代谢组与转录组联合解析赤皮青冈叶片黄化变异机制

为揭示赤皮青冈叶色黄化变异机制,该研究以赤皮青冈叶色变异植株和正常植株的叶片为试验材料,采用超高效液相色谱串联质谱法和高通量RNA测序技术分别进行代谢组和转录组分析.结果表明:(1)代谢组在正离子(POS)、负离子(NEG)模式下分别检测出正常植株和突变体之间存在 257 个和 357 个显著差异代谢物(SCMs),其中槲皮素、白矢车菊素、杨梅素等多种黄酮类化合物及其糖苷衍生物(吡喃酮啡肽A、异鼠李素 3-葡糖苷酸等)在突变体中显著上调,而叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等色素含量则显著下降.(2)转录组测序检测出 4 146 个差异表达基因(DEGs),其中 1 711 个基因上调表达,2 435 个基因下调表达.(3)KEGG富集分析表明,SCMs和DEGs显著富集到光合作用、卟啉与叶绿素代谢、类黄酮生物合成等途径.综上表明,突变体叶色黄化可能是受到叶绿素合成受阻、叶绿体发育异常及黄酮物质合成增加等因素的综合影响.此外,MYB和bHLH家族基因在突变体中显著上调,证实该两类转录因子参与调控类黄酮生物合成.该研究结果为植物黄化突变的分子机制研究提供了新的见解,也为叶色功能基因挖掘与园林植物育种工作提供了参考.     

转录组学技术在急性肾损伤中的应用进展

急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)是一种常见的临床危重症,发病机制复杂,缺乏有效的防治策略.近年来,转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)技术已广泛应用于AKI分子机制的研究,加深了对AKI亚型和病理生理过程的认知.与常规的全转录组测序(bulk RNA sequencin...     

微生物转录组学技术研究进展

随着分子生物技术的不断进步,转录组学技术已广泛应用于生物基因表达水平的研究。近年来,针对微生物转录组学的研究技术也在不断发展。在基因层面上,由片段RNA与微生物样本进行互补验证,发展到直接对全长RNA进行测序得到序列信息;在空间上,由传统群体转录组发展到空间、单细胞以及表观等层面的研究。随着转录组学技术在微生物研究领域中的应用,相应的缺陷也逐渐显现并不断被完善。本文主要是对微生物研究方面传统的和新型的转录组学技术进行了总结归纳,为微生物转录组学研究提供参考。     

单细胞转录组分析研究进展

目前常规的转录组分析方法无法揭示单个细胞之间基因表达的异质性,也难以对极少量细胞进行分析,单细胞转录组分析技术为此提供了有效的研究工具。对单细胞转录组分析技术的历史、发展、策略、方法和应用进行综述。     

榆树叶片形成虫瘿过程中转录组学分析

榆瘿蚜取食侵染榆树叶片形成了榆树虫瘿,本研究采用新一代的高通量Illumina Hi Seq^TM 2000技术测序平台对榆瘿蚜取食刺激的榆树叶片进行转录组测序和功能注释,利用生物学方法对基因表达和功能进行研究。测序获得23.19 Gb碱基序列信息,通过对测序数据进行序列过滤、拼接和去冗余,共获得102 017个Unigenes,通过NR与BLAST等数据库比对,其中有37 899个(37.15%) Unigense被注释。利用KOG、GO、KEGG等数据库对榆树虫瘿叶片的Unigense进行比对,按功其能将匹配的Unigenes基因划分25大类;GO注释将信息归纳为基因的3大主类,57个亚类;以KEGG数据库为参考,将Unigene定位到110个不同的代谢通路,包括氧化应激防御、植物激素信号转导、碳水化合物以及次生物代谢等代谢相关的Unigenes通路。本研究通过二代高通量转录组测序技术研究榆瘿蚜侵染下榆树虫瘿的相关基因,为今后研究榆瘿蚜侵染榆树叶片形成虫瘿的分子机理提供了基础资料。     

基于转录组测序的羽衣甘蓝叶色相关基因分析

叶色是羽衣甘蓝重要的观赏性状之一。本研究采用Illumina Hi-Seq2500高通量测序技术,对基因型纯合的紫叶和白叶羽衣甘蓝叶片进行转录组测序,筛选差异基因并与GO和KEGG数据库比对进行注释分析,分析羽衣甘蓝叶色形成相关基因。结果显示,获得高质量短读序共104 608 770条,筛选出紫叶相对白叶的差异表达基因1 993个,其中上调表达基因1 094个,下调表达基因899个。根据GO功能分类可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类64功能组。根据KEGG代谢通路分析可以分为171类,在叶色相关的类黄酮生物合成途径中黄酮醇合成酶(FLS)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)上调以及类胡萝卜素生物合成途径中的类胡萝卜素β-环化酶上调与紫叶形成关系密切。本研究丰富了羽衣甘蓝的转录组信息,获得了一些差异表达基因,为进一步研究羽衣甘蓝叶色形成的遗传机制提供了有价值的信息。     

