迫。本研究结果将为深入研究核桃GRAS基因功能奠定基础。     

大豆PP2C家族基因鉴定与响应盐胁迫的转录组分析

植物蛋白磷酸酶2C(PP2C)能够通过影响植物体内多种生物学过程在环境胁迫响应中发挥重要作用.为研究栽培大豆PP2C家族成员在盐胁迫中的功能,通过生物信息学手段结合转录组学分析对栽培大豆PP2C家族进行了系统探究.在栽培大豆中共鉴定出126个PP2C家族成员,并将其在进化树上分为11个亚家族,同一亚家族的成员具有类似的...     

玉米自交系响应高温、干旱胁迫的关键基因及通路

以4个不同的玉米自交系为材料,对高温、干旱处理后的苗期植株进行转录组测序.玉米自交系响应高温和干旱胁迫的差异表达基因(DEGs)分别为6966和6272个,在高温和干旱胁迫下4个玉米自交系相同的DEGs分别是705和871个.同时响应高温和干旱的DEGs有100个.在耐旱、耐热性强的玉米自交系中鉴定出18个特异的DEG...     

水稻苗期高温RNA-SEQ分析

利用水稻苗期转录组数据,分析在高温处理条件下不同时间段基因表达水平变化,筛选出可能参与高温热害的基因.LOC_Os04g04970、LOC_Os03g15960和LOC_Os03g51459,其在受到热处理1 h的表达水平显著上调,随着热处理的时间延长,其表达水平逐渐降低,可能与热处理相关.该研究可为进一步揭示水稻苗期高温热害分子生物学研究提供参考.     

高温干旱胁迫下水稻花器官中敏感基因的筛选

以水稻品种N22为材料,通过数据库检索和文献挖掘,筛选出47个在高温胁迫和高温干旱复合胁迫下在花药和授粉雌蕊中均差异表达的敏感基因,并对其进行表达模式分析和生物信息学分析.结果显示:47个敏感基因主要富集到HSP20、HSP70、四肽重复、ClpA/B、DnaJ、FKBP型肽脯氨酰顺反异构酶和EF–hand蛋白结构域,且绝大多数敏感基因在高温胁迫和高温干旱复合胁迫下的花药和授粉雌蕊中表达上调,有利于水稻花器官对抗胁迫诱导的胞内蛋白损伤;47个敏感基因主要参与了与胁迫相关的生物学过程和代谢途径,与类固醇激素受体的HSP90伴侣循环和蛋白质甲基化也有关.通过预测,获得13个敏感基因的28个上游miRNAs,其中osa–miR164、osa–miR156和osa–miR5162可能是水稻生殖期间逆境胁迫下对水稻育性、抽穗、衰老以及磷脂代谢中起关键作用的miRNAs.     

基于转录组分析筛选牛心朴子响应低温胁迫的转录因子家族

[目的]从转录水平分析牛心朴子在低温胁迫下的差异表达基因,筛选响应低温胁迫的转录因子家族,鉴定出牛心朴子低温胁迫响应的关键调控基因,为全面解析逆境胁迫响应分子调控网络及有效挖掘关键调控基因提供理论参考.[方法]通过高通量测序技术对低温胁迫(CT组)和常温处理(对照,CK组)的牛心朴子cDNA文库进行转录组测序分析,对差异表达基因进行功能注释和富集,鉴定出响应低温胁迫的转录因子家族,并选取4个差异表达的转录因子基因进行实时荧光定量PCR检测,以验证转录组测序结果的可信度.[结果]从CK组和CT组共获得30.50 Gb的原始数据,Cycle Q20平均值在96%以上,经数据过滤及去冗余后,拼接组装获得100006条Unigenes,但其功能注释率较低,有47082条至少在一个数据库中被功能注释,占Unigenes总数的47.07%;而在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO和KOG数据库中均被注释的Unigene有7070条,仅占Unigenes总数的7.06%.GO功能富集分析筛选到5545个差异表达基因,其中,上调表达基因2039个,下调表达基因3506个,分别富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类别中.从牛心朴子Unigene中共鉴定到83个转录因子家族的1826个转录因子,其中,以MYB转录因子家族成员数目最多,为136个(占7.45%).从差异表达基因中筛选到与低温胁迫有关的66个转录因子家族的550个转录因子,其中MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族均有大量转录因子能被低温胁迫诱导表达.基于实时荧光定量PCR的牛心朴子低温胁迫下转录因子基因表达水平检测结果与转录组测序分析结果基本一致.[结论]MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族成员在牛心朴子响应低温胁迫时发挥主导作用,同时各家族转录因子间存在共表达性或协同作用,通过复杂的转录调控网络发挥重要调节作用,进而提高牛心朴子对低温胁迫的耐受性.     

