科研产出
转录组测序分析外源水杨酸诱导茶树热激蛋白基因的响应
《江苏农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：水杨酸是诱导植物抗性机制中重要的信号分子，外源喷施水杨酸能够调控多种防御相关蛋白质，提升农作物的抗病能力。开展外源水杨酸诱导茶树抗性机制的研究能够挖掘抗病基因，为茶树抗病育种提供分子基础。本研究采集外源喷施水杨酸0 h、6 h、12 h、24 h、48 h的茶树叶片进行转录组测序与分析，结果表明，外源喷施水杨酸6 h、12 h、24 h、48 h时茶树叶片内差异表达基因数量分别为9 360个、3 399个、596个、115个，外源水杨酸处理后各时间点均发生差异表达的基因共604个。KEGG功能富集结果显示，处理后6 h时富集于植物激素信号转导、植物-病原菌互作、核糖体、剪接体和碳代谢通路上的差异表达基因数量分别为95个、73个、121个、94个、154个。差异表达基因中有12个热激因子基因、40个热激蛋白基因和12个WRKY家族转录因子基因上调表达。处理48 h后，无上调表达的热激因子基因，但仍有28个热激蛋白基因上调表达。病程相关蛋白基因在检测阶段均上调表达。外源水杨酸的诱导作用在处理6 h时最为明显，并且引起了大量热激蛋白的响应。本研究结果为开展外源水杨酸诱导茶树抗病机制和茶树抗病分子育种研究提供了参考。
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两个柠檬品种叶片离区响应乙烯利处理的转录组分析
《植物遗传资源学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：艾伦尤力克是尤力克柠檬的一个芽变品种,结果性状优良,但冬季落叶严重,影响翌年产量,且其落叶的响应机制目前尚不清楚.为探究柠檬叶片脱落的分子调控机制,以2个冬季落叶程度不同的柠檬品种艾伦尤力克和云柠1号为材料,分别于落叶前期(E24)、落叶中期(E48)和落叶后期(E72)采集叶柄离区,通过转录组测序比较2个品种间的差异表达基因.分析表明,落叶前期、落叶中期和落叶后期分别获得1400个、2466个和935个差异表达基因,其中落叶中期的差异基因数量最多.GO分析表明血红素结合、四吡咯结合、氧化还原酶活性、铁离子结合、转录调节活性以及对氧化应激的反应、细胞葡聚糖代谢过程、葡聚糖代谢过程、细胞外围、细胞壁等相关基因在这3个时期品种间均表现出显著差异.KEGG分析表明,落叶中期富集的差异基因数及相关代谢途径最多,主要集中在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、植物病原体相互作用和MAPK信号通路-植物等途径,通过对以上4个途径的差异表达显著的基因进行分析,最后筛选得到木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶蛋白、吲哚乙酸诱导蛋白、吲哚-3-乙酸-氨基合成酶、过氧化物酶、β-葡萄糖苷酶、发病相关基因转录激活因子AP2和发病机制相关蛋白等13个基因,这些基因可能与柠檬叶片脱落的调控有关.qRT-PCR验证这些基因的表达与转录组数据相一致.以上结论丰富了柠檬叶片脱落相关研究,为柠檬落叶候选基因筛选、落叶途径解析提供可靠数据.
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蒜芥茄响应大丽轮枝菌侵染的内源激素含量变化及其相关基因的表达分析
《植物生理学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：茄子黄萎病(Verticillium wilt)是由轮枝菌侵染引起的一种土传维管束病害,该病发生普遍,常造成茄子大幅度减产,是危害茄子生产的主要病害之一.蒜芥茄是栽培茄子的野生近缘种,对黄萎病具有抗性.为了揭示蒜芥茄(Solanum sisymbriifolium)响应大丽轮枝菌侵染的防御机制,本研究采用高效液相色谱(HPLC)和串联质谱分析技术,检测了蒜芥茄接种大丽轮枝菌0、12和48 h后四种主要内源激素(生长素、细胞分裂素、水杨酸和茉莉酸)含量的变化;并进一步利用Illumina转录组测序技术,探究植物激素信号转导途径中相关基因表达的变化情况.研究结果表明:(1)蒜芥茄接种大丽轮枝菌后,其根部主要激素含量均发生了一定的变化.生长素类含量呈现先增加后降低的变化趋势,且在接种后12 h达到峰值,其中吲哚甲酸(ICA)含量变化最明显,其在0~12 h阶段内急速增加;在细胞分裂素类激素中,顺式玉米素(cZ)和反式玉米素(tZ)含量在病原菌接种后先增加再降低,而异戊烯腺嘌吟(IP)和二氢玉米素(DZ)含量持续降低;水杨酸含量则呈现明显降低的趋势,且在接种病原菌后48 h内持续降低;茉莉酸类激素含量整体呈先降低后增加的变化趋势.(2)转录组测序及KEGG通路富集分析表明,蒜芥茄根部植物激素相关基因的表达也发生了明显的变化.从四大类植物激素的信号转导通路中共筛选到差异表达基因102个,其中在0~12 h阶段有43个差异表达基因,包括16个上调表达基因,27个下调表达基因;在12~48 h阶段有59个差异表达基因,包括44个上调表达基因,下调表达15个基因.以上研究结果表明,植物激素在蒜芥茄抗黄萎病过程中可能具有重要的作用.研究结果为后期深入分析并挖掘野生茄黄萎病抗性基因奠定了方向和基础.