建兰花色形成的分子调控机理研究

为探究建兰花色形成的分子调控机理,该研究以同株建兰黄绿色、红色花瓣为实验材料,采用高通量Highseq测序技术进行转录组文库构建,从基因水平探索花色物质的合成代谢通路及关键调控基因的转录活性。结果表明:(1)转录组测序共获得131 110 030条过滤序列(Clean Reads)、106 479条单基因(Unigenes),通过NR、GO、COG、KEGG等公共数据库比对,获得了29 748个有注释信息的Unigenes。(2)建兰黄绿色花瓣与红色花瓣中包括20个类黄酮合成代谢相关差异表达基因,与黄绿色建兰花瓣相比,红色花瓣中776个基因转录表达量上升,589个基因转录表达量下降,在KEGG数据库被注释到93条代谢通路,涉及6条类黄酮合成代谢相关的途径,共20个差异表达基因(83Unigenes)。(3)QRT-PCR分析显示,所选20个基因在建兰2种颜色花瓣中的表达量比值趋势与转录组FPKM比值趋势一致,表明该研究获得的转录组数据具有较高的参考价值;其中分支酸、苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟化酶、4-香豆酸:辅酶A连接酶基因表达上调,有利于类黄酮前体积累;查尔酮合成酶、二氢黄酮醇还原酶、花青素合成酶基因在黄绿色花瓣中几乎不表达,在红色花瓣中表达明显上调,可能与建兰花色形成相关。     

利用下一代测序技术进行转录组学分析

转录组学的分析已成为基因表达调控研究的重要工具,而高通量测序技术的整合成为了转录组学研究的有利工具。     

野生建兰根系共生真菌群落结构及生物学功能

[目的]为探究建兰Cymbidium ensifolium根系共生真菌群落结构及生物学功能.[方法]利用高通量测序技术和FunGulid数据库,对来自湖南省(HN)、福建省(FJ)、贵州省(GZ)和云南省(YN)的4个样品的野生建兰根围土壤、根表和根内3个生态位的共生真菌种群结构与功能进行鉴定和预测.[结果]建兰根系共...     

两种国兰C类花发育MADS基因的克隆与表达研究

该研究以蕙兰(Cymbidium faberi)和墨兰(Cymbidium sinense)为材料,利用RT-PCR对AGAMOUS (AG)基因进行克隆,并利用qRT-PCR进行组织表达.结果 表明:(1)获得3个AG基因均属于植物特有的C类MIKC型MADS-box基因,其中2个蕙兰AG基因命名为CfAG1(登录号...     

3个玉米黄叶突变体的光合特性研究

在农业生产中光合作用是作物积累生物量的主要方式,其主要依赖于多种光合色素和完整的叶绿体结构与功能。而玉米叶色突变体对于研究叶绿体发育、提高玉米光合作用能力和产量具有重要意义。以两个玉米自交系郑58(Z58)和B73为对照,对从甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulphonate,EMS)处理后的不同玉米诱变群体中筛选到的2株黄叶突变体yl-1(yellow leaf-1,Z58背景)、yl-2(yellow leaf-2,B73背景)以及从玉米自交系Z58中发现的1株自然黄叶突变体yl-3(yellow leaf-3)等3个表型相似的玉米黄叶突变体的形态特征、光合色素含量、叶绿素合成前体物质含量进行了比较研究。结果表明,与对照相比,3个突变体在整个生长周期内均呈现不同程度的黄叶表型、不复绿、植株矮小、发育迟缓;叶片总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均显著降低(P<0.05),叶绿素a/叶绿素b比值显著升高(P<0.05);不同突变体的各类叶绿素合成前体物质含量有不同程度的降低。3个突变体的黄叶表型可能是由不同基因的突变导致相关四吡咯化合物合成异常引起的。研究结果为定位...     

Cytokinins promotion of flowering in Cymbidium ensifolium var. misericors in vitro

Callus-derived rhizomes of Cymbidium ensifolium var. misericors produced flowers precociously on a defined basal medium (1/2MS) containing of NAA with thidiazuron (TDZ), N⁶-(2-isopentenyl) adenine (2iP) or N⁶-benzyladenine (BA) within 100 d of culturing. Among eight cytokinins tested, TDZ at 3.3–10 µM or 2iP at 10–33 µM combined with 1.5 µM NAA were the most effective combinations for achieving flower induction in vitro. These undersized flowers were physically normal and bloomed for two weeks in vitro.     

