盐胁迫对昆虫病原真菌环链棒束孢生长及基因表达的影响（英文）

环链棒束孢Isaria cateniannulata是一种重要的昆虫病原真菌,广泛应用于茶园害虫的防治。环境胁迫是影响该菌株生长、扩散和菌株毒力的不利外界因素,其中盐胁迫对环链棒束孢的生长和基因转录表达的影响尚不清楚。本研究采用0 (对照)、0.6和1.0mol/L的NaCl处理菌株,观测不同浓度NaCl对菌株表型的生长抑制作用,并对3组处理做了转录组分析。结果表明,3组处理共拼接到37 833个转录本,得到10 441个unigenes。与对照组相比,0.6和1.0mol/L NaCl处理组共鉴定出1 074个和2 412个差异表达基因,其中697个和1 201个表达上升,377个和1 211个表达下降。这些差异表达基因分别参与了碳水化合物和氨基酸的代谢、核糖体的生物合成、脂肪酸的合成与降解。为了验证转录组结果的准确性,本研究进一步通过qRT-PCR技术验证了 12个差异表达基因的表达谱,研究结果为进一步了解环链棒束孢抵抗盐胁迫的分子机理奠定了理论基础。     

环链棒束孢IcHsp104与IcHsp78的克隆及在不同胁迫条件下的表达检测

【背景】环链棒束孢(Isariacateinannulata)是一种重要的虫生真菌,许多环境因子的胁迫作用影响了该菌在田间的生防效果。【目的】热休克蛋白酪蛋白溶解蛋白酶(HeatShockProteinCasein LyticProteinase,Hsp100/Clp)是一类ATP依赖型Hsp100家族蛋白,克隆该菌株Hsp100/ClpB家族的2个关键基因IcHsp104与IcHsp78,探索该对基因在应对不同温度及盐浓度胁迫下的作用。【方法】通过前期获得的转录组数据库,采用本地BLAST方法对环链棒束孢Hsp100家族基因进行分析筛选。通过RT-PCR技术,对环链棒束孢Hsp100基因的编码区(Open Reading Frame,ORF)进行碱基验证。通过分子生物信息学分析软件,对环链棒束孢Hsp100基因的氨基酸结构、进化树、功能结构域和三级结构进行分析。通过不同温度及盐浓度处理菌株,采用荧光定量PCR(Real-TimeQuantitative PCR,RT-qPCR)技术,对获得的基因进行表达检测。【结果】共筛选出2个环链棒束孢Hsp100/ClpB基因Hsp104与Hsp78,将其命名为IcHsp104与IcHsp78,2个基因分别编码923个和805个氨基酸,分子量分别为103.199 kD和88.805 kD;2个基因均与棒束孢属、白僵菌属和虫草属3个物种的亲缘关系最近,但2个基因之间的同源性较低;2个基因编码的蛋白均为经典的AAA+-ATPase家族蛋白,三级结构以α螺旋为主。另外,经高低温处理菌株后,2个基因的表达均会上调,并随处理时间的延长上升越显著,而且高温胁迫组显著强于低温组。经不同浓度氯化钠处理后,低浓度组2个基因的表达量均上调,高浓度组2个基因的表达量均受到抑制。【结论】环链棒束孢IcHsp104与IcHsp78基因在抵抗外界温度及盐胁迫过程中起到重要的作用,为后续环链棒束孢应对环境胁迫的机理研究提供了理论基础。     

NaCl胁迫下哈茨木霉ACCC32524的转录组和代谢组分析

【目的】通过分析NaCl胁迫下哈茨木霉(Trichoderma harzianum)ACCC32524转录组和代谢组数据,研究差异表达基因及次级代谢产物的变化情况,初步探索响应NaCl胁迫的分子机制。【方法】利用Illumina HiSeq XTen高通量测序平台完成0、0.4、0.6 mol/L NaCl浓度胁迫培养下哈茨木霉ACCC32524的转录组测序,GC-TOF-MS技术完成对0mol/L和0.6mol/LNaCl胁迫培养下的差异次级代谢产物检测,利用相关软件及数据库对差异表达基因(DEGs)和次级代谢产物的注释、筛选和分类,并进行RT-qPCR验证。【结果】本研究分别得到0.4 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下417和733条差异表达基因;GO富集分析显示,分别有318和582条差异表达基因注释到生物学过程、分子功能和细胞组分3个一级分类和40个二级分类;COG分类结果表明分别有232和414条转录本为20个类别,涉及差异表达基因最多的分别为氨基酸的转运和代谢、一般功能预测、碳水化合物的转运和代谢;KEGG代谢途径分析结果表明,分别有75和96条基因归到25个代谢通路中(P≤0.05),其中涉及差异基因最多的是氨基酸的生物合成和2-氧代羧酸代谢通路。从转录组数据中共筛选出与渗透调节、离子转运、活性氧清除等22个耐盐相关基因。0 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下的代谢组数据中共筛选出101个差异次级代谢产物,包括8种积累量上调和93种下调物质,其中36个得到定性,分属于糖类、有机酸和氨基酸等9个分类中。RT-qPCR验证挑选的差异表达基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致。【结论】NaCl胁迫下引起哈茨木霉ACCC32524基因及次级代谢产物发生明显变化,细胞代谢途径发生明显偏移,这些进程共同作用减少NaCl对细胞的毒害作用,为木霉菌的耐盐机理研究提供重要信息。     