关键词： 蒜芥茄 黄萎病 大丽轮枝菌 内源激素 差异表达基因
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西方蜜蜂工蜂不同虫态发育的转录组学分析
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】基于转录组学对西方蜜蜂工蜂不同虫态间的差异表达基因（DEGs）进行筛选和功能注释分析，揭示与工蜂生长发育相关的信号通路，为深入解析工蜂生长发育的分子调控机理提供基础数据。【方法】以西方蜜蜂工蜂的3日龄幼虫、1日龄蛹和1日龄羽化工蜂3个虫态为研究对象，利用llumina NovaSeq 6000平台进行转录组测序，采用DESeq2筛选不同虫态样品间的表达差异基因，然后分别进行GO功能注释分析及KEGG信号通路富集分析，并通过实时荧光定量PCR进行验证。【结果】经转录组测序，在西方蜜蜂工蜂3日龄幼虫与1日龄蛹间筛选出4823个差异表达基因（51.86%上调，48.14%下调），在1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间筛选出3295个差异表达基因（57.51%上调，42.49%下调），在3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间筛选出5267个差异表达基因（52.95%上调，47.05%下调）。GO功能注释分析结果显示，3日龄幼虫与1日龄蛹间的差异表达基因注释到43个GO功能条目，1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到45个GO功能条目，3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到44个GO功能条目，主要涉及细胞过程、细胞部分及结合等。KEGG信号通路富集分析发现，3日龄幼虫与1日龄蛹间有2905个差异表达基因富集到332条KEGG信号通路上，其中17条KEGG信号通路呈显著富集，涉及核糖体、氧化磷酸化和昆虫激素生物合成等；1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间有1644个差异表达基因富集到331条KEGG信号通路上，其中45条KEGG信号通路呈显著富集，涉及氧化磷酸化、生热作用和胰岛素分泌等；3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间有2958个差异表达基因富集到337条KEGG信号通路上，其中14条KEGG信号通路呈显著富集，涉及核糖体、蛋白酶体和胰岛素分泌等。6个随机挑选差异表达基因的实时荧光定量PCR检测结果与转录组测序结果相符，即转录组测序结果可靠。【结论】昆虫激素生物合成通路相关差异表达基因调控与西方蜜蜂工蜂各虫态JH滴度变化规律一致，氧化磷酸化信号通路则与各虫态的营养摄入和活动行为相关，而胰岛素分泌通路涉及各虫态的营养调控、脂肪体合成及细胞凋亡。可见，昆虫激素生物合成、胰岛素分泌和氧化磷酸化3种信号通路在西方蜜蜂工蜂幼虫、蛹和成虫的发育调控中发挥着重要作用。
关键词： 西方蜜蜂 工蜂 生长发育 差异表达基因 信号通路 转录组测序
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睡莲叶片胎生发育转录组分析
《热带作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：睡莲叶片胎生现象是繁育途径的重要补充,对种群的传播、扩散和生态环境的适应性有重要作用。通过转录组测序技术筛选和分析睡莲叶片胎生现象相关的代谢路径和调控基因,为深入认识睡莲叶片胎生发育的分子机制提供参考。以叶片具有胎生现象的‘小花睡莲’（X）和叶片无胎生现象的‘蓝星睡莲’（L）为材料,利用RNA-Seq技术对叶片4个发育阶段的叶脐部分进行生物信息学分析。分析对照（L）和样品（X）叶片不同发育阶段测序结果:筛选出的差异表达基因（DEGs）中,34 909个基因（48.65%）表达上调,36 850个基因（51.35%）表达下调。DEGs分析显示,随着叶片的发育,X和L上调基因和下调基因数均呈增加趋势。对L1-vs-X1、L4-vs-X4阶段的GO和KEGG功能富集分析表明,DEGs主要富集在质膜和膜相关成分、胞外区域、细胞壁等相关的细胞组分中,涉及到代谢过程、生物合成和应急响应等;Pathway代谢通路表明,DEGs主要参与到植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、氨基酸类代谢、类黄酮生物合成、甘油磷脂类代谢以及细胞周期相关等过程。对DEGs进一步分析,克隆出了4个可能参与睡莲叶片胎生发育的转录因子。
关键词： 睡莲 叶片胎生 转录组分析 差异表达基因 代谢通路
