单细胞转录组测序技术及其在植物研究中的应用

为探究单细胞转录组测序技术(scRNA-seq)在植物研究中的应用,本综述对单细胞转录组测序技术的发展状况进行了总结,介绍了其在胚胎发育、免疫细胞、肿瘤领域以及植物研究的运用.其次,就单细胞转录组测序技术中的要点技术(单细胞分离技术、单细胞全转录组cDNA扩增技术、高通量测序技术)进行了总结分析.最后,本文根据植物细胞...     

火龙果响应盐旱胁迫转录组分析

盐旱胁迫是植物生长过程中的常见威胁,且两种逆境经常同时出现,对植物生长和发育造成极大伤害。生理学研究认为盐旱逆境都会导致细胞渗透压改变,造成膜损伤等,产生的表型及生理变化相似,但是针对盐旱胁迫在基因表达调控层面差异的研究还很少。本研究分别使用PEG-6000及NaCl处理7日龄火龙果(Hylocereus spp.)幼苗,通过转录组测序及生物信息分析研究盐旱胁迫下基因表达变化,发现两种逆境胁迫下部分基因的表达模式是相似的,存在共有的调控通路和信号,但是也发现有些基因响应方式在两种胁迫下完全相反,大部分差异表达基因完全不同,说明火龙果应对盐旱胁迫的基因表达调控存在不同和相似之处。本研究筛选出大量同时响应两种胁迫的基因,可为未来选育具广谱抗性的火龙果品种提供理论依据。     

转录组测序技术在植物水淹胁迫研究中的应用

水淹胁迫是植物遭受的主要非生物胁迫之一,对作物生长发育、产量、品质等都会带来严重影响,全面解析植物的耐涝机制,对选育耐涝品种具有重要意义。高通量转录组测序技术以其数字化信息、高灵敏度、广泛的检测范围及重复性好等优点,已被广泛用于生物体的多种功能研究。目前在水稻、玉米、油菜、黄瓜、大豆等多个物种中,已有从转录水平分析植物对水淹胁迫的分子响应机制相关研究报道,这对于深度解析植物耐涝的分子响应机制和加快作物耐涝品种选育具有重要意义。但目前尚未有转录组测序技术在植物水淹胁迫应用方面的综述。因此,本研究着重综述了植物水淹胁迫测序组织及时间点选择、各阶段基因表达水平、GO功能富集、小RNA的功能特征几个方面,并展望了新一代测序技术在植物抗逆机理研究中的应用前景。     

盐胁迫下玉米离子变化及转录组分析

为了研究玉米在盐胁迫下体内离子变化以及功能基因的响应,为今后培育耐盐玉米品种奠定基础.本研究以4份玉米自交系为研究对象,在200mmol/L的NaCl溶液胁迫14天后,对玉米地下、地上部分中的Na+、K+、Ca2+含量进行测定并分析;同时,进行了转录组分析,研究玉米在盐胁迫下功能基因的表达情况.结果显示,4个自交系中叶...     

蒙古岩黄芪响应盐胁迫转录组学分析

蒙古岩黄芪是中国西北地区荒漠化修复和治理的主要灌木之一.随着土壤荒漠化、盐渍化的不断加剧,运用RNA-seq技术揭示荒漠植物的抗逆机制显得尤为重要.本研究通过转录组组装、质控并构建100 mmol/LNaCl胁迫下蒙古岩黄芪0、6和168 h转录组数据,利用BLAST软件在NR、SwissProt、COG、KEGG、G...     

玉米发芽期响应盐胁迫的转录组分析

玉米种子发芽期对盐分较为敏感,为了进一步明确玉米发芽期对盐胁迫的应答机制,本研究利用高通量转录组测序技术,对玉米耐盐自交系昌7-2在150 mmol/L NaCl胁迫下的胚芽进行转录组测序和数据分析。结果表明：共有40 290个Unigenes获得功能注释,其中差异表达基因615个。在差异表达基因的GO富集分析中,对富集程度明显的前20个类别做出功能分析。有21个DEGs富集到苯丙烷类的生物合成途径,是KEGG富集分析最显著的通路。对差异表达基因进行COG分类,共得到25个不同的COG功能注释。通过对目标基因的挖掘共得到13个较重要的转录因子,涉及到MYB、WRKY、AP2、bZIP、bHLH和NAC等6个家族。本研究为挖掘玉米耐盐相关基因、解析玉米响应盐胁迫的分子调控机制提供科学依据。     

