水稻与稻瘟病菌不同小种互作的基因差异表达谱分析

【目的】分析水稻接种稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）48 h后亲和互作与非亲和互作反应的基因表达谱,探索水稻对不同稻瘟病菌抗性差异的分子机理。【方法】运用Affymetrix表达谱芯片分析差异表达mRNA;通过分子注释系统平台（MAS 3.0）对差异表达基因进行了基因注释及GO分析;应用实时定量PCR 对部分差异表达基因进行验证。【结果】在49 824个转录本中共检测到大约24 000个转录本,Fold change大于2.5的基因共1 028个,其中非亲和互作上调基因460个,下调基因568个。所验证的4个基因的荧光定量PCR结果与芯片结果基本一致。经GO分析差异基因对应蛋白的功能主要涉及信号转导、酶的调节、转录及分子转运等。【结论】水稻与稻瘟病菌非亲和与亲和互作的基因表达谱存在较大差异,基因芯片筛选到的差异表达基因通过GO注释明确了差异基因的分子功能及信号通路,有利于进一步了解植物抗病机制,并可能为稻瘟病防治措施提供新的途径。     

水稻草状矮化病毒侵染寄主水稻差异表达蛋白的鉴定和分析

【目的】对水稻草状矮化病毒（Rice grassy stunt virus,RGSV）侵染寄主水稻后其叶片的差异表达蛋白进行筛选、鉴定和生物信息学分析,为进一步研究RGSV和寄主水稻互作的分子机制提供线索。【方法】采用双向荧光差异凝胶电泳（Two-dimensional fluorescence difference in gel electrophoresis,2D-DIGE）和Image Master 2D platinum 7.0分析软件寻找差异表达蛋白,MALDI-TOF-MS（Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight tandem mass spectrometry）鉴定差异蛋白,利用BioTools软件搜索NCBI数据库,寻找匹配的相关蛋白质和功能查询。采用GOminer软件对差异蛋白进行GO（Gene ontology）聚类分析,KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）数据库分析差异蛋白所参与的生物通路。【结果】建立了RGSV侵染与未侵染水稻的叶片双向荧光差异凝胶电泳图谱,RGSV病株与健株相比,差异倍数大于1.5的差异蛋白质点有173个,其中表达丰度升高的点有72个,表达丰度下降的点有101个,质谱鉴定了44个差异蛋白质点,25个获得成功鉴定,分属于24种蛋白质,包括RGSV的2种蛋白20.6K非结构蛋白和P5蛋白,水稻中的蛋白推定的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶前体、推定的酪氨酸磷酸酶、HAD超家族水解酶-亚族IA蛋白变体3蛋白、水稻核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基结合2-羧基阿拉伯糖醇-1,5-二磷酸复合体、类似C1结构域蛋白以及其他一些功能未知蛋白和假定蛋白。对已鉴定蛋白的生物信息分析显示,差异蛋白涉及氮素固定、氮循环代谢过程、含氮化合物代谢过程、单一生物体代谢过程、代谢过程和生物过程等6个生物学过程,在生物功能上分属7类,包括分子功能、酸胺连接酶活性、酰胺连接酶活性、催化活性、谷氨酸氨连接酶、连接酶活性和形成C-N键的连接酶活性,在细胞组件上,差异蛋白分布于不同的细胞位置,涉及细胞组分、细胞器、细胞、膜结合细胞器、囊（泡）、细胞部分、膜结合囊（泡）、胞内、胞内部分、胞内细胞器、细胞质、胞内膜结合细胞器、细胞质部分、质体、细胞质囊（泡）和细胞质膜结合囊（泡）。KEGG通路分析显示,差异蛋白参与了代谢途径、光合生物固碳反应、碳代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢、氨基酸生物合成、丙酮酸盐代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢和氮代谢途径等10个KEGG代谢通路。【结论】RGSV侵染诱导了水稻差异蛋白质表达,获得了一些与RGSV侵染水稻相关的蛋白质分子,差异蛋白涉及到多个功能类别。其中与氮有关的生物学过程和光合作用过程变化较为明显。     