环链棒束孢hsp90基因的克隆及冷热胁迫下的表达特征分析

通过本地Blast筛选转录组数据库方法,首次克隆了环链棒束孢热休克蛋白90基因全长cDNA序列,命名为Ichsp90（GenBank登录号KT944289）。克隆结果表明,该序列含有2 284个碱基,包括一个含2 097个碱基的开放阅读框,编码699个氨基酸,推测蛋白的分子量为79.23kDa,等电点（pI）为4.86,且含有5个Hsp90家族特征基序和胞质特征序列MEEVD,推导的氨基酸序列与其他丝状真菌相似性在92%-96%之间。用qRT-PCR方法分析了冷热胁迫下,该基因在环链棒束孢中的相对表达情况,结果表明：在4℃冷胁迫下15min检测到Ichsp90表达量下降到最低点,为对照的-1.8倍;随后表达量开始上升,至120min表达量是对照的1.07倍。在39℃高温胁迫下,60min Ichsp90表达量达到最高峰,为对照样品的5.02倍;随后表达量开始下降,至110min为对照样品的2.46倍。因此推测,Ichsp90基因在环链棒束孢抵抗外界温度胁迫中发挥重要的作用。     

交替氧化酶在麻疯树盐胁迫响应中的作用

麻疯树耐贫瘠,能在降水量少、环境恶劣的地区种植,但麻疯树的抗逆机理至今尚未揭晓。研究了盐胁迫对麻疯树生长的影响以及交替氧化酶(AOX)在麻疯树盐胁迫响应中的作用。结果表明,麻疯树具有较强的耐盐性,200 mmol/L和400mmol/L NaCl处理对麻疯树幼苗生长影响不大,叶片叶绿素含量和细胞含水量与对照组材料相比无明显差异。1 mol/L NaCl处理时麻疯树生长减缓,气孔开度降低,但未表现出明显的胁迫损伤。盐胁迫条件下,AOX呼吸和AOX基因的转录水平明显上升。与对照组材料相比,AOX基因转录水平在200 mmol/L和400 mmol/L NaCl处理时上升近两倍,而在1 mol/L NaCl处理时上升近3倍。结果表明,AOX可能在麻疯树盐胁迫应答过程中起关键作用,与减轻植株氧化损伤有关。     

玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)侵染小菜蛾的表达谱分析

【背景】昆虫病原真菌对寄主的侵染是一个十分复杂的过程,是多基因共同作用的结果。玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea) IFCF01菌株对小菜蛾具有很高的致病力,然而有关玫烟色棒束孢对小菜蛾致病的相关基因少见报道。【目的】筛选玫烟色棒束孢侵染小菜蛾相关基因,为更好地利用玫烟色棒束孢防治小菜蛾提供基因靶点。【方法】采用第二代高通量测序技术RNA-Seq,对玫烟色棒束孢侵染小菜蛾2–3龄幼虫4、8、12、16、24、30、36 h的虫菌混合样品(处理组)及纯培养玫烟色棒束孢(对照组)进行测序分析并筛选差异表达基因,结合生物信息学方法分析差异基因涉及的功能模块和信号通路。【结果】玫烟色棒束孢侵染小菜蛾混合样品与纯培养玫烟色棒束孢对照组对比分析共获得28 384个差异基因,其中显著差异表达基因274个,上调表达118个,下调表达156个。筛选获得的显著差异表达基因,特别是上调表达基因可能与玫烟色棒束孢对小菜蛾的侵染有关。GO二级分类显示,差异表达基因能够注释到36个GO条目中,包含18个生物学过程、9个细胞组分和9个分子功能。KEGG通路分析显示共有171个差异表达基因(differentially expressed gene,DEG)注释到132个通路中,其中有66个DEG显著富集在14个通路中。这些显著差异表达基因中大部分为玫烟色棒束孢侵染过程中潜在致病毒力相关基因。【结论】本研究为筛选玫烟色棒束孢侵染小菜蛾致病相关基因提供重要数据库,也为阐明玫烟色棒束孢对小菜蛾的侵染机制提供基础。     

