科研产出
基于RNA-seq番石榴果实软化候选基因的挖掘及表达分析
《植物遗传资源学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要:番石榴变种丰富,不同品种的果实质地差异较大。果实的软化程度决定了其食用口感、运输贮藏及货架期等商品价值。为探究影响番石榴果实质地软化的调控基因,本研究比较了酥脆品种粉红蜜与软肉品种西瓜2号果实在坚熟期与软熟期的转录组。结果表明,软熟期品种间差异表达基因数目最多,GO注释显示差异基因主要富集在结合活性和催化活性等分子功能中,KEGG代谢通路分析显示差异基因主要富集在光合作用、光合作用天线蛋白、半乳糖代谢和植物激素信号转导途径。两个品种在软熟期果实质地的差异与细胞壁代谢途径、木质素生物合成途径、植物激素代谢基因和转录因子的调控密切相关。J3R85008159_PG和J3R85010291_XTH的上调表达是促进番石榴软化的重要因素。J3R85010291_TCH4可能通过降低细胞壁的机械强度调控果实软化。木质素合成途径基因(J3R8506005_CAD、J3R8502863_POD、J3R8507303_POD、J3R8500836_LAC和J3R8507803_LAC)的下调表达延缓木质素的积累,促进果实软化。ABA途径调控基因(PYL和SnRK2)、乙烯途径调控基因(ETR/ERS、EBF1/2、EIN3)和相关转录因子家族基因(J3R85017767_MYB、J3R85004770_MYB、J3R85004060_NAC、J3R85006932_NAC、J3R85012461_ERF、J3R85010726_bHLH、J3R85003109_bHLH、J3R85014989_bHLH、J3R85015176_WRKY、J3R85014001_WRKY、J3R85014684_WRKY、J3R85010736_WRKY)可能协同调控细胞壁代谢基因的表达从而影响番石榴软化过程。
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基于WGCNA的甘蔗细胞壁建成和糖分积累调控网络分析
《热带作物学报 》 2025 北大核心 CSCD
摘要:甘蔗是重要的糖料作物和能源作物,糖分积累和细胞壁建成是其生长发育中的重要生物学过程。本研究以甘蔗品种新台糖22号为试验材料,采集其第1、3、5节叶片,第1、3、5、7、11、17节间茎髓和第3、5、7、11、17节间茎皮进行转录组测序。对获得的42份转录组数据利用WGCNA构建基因共表达矩阵,获得34个共表达模块。其中鉴定到与第1节叶片、第7节间茎髓和第5节间茎皮特异显著正相关的midnightblue、purple和magenta模块,KEGG代谢通路和GO功能富集分析表明这些模块参与了其组织中特定的生物学过程。Blue、yellow、turquoise和black模块分别主要在叶、幼髓、幼嫩节间和茎皮中表达,最终在blue模块中挖掘到参与光合作用的关键酶,包括LFNR1、PSAK、PETE、PSAN和NADP-ME4等,这些酶对甘蔗糖分的产生及积累十分关键。在yellow模块中,构建以SUS4为核心的蔗糖代谢网络,包括SWEET2等一系列与糖转运相关的酶和蛋白,证实了茎髓是甘蔗运输和储藏蔗糖的主要场所。在turquoise模块中,鉴定到可能参与初生细胞壁合成与修饰的糖蛋白和酶;调控次生细胞壁生物合成的转录因子NST1与其他修饰细胞壁的酶富集在black模块中,表明该模块可能参与茎皮的细胞壁沉积,为甘蔗提供机械强度与防御外界胁迫的屏障。以上结果为研究甘蔗糖分积累和细胞壁建成的调控网络提供重要参考。
关键词: 甘蔗 WGCNA 糖分积累 细胞壁 转录组 调控网络
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多年宿根甘蔗的转录组分析及差异基因挖掘
《中国生物工程杂志 》 2024 北大核心 CSCD
摘要:甘蔗(Saccharum hybirds)宿根性直接关系到甘蔗生产成本和种植效益,品种、环境和栽培措施均会影响甘蔗宿根能力,但品种的种性是影响宿根性最关键因素。国内外从分子生物学层面解释甘蔗宿根性差异的文献鲜见报道,从转录水平分析不同宿根年限GR2号和ROC22号基因表达的差异。结果表明:转录组测序共得到100 558条转录本和25 582条Unigene。获得53 790条Unigene的注释结果,分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库进行比对。GO功能注释共分成三大类,51小类,6年宿根蔗注释到1 029个差异基因,3年宿根蔗注释到3 391个差异基因。主要KEGG代谢通路有8条,分别涉及植物激素信号转导,淀粉和蔗糖代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,苯丙素生物合成,同源重组,DNA复制,错配修复及植物病原体相互作用。筛选出脱落酸(ABA)相关差异基因6个,分别为脱落酸不敏感蛋白2基因(ABI2)、bZIP转录因子超家族蛋白、碱性亮氨酸拉链型转录因子基因(ABI5)、aba响应元件结合因子1基因(ABF1)、G-box结合因子基因(GBFs)、aba响应元件结合因子基因(ABF)。以上差异基因将作为后期进行基因表达和功能分析的参考基因,并联合蛋白质组学深入分析影响甘蔗宿根性的分子机制。