类番茄茄和多毛番茄CBF1基因转化烟草的表达调控分析

利用农杆菌介导的叶盘法将类番茄茄(Solanum lycopersicoides)和多毛番茄(Lycopersicon habrochaites)的CBF1基因转入普通烟草(Nicotiana tabacum L.),通过分析转基因烟草在低温胁迫条件下目的基因的表达水平并结合转录组数据分析差异表达的基因,揭示CBF1基因在烟草中发挥抗冷作用的机制与相关性。结果显示:低温胁迫下,转基因烟草的抗低温能力高于非转基因的野生型;SlCBF1和LhCBF1基因在普通烟草中过量表达后,转录组测序分析表明SlCBF1基因转化的烟草植株与野生型烟草植株相比,差异表达基因为53个,其中33个表达上调,20个表达下调;LhCBF1基因转化的烟草和野生型烟草植株相比,差异表达的基因为106个,表达上调的有62个,表达下调的有44个。表明在烟草中过表达SlCBF1和LhCBF1会影响转基因烟草中受其调控的下游基因的表达水平,进而提高烟草的抗冷能力。     

用高通量测序技术研究松辽黑猪与长白猪背最长肌mRNA和lncRNA的差异表达

【背景】肌肉生长和脂肪沉积是猪生产中非常重要的经济性状,同时也是复杂的数量性状,受到众多因素的影响。长白猪原产于丹麦,是目前世界上使用最为广泛的瘦肉型猪种之一,具有生长速度快,瘦肉率高等特点,但肉质欠佳。松辽黑猪是以民猪、长白猪和杜洛克猪为素材经过三元杂交育成的黑色母系地方培育品种,具有繁殖率高、肉质优良、适应性强、耐粗饲等特性。二者在肉质方面存在较大差异。【目的】采用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪的背最长肌转录组进行分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA),为猪肉品质研究提供新的参考信息。【方法】采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌作为样本,提取其RNA,将每个品种内的个体取等量RNA混池,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对混池后的样本RNA进行测序,然后对所获得的Reads进行比对、注释和差异表达等分析,筛选出差异表达mRNA和lncRNA并进行相关生物学功能富集分析。而后在筛选出的差异表达mRNA和lncRNA中各挑选10个基因,包括5个上调基因和5个下调基因,采...     

小麦低磷响应基因的筛选与表达分析

利用Affymetrix wheat microarray分析了郑麦9023在低磷和正常磷水培条件下,苗期根部基因在转录水平的差异。结果表明,1)筛选得到1 889个差异表达基因,其中1 298个上调表达,591个下调表达。2)基因功能分析显示,这1 889个基因参与了信号转导、蛋白存储、逆境胁迫、能量代谢、病程相关和其他与植物生长发育有关的过程。3)利用qRT-PCR对其中30个基因的表达情况进行了验证,显示与基因芯片结果基本相同的表达趋势。4)在低磷及磷恢复条件下,对其中5个候选基因(TaSPX3,TaIPS1.3,TaGST_Like,TaPDF19,TaG6PDH1_Like)在不同小麦品种中的表达进行分析,显示这5个基因受到低磷胁迫的强烈诱导,恢复供磷后表达显著回调。但是,这些候选基因在不同品种间横向表达趋势有差别,反应了不同基因型小麦对低磷胁迫的响应机制存在差异。预测这5个候选基因的功能涉及信号转导、氨基酸代谢、糖代谢、抗逆响应等重要的代谢或调控途径,在小麦应对低磷逆境机制中发挥重要作用。     