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水稻Epagri108铁毒胁迫条件下表达谱芯片数据分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：铁是水稻必需的微量营养元素之一,但是土壤中积累过量亚铁盐会对水稻造成毒害作用。本研究通过生物信息学方法挖掘水稻Affymetrix表达谱芯片的数据,研究水稻种质Epagri108在铁毒胁迫处理和对照条件下的基因差异表达情况。结果显示,筛选到差异倍数在2倍及以上的基因407个,以对照处理组作为参照,铁毒胁迫条件下上调基因330个,下调基因77个。Gene Ontology和信号通路分析结果表明,这些差异表达基因主要涉及氧化还原反应、糖代谢、氨基酸代谢等生物学过程。本研究通过挖掘这些数据,初步探讨水稻在铁毒胁迫处理条件下的基因表达模式,为进一步揭示水稻耐受铁毒胁迫相关的分子机制提供了科学依据。
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大蜡螟触角转录组及嗅觉相关基因分析
《应用昆虫学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】大蜡螟Galleria mellonella Linnaeus是世界范围内蜂群中普遍存在的害虫,给世界养蜂业带来了巨大的危害。本研究旨在建立大蜡螟触角转录组数据库,挖掘大蜡螟嗅觉相关基因,为今后利用嗅觉基因靶标防治大蜡螟提供分子生物学信息数据。【方法】利用高通量测序平台(Illumina HiSeqTM 2500)对大蜡螟触角进行转录组测序和组装,通过筛选转录组数据库,鉴定出嗅觉相关基因。【结果】成功构建了大蜡螟触角转录组,经序列拼接获得188 278条unigenes,平均长度为781 bp,N50为1 161 bp。使用BLAST软件将大蜡螟触角unigenes序列与7大公共数据库比对,共注释到108 047条unigenes,其中NR数据库注释的unigenes最多,为78 746条,占41.82%,且NR注释的大蜡螟unigenes中与家蚕Bombyx mori类似基因最多,为18.4%。将unigenes与GO数据库比对发现,共有69 794条unigenes注释到GO数据库中,按照其所参与的生物过程、细胞组分和分子功能对其进行GO功能分类,共含有55个亚类,其中参与结合和催化功能及代谢过程的unigenes比例较大;KEGG代谢途径分析表明,14699条unigenes形成231条代谢通路,其中被注释在信号传导通路中的unigenes最多,为2 401条,占16.33%。进一步基因注释分析,鉴定得到226个候选嗅觉相关基因,包括52个气味结合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)基因,36个化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)基因,80个气味受体(Odorant receptors,ORs)基因,56个离子型受体(Ionotropic receptors,IRs)基因和2个感觉神经元膜蛋白(Sensory neuron membrane proteins,SNMPs)基因;通过比较雌、雄大蜡螟转录组鉴定出114个差异表达基因,包括5个嗅觉相关基因(OBP8、OBP17、CSP3、CSP34和OR15);114个差异表达基因中,66个基因在雌蛾触角中高表达,48个基因在雄蛾触角中高表达。【结论】本研究获得了大蜡螟触角转录组数据,并鉴定出候选嗅觉相关基因,结果为进一步研究大蜡螟的基因功能及嗅觉感受机制奠定分子基础。
关键词： 大蜡螟 触角转录组 高通量测序 基因注释 嗅觉相关基因 差异表达基因
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紫娟茶树叶片不同发育期花青素积累及合成相关基因的表达
《茶叶科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为明确紫娟茶树(Camellia sinensis cv.Zijuan)叶片发育中花青素积累特性及合成途径上相关基因的表达特点,利用液质联用法(HPLC-MS)、转录组测序(RNA-Seq)和数字基因表达谱技术(DGE),分析了紫娟茶树芽、第二叶、开面叶和成熟叶4个发育期花青素的种类、含量及合成相关基因的表达水平。结果表明,花青素积累量随叶片发育先增加后减少,第二叶含量最大(9.87 mg·g~(-1))、成熟叶含量最小(0.11 mg·g~(-1)),与叶色表现相吻合。结构基因PAL在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达;C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H和ANS表达模式相似,表达量均随叶片发育而降低,在芽期高表达,在成熟叶全部下调表达;FLS在第二叶上调表达,在成熟叶下调表达,与花青素积累情况一致;DFR在各发育期均有上调和下调表达。GT和ACT表达模式相似,在第二叶、开面叶和成熟叶上调表达;ANR和LAR表达模式相似,在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达。b HLH、MYB和WDR在各发育期均有上调或下调表达。说明紫娟茶树叶片不同发育阶段结构基因和调控基因的表达水平不同,导致花青素积累存在差异,具有一定的时间表达特异性。