利用WGCNA鉴定甘薯耐盐相关共表达网络及核心基因

为了挖掘甘薯耐盐基因,利用不同盐胁迫时间甘薯根系的转录组数据,选取在样本间表达量变异最大的前50％基因(共32147个),进行加权基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA).结果表明,共构建了20个基因共表达模块,从中筛选出6个与甘薯盐胁迫...     

二化螟幼虫热胁迫响应的转录组分析

二化螟(Chilo suppressalis)对温度的适应能力很强,在高温环境下,二化螟幼虫体内能产生热激蛋白、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶等抗氧化物质来消除氧化应激反应对其身体的伤害。本研究旨在通过高通量测序技术对分别置于38℃和26℃中2 h的二化螟幼虫进行比较转录组学分析,从转录组水平揭示短时高温胁迫对二化螟幼虫的影响。分析结果显示,所有样品的转录组序列比对到参考基因组上的序列占总体的百分比均超过89%,在参考基因组中有唯一比对位置的测序序列占总体的百分比均高于82%,有多个比对位置的序列占总体的百分比均不超过9%。通过差异表达分析得到387个差异表达基因,其中,热激蛋白和细胞色素P450这两类与二化螟热胁迫响应相关的基因为上调表达。对上调的差异基因进行KEGG富集分析,发现内质网内蛋白质加工、寿命调节通路-多物种、植物病原体相互作用和抗原处理及呈现这4条通路为显著富集。本研究揭示了二化螟幼虫热胁迫响应相关基因的总体表达特征,同时可为二化螟热胁迫响应的相关试验提供参考。     

中国粳稻核心种质耐低磷性的鉴定与筛选

鉴定粳稻耐低磷种质资源对我国粳稻耐低磷育种和耐低磷遗传研究具有重要意义.在田间低磷和正常施磷条件下,以单株相对籽粒产量为指标,对来自中国东北、华北、西北、华中、西南稻区的356份粳稻核心种质进行了耐低磷性鉴定.结果表明:东北稻区的平均相对籽粒产量最高,达0.81;华北稻区的相对籽粒产量最低.筛选出76个耐低磷材料、44个低磷敏感材料和236个中间类型材料;东北稻区耐低磷材料所占比例最高,西北稻区最低.     

化感水稻PI312777响应低磷胁迫的差异蛋白质组学分析

为研究水稻响应低磷的分子机理,以化感水稻PI312777为材料,应用差异蛋白质组学方法分析化感水稻PI312777根部响应低磷的蛋白质组变化趋势.结果表明,共鉴定11个差异蛋白质点,共分为3类:第1类,与信号转导相关蛋白质-细胞色素B5、受体激酶;第2类,与生长相关蛋白质-推定叶绿体SPR接受子、CDC2蛋白激酶、生长素转运蛋白、脯氨酸富集蛋白家族;第3类,与化感物质代谢相关蛋白质-推定水杨酸羧基转甲基酶、推定4-香豆酸辅酶A连接酶、推定细胞色素P450、苯丙氨酸解氨酶、角鲨烯单氧化酶.其中除细胞色素B5和角鲨烯单氧化酶表达丰度下调,其余蛋白质表达丰度均上调.     

硝酸盐高亲和水稻品种的筛选与硝酸盐高亲和基因表达分析

对19份不同基因型水稻进行苗期不同硝酸盐水平下的生长率、苗高分布及离子吸收值的测定,初步筛选出硝酸盐高亲和性水稻品种,并对其基因的表达进行了分析.筛选结果:Nipponbare为双氮高效型、Tongyi为低氮高效型、IR8和陆稻农林21为高氮高效型典型性品种,并发现OsNTR2.4和 OsNAR2.1基因表达在0.5 h时最弱,3 h时最强; OsNTR2.1, OsNTR 2.2随着诱导时间的延长而表达增强.Nipponbare与Tongyi在OsNRT2.1表达上存在差异,与Tongyi 相比,Nipponbare的 OsNRT2.1表达所需诱导时间短,并在3 h时表达最强.     