尾叶桉响应水肥单、双因素胁迫的差异表达基因分析

【目的】比较尾叶桉Eucalyptus urophylla对水肥单、双因素胁迫的分子响应机制,为桉树抗逆育种提供思路和分子基础。【方法】以无性系ZQUA44为试验材料,设3个水肥胁迫处理和1个对照(CK)。水肥双因素胁迫:20%～40%田间持水量,基肥[钙镁磷肥(CMPF) 250 g];水分单因素胁迫:20%～40%田间持水量,基肥(CMPF250 g+复合肥150 g);养分单因素胁迫:60%～80%田间持水量,基肥(CMPF 250 g);CK:60%～80%田间持水量,基肥(CMPF 250 g+复合肥150 g)。水分单因素胁迫和对照在种植2个月后施尿素100 g,8月份施复合肥150 g,第2年春天施复合肥100 g。对受胁迫处理的尾叶桉进行生长指标测定,并取叶片进行转录组测序,对测序结果进行拼接,利用生物信息学手段获得差异表达基因,对差异基因进行GO功能注释和KEGG通路分析。最后随机选择4个具有不同表达模式的差异表达基因进行qRT-PCR,验证转录组测序数据的可信度。【结果】3种胁迫处理均在一定程度上抑制尾叶桉的生长发育,胁迫处理下尾叶桉各项生长指标多显著低于对照。水肥双因素胁迫、水分单因素胁迫和养分单因素胁迫处理共得到5 547个差异表达基因,分别有2 585、1 472和1 490个差异表达基因,各有1 195、222和665个基因表达上调和1 390、1 250和825个基因表达下调;3种胁迫处理分别获得155、75和108个基因编码转录因子。水肥单、双因素处理的差异表达基因均显著富集在苯丙烷的生物合成路径中。qRT-PCR结果与转录组测序结果基本一致,说明测序结果可信。【结论】尾叶桉在3种胁迫处理下的转录变化具有明显的普遍性和特异性,综合胁迫对植物生长的影响比单独胁迫的影响更大,不同胁迫条件下植物可能具有不同的响应方式。     

生物炭添加下枯草芽孢杆菌应对镉胁迫的分子机制

为了探究生物炭添加前后枯草芽孢杆菌应对镉胁迫的分子机制，本研究基于转录组测序，对比分析了枯草芽孢杆菌在4种体系（正常体系、镉胁迫体系、生物炭体系、生物炭-镉胁迫体系）中的基因表达差异。结果表明：在镉胁迫压力下，枯草芽孢杆菌共产生1 932个差异表达基因，其中上调基因967个，下调基因965个。枯草芽孢杆菌的代谢活性受到明显抑制，但是其鞭毛组装和细菌趋化性通路明显增强，离子转运和阳离子跨膜转运蛋白功能条目的基因表达也呈现上调，说明枯草芽孢杆菌通过上调细胞运动及离子转运相关基因的表达来规避镉毒性压力。相比于镉胁迫体系，在生物炭-镉胁迫体系中，细菌共产生1 541个差异表达基因，其中上调基因691个，下调基因850个。生物炭的存在增强了枯草芽孢杆菌生物过程、细胞组分和分子功能基因的表达，枯草芽孢杆菌物质和能源代谢相关通路的基因表达均呈现上调，并且细菌体内镉抗性基因czcD、cadA和膜功能相关差异基因的表达也以上调为主，说明生物炭可以缓解镉胁迫对枯草芽孢杆菌的毒性效应，并可刺激枯草芽孢杆菌的金属抗性能力。     

基于高通量转录组测序初步揭示丹参根和叶中丹参酮和丹酚酸含量差异的分子机制

丹参的药用部位为干燥根及茎,叶片不作为药用部位。为了解析丹参不同组织部位药效的差异,本研究使用Illumina高通量测序平台完成丹参药用部位根和非药用部位叶的转录组测序和功能注释,分析比较了根和叶中的差异表达基因,并进行基因的深度挖掘。本研究共获得54.17 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到8.29 Gb以上,Q30碱基百分比在94.37%以上。共检测到表达基因32700个,其中已知基因25607个,新基因7093个;表达转录本共56230个,其中已知转录本24627个,新转录本31603个。根和叶中差异表达基因有6959个,其中3265个基因上调表达,3694个基因下调表达。对丹参酮生物合成通路(二萜代谢通路map00904)和丹酚酸生物合成通路(苯丙烷代谢通路map00940)上差异基因分析,分别获得2个差异表达的PAL基因和2个差异表达的CPS基因,这些差异表达基因可能与丹参酮、丹酚酸主要在丹参根中积累有关。本研究结果为参与丹参酮和丹酚酸生物合成功能基因的挖掘、药效物质次生代谢途径解析提供了丰富的信息。     