3种卫矛属植物叶片秋冬季转色期生理生化特征研究

以疏花卫矛(Euonymus laxiflorus)、丝棉木(E.maackii)和卫矛(E.alatus)3种卫矛属植物为试验材料,测定叶片转色期叶色参数和相关生理生化指标,探讨各项指标的变化规律和内在联系,为优良色叶植物的筛选提供依据。结果表明:(1)转色期,疏花卫矛的明亮度参数L~*和色素参数b~*(黄/蓝)呈上升趋势,色素参数a~*(红/绿)变化不大;丝棉木的L~*和b~*呈先上升后下降的单峰曲线,a~*呈上升趋势;卫矛的L~*和b~*变化不大,a~*呈上升趋势。(2)3种植物的叶绿素含量在转色期呈明显下降趋势;疏花卫矛的花色素苷相对含量、花色素苷/叶绿素的值较为平稳,类胡萝卜素/叶绿素的值呈上升趋势;丝棉木和卫矛的花色素苷相对含量、花色素苷/叶绿素的值均呈上升趋势,类胡萝卜素/叶绿素的值保持平稳。(3)3种植物苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性呈下降趋势,查尔酮异构酶(CHI)活性呈先上升后下降的单峰曲线;卫矛的过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性保持平稳,疏花卫矛和丝棉木的POD活性呈上升趋势,疏花卫矛的PPO活性保持平稳,丝棉木的PPO活性呈下降趋势。(4)疏花卫矛和卫矛的可溶性糖和淀粉的质量分数呈先上升后下降的单峰曲线,丝棉木的可溶性糖和淀粉的质量分数呈上升趋势。(5)相关性分析显示,疏花卫矛呈现黄色主要是因为叶绿素的分解,丝棉木和卫矛呈现红色是因为花色素苷的合成,可溶性糖、淀粉、CHI对花色素苷的合成有一定作用,POD对叶片呈现红色有促进作用,PAL和PPO活性对花色素苷的合成无显著影响。     

墨兰‘达摩’原叶绿素酸酯氧化还原酶基因CsPORB功能的初步研究

为了解墨兰‘达摩’(Cymbidium sinense ‘Dharma’)的POR基因功能,从其嫩叶中克隆得到CsPORB基因。CsPORB的开放阅读框长度为1 200 bp,编码399个氨基酸,CsPORB分子量为43.13 kDa,理论等电点9.30;Cs PORB与其他物种的POR蛋白序列高度同源,在进化关系上较为保守;qRT-PCR表达分析表明,CsPORB在墨兰不同发育阶段和不同组织中的表达有明显差异,其集中于生长旺盛的嫩叶中表达。经高表达转基因表型验证,35S:CsPORB转拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株中PORB及其下游叶绿素合成代谢酶活性显著提高,叶绿素含量增加,尤其在黑暗处理1周后,35S:CsPORB转基因植株仍表现持绿表型。因此,CsPORB基因可能在墨兰‘达摩’叶绿素合成代谢中发挥重要作用。     

欧洲卫矛秋冬转色期叶色变化的生理机制

以3个欧洲卫矛(Euonymus europaea)品种‘矮生’(Euonymus europaea‘Pumilis’)、‘八仙花’(E.europaea‘Aldenhamensis’)和‘白果’(E.europaea‘Albus’)为试验材料,测定其秋冬转色期叶色参数及各项生理指标的变化,分析色素与叶色参数、可溶性糖、相关酶的关系,探讨欧洲卫矛转色期叶片的呈色机理,为后期园林应用提供依据。结果表明:(1)‘八仙花’、‘白果’叶片明度参数L*值、色素参数b*值(黄/蓝)呈先升后降的单峰曲线,‘矮生’的L*值、b*值呈先降后升的单峰曲线,3个品种色素参数a*值(红/绿)在转色期间均不断上升。(2)各品种叶片叶绿素含量随生育期整体呈下降的趋势,主要是叶绿素a减少,叶绿素b与类胡萝素下降较为平稳;花色素苷含量、花色素苷/叶绿素比值呈上升趋势,类胡萝素/叶绿素比值整体呈下降的趋势。(3)各品种叶片可溶性糖含量随生育期呈先升后降的单峰曲线,它们的PAL活性呈波动上升趋势,POD活性整体呈下降趋势,PPO活性呈缓慢上升趋势。(4)相关性分析显示,3个品种叶色参数a*值与花色素苷含量均呈极显著正相关关系,‘矮生’花色素苷含量与叶绿素、类胡萝素含量呈显著负相关关系,‘八仙花’、‘白果花’的花色素苷含量与叶绿素、类胡萝卜素含量呈不显著负相关关系。研究发现,影响欧洲卫矛秋冬转色期叶片变红的主要因素是叶绿素、花色素苷和可溶性糖相对含量及PAL、PPO活性,类胡萝卜素含量对叶片变红的贡献不大,POD活性对叶片变红无直接影响。     

Seasonal correlations of specific leaf weight to net photosynthesis and dark respiration of apple leaves

Specific leaf weight (SLW), net photosynthesis (P_n), and dark respiration (R_d) of apple leaves were monitored for an entire growing season. Leaves were sampled from the canopy interior and periphery to provide a range of SLW. Leaf P_nwas linearly correlated with SLW until mid-August, when P_nbegan to decline. During September the relationship between SLW and P_nwas a quadratic. Leaf R_dand SLW were linearly correlated throughout the season. Leaf P_nand R_dwere significantly correlated through most of the season, but the relationship was not always linear. Specific leaf weight appears to be a reliable index of the previous light environment of a leaf, but use to estimate P_nis probably limited to the first half of the season, because of increased variation after mid-August.Former Graduate Research Assistant (presently Assistant Professor, Department of Horticulture and Forestry, Rutgers University, Cook College, New Brunswick, NJ 08903, USA) and Associate Professor, respectively.