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基于数字基因表达谱分析的茶树花不育基因挖掘
《作物学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：茶树每年都要开花结实,消耗大量的养分,导致茶树鲜叶产量减少和品质降低。了解茶树的不育机制有助于培育茶树不育品种。本研究以福鼎大白茶(父本)、佛香2号(母本)及其杂交后代(不育)茶树花为材料,利用数字基因表达谱技术对3个茶树花的c DNA文库进行差异基因表达谱分析。筛选出在父本花与子代不育花、母本花与子代不育花之间共有而在父本花与母本花之间没有的差异表达序列1219条,被认为是茶树不育性候选基因。GO功能显著性分析表明,这些基因功能中代谢过程、催化活性、水解酶活性表现为富集;KEGG代谢分析表明,差异表达基因涉及氨基酸、糖、次生代谢、植物信号传导途径以及能量代谢等过程。以植物激素信号转导通路分析发现,16个与生长素信号途径相关基因中,除5个ARF家族基因在子代不育花中上调表达外,其他的基因均下调,推测生长素信号转导是茶树花不育的重要因素。随机抽取5个基因进行实时荧光定量PCR验证,其结果与测序结果一致。本研究发现的不育候选基因可用于茶树花不育机制的深入研究和不育基因的筛选。
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干旱胁迫下割手密根系转录组差异表达分析
《中国农业科学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探明云南割手密82-114受干旱胁迫的内在分子机制,挖掘与抗旱密切相关的功能基因,提高割手密抗旱基因的研究与利用。【方法】以干旱胁迫24、48和72 h的云南割手密82-114的根系进行Illumina Hi Seq TM 4000高通量转录组测序分析,将组装得到的Unigene分别与Swiss-Prot、Nr、KOG、Pfam和KEGG数据库进行比对,利用RPKM来衡量各样本间的基因表达丰度,以FDR≤0.05和|log2 fold change|≥1来评估样本间的差异表达基因,通过Gene Ontology(GO)数据库、KEGG pathway数据库对不同干旱胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】未胁迫处理的CK与胁迫24、48和72 h后的样本转录组分别检测到134 724、130 368、133 564和131 321个表达基因,与CK相比,各胁迫样本显著上调(或下调)的差异表达基因分别有3 061(1 302)、2 304(2 841)和3 236(2 525)个;以FDR值=0为筛选条件,3个样本的极显著差异表达基因主要参与转录激活、水分运输、DNA结合、ATP结合及细胞膜、跨膜运输和防御反应等有关代谢活动。GO富集分析表明:3个胁迫处理的样本在生物学途径中富集最多的类别并不完全相同,其中,胁迫24 h与48 h的样本富集最多的类别是与DNA依赖型转录和转录调节子相关的基因,胁迫72 h样本富集最多的类别是与翻译相关的基因;而在细胞组件和分子功能中,3个胁迫样本富集最多的基因类别均是与内在的膜、核和ATP结合相关的基因。KEGG富集分析表明:胁迫24 h的样本有2 248个差异表达基因参与了107条代谢途径,胁迫48 h的样本有2 114个差异表达基因参与了130条代谢途径,胁迫72 h的样本有2 392个差异表达基因参与了144条代谢途径;经KEGG显著性富集分析,筛选到鞘糖脂生物合成途径、MAP激酶信号途径和ABC转运蛋白等与非生物胁迫或逆境相关。【结论】获得3个干旱胁迫样本与CK样本间差异表达基因的变化及其功能信息,发现参与云南割手密82-114干旱胁迫响应相关的细胞外信号调节激酶、磷脂酶D、β-氨基己糖苷酶和ATP结合盒B亚族(MDR/TAP)-1等,获得在整个干旱胁迫时期稳定上调表达基因70个,稳定下调表达基因11个,通过同源基因序列的比对分析,阐明这些基因在各自的代谢通路中被强烈诱导或抑制表达,显示与干旱胁迫存在密切关系。
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