不同产脂能力猪脂肪合成相关基因表达谱分析

旨在筛查不同产脂能力猪脂肪合成的相关差异表达基因,分析其与猪THRSP基因表达的关联性。实验采集5头瘦肉型和3头脂肪型猪的肝脏,提取总RNA,利用基因表达谱芯片技术检测猪肝脏全基因组表达谱,分析THRSP基因与脂肪代谢相关差异表达基因之间的关联性。结果表明,相对瘦肉型猪,脂肪型猪脂肪酸合酶(FASN)、葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)(P0.01)和乙酰辅酶A羧化酶α(ACACA)(P0.05)基因的表达显著上调,小GTP酶中Rab32和Rab4a显著上调,Rab27a则表现显著下调(P0.05);相关性分析显示GLUT4、FASN和ACACA基因表达的变化与THRSP基因呈显著正相关,Rab27a基因为显著负相关,Rab32和Rab4a基因则相关性不明显。     

Genome Array on Differentially Expressed Genes of Skin Tissue in Cashmere Goat at Early Anagen of Cashmere Growth Cycle Using DNA Microarray

In order to study the molecular mechanism involved in cashmere regeneration, this study investigated the gene expression profile of skin tissue at various stages of the cashmere growth cycle and screen differentially expressed genes at proangen in 10 cashmere goats at 2 years of age using agilent sheep oligo microarray. Significance analysis of microarray （SAM） methods was used to identify the differentially expressed genes, Hierarchical clustering was performed to clarify these genes in association with different cashmere growth stages, and GO （Gene ontology） and the pathway analyses were con-ducted by a free web-based Molecular Annotation System3.0 （MAS 3.0）. Approximately 10200 probe sets were detected in skin tissue of 2-yr-old cashmere goat. After SAM analysis of the microarray data, totally 417 genes were shown to be differentially expressed at different cashmere growth stages, and 24 genes are significantly up-regulated （21） or down-regulated （3） at proangen concurrently compared to angen and telogen. Hierarchical clustering analysis clearly distinguished the differentially expressed genes of each stage. GO analysis indicated that these altered genes at proangen were predominantly involved in collagen fibril organization, integrin-mediated signaling pathway, cell-matrix adhesion, cell adhesion, transforming growth factor-β （TGF-β） receptor signaling pathway, regulation of cell growth. Kyoto encyclopedia of genes and genomes （KEGG） analysis showed that the significant pathways involved mainly included focal adhesion and extracellular matrixc （ECM）-receptor interaction. Some important genes involved in these biological processes, such as COL1A1, COL1A2, COL3A1, SPARC, CYR61 and CTGF, were related to tissue remolding and repairing and detected by more than one probe with similar expression trends at different stages of cashmere growth cycle. The different expression of these genes may contribute to understanding the molecular mechanism of cashmere regeneration.     

水稻幼苗响应氰化物胁迫的基因表达谱差异分析

为筛选水稻参与氰化物胁迫响应的关键基因,采用Agilent4×44 K水稻全基因组芯片,分析了氰化钾和铁氰化钾胁迫下水稻幼苗叶片和根系的基因表达特征。结果表明：氰化钾和铁氰化钾处理下,从水稻根系中分别筛选到1841和3037个差异表达基因,从水稻叶片中分别筛选到734和1805个差异表达基因;氰化钾处理下,细胞壁代谢和抗逆相关的基因在根中显著上调表达;铁氰化钾处理下,水稻叶中解毒相关基因显著上调表达,说明氰化物能诱导水稻基因差异表达;与细胞解毒作用和抗逆相关的基因、与细胞壁和次生代谢途径相关的基因以及转录因子类基因的表达均显著上调,表明2种氰化物处理下水稻根系和叶片均可能通过调节其体内的一些代谢途径和一些酶的催化活性来应对氰化物的胁迫,积极诱导与防御相关的基因,并通过主动吸收和转运等代谢过程将氰化物代谢解毒,以降低对植物的伤害。     

