科研产出
基于转录组测序的赤苍藤根、茎和叶基因表达分析
《植物生理学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为获得赤苍藤的转录组信息特征,利用Illumina Novaseq 6000高通量测序平台对赤苍藤根、茎、叶进行了无参转录组测序分析。结果获得143 412个unigene,平均长度为542.04 bp,平均GC含量为48.66%。BLAST分析表明,分别有18 787 （13.10%）、28 669 （19.99%）、19 657 （13.71%）、32 934 （22.96%）、35 228（24.56%）、26 046 （18.16%）个unigene在Swiss-Prot、Nr、Pfam、GO、KEGG和eggNOG数据库中得到注释。利用DESeq筛选差异表达基因,其中叶和根间的差异基因有20 519个,根和茎间的差异基因有12 154个,而叶和茎间的差异基因有18 498个; KEGG富集分析发现,差异基因主要富集在糖基转移酶、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢以及苯丙素生物合成等代谢途径。进一步分析参与赤苍藤有效成分生物合成相关基因发现,有96个差异基因参与苯丙素生物合成途径,且主要在茎部高表达。同时获得具有氧化/羟基化功能的CYP450基因132个,具有糖基化功能的糖基转移酶基因108个。该研究在无基因组参考的情况下,探讨了赤苍藤根、茎、叶的转录组信息特征,为后期赤苍藤基因功能鉴定、次生代谢途径解析及调控机制的研究提供参考。
关键词： 赤苍藤 转录组 次生代谢 苯丙素生物合成 后修饰酶
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木薯花性别分化关键时期的转录组分析及雌花分化相关候选基因的筛选
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：针对木薯雌花数量严重缺乏的育种难题,本试验以木薯品种‘新选048’为试材,测定木薯花性别分化关键时期雌花和雄花的转录组数据,分析差异表达基因的功能及其可能参与的调控通路,揭示木薯雌花分化的分子机制,挖掘木薯雌花分化的相关候选基因,并采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:在木薯花性别分化关键时期,雌花和雄花共有545个差异基因,其中48.63%的差异基因富集到花器官的形态建成及发育的GO途径,且富集到植物苯丙素生物合成、植物激素信号传导2个代谢通路的基因最多, 4个花性别分化基因AGL11、YABBY4、CRC、SUP在雌花中显著上调表达,4个细胞分裂素信号通路基因HK4、HPt4、ARR8、ARR12在雌花中显著上调表达,生长素的早期响应基因IAA14、GH3、SAUR22、SAURR20在雌花中显著下调表达。因此,木薯花性别分化主要涉及花粉、配子体、花器官的形态建成及发育的生物途径和植物苯丙素生物合成、植物激素信号传导2个代谢通路,细胞分裂素和生长素可能参与了木薯雌花分化过程,AGL11、YABBY4、CRC、SUP、HK4、HPt4、ARR8、ARR12可能是木薯雌花分化的正调控基因。
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基于转录组测序的辅助鉴定南方大豆皱叶症分子标记开发
《南方农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】基于转录组测序（RNA-Seq）开发辅助鉴定南方大豆皱叶症（SSCLD）的分子标记，为快速鉴定生产上遇到的大豆皱叶是否为SSCLD提供技术支撑。【方法】利用转录组测序技术分析遗传背景相近的皱叶大豆和正常叶大豆材料在皱叶症诱导环境下的差异表达基因（DEGs），从中去除核苷酸序列高度相似的同源序列，筛选出表达差异较大的DEGs进行分子标记开发，利用皱叶大豆材料和逆境处理试验评价分子标记的表达专一性，并利用不同类型的皱叶表型样本对分子标记进行表达专一性及可靠性验证。【结果】7株皱叶植株样本和5株正常叶植株样本的测序碱基错误率为0.0226～0.0238,Q20和Q30分别在99.00%和99.90%以上的碱基数量占总碱基数量均大于95.00%,GC含量为45.60%～46.24%，表明转录组测序数据质量较好。皱叶大豆材料较正常叶大豆材料有1063个DEGs上调表达，85个DEGs下调表达。根据基因的表达量和同源性，共筛选8个DEGs用作开发分子标记的候选基因，均表现为明显上调表达。8个候选基因的实时荧光定量PCR检测结果与转录组数据基本相符。此外，所筛选基因中有6个基因表达在不同程度上受干旱、水渍、冷害、荫蔽和盐胁迫等逆境胁迫诱导，其中，种植于皱叶症土壤中的皱叶型株系叶片GLYMA＿18G033400基因的相对表达量均高于其在正常土壤中受干旱、水渍、冷害、荫蔽和盐等逆境胁迫后的相对表达量。根据GLYMA＿18G033400基因序列设计分子标记qCL-18G033400，并用该分子标记对19份不同皱叶类型的叶片样品进行实时荧光定量PCR检测，结果发现，以ΔCt值小于10.00作为SSCLD的判定标准，分子标记鉴定结果同田间鉴定结果一致。【结论】利用转录组测序技术开发的分子标记qCL-18G033400可辅助鉴定SSCLD。
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慈姑球茎发育不同时期转录组特征分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了研究慈姑球茎发育过程中转录组功能基因表达情况,本研究对其不同时期进行转录组测序,获得表达基因信息,以探讨球茎发育相关基因的表达特征及淀粉合成代谢相关调控.结果显示,慈姑球茎测序组装后共获得63.53 Gb的Clean Reads,总共获得60 884个Unigene,平均长度为897.34 bp,N50为1.368 kb.使用五个公共数据库成功注释了总共36 590个Unigene.组装完整性较高,效果好.差异表达基因分析表明,慈姑匍匐茎膨大为球茎初期,差异基因最多,表现最为活跃.GO(Gene ontology)功能富集中,21 453个基因获得功能注释,分为分子功能、细胞组分和生物学过程3大类和54个亚类.COG(Clusters oforthologous groups)功能分类中,13 653个基因分布于25个功能区域,其中碳水化合物代谢占重要地位.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)代谢通路注释中,14 226个基因获得功能注释,共有118条代谢途径,其中淀粉-蔗糖代谢占主要作用.本研究首次建立了丰富的慈姑球茎的转录组数据库,对进一步深化解析慈姑球茎淀粉生物合成的分子机制提供数据基础.