基于转录组测序的扎龙湿地野大麦耐盐性分析

通过转录组测序技术对扎龙湿地野大麦幼苗在200 mmol/L NaCl胁迫2 d后的叶片进行分析。对测序结果进行De novo拼接后,将差异表达基因在GO、KEGG数据库中进行比对注释。结果表明:NaCl胁迫2 d后,对照组与处理组分别获得Unigene序列61038个和46754个,检测到差异表达基因25465个,差异基因GO功能注释到3个大类的55个功能组。差异表达基因被注释到135个Pathway上,直观地显示出NaCl胁迫下野大麦幼苗体内发生调节及改变的代谢过程和信号通路,其中主要涉及光合作用、脯氨酸代谢、叶绿素代谢等途径。通过对野大麦幼苗叶片转录组分析,发掘相关耐盐基因,有助于培育野大麦及其近缘作物新品种,并对揭示植物耐盐性分子机制及相关代谢途径具有重要意义。     

基于转录组学的蓖麻耐盐基因的挖掘

为获取蓖麻耐盐基因的序列信息,挖掘盐胁迫下差异表达基因及相关代谢途径,本研究以盐胁迫（300 mmol/L NaCl）处理0、12和24 h后通篦5号的幼苗真叶为试验材料,借助高通量测序技术进行转录组测序分析。结果表明,在盐胁迫12 h和24 h分别有4822和3103个差异表达基因。对共有的1872个差异表达基因进行共表达模式聚类分析,发现这些基因共有3种表达模式。KEGG代谢通路分析结果显示,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解（ko00280）、植物昼夜节律调控（ko04712）以及淀粉和蔗糖代谢（ko00500）3个通路在盐胁迫适应过程中显著富集;GO功能富集分析结果显示,多数差异表达基因被富集到生物过程中,其中细胞进程（GO:0009987）和响应非生物胁迫（GO:0009628）过程富集到差异表达基因的数目最多。另外,共有19个转录因子参与蓖麻的盐胁迫响应。植物激素信号转导通路中有42个差异表达基因,其中有97.6%的基因分别在12 h和24 h是上调表达的。此外,还筛选出包括光合作用途径、抗氧化调节、Na+、K+和Ca2+转运相关参与蓖麻幼苗盐胁迫的差异表达基因。qRT-PCR结...     

盐胁迫诱导盐穗木Rev1、Rev3基因的表达分析

根据盐穗木盐胁迫下响应的转录组测序结果,参考盐穗木HcRev1、HcRev3基因的ESTs序列设计荧光定量PCR特异性引物,建立检测盐穗木Revs基因相对表达量的荧光定量PCR方法,分析Rev1和Rev3基因在盐穗木不同浓度盐胁迫处理不同时间的转录水平。结果表明,HcRev1、HcRev3基因具有相似的表达模式,在100 mmol·L^-1 NaCl低盐胁迫下表达稳定,在300、500、700 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,随胁迫浓度增高、胁迫时间延长,表达量升高。其中HcRev1在700 mmol·L^-1 NaCl胁迫14 d后达到峰值,是对照组的4.63倍。HcRev3基因在300 mmol·L^-1 NaCl胁迫14 d时,表达量迅速升高,是对照组的15.55倍,表达差异极显著。研究结果说明HcRev1、HcRev3基因都受盐胁迫诱导表达,提示HcRev1、HcRev3基因虽然表达量存在差异,但在盐胁迫过程中参与了DNA损伤修复。研究有助于阐明Rev1、Rev3基因在DNA损伤修复和植物耐盐性间的调控功能作用。     

环链棒束孢菌株培养特征、致病性及遗传变异研究

为筛选一种对小菜蛾有高致病力的杀虫真菌,对来自不同地域的环链棒束孢菌株的培养特征尤其是孢梗束形成、对小菜蛾的致病性和基于5.8S-ITS nrDNA构建的系统发育等进行分析。结果表明,供试菌株的培养性状可分为3个类型：孢梗束浓密型、孢梗束稀疏型和不产孢梗束型。孢梗束浓密型对小菜蛾的致病性最高,平均达到88.9%,其中XS.1菌株,对小菜蛾幼虫的致死率达到98%;孢梗束稀疏型次之,为68.4%;不产孢梗束型最差,仅35%。系统发育聚类树分析表明,在环链棒束孢菌株中,致病性较高的菌株,如XS.1,XS.2和SL.7等聚在一亚分支内,致病性低的菌株8.02和468.10聚在一起;不产孢梗束的两个菌株8.02和468.10聚在一个亚支。这些结果表明环链棒束孢菌株间具有明显的种内遗传变异性。孢梗束形成与小菜蛾的致病死亡率有相关性。孢梗束的形成可作为高致病性菌株选择的一个重要指标。     