盐胁迫下不同甘薯品种的转录组测序分析

为了获得甘薯耐盐转录组序列信息,挖掘差异表达基因及其相关代谢途径,本文以盐胁迫处理0 d、3 d和6d的耐盐甘薯品种‘榕薯819’以及不耐盐甘薯品种‘榕薯910’的叶片为材料,借助高通量测序技术进行转录组测序分析。结果表明, 2个品种共获得157,252条Unigenes,平均组装长度为576 bp。其中有83,264条Unigenes在七大数据库中得到注释,占总数的52.95%。NR注释分类结果显示,在牵牛花(Ipomoea nil)中比对到同源序列的Unigenes最多,共43,620条,占总数的57.05%。Unigenes在KOG数据库中的注释主要富集在普通功能预测(8752个)、信号转导机制(5067个)以及翻译后修饰、蛋白转换、分子伴侣(4471个)中。差异表达分析显示,在‘榕薯819’中,盐处理3 d和6d的样品差异表达基因数分别为323个和3752个,共参与了33个GO功能分类项和302条KEGG代谢通路。在‘榕薯910’中,差异表达基因数则分别为5554个和7395个,共参与了50个GO功能分类项,涉及了329条KEGG代谢通路。以部分差异表达基因的转录组数据为基础,...     

提高植物抗盐能力的技术措施综述

日益严重的土壤盐渍化抑制作物生长,使栽培作物产量和品质下降。为提高盐胁迫下农作物的产量,研究提高植物抗盐性就有着极为重要的意义。综述了提高植物抗盐性的一些措施,包括培育抗盐作物和品种、利用Ca或微量元素、抗盐剂和植物激素以及增施有机肥、合理灌溉、地膜覆盖等其它措施,以期为植物抗盐栽培提供指导。     

水稻抗盐育种前景广阔

新中国成立以来,我国的水稻育种科学取得了长足进展。我国50年代的水稻矮化育种,引发了60年代波及世界的“绿色革命”。70年代,“三系”杂交水稻的育成并在生产上大面积应用,彻底改变了“自花授粉作物不能利用杂种优势”的传统观念。80年代,利用光敏核不育系的“两系”杂交稻育种把水稻推向了亚种间杂种优势利用的新高度。我国的水稻花培育种也在国际上处于领先地位。     

盐胁迫对植物生长的影响及耐盐生理机制研究进展

盐胁迫是影响植物生长发育及产量的主要非生物胁迫,目前,中国盐渍土面积不断增大,培育耐盐作物、开发利用耐盐植物资源,是抵御盐胁迫的一种可行途径。盐胁迫对植物具有多方面的影响,盐胁迫下植物自身也会产生一系列生理生化的改变以调节离子及水分平衡,维持植物正常的光合作用。本综述从植物生长发育、光合作用、离子平衡等方面概括总结了盐胁迫对植物的影响,系统地介绍了植物自身通过离子区室化、清除活性氧、增强保护酶活性等来抵御盐害的生理机制。旨在培育耐盐作物、研究植物耐盐机理、开发利用耐盐植物资源、有效利用盐碱地等方面提供帮助,为农业发展、粮食安全以及生态环境安全提供参考依据。     

OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫的转录组分析

盐胁迫是影响水稻产量的主要因素之一,开展水稻耐盐机制的研究十分必要。为了揭示OsWD40基因参与耐盐的分子机制,以日本晴和OsWD40过表达水稻株系为材料,用浓度为200mmol/L的NaCl分别处理0、12、24和48h,对其根系进行转录组测序分析。结果显示,比较日本晴和OsWD40过表达株系在盐胁迫相同时间（ST0与NT0、ST12与NT12、ST24与NT24、ST48与NT48）的基因表达量,分别检测到1950、1646、3499和1522个差异表达基因。其中,盐胁迫处理24h的差异表达基因多于0、12和48h处理。对4个比较组的差异表达基因分别进行GO功能富集分析和KEGG代谢通路分析,发现差异表达基因主要富集在盐胁迫响应、脱落酸响应和转录调控等GO条目中,富集的重要代谢通路主要是植物激素信号转导,植物MAPK信号传导途径和苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成相关的次生代谢途径等。同时,转录因子家族基因,如WRKY、MYB和bHLH等,在各比较组中呈现差异表达。由此推测,苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成等植物次生代谢途径在OsWD40过表达水稻根系响应盐胁迫中发挥着重要作用,而且OsWD40可能介导响应脱落酸的基因转录调控,激活下游盐胁迫相关基因的表达。     

