干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达

[目的]探明干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达,为深入分析花生抗旱分子机制提供理论依据.[方法]采用转录组测序和miRNA测序技术,对桂花37花生在15％ PEG6000模拟干旱胁迫下基因和miRNA的表达模式进行分析.[结果]转录组测序发现有13个显著持续上调的差异基因,其中7个为HSP分子伴侣家族...     

冬瓜高通量转录组测序及分析

【目的】获得冬瓜转录组序列、遗传变异等信息,从中挖掘冬瓜基因数据及SSR分子标记,为冬瓜后续研究提供数据支撑。【方法】以冬瓜嫩叶为材料,利用Illumina HiSeq~(TM)2000技术对冬瓜进行转录组测序,构建数据库从中获得干净序列。经De novo拼接组装后,将获得的单基因簇(Unigene)数据在非冗余蛋白数据库(nonredundant protein database,Nr)、蛋白质序列数据库(Swiss Prot protein database,Swiss Prot)、基因本体论数据库(gene ontology,GO)、蛋白质真核同源数据库(eukaryotic orthologous groups,KOG)、东京基因与基金组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)、蛋白质家族域数据库(protein families database,Pfam)6个公共数据库中进行比对,最终得到冬瓜单基因簇注释信息。利用MISA软件对转录组单基因簇进行搜索,获得单基因簇中的SSR位点。【结果】从冬瓜嫩叶中得到62 021 032条高品质序列,组装后获得40 611条单基因簇,平均长度955 bp。将所有单基因簇在Nr和Swiss Prot数据库中进行比对,结果分别比对到27 474及19 573条单基因簇;在GO数据库中,所注释到的10 659条单基因簇分别匹配到生物功能、分子功能和细胞组分3个本体的47个功能组中;与KOG数据库进行注释比对,根据其功能将注释到的单基因簇划分为25类;KEGG数据库比对注释到10 799条冬瓜的单基因簇,可分为5个大类、19个亚类、125条代谢途径;在Pfam数据库中比对到17 990条单基因簇,分属于369个类群。SSR位点搜索发现,有5 086条单基因簇包含SSR序列,获得5 474个SSR位点。【结论】利用高通量测序获得大量冬瓜转录组信息,有助于从分子水平对冬瓜进行深入研究。     

基于高通量测序的低温胁迫下赤桉miRNAs的挖掘与分析

目的 预测、挖掘和分析涉及赤桉Eucalyptus camaldulensis低温胁迫应答的miRNA,为研究其调控赤桉低温胁迫应答的分子网络奠定基础。方法 采用高通量测序对低温处理组和对照(CK)组的赤桉组培苗茎尖进行小RNA测序。以miRBase21.0、Rfam14.1和巨桉E. grandis基因组为参考数据库,利用Bowtie、miREAP和miRDeep2等软件进行miRNA预测,使用RNAfold对预测到的miRNA前体进行二级结构的折叠;采用psRNATarget预测靶基因,通过DEGSeq包分析差异表达的miRNA,并对它们进行GO注释和KEGG富集分析。结果 在赤桉中,共预测到隶属于54个家族的392个已知miRNA和97个新miRNA;其中,CK组共预测到282个已知miRNA,65个新miRNA;低温处理组共预测到329个已知miRNA,51个新miRNA。挖掘到80个在低温处理下显著差异表达的miRNA,包括55个上调和25个下调。GO基因功能注释和KEGG富集分析的结果表明,这些差异表达miRNA可能通过参与代谢通路、次生代谢物的生物合成、细胞膜的改变、信号转导和生物调节等响应低温胁迫。此外,还挖掘到25个可能与ICE1-CBFs-COR通路有关的miRNA。结论 借助高通量测序和生物信息学软件初步得到了低温胁迫下差异表达的赤桉miRNA,为进一步分析这些miRNA在赤桉低温胁迫中的分子功能提供一些参考。     