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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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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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睡莲品种‘公牛眼’和‘泰国王’授粉后子房的发育差异研究
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：睡莲属（Nymphaea）植物是我国新兴的水生花卉，其中重瓣型睡莲的花态丰满艳丽，一直倍受睡莲爱好者、育种者的喜爱和关注，在水生园林景观中的应用日渐广泛，但在育种的过程中，育种者经常遇到杂交不结实的现象，导致重瓣型睡莲品种难以培育。为探索重瓣睡莲难以结实的原因，以重瓣睡莲中较具代表性的品种‘泰国王’为实验组，以育性较好的品种‘公牛眼’为对照组，利用石蜡切片技术对其授粉后不同时期的子房进行显微结构比较，采用扫描电镜进一步观察样本的柱头和胚珠，通过RNA-seq测序分析发育与败育子房的基因表达差异。结果表明：2个睡莲品种的柱头表面均分布着多细胞单列乳突，细胞间的连接处形成一圈圈凹槽，乳突数量庞大、排列紧密，配合自身的结构能更容易捕获外来的花粉。‘公牛眼’授粉7 d后子房中大部分胚珠发育成红色种子，10 d后子房膨大成果实，种皮由红色转黑色，形成成熟的种子；重瓣睡莲‘泰国王’授粉7 d后无种子形成，子房中有部分胚珠发育，其表皮变为红色，形态特征与‘公牛眼’授粉4 d后的红色胚珠相似，由此推测少量胚珠可能完成了受精，但无法进一步发育，10 d后子房完全败育。显微结构观察可知，授粉7 d后2个品种的胚珠发育产生明显差异，‘公牛眼’的胚珠明显增大，合子开始分裂形成胚，而‘泰国王’胚珠内珠心萎缩，胚珠逐步败育消解，授粉10 d后，‘公牛眼’胚珠的珠被增厚形成种皮，胚开始发育，进一步向种子形态转变。由转录组测序分析可知，差异基因显著富集在光合作用——天线蛋白、光合作用、卟啉和叶绿素代谢、核糖体、淀粉和蔗糖代谢等通路，这些通路可能是影响睡莲子房发育的关键途径，推测‘泰国王’子房败育可能是因为自身光合作用受到抑制，进而影响了蔗糖、淀粉等营养物质的生成。
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番木瓜转录组学研究进展
《中国果树 》 2022 北大核心
摘要：转录组学的发展为挖掘番木瓜的功能基因及探索相关分子机制提供了有效手段.通过检索番木瓜相关转录学研究的文献并进行了分析、总结,发现目前的研究主要集中在组培、性别分化、逆境胁迫、病害、成熟机制等方面.提出了今后在番木瓜转录组研究方面的展望:一是加强转录组、蛋白组、代谢组等多组学的联合研究;二是加强对番木瓜蛋白酶表达起关键调控作用的基因挖掘;三是探索针对番木瓜第三代测序技术的应用研究.
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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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基于生物信息学的睡莲SSR位点特征分析
《西南农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组测序产生的Unigene序列及蓝星睡莲全基因组序列的简单重复序列（SSR）位点特征,为开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等提供基础数据。【方法】利用前期研究获得的蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组数据及已公开发表的蓝星睡莲基因组,以MISA进行SSR位点搜索,并统计分析其全基因组序列的SSR位点出现频率、基元序列长度和基元类型等。【结果】在蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组的114 762个Unigenes序列中搜索到38 998个SSR位点,SSR位点出现频率为33.98%,其中完整型SSR位点30 124个;SSR基元序列总长度为465 550 bp,总平均为21.65 bp。在蓝星睡莲基因组中搜索到249 029个SSR位点,平均分布频率为609.0个/Mb,其中完整型SSR位点163 265个;SSR基元序列总长度为2 775 181 bp,总平均为27.25 bp,占基因组大小的0.68%。在转录组和基因组中,SSR位点均以二核苷酸和单核苷酸重复类型为主,分别占SSR总数的48.87%和41.03%、51.70%和43.37%;在二核苷酸重复基元中,AG/TC和AT/TA型的占比较高,且远高于其他类型重复基元;SSR基元中各类型重复以5～11次为主,其中重复10次的最多;基于荧光毛细血管电泳法从合成的144对SSR引物中筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物。【结论】蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组及蓝星睡莲基因组SSR中的低级基元类型较丰富,具有开发为高多态性SSR引物的潜力;筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物可用于开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等研究。
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