盐胁迫下野大麦耐盐生理机制初探

以盐生植物野大麦、甜土植物中国春小麦为材料,研究了NaCl胁迫对野大麦、小麦幼苗叶片质膜透性、含水量、地上和根部离子含量、脯氨酸含量、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性的影响。结果表明,随盐胁迫浓度增加,野大麦的细胞膜透性、Na 含量、脯氨酸含量、Na /K 、PEPCase活性增加,含水量、K 含量下降;但在相同盐胁迫条件下野大麦地上部和根部Na 含量明显低于小麦,而根中K 含量高于小麦,表明野大麦可能具有拒绝吸收Na 和维持高K 含量的能力;野大麦的脯氨酸含量增加幅度小于小麦,表明在盐胁迫下野大麦不是通过脯氨酸的积累来达到体内渗透平衡的;野大麦PEPCase活性增加明显高于小麦,说明提高光合效率可能是野大麦实现盐适应的主要措施之一。     

干旱胁迫下枇杷叶片的转录组分析

分析干旱胁迫下枇杷叶片的转录组,挖掘功能基因并对其差异表达基因进行筛选和分析,为枇杷抗旱提供理论依据。利用新一代高通量测序技术测序,对测序结果进行de novo拼接、功能注释和ORF预测,将差异表达基因在COG、GO和KEGG数据库中进行比对注释。测序结果表明,获得转录本共88 530个,平均长度为740.64 bp,ORF41 748条。COG、GO和KEGG数据库将转录本分别划分为24,54个功能类别及291条代谢通路中。25 197个差异表达的基因在30条代谢通路中显著富集,与酶活性、激素合成代谢和信号转导等相关的差异基因积极响应枇杷干旱,其中双萜类、油菜素类固醇和类胡萝卜素3条生物合成途径中的差异基因呈现出较为一致的表达。采用实时荧光定量(qRT-RCR)对选取的差异基因进行验证,其中过氧化物酶、蛋白激酶byr2、丝氨酸苏氨酸蛋白激酶、脱落酸8'-羟化酶、吲哚-3-乙酰乙酸合酶相关基因上调表达,细胞色素P450 734A1基因下调表达。为枇杷提供了较为全面的基因信息和代谢途径数据,为干旱胁迫下枇杷分子调控机制的深入研究奠定了基础。     

NaCl胁迫下柳树的转录组测序与初步分析

从组学水平分析盐胁迫下柳树内在分子机制,为柳树耐盐研究及耐盐基因的挖掘利用提供理论依据。本研究通过转录组测序技术对‘盐柳1号’(Salix psammophila’Yanliu No.1’)和‘渤海柳1号’(Salix matsudana’Bohailiu No.1’)经150 mmol/L NaCl胁迫处理后的叶片和正常叶片(对照)进行高通量转录组测序,并对获得的unigene进行从头组装和注释分析。结果表明:转录组测序共获得183987条Unigenes,平均长度为1080.18 bp,分别有120130条、140813条、98066条、88425条、47982条、83732条Unigenes被注释到NT、NR、COG、SwissProt、KEGG、COG和GO数据库,共有149864条(81.45%)Unigenes得到注释。在GO功能注释中,共得到55个GO功能小类,在KEGG代谢通路分析时,获得了135条KEGG通路。该转录组测序数据质量高,结果覆盖面广,为柳树耐盐基因挖掘和研究提供了一定的理论参考。     