干旱胁迫下花生转录组与小RNA测序及相关基因的表达

为深入分析花生抗旱分子机制提供理论依据,采用转录组测序和小RNA测序技术,对桂花37花生在15% PEG6000模拟干旱胁迫下基因和miRNA的表达模式进行分析。结果表明：转录组测序发现有 13个显著持续上调的差异基因,其中7个为HSP分子伴侣家族基因,2个RING E3泛素连接酶,1个为谷胱甘肽-S-转移酶,1个柱头特异性STIG1样蛋白1,1个免疫球蛋白结合蛋白和1个 DnaJ同源B亚家族成员13;同时筛选出13个显著下调的差异基因;在小RNA测序数据中筛选到8个持续下调表达的miRNA,分别为ahy-mir156-3p、 ahy-miR159、ahy-miR167-5p、ahy-miR156a、ahy-miR156b-5p、novel_mir103、novel_mir83和novel_mir70, 持续下调表达的miRNA通过负调控方式参与花生干旱胁迫过程。     

基于高通量测序对引起苹果外观异常病原的鉴定

【目的】研究引起新疆阿拉尔苹果外观异常病原的种类、发病类型及严重程度,为防治此类病害提供理论依据。【方法】在新疆阿拉尔六团一连采用实地调查采样,分类描述苹果外观异常;用五点取样法调查发病区发病率、发病品种等;采用高通量基因测序技术分析其病原病毒分子生物学。【结果】苹果外观异常平均发病率为70.45%。田间症状主要有果实畸形型、锈果型、着色异常型三种类型。主要病毒有苹果褪绿叶斑病毒(Apple chlorotic leaf spot virus, ACLSV)、苹果茎痘病毒(Apple stem pitting virus, ASPV)、苹果茎沟病毒(Apple stem grooving virus, ASGV),苹果花叶病毒(Apple mosaic virus, ApMV)和苹果绿皱果病毒(Apple green crinkle virus, AgrCV)5种类型,在不同品种中病毒种类存在差异。【结论】阿拉尔苹果外观异常病毒病发生较为严重且呈多种病毒混合发生,其引起的症状与苹果锈果类病毒病症状相似。     

基于高通量测序鉴定慈姑黄化病病原

[目的]明确引致广西平乐县慈姑大面积黄化的主要病原物,为该病害的防治提供参考.[方法]从广西平乐县采集自然表现褪绿黄化症状的慈姑植株,分别提取其叶片和茎组织的总RNA,利用RNA-Seq高通量测序技术对其转录组进行测序,并对序列组装获得的重叠群(contigs)进行BLAST注释,筛选出注释为植原体16S rRNA序列的con-tigs,根据其序列设计引物Phy-F和Phy-R,以采集的褪绿黄化症状慈姑植株和无症状植株的叶片样本总DNA为模板,进行PCR鉴定.[结果]对扩增获得的长度为1.5 kb的DNA片段进行序列测定,从分子水平证实慈姑黄化病的病原为植原体(strain:AY-China).将测序获得的植原体16S rRNA序列与GenBank收录的15个植原体分组代表菌株的16S rRNA序列进行比对分析并构建系统发育进化树,发现AY-China与翠菊黄化植原体16SrI组(Aster yellows group:16SrI)聚类在同一分支,且各组代表菌株的16S rRNA序列相似性在88.3%~96.0%.进一步将AY-China与16SrI不同亚组代表菌株的16S rRNA序列进行多重比对并构建系统发育进化树,发现AY-China与翠菊黄化植原体16SrI-B亚组聚类到在一分支,且与16SrI-B亚组代表菌株的16S rRNA序列相似性高达99.5%,说明AY-China应属于16SrI-B亚组.[结论]广西平乐县慈姑黄化病病原为植原体,其隶属于翠菊黄化植原体16SrI-B亚组.     