新Cry1B蛋白基因的筛选与鉴定

[目的]Cry1B类杀虫蛋白对鳞翅目和鞘翅目昆虫具有较好的杀虫活性,具有广阔的应用前景。为进一步挖掘并研究Cry1B类蛋白。[方法]本文使用一对引物对24个Bt菌株进行定性PCR反应,尝试筛选新的cry1B基因。该引物能够扩增包括Cry1B蛋白N-端3个结构域在内的718个氨基酸编码序列。[结果]共有8个菌株包含cry1B基因,约占筛选菌株的33.3%。序列分析发现,获得8个基因中有6个为新基因,其中6-1和15-1基因编码氨基酸序列与Cry1Bd1完全相同;9-1、10-1、18-1、20-1和21-1对应氨基酸序列与Cry1Bd1的一致性≥98.5%;而4-1基因编码的氨基酸序列与Cry1Bb1和Cry1Bc1蛋白N-端仅差1个氨基酸,需要进一步鉴定C-端长尾的编码序列以判断其所属亚类。[结论]本研究获得6种新型Cry1B蛋白基因,为进一步解析这类蛋白的杀虫活性和机理提供了丰富的材料。     

白叶枯病抗性水稻广亲和恢复系的鉴定和筛选

【目的】为采用分子标记辅助选择利用野生稻抗性基因提供科学依据,并为选育超级杂交水稻提供目标亲本和选育新的恢复系提供亲本。【方法】以白叶枯病抗性水稻中野5112为供体亲本、广亲和恢复系桂649为受体亲本进行有性杂交,将在分离群体中筛选的35份优良目标品系进行田间接菌鉴定,并用与水稻抗白叶枯病基因Xa23紧密连锁的SSR标记引物RM206对中野5112、恢复系桂649及其35份优良杂交后代F4材料进行分子检测。【结果】从桂649×中野5112杂交后代的35个F4品系中,筛选出13个同时具有白叶枯病抗性和广亲和性潜力及其他优良农艺性状的品系,其中属偏粳型11个,属偏籼型的仅有两个;供体材料中野5112及其13份杂交后代材料携有Xa23的抗性等位点,受体材料桂649及其他22份杂交后代材料未携带Xa23的抗性等位点。田间接菌鉴定结果表明,在37个检测材料中,除中野5112外,对白叶枯病表现中抗以上的有18个品系,进一步证明这部分材料已携带有Xa23基因。将13份携有Xa23抗性等位点的材料与籼、粳稻品种及不育系配组,根据其F1代的育性表现,证明其中12个品系具有广亲和性。此外,与对照汕优63相比,初步鉴定出适合广西种植的具有超高产潜力的杂交稻组合3个,即龙特甫A×100-1-4、龙特甫A×08262-2-1和龙特甫A×08278-1-1。【结论】采用SSR标记引物与PCR检测方法进行Xa23基因分子标记检测是可行的,这为采用分子标记辅助选择利用野生稻抗性基因提供科学依据。筛选出的13份优良品系可用作选育超级杂交水稻的目标亲本或选育新恢复系的亲本。     

杭嘉湖平原水稻高温热害 时空变化特征研究

全球气候变暖背景下,极端高温天气频发,高温热害对水稻的影响愈加突出。杭嘉湖是我国水稻的重要产区之一,研究该地区水稻高温热害时空变化特征对提高粮食产量具有重要意义。本文根据杭嘉湖多个气象站的历史观测资料,基于数值统计、线性回归分析方法,分析气候变化背景下,杭嘉湖水稻高温热害的空间分布、时间变化趋势（包括年际变化和年代际变化特征）,以期为相关部门制定高温热害适应性对策提供科学依据。结果表明：（1）杭嘉湖平原的杭州、湖州地区发生水稻高温热害频次和强度均大于嘉兴地区;（2）整个杭嘉湖平原高温热害发生的频次和强度随时间变化波动幅度较大,三个地区基本是同步波动的;（3）总体上高温频次和强度表现出增长趋势,其中在2000-2009年代高温热害频次最多、强度最大。     

The design of aided software for osmotic stress responding genes mining in plant genome

A software and algorithm which based on random sequence model uses osmotic stress responding cis elements from existing information sources of biology was designed.It can infer the genic downstream function of Arabidopsis thaliana through analyzing its promoter region,and can offer effective aided analysis to mine osmotic stress responding genes in Arabidopsis thaliana genome.The practical application proves that this software can aid to analyze vast genic data and offer important data evidence.     

灰葡萄孢BcPDR1基因差异表达基因的筛选和鉴定

灰葡萄孢BcPDR1基因在病菌生长发育和致病过程中发挥重要作用,但其具体的分子机制尚未明确。本研究利用数字基因表达谱技术(Digital Gene Expression Profiling, DGE),获得了933个受BcPDR1基因影响的差异表达基因,GO富集分析发现差异表达基因主要集中在细胞过程、新陈代谢过程、细胞组分和催化作用等方面。利用数字基因表达谱数据,获得了14个差异表达的胞壁降解酶基因;热图分析和Real-time PCR分析发现,14个胞壁降解酶基因在突变体BCt89和ΔBcPDR1中的表达水平被明显上调或下调,确定了BcPDR1基因对胞壁降解酶基因的正负调控作用。试验结果为进一步阐明BcPDR1调控灰葡萄孢致病力的分子机制奠定了基础。