番茄耐盐分子育种研究进展

土壤盐渍化是一个世界性问题,其中由于过量施用化肥,造成土壤尤其是蔬菜保护地次生盐渍化已是一个极其严重的现象,常障碍蔬菜作物的生长、发育,导致大幅度减产,产品品质下降。虽然作物耐盐新品种的选育,一直是国内外研究的重点,但对于番茄而言,普通栽培种一般表现对盐中度敏感。目前还尚未有很明确的生理生化指标,可供育种者直接进行番茄耐盐性的鉴定,番茄耐盐机理的明确,有助于相关指标的获得。研究业已表明,番茄耐盐受QTLs控制,遗传较为复杂,影响番茄耐盐的QTL在不同生长发育的阶段也不相同。因此育种难度较大。番茄在芽期和苗期对盐害最敏感,随着株龄的增加,耐盐性也增强,而影响番茄芽期和苗期的耐盐性为少数QTLs控制,且效应较大,因此开发芽期和苗期耐盐QTLs对于番茄耐盐育种意义较大。另外,耐盐QTLs还包括组成型和非组成型两种,控制番茄耐盐的组成型或非特异QTL对耐盐性贡献较大。部分野生资源材料及个别栽培种表现出一定程度的耐盐性,为番茄耐盐育种提供了可能。利用分子标记及生物工程技术深入挖掘这些材料,可加速番茄耐盐遗传改良。本文就番茄耐盐筛选方法、耐盐资源材料,耐盐QTL定位及利用分子标记辅助选育和基因工程等手段改良番茄耐盐新品种进行了综述。     

盐胁迫下转甜菜碱醛脱氢酶基因水稻幼苗耐盐生理的研究

在NaCl浓度0，3．0，5．0，7．0g／L下，对转甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因水稻的两个品系51—22，52—7及其受体亲本中花8号进行幼苗耐盐性试验。结果表明：转BADH基因水稻比其受体亲本耐盐性强，在高NaCl浓度(5．0，7．0g／L)胁迫下，甜菜碱醛脱氢酶基因可以提高盐胁迫下水稻幼苗过氧化氢酶(CAT)活性，提高根系活力和叶绿素含量，稳定细胞膜的透性，降低植株体内Na^ 的积累，从而减轻幼苗受盐害的程度。盐胁迫下水稻幼苗的CAT活性、SNa^ ／K^ 、叶Na^ ／K^ 、叶绿素含量是影响幼苗生长的主要生理指标。     

水稻耐盐基因遗传及耐盐育种研究

水稻是一种对盐浓度中度敏感的作物,耐盐性状是受多基因控制的数量性状,易受环境条件等影响,目前定位的耐盐QTL主要为苗期耐盐相关的,其中以第1、2、6和7染色体上居多.耐盐品种的选育方法主要为系统选育法,将杂交选育和胁迫组织培养、转基因等生物技术相结合,选育耐盐性强且品质优良的品种.本文阐述了国内外开展的关于水稻耐盐基因遗传及耐盐育种研究动态,并对今后耐盐育种的工作提出了展望.     

洋桔梗(Eustoma grandiflorum)干旱胁迫转录组初步分析

洋桔梗(Eustoma grandiflorum)是一种原产于北美的重要观赏植物。到目前为止,关于洋桔梗的基础分子研究报道相对较少,特别是响应干旱胁迫的分子机制相关研究。本试验利用转录组二代测序技术对干旱胁迫下的洋桔梗幼苗进行了研究。结果表明,该转录组测序数据具有良好的质量控制结果。为了在此基础上获得基因信息,利用Trinity和Corset等软件将序列进行了拼接,共得到102 014条非冗余基因,其中包含2 929条编码基因,经分析发现分属于79个转录因子家族。对所有基因进行注释,发现比对相似度最高的物种是中果咖啡。最后,对基因序列进行简单序列重复(simple sequence repeat, SSR)分析,获得了所有非冗余基因以及转录因子编码基因所包含的SSR信息。本研究结果可为后续针对洋桔梗响应干旱胁迫的相关研究提供候选分子资源。     

亚麻(Linum usitatissimum)铅胁迫转录组初步分析

亚麻的不同器官具有多种商业价值。随着土壤重金属污染情况日益加剧,有必要对亚麻响应重金属污染的分子机理进行研究。本研究采用二代测序技术,对亚麻在铅胁迫下地上部位样品进行转录组分析。通过对原始测序数据进行质量控制,并利用HISAT软件等对处理后数据拼接到亚麻参考基因组,获得了高质量Unigenes和拼接结果。对Unigenes进行序列比对、功能注释和分类、序列变异分析。结果显示,本次测序结果共获得43471条Unigene,并且这些Unigenes的大部分(89.6%)都完全比对到参考基因组的预测外显子区域。对测序结果的KOG和KEGG分析结果表明亚麻在铅胁迫条件下可能影响的通路信息。最后,对测序结果进行转录因子预测和序列变异分析,为后续针对亚麻响应重金属胁迫的相关研究提供了候选分子资源。