百合病毒的高通量测序鉴定和RT-PCR检测

为明确百合在生产中被病毒侵染的情况,利用高通量测序技术对云南、浙江等地的百合染病样品进行病毒鉴定,通过序列比对和拼接,获得了车前草花叶病毒(plantago asiatica mosaic virus,PlAMV)、百合斑驳病毒(lily mottle virus,LMoV)、大丽花花叶病毒(dahlia mosaic virus,DMV)、黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus,CMV)、玄参花叶病毒(figwort mosaic virus,FMV)、玫瑰黄脉病毒(rose yellow vein virus,RYVV)、大丽花普通花叶病毒(dahlia common mosaic virus,DCMV)、木薯脉花叶病毒(cassava vein mosaic virus,CsVMV)等8种已知病毒和2种未知病毒的序列信息。对从云南、浙江、江西、上海、广东、湖南6个省(市)采集的48份百合样品进行了上述8种病毒的RT-PCR检测。结果显示,在百合样品中,DMV、RYVV、PlAMV和LMoV发生普遍,检出率均高于95%,FMV检出率高于85%,CMV检出率最低,且...     

中间锦鸡儿油酸脱氢酶基因的克隆与反义表达

高质量高得率的生物柴油要求植物脂肪酸拥有一个以上的双键,但数目尽可能要少,最好只有一个双键。但是现在绝大多数油料植物的多不饱和脂肪酸含量偏高,如中间锦鸡儿种子中多不饱和脂肪酸含量高达60%,迫切需要改良。以中间锦鸡儿枝、叶和种子为材料,根据Genbank中已登录的fad2基因同源序列,设计兼并性引物,利用PCR方法获得基因片段。在GenBank中Blast(GenBank登录号AY957 394),所得基因片段和同属豆科的Glycinemax Gm基因fad2-2a同源性达88%,属于fad2基因编码区中间片断。将所得片段经BamHI和SacI酶切后插入表达载体质粒pBI121,构建反义表达载体pBI121fad2,并利用农杆菌介导法转入烟草叶片,获得了抗卡那霉素和安苄青霉素的烟草再生植株。采用基因片段特异引物和表达载体pBI121上基因NPTⅡ引物双重检测均呈阳性的确认为烟草转基因植株,分别测定转基因烟草和对照种子脂肪酸。结果表明,与对照烟草比较,转基因烟草种子脂肪酸含量未见明显差异,而亚油酸减少了10.3%。研究结果为进一步进行柠条分子育种,获得高产单不饱和脂肪酸新品种及改造相关生物柴油用木本油料植物提供了科学依据。     

基于高通量测序的动物基因组研究进展

动物基因组学研究是进行动物遗传资源保护和利用以及分子育种的一项重要基础工作,高通量测序技术的出现为动物基因组学研究带来了革命性飞跃。文章对基于高通量测序技术的动物基因组从头测序、重测序、简化基因组测序等基因组学研究进行了综述,总结了相关的生物信息分析内容,并对不同分析工具及方法进行了比较分析。最后,讨论了当前高通量测序技术存在的问题,对该技术未来发展方向进行了展望。     

植物microRNAs在干旱胁迫响应中的研究进展

干旱是常见且反复出现的气候特征,严重影响农作物生产.microRNAs(miRNAs)是一类长度为18～24 nt的小分子非编码RNA,转录后的miRNAs可调节基因表达,参与植物生长发育过程.从miRNAs 的发现、合成及作用机制,干旱胁迫响应miRNAs 的种类及其靶基因、miRNAs介导干旱胁迫的响应机制等方面进...     

高通量测序技术在主要洄游性鱼类研究中的应用

从转录组概念、Illumina测序原理及工作流程、Illumina测序技术中生物信息分析相关数据库概念等方面,介绍了高通量测序技术的基本原理,以及该技术在重要洄游性鱼类(鲑鱼、鲟鱼、刀鲚)研究中的应用,旨在为今后更好地开展水生资源修复奠定理论基础。     

青篱柴转录组的高通量测序及分析

青篱柴具有很好的观赏价值和药用价值,但其基因组信息相对缺乏,导致其分子生物学和基因功能的研究受到限制.为了获得和挖掘青篱柴的基因数据和功能,首次利用新一代高通量测序技术平台Illumina HiSeqTM2000对青篱柴转录组进行测序,经de novo组装后共得到66 755条单基因簇(Unigene).进一步利用7大公共数据库进行Blast同源比对,注释了50 339条Unigene.研究发现,558个基因参与了青篱柴次生代谢产物的生物合成,其中在甜菜红碱、芥子油苷、类黄酮、单菌霉素和苯丙素生物合成途径中的Unigene分别有2个、18个、44个、70个和231个,这些基因很可能参与了青篱柴药用活性物质的生物合成.SSR位点搜索发现,在18 972条Unigene中含有22 542个SSR位点.研究结果将为青篱柴功能基因的克隆、基因的表达、分子标记开发和遗传多样性研究奠定基础.同时,转录因子分析结果也为青篱柴的喀斯特环境适应性机制提供了初步线索.     