紫鸭跖草根组织应答铜胁迫的转录组分析

紫鸭跖草是一种高耐铜的超积累植物,本研究首次应用RNA-Seq技术对其转录组进行分析。通过全长转录组分析组装了紫鸭跖草耐铜相关候选基因,通过转录组分析,共获得82 471条N50长度为2 299 bp的高质量unigene,为紫鸭跖草的进一步研究提供了丰富的数据。对照组(CK)、300 μmol/L胁迫组(CT1)和1 000 μmol/L胁迫组(CT2)的测序数据已保存在NCBI的SRA数据库中,登录号为SAMN11265427。CT1相比于CK,共有5 028条unigene在根组织中有显著性差异表达,约占全部unigene的6.10%,其中富集上调和下调的基因分别为3 138和1 890条;CT2相比于CT1,根中共有6 813个unigene富集差异表达,占所有unigene的8.26%。其中富集上调和下调的基因分别为2 555和4 258。随机选取10个基因进行qRT-PCR荧光定量分析,结果与Illumina测序数据一致,验证了基因数据差异表达的有效性。上述实验从分子水平上为研究铜胁迫下铜耐受的分子机制提供了理论依据。     

侧孢短芽孢杆菌S2-31拮抗下细辛叶枯病菌转录组差异表达分析

通过分析侧孢短芽孢杆菌拮抗作用下叶枯病菌的转录组学特征,研究差异表达基因(DEGs)和代谢通路的富集情况,初步探索侧孢短芽孢杆菌拮抗叶枯病菌的分子机制。首先利用S2-31与叶枯病菌的对峙培养观察其拮抗作用,然后利用转录组测序探究侧孢短芽孢杆菌拮抗下和正常生长下的叶枯病菌的基因表达水平差异,并进行RT-qPCR验证,最后,利用相关数据库对DEGs进行注释和富集分析。对峙培养后,叶枯病菌菌丝出现皱缩、扭曲等现象。测序后共得到3681个DEGs,其中2224个相对上调,1457个相对下调。GO功能注释分析表明,上调和下调表达的DEGs均注释到生物过程8个亚群、细胞组分8个亚群和分子功能4个亚群。KEGG富集分析中,共有732个unigenes定位到115条生物学通路中,其中富集程度相对较高的通路有氨基糖和核苷糖代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定生物合成和过氧化物酶体;涉及差异基因较多的通路有淀粉和蔗糖代谢、剪接体和胞吞作用;上调表达的DEGs主要富集在代谢途径,下调表达的DEGs主要富集在遗传信息处理和细胞过程途径。从显著富集的通路中筛选出与菌丝生长发育相关的差异表达基因,结果表明侧孢短芽孢杆菌主要抑制病原菌菌丝过氧化物酶体的形成、胞吞过程和GPI锚定的合成等过程。差异表达基因的RT-qPCR验证结果与转录组测序的结果一致。在侧孢短芽孢杆菌S2-31的拮抗下抑制了叶枯病菌的生长,其转录组特征也发生显著变化,差异基因主要涉及代谢、细胞过程以及遗传信息处理等途径的相关通路。     

七星瓢虫滞育关联基因的转录组学分析

对七星瓢虫正常发育、滞育以及滞育解除的雌成虫进行RNA测序,并对筛选出来的滞育相关基因进行KEGG通路富集分析,从分子水平解析七星瓢虫滞育发机理。本研究以正常发育产卵、滞育30 d以及滞育贮存30 d后解除产卵的七星瓢虫雌成虫为研究对象,分别抽提RNA,合成c DNA,构建c DNA文库,文库检测合格后在Illummina Hiseq 2500测序仪上进行双向测序。根据测序结果,共获取unigene 82820个。采用两两比较法对正常发育组和滞育组、滞育组和滞育解除组进行差异表达分析,分别获得差异表达基因3501个和1427个。深入分析两组比对结果,将在滞育组上调且滞育解除组下调的unigene定义为滞育关联基因,共有443个基因为滞育关联基因。应用KEGG KAAS在线pathway比对分析工具对滞育关联基因进行通路富集分析,结果发现这些基因主要集中在碳水化合物代谢、脂质代谢以及信号转导等途径中。