科研产出
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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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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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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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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番荔枝果实发育进程中糖分累积机制分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：番荔枝的果实含糖丰富,其内含物多用于营养、医药和加工等领域。近年来,番荔枝成为研究水果中糖积累的优良物种,但由于基因组资源的稀缺阻碍了该物种的遗传研究。为研究番荔枝基因组资源及其糖分累积的分子机制,本研究通过对番荔枝2个品种5个果实发育不同阶段的三代、二代转录组测序及荧光定量表达分析。结果发现,番荔枝糖分主要在果实成熟阶段进行积累,大多数基因参与糖的转运和果实的代谢,参与淀粉合成的基因葡萄糖-1-磷酸腺肌转移酶基因、1,4-α-葡聚糖基因和淀粉合成酶基因在果实成熟阶段受到高度抑制。然而,导致淀粉降解的基因被急剧上调,包括2个α-淀粉酶基因、36个β-淀粉酶基因和13个4-α-葡聚糖转移酶基因。同样,参与淀粉降解的6个异戊酶基因在果实成熟前期被下调,但在成熟后被急剧上调,这表明它们对番荔枝果实在成熟过程中的糖分积累有积极的贡献。糖代谢相关差异表达基因的综合分析表明,成熟过程中引发的淀粉降解是果可溶性糖积累的最活跃通道。本研究完成了番荔枝转录组全长测序,结果有助于番荔枝基因挖掘、克隆、表达研究及与糖积累正相关的基因深入研究。
关键词： 番荔枝（Annona squamosa） 转录组 糖积累 鉴定分析
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甘蔗NBS-LRR类抗梢腐病基因的筛选及定量表达分析
《植物保护 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：本文旨在探讨核苷酸结合位点和富含亮氨酸重复（NBS-LRR）类基因参与甘蔗抗梢腐病菌侵染应答机制,为后续克隆关键抗病基因以及研究抗病机理提供理论依据。试验利用Illumina高通量转录组测序技术检测高抗梢腐病品种‘粤糖94-128’和高感梢腐病品种‘桂糖37号’接种前后NBS-LRR类抗梢腐病基因的表达情况,然后设计引物对显著差异表达基因进行不同接种时期下的荧光定量PCR验证。结果表明,16个NBS-LRR类基因在甘蔗叶片受到梢腐病菌侵染后持续上调表达,但表达趋势存在两种情况,13个基因在诱导后7 d显著或极显著上调表达,3个基因在诱导7 d后上调表达不显著,在诱导14 d后才显著上调表达。据此可将其分为瞬时基础防御基因（0～7 d）和滞后特异性防御基因（14～21 d）,确定NBS-LRR类基因参与甘蔗防御梢腐病菌的侵染。
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基于NCBI香葱转录组数据库的SSR标记开发
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了明确香葱转录组中SSR的总体分布特点,开发香葱EST-SSR标记用以香葱遗传多样性研究,本研究从NCBI数据库上获取葱属转录组数据（SRR3144570）并利用MISA软件筛选香葱转录组测序,共获得94 805条转录本序列,检测出9 511个SSR位点,SSR出现频率为10.03%。在搜索的6种SSR位点类型中,1～3个核苷酸重复类型为香葱SSR重复的主要类型（占98.63%）,其中单核苷酸占55.80%、二核苷酸占21.32%、三核苷酸重复类型占21.51%。SSR重复基元主要有41种,其中以一核苷酸重复基元类型A/T（55.01%）、二核苷酸重复基元类型AC/GT （8.11%）和AT/AT （7.95%）频率最高。分析得到转录组SSR重复序列的长度在10～158 bp之间,平均长度为53.23 bp。根据这些SSR位点,利用Primer Premier 3.0进行引物开发,共设计出9 492对SSR引物。随机选取200对引物,其中有197对能进行有效扩增,占选取SSR引物对的98.5%,同时37对引物在6份表型差异显著的香葱种质资源中呈现多态性。采用该37对引物对56份香葱种质鉴定多样性,发现在相似系数为0.68时,可将56份香葱种质分为4个类群,聚类结果与表型结果一致。以上结果表明,基于NCBI数据库香葱转录组测序开发的SSR标记丰富了香葱的分子标记数量,为香葱遗传多样性分析、种质资源鉴定提供充足可靠的标记来源。
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牛大力淀粉酶基因家族的生物信息学分析
《广西植物 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：该文基于不膨大和膨大的牛大力根的转录组测序结果,采用生物信息学技术对筛选到的28个牛大力淀粉酶基因进行分析.结果 表明:28个牛大力淀粉酶相关蛋白基因编码的氨基酸序列分子量为20.78~349.39 KDa;均为酸性蛋白部分;部分亚细胞定位在叶绿体;具有PLN02784 super family、AmyAc-family super family结构域;二级结构中除MsAm1、MsAm7、MsAm8、MsAm15、MsAm16、MsAm22、MsAm23、MsAm28中α螺旋占比最大外,无规则卷曲的比例最大;三级结构预测具有α淀粉酶结构、β淀粉酶结构、异淀粉酶结构等;淀粉酶基因家族共有86个作用元件,MsAm9的作用元件最多(42个);系统发育树表明MsAm15、MsAm16归于1类,且均具有motif 2、motif 3、motif 7,MsAm4、MsAm24、MsAm26归于1类,与拟南芥淀粉酶进行比对,AtBM4和MsAm6归为一类,AtAM2和MsAm2归为一类,AtBM8和MsAm5归为一类,AtBM4和MsAm6归为一类,AtAM10和MsAm22归为一类,AtIM3和MsAm17归为一类.这些分析结果可为今后深入研究28个牛大力淀粉酶的生物学功能和调控机制提供一定的理论依据,为牛大力根部膨大的研究及品种的改良提供参考.
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与甘蔗间作的花生叶片转录组分析
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为研究间作甘蔗对花生相关基因的表达调控及响应机制,以花生叶片作为材料,使用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对间作花生离甘蔗较近的边行(IPA_leaf)、间作花生离甘蔗较远的中间行(IPB_leaf)及单作花生(MP_leaf)叶片进行转录组的测序分析。将各样本获得的转录组数据进行两两比较,MP_leaf_vs_IPA_leaf、MP_leaf_vs_IPB_leaf和IPB_leaf_vs_IPA_leaf的差异表达基因数分别是1 806个、968个、1 302个,其中上调表达基因分别占61.13%、48.24%、65.05%。GO功能富集分析显示差异表达基因主要涉及细胞壁组织或生物合成、碳水化合物生物合成与代谢过程、细胞多糖生物合成与代谢过程、细胞葡聚糖生物合成与代谢过程、催化活性、氧化还原酶活性及过程等。KEGG富集分析表明差异表达基因主要涉及的代谢通路有苯丙素类生物合成、α-亚麻酸代谢、淀粉和蔗糖的代谢、类黄酮生物合成等。本研究通过花生叶片转录组分析,为研究间作花生叶片基因的表达调控机制提供基础数据资料。
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