利用RNA-Seq鉴定甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因

【目的】利用RNA Sequencing（RNA-Seq）技术比较2种不同生长条件下甘蓝型油菜苗期叶片转录组,鉴定油菜叶片干旱胁迫应答相关基因,从转录组水平揭示油菜适应干旱胁迫环境的分子机制。【方法】提取正常生长（ZY）和自然失水处理（ZY8D）的六叶期甘蓝型油菜中油821的叶片总RNA,以Illumina Hiseq 2000平台进行RNA-Seq分析。利用NGSQCTookit v2.3.3去除低质量和包含模糊碱基的reads。以甘蓝型油菜亲本物种白菜染色体v1.5和甘蓝Scaffold v1.0为参考序列,采用TopHat2-Cufflinks-Cuffmerge-Cuffdiff标准流程进行差异表达基因（differential expressed genes,DEGs）筛选。对上调和下调DEGs分别采用Cytoscape v3.1.0中的BiNGO和KOBAS2.0进行基因本体（gene ontology,GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）代谢途径富集分析。选择上调和下调DEGs各3个,以实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）验证RNA-Seq结果的可靠性。【结果】过滤低质量reads后,ZY和ZY8D分别保留了26 192 312和28 378 899对高质量reads用于DEGs筛选,其中86.6%和85.8%的reads能准确比对到参考序列上,说明RNA-Seq结果和参考序列可靠。DEGs鉴定结果表明3 657个基因受干旱胁迫诱导差异表达,其中上调表达基因1 431个,下调表达基因2 226个。GO富集分析发现上调表达基因主要与非生物胁迫响应和化学刺激响应相关,其中,参与水分胁迫响应和脱落酸（abscisic acid,ABA）刺激响应的基因分别有127和141个,而下调表达基因与植物病原菌防御、蛋白激酶活性和水杨酸（salicylic acid,SA）刺激相关。KEGG富集分析表明上调表达基因主要富集于苯丙烷和类胡萝卜素的生物合成及淀粉与蔗糖代谢途径,而下调表达基因主要富集于植物-病原菌互作和植物激素ABA、SA和茉莉酸（jasmonic acid,JA）信号转导途径。qRT-PCR检测6个DEGs的表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性。【结论】RNA-Seq分析鉴定出3 657个甘蓝型油菜叶片干旱胁迫应答基因。GO和KEGG代谢途径分析明确了差异表达基因富集的分子功能与代谢途径。     

不同种源的柠条锦鸡儿的生理特性与抗旱性

以内蒙赤峰、内蒙杭锦旗、山西武寨和宁夏盐池4种源的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)为材料,在不同水分条件下对其叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳体积分数、水分利用效率和耐旱致死点进行测定.结果表明:各种源柠条在受到干旱胁迫时,光合速率明显下降,但内蒙赤峰种源明显表现出比其他种源光合效率高;蒸腾速率和气孔导度各种源都呈下降趋势,但在不同种源间变化规律性不明显;胞间二氧化碳体积分数基本与净光合速率成反比;水分利用效率变化规律不明显,但内蒙赤峰种源明显表现出比其他种源水分利用效率高.各种源的耐旱致死点依次为赤峰42.3 d＞杭锦旗41.7 d＞盐池38.7 d＞五寨31.0d,致死含水量依次为1.6%、1.8%、1.8%和1.9%.     