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菠萝蜜响应低温胁迫的转录组分析
《中国南方果树 》 2023 北大核心
摘要:基于转录组研究抗寒性不同的菠萝蜜品系,筛选菠萝蜜抗寒关键基因,为菠萝蜜抗寒改良和耐寒良种选育提供参考。以自然低温胁迫后广西本地菠萝蜜抗寒品系、泰国引进的低温敏感型菠萝蜜品系为材料,结合田间表型持续观测,并运用转录组测序技术从分子水平上对2个不同抗寒特性菠萝蜜品系进行生物信息学分析。结果表明,两个品系共有差异表达基因30 585个,上调17 083个,下调13 502个。GO功能富集分析发现,差异表达基因显著富集在光合作用的光捕获、光反应、光合作用的调节,光强度反应,光系统、光系统I、光系统II,叶绿素、NADH、色素结合功能,以及类黄酮、类胡萝卜素、萜类等次生代谢物的代谢过程。KEGG途径富集分析发现,光合作用相关途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及MAPK信号通路为菠萝蜜响应低温胁迫的重要代谢途径。差异表达基因注释到WRKY、ERF、bHLH、NAC、MYB等家族转录因子,与植物应答低温胁迫密切相关,可能参与菠萝蜜应答低温胁迫。
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建兰'锦旗'叶片转录组分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要:建兰‘锦旗’(Cymbidium ensifolium’Jinqi’)为大金边叶艺传统品种,因其易花易植,观赏价值高而倍受人们喜爱。为了解建兰‘锦旗’叶艺中差异表达基因及分子调控途径,本研究对建兰‘锦旗’叶片绿叶部位和黄叶部位进行转录组测序和分析,共获得单基因簇(Unigenes) 32 393条,总长度为33 848 710 bp,平均长度为1 044.94 bp。通过与蛋白数据库的比对,18 063条Unigenes可获得注释信息。基因本体(gene ontology, GO)分析发现,共注释到49个功能组,其中代谢过程和细胞过程(生物学过程)、催化活性(分子功能)以及膜(细胞组分)的富集程度较高。KEGG分析结果表明差异表达基因主要参与光合作用等生物学过程的调节,共筛选出32条差异基因富集的代谢通路,58个差异表达转录因子。进一步筛选差异表达显著的20个转录因子,分析发现,其中上调表达15个,下调表达5个,主要经光合作用过程、黄酮类生物合成、卟啉和叶绿素代谢等机制介导建兰‘锦旗’叶色调控,提示其在建兰‘锦旗’叶艺进化中可能发挥重要的作用。本研究结果为探究建兰叶艺进化的分子机制研究提供参考。
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磷酸甘油转移酶基因在水稻白叶枯病菌致病力中的作用研究
《植物病理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要:稻黄单胞菌稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的水稻白叶枯病,是水稻上的重要致灾病害之一。前期基因组学分析发现,Xoo菌株PXO99A的PXO_04062基因可能编码一个磷酸甘油转移酶,推测与病原菌的致病力有关。本研究采用自杀质粒pK18mobsacB介导的方法,构建了该基因的缺失突变体,并对突变体进行了反式互补。水稻上致病性测定发现,与野生型菌株相比,PXO_04062基因的缺失突变体DM04062在寄主水稻日本晴上的致病力显著下降,并且其胞外多糖产量、运动性、生物膜形成等均明显降低。进一步采用RNA-seq方法比较突变体转录组的变化,发现突变体中的差异表达基因共有533个,其中包括多个致病相关基因,如胞外多糖合成和细胞运动性等相关基因。与野生型相比,这些基因在突变体中的表达均显著下调。这些结果说明,白叶枯病菌的磷酸甘油转移酶基因是通过影响多种致病力相关因子的合成,来影响病菌在水稻上的致病力。
关键词: 水稻白叶枯病菌 磷酸甘油转移酶 致病力 致病相关基因 转录组
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1-MCP和SO2保鲜剂处理阳光玫瑰葡萄的转录组学分析