Two new IncRNAs regulate the key immune factor NOD1 and TRAF5 in chicken lymphocyte

Reticuloendotheliosis virus (REV) causes the atrophy of immune organs and immuno-suppression in chickens, but the underlying molecular mechanism of the immune response after infection by REV is not well understood. Presently, the RNA-seq was used to analyze the regulation of immune response to REV in chicken lymphocytes from peripheral blood. Overall, 134 differentially expressed long non-coding RNAs (lncRNAs) between cells with REV infection or without in vitro were screened. Based on the differentially expressed protein-coding genes, the nucleotide-binding oligomerization domain (NOD)-like receptor pathway related to immune regulation was enriched. Two lncRNAs (L11530 and L09863) were predicted to target the NOD1 and tumor necrosis factor receptor-associated factor 5 (TRAF5) gene, respectively, which are involved in the NOD-like receptor pathway with cis-regulation way. The in vitro results revealed the significantly up-regulated (P<0.01) levels of lncRNA-L11530 and its target gene, NOD1, and the significantly down-regulated (P<0.05) levels of lncRNA-L09863 and its target gene, TRAF5, in lymphocytes after REV infection. These changes also occurred in vivo in blood lymphocytes of chickens infected with REV. Further, L09863 and L11530 were respectively interfered, the expression levels of their target genes NOD1 or TRAF5 were significantly down-regulated, accompanied by the change of IL-8 and IL-18 secretions in lymphocytes. The NOD-like receptor pathway appears to be important in the immune response to REV, LncRNA-11530 and IncRNA-09863 might involve in the immune regulation on REV infection by targeting NOD1 or TRAF5 in blood lymphocytes of chickens. Our findings reveal a new regulation of lncRNAs (L11530 and L09863) on immunity in chicken peripheral blood lymphocytes for REV infection by changing the expression of the target genes via the NOD-like receptor pathway.     

冷应激引起鸡下丘脑基因表达谱差异分析

为研究冷应激发生机制以及冷应激过程中下丘脑神经内分泌系统基因表达变化,选取28日龄淮南麻黄鸡为研究对象,采用全基因组表达谱芯片技术分析冷应激24 h后下丘脑组织差异表达基因.通过比较淮南麻黄鸡冷应激24 h前后下丘脑组织基因表达谱,表达倍数＞3倍的基因共877个,其中下调基因334个,主要涉及HAAO、CHRNA9及STAM2等信号转导接头分子基因的低表达;上调基因543个,主要为CCK、NPY及其受体基因、CAMK2A、SST及TRH等基因.对差异表达基因参与的生物学过程分析可见,在冷应激24 h过程中,鸡下丘脑首先启动神经受体-配体相互作用,刺激鸡体产生采食欲望,随后启动脂质代谢途径以供应机体能量需求.在此过程中,Jak-STAT、Ca离子信号通路等一系列生物反应途径发生响应,以调节机体对寒冷应激的反应.差异表达基因的生物学通路分析为阐明鸡冷应激机理提供重要信息,差异表达基因分析有助于抗冷应激分子育种候选基因筛选.     

转录组分析二马牙和长脖类型林下参表型差异

为分析二马牙和长脖类型林下参不同组织中人参皂苷含量存在差异的分子机制，测量同一环境下14年生两种林下参表型及人参皂苷含量，利用高通量测序技术对两种类型林下参的叶片、芦头及主根进行转录组测序，筛选差异表达基因，并对芦头的7个差异基因进行了qRT-PCR验证。表型分析结果表明，与长脖相比，二马牙芦头短粗、须根发达、根部及地上部分均更粗壮、产量高。转录组分析结果显示，2种类型林下参叶片、芦头、主根中分别有124、604、89个差异基因，上调基因分别有48、283、31个，下调基因分别有76、321、58个；通过KEGG代谢通路富集分析，差异基因分别富集到16、70、17个通路中，主要注释到淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导通路以及苯乙醇苷生物合成通路中。研究结果为林下参的品种选择以及揭示林下参表型差异的分子机制提供理论参考。     