Relationship Between Physiological-biochemical Changes Under Drought Stress and Drought Resistance in Ramie

A study on the physiological-biochemical changes of different ramie(Boehmeria Jacq. ) varieties under drought stress was carried out, the results showed that relative water contents(RWC) decreased and RPP increased with the increase of drought stress. Compared with drought sensitive varieties, drought resistant varieties had higher RWC in leaves but lower RPP. Peroxidase activity of drought-resistance varieties changed from low to high whereas sensitive ones changed in opposite direction. Proline contents of drought sensitive varieties was higher than those of drought resistant ones under a certain degree drought stress. Proline accumulation in drought resistant varieties was faster than that in drought sensitive ones under serious drought stress.MDA contents in leaf was increased under drought stress. MDA contents increased slowly in resistant varieties while that increased rapidly in sensitive ones.     

干旱胁迫下黑穗画眉草的生理响应

[目的]探讨云南昆明周边黑穗画眉草(Eragrostis nigra)的抗旱生理特性。[方法]以采自云南3个不同地方的黑穗画眉草为试验材料(编号为H_1、H_2、H_3),采用不同浓度的聚乙二醇(PEG 6000)模拟干旱胁迫,研究在不同胁迫情况下抗氧化酶、叶绿素含量、可溶性总糖含量及光合参数的变化。[结果]H_1、H_2、H_3的过氧化物酶(POD)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、可溶性总糖含量和丙二醛含量均与胁迫强度和处理时间呈正相关,叶绿素含量与胁迫强度和处理时间呈负相关。3个材料的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO_2浓度(Ci)和H_1的气孔导度(Gs)均与处理时间和胁迫强度呈负相关。H_2和H_3干旱胁迫时Gs随处理时间的延长先增加后减小,轻度胁迫时有最大值。[结论]3种黑穗画眉草均有一定的抗干旱胁迫能力,H_1抗旱能力高于其他2种,更能适应干旱缺水的环境。     

干旱胁迫下红麻叶片的差异蛋白表达分析

【目的】研究耐旱性高的红麻品种在干旱胁迫条件下的蛋白质表达,揭示红麻耐旱性的生理机制。【方法】以鉴定出的耐旱性红麻品种GA42为材料,在苗期（五叶期）设置正常供水与控水比较试验,运用双向电泳分析红麻在干旱胁迫和正常供水条件下叶片蛋白质组的动态变化。【结果】对2-DE图谱分析后发现,在干旱胁迫下出现65个差异表达蛋白质点,选用表达量明显上调的9个蛋白质点,通过MALDI-TOF-TOF MS分析和数据库检索,鉴定出6个差异表达蛋白的功能,分别是2个核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）或其大亚基（所有植物进行光合碳同化的关键酶）、1个Rubisco活化酶（广泛存在于植物中调节Rubisco活性的酶）、1个二甲基萘醌甲基转移酶（一种参与甲基转移反应的辅酶）、1个推定的胞质型谷氨酰胺合成酶（参与高等植物氨同化过程的关键酶）、1个ATP合酶β亚基（在活性细胞中起着将其它能量合成为生物能量通货-ATP的能量转换作用）。【结论】揭示了红麻GA42表现出较强的耐旱性与上述6个差异表达蛋白质点明显上调有关。     

干旱胁迫条件下臭柏的生长

为了探讨干旱胁迫条件下臭柏(Sabina vulgaris Ant)的生长特性及适应机理，进行了长期的野外调查和室内模拟实验。野外调查是在毛乌素沙地的天然臭柏分布区，设置固定样方，定期测定样方内立地条件不同的24个臭柏群落。室内实验是将臭柏插穗带往日本冈山大学扦插，生根扦插苗移植于砾耕栽培装置中，设置对照区，弱干旱胁迫区，强干旱胁迫区(培养液渗透势分别为0 MPa，-0．1MPa和-0．3MPa)3种处理进行长期的干旱胁迫室内模拟实验，研究各处理区臭柏的生长变化规律。结果表明：(1)毛乌素沙地的天然臭柏群落的半径以每年约11cm的速度逐渐扩大，随着干旱胁迫的加剧，群落的半径生长量及最大树高都减少；(2)室内干旱胁迫条件下，臭柏的伸长生长和地径生长逐渐减少，而且伸长生长优先受到抑制。