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要:【目的】分析2种保鲜剂处理阳光玫瑰葡萄贮藏阶段基因差异表达情况,为从分子生物学角度研究保鲜剂处理对葡萄果实贮藏品质影响的调控机制提供理论参考。【方法】以阳光玫瑰葡萄为试材,采用1-甲基环丙烯(1-MCP)和二氧化硫(SO2)保鲜剂分别对果实进行冰温贮藏(-1~1 ℃),并以不使用保鲜剂的果实为对照,对贮藏1、5、9、13和17周的2种保鲜剂处理及对照的果实分别取样开展转录组学分析,通过实时荧光定量PCR结果证实转录组测序结果的可靠性。【结果】从对照和2种保鲜剂处理的转录组测序结果中共获得371.64 Gb的原始数据,各样品Clean data均达6.03 Gb,GC含量为46.28%~47.53%,Q30≥93.50%,与葡萄参考基因组的匹配率为75.75%~90.23%。1-MCP处理与对照的差异表达基因数在贮藏后13周达最高值,而SO2处理与对照及SO2处理与1-MCP处理的差异表达基因数在贮藏后5周达最高值。贮藏1周和13周时,1-MCP处理与对照之间差异表达基因最多,分别为965和2881个;贮藏5周和9周时,SO2处理与对照之间差异表达基因最多,分别为3698和1628个;贮藏17周时,处理和对照两两比较获得的差异表达基因相差不大。贮藏1~5周果实内部发生细胞组分、分子功能和生物过程等方面的变化较贮藏中后期更为剧烈,且在MYB、AP2/ERF-ERF、NAC、GARP-G2-like、HB-HD-ZIP和WRKY转录因子的调控下,单萜合成相关结构基因表达量在贮藏5周后迅速降低。基于实时荧光定量PCR的所有样本中苯丙烷—类黄酮、类胡萝卜素和单萜合成代谢路径相关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】1-MCP与SO2保鲜剂对阳光玫瑰葡萄贮藏产生不同影响,前者在贮藏过程中抑制果实成熟和衰老作用释放较后者更为平缓,且通过阻断乙烯与受体结合并抑制ETR、EIN3和ERF1/2这3个乙烯信号通路关键基因表达发挥延缓衰老作用。转录因子MYB、AP2/ERF-ERF、NAC、GARP-G2-like、HB-HD-ZIP和WRKY与单萜合成基因相关性较强,且6类转录因子之间存在较强相关性,其可能通过互作调控果实单萜合成或其他成熟衰老过程。
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基于转录组测序番茄抗南方根结线虫相关基因的挖掘
《西南农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要:【目的】筛选番茄抗南方根结线虫侵染相关基因,为其克隆及番茄抗病育种提供参考依据。【方法】用Illumina HiSeqTM4000对南方根结线虫侵染和未侵染番茄抗性材料F5样本的转录组进行测序,基于差异表达基因本位数据库(GO)和Pathway显著性富集(KEGG)分析,挖掘参与抗南方根结线虫的相关基因。【结果】筛选到1116个差异表达基因,其中731个为上调基因,385个为下调基因,其功能归类于生物过程、细胞组分和分子功能三大类1830个条目,富集于94条KEGG代谢通路。差异表达基因的GO和KEGG分析结果表明,植物与病原互作相关的22个基因差异表达,其中18个抗性相关基因上调表达,上调表达明显的抗性基因包括12个Ca+-CaM/CML信号相关基因(11个类钙调蛋白、1个钙调蛋白)、3个WRKY转录因子和1个环核甘酸门控离子通道蛋白。【结论】Ca+-CaM/CML信号、WRKY转录因子和环核甘酸门控离子通道是番茄抗性材料F5对南方根结线虫抗性反应的重要机制,可作为深入探索根结线虫与番茄互作及挖掘番茄关键抗性相关基因的参考依据。
关键词: 番茄 南方根结线虫 Illumina HiSeqTM 4000测序 抗性基因 转录组
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杧果果实响应1-MCP处理的数字基因表达谱分析
《园艺学报 》 2015 北大核心 CSCD
摘要:以‘台农1号’杧果为试材,用1–甲基环丙烯(1-MCP,1μL·L-1)常温下处理12 h和未处理的果实为对照,通过数字基因表达谱(DGE)技术,寻找1-MCP处理对杧果贮藏影响的潜在关键基因。DGE数据分析结果表明,1-MCP处理与对照样品文库相比,共检测到7 350个差异表达基因。其功能主要涉及细胞壁代谢,激素调节,逆境胁迫应答,氧化损伤保护,能量代谢,蛋白质折叠,泛素化和蛋白酶体途径介导的细胞程序性死亡,成熟与衰老调控等。利用实时定量PCR(q RT-PCR)技术对DGE部分数据进行验证,检测了其中6个较有代表性的应答基因的差异表达。通过基因本体(Gene Ontology,GO)通路功能富集分析表明,1-MCP处理增加果实对逆境胁迫的抵抗能力,抑制物质和能量代谢,减少细胞内钙的流失并保护果实细胞。qRT-PCR技术数据支持RNA-Seq的检测结果。
关键词: 杧果 基因表达谱 RNA-Seq 1-MCP 采后
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