花魔芋响应软腐病菌侵染初期的转录组分析

为探讨花魔芋抵御软腐病害的分子机制,分别以染病初期和健康的花魔芋球茎为材料进行转录组测序。结果表明,健康和染病初期花魔芋两组出现3222个差异表达基因,其中2660个基因上调表达,562个基因下调表达,差异表达基因主要涉及细胞组分、生物学过程及分子功能等生理生化过程。表达量上调和下调最大的前10个基因包含编码MiAMP1抗菌蛋白、热激蛋白、胰蛋白酶与蛋白酶抑制剂、胰凝乳蛋白酶抑制剂等与抗病相关的基因。GO功能分类和KEGG通路分析表明,类黄酮和苯丙烷类物质在花魔芋抵御软腐病菌侵染初期发挥重要作用。值得关注的是,硒化合物代谢、维生素B6代谢、类黄酮生物合成、N-聚糖生物合成及链霉素生物合成通路等抗病相关的差异表达基因在花魔芋染病初期全部或大部分受诱导表达。利用高通量测序获得大量花魔芋转录组信息,有助于挖掘与花魔芋抗软腐病相关的关键基因,也为魔芋抗病分子育种提供理论参考。     

基于RNA-Seq的稻瘟病菌Δznf1突变体的表达谱分析

【目的】稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻稻瘟病是威胁全球水稻生产的重要病害之一,而该菌附着胞介导的侵染又是病害循环的重要环节。在前期的研究中发现一个编码C_2H_2锌指结构的转录因子基因ZNF1,参与稻瘟病菌附着胞形成、穿透和致病过程,论文旨在从转录水平上了解受Znf1调控的基因及其调控机理,为深入研究稻瘟病菌致病分子机理提供基础数据。【方法】利用RNA-Seq技术对稻瘟病菌野生型菌株Guy11和突变体Δznf1的营养菌丝体进行表达谱测序,采用FPKM法计算基因表达量,以FDR≤0.001且log2 ratio(Δznf1/Guy11)≥1为筛选标准,获得Δznf1中差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs);通过与Gene Ontology(GO)数据库和KEGG Pathway数据库比对,获得差异基因可能的生物学功能和参与的分子调控途径。为了更详细地研究受Znf1调控的基因,在同样的条件下,利用RNA-Seq技术对稻瘟病菌丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)编码基因PMK1的缺失突变体进行表达谱分析,通过对Δznf1和Δpmk1中的差异表达基因进行比较,筛选受Znf1和Pmk1共同调控的基因,并与前人的研究数据比较,分析获得在稻瘟病菌附着胞发育阶段上调表达但在Δznf1和Δpmk1中同时下调表达的基因。【结果】与野生型Guy11相比,Δznf1中共有709个差异表达基因,其中上调表达的有299个,下调表达的有410个;GO功能富集分析显示差异表达基因归类到生物学过程、细胞组分和分子功能上的基因数目分别有118、299和308个;KEGG Pathway富集分析显示,这些差异表达基因主要参与代谢途径、次生代谢物质生物合成、甘油磷脂代谢等。一些已知的稻瘟病菌致病相关基因,如LPP3、HOX7、PBS2、MPG1等,在Δznf1中表达水平下调。与Δpmk1中差异表达基因比较发现,Δznf1中约56%的差异表达基因同时也受Pmk1调控。其中,编码isotrichodermin C-15羟化酶的3个基因MGG_03825、MGG_02329和MGG_08498,在Δznf1和Δpmk1中的表达水平均显著下调。此外,在附着胞阶段上调表达的48个基因,在Δznf1和Δpmk1中同时下调表达,表明这些与附着胞形成可能相关的基因直接或间接受Znf1和Pmk1调控。采用q RT-PCR方法随机检测10个基因的表达情况,结果与RNA-Seq数据基本一致,说明本试验RNA-Seq数据的可靠性。【结论】RNA-Seq分析获得了受Znf1调控的基因信息和可能的生物学功能。一些与稻瘟病菌致病相关的基因受Znf1调控。此外,与Pmk1类似,一些在附着胞阶段上调表达的基因也同时受Znf1调控。结果可为进一步研究Znf1下游基因调控网络提供信息。