黑胫病菌侵染过程中油菜响应基因的表达分析

油菜黑胫病是造成油菜产量损失的病害之一,致病菌为Leptosphaeria biglobosa.该研究采用形态学观察和转录组测序技术,分析油菜接种病原菌Leptosphaeria biglobosa 4、12、24、36、48和96 h后的表型及基因表达变化情况,以探讨响应死体营养型真菌L.biglobosa侵染时油菜...     

西瓜食酸菌与黄瓜互作转录组分析

【背景】细菌性果斑病是一种严重的种传细菌病害,其病原菌为西瓜食酸菌。截至目前对该病病原菌与寄主的互作机制认识极为有限。葫芦科的模式植物黄瓜易被西瓜食酸菌侵染发病,对西瓜食酸菌-黄瓜互作体系进行转录组分析,可以为探究西瓜食酸菌与寄主互作机制奠定重要基础。【目的】解析西瓜食酸菌-黄瓜互作时的相互响应规律。【方法】以细菌悬液注射接种6d黄瓜子叶,处理48 h的子叶作为转录组测序样本。利用RNA-Seq技术分析西瓜食酸菌FC440菌株与黄瓜9930品种互作时基因的表达特征。【结果】测序数据质量分析发现,各样品不同重复间相关性较强,与参考基因组比对率达95%以上,聚类分析发现对照组与处理组表达模式相反,样品处理达到一定效果,表明数据整体质量较高。选取6个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果显示6个基因的表达模式与转录组结果基本一致,表明转录组测序结果比较可靠。西瓜食酸菌和黄瓜互作48 h后,在转录组水平分别检测到1 618个和8 698个差异表达基因。Gene Ontology (GO)功能注释显示,细菌的差异基因显著富集在细胞组分中的细胞膜(37.5%)和膜部分(27.0%),生物过程中的氧化还原过程(66.7%)以及分子功能中的水解酶活性(66.5%);黄瓜的差异基因显著富集在细胞组分中的质体(22.2%)和叶绿体(21.3%),分子功能中的催化活性(70.0%)以及生物过程中的碳水化合物衍生物代谢(32.2%)。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)分析显示,细菌中致病相关基因显著富集在群体感应及细菌趋化性途径,而且群体感应系统基因下调更显著。黄瓜中调控钙依赖蛋白激酶(Calcium-Dependent Protein Kinase,CDPK)、钙调素和类钙调素(Calmodulin and Calmodulin-Like,CaMCML)及呼吸氧暴发激酶(Respiratory Burst Oxidase Homologne,Rboh)的基因总体上调,调控苯丙氨酸裂解酶(Phenylalanine Ammonia-Lyase,PAL)的基因和谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-Transferase,GST)的基因在相应代谢途径中数量最多且上调程度明显。【结论】获得较高质量的西瓜食酸菌与黄瓜互作的转录组测序结果。群体感应与西瓜食酸菌FC440菌株致病力密切相关;寄主黄瓜应对西瓜食酸菌侵染以Ca~(2+)信号激活的防御反应为主。PAL和GST在黄瓜抵抗西瓜食酸菌侵染中发挥重要作用。本研究为进一步深入解析西瓜食酸菌与寄主互作的机制奠定了基础。     

叶锈菌侵染的小麦叶片转录组数据分析

选取小麦近等基因系Tc Lr26与其轮回亲本Thatcher(Tc),与叶锈菌生理小种260分别组成不亲和及亲和组合,通过Illumina/Solexa平台的HiSeq~(TM) 2000高通量测序技术对接种叶锈菌后的小麦转录组进行测序,利用Trinity软件将数据组装形成转录本,对所有转录本进行COG、GO和KEGG分类和功能注释、Pathway注释以及蛋白编码区的预测。结果表明,转录组测序片段经de novo拼接共得到87291条平均长度866 bp的Unigenes;通过功能聚类,分别获得25个COG分类、55个GO功能亚类和128条KEGG通路;差异表达基因分析显示,相对于亲和组合,不亲和组合在接种叶锈菌后8 h上调Unigenes4037条,下调Unigenes 1949条;接种后24 h,上调Unigenes 2122条,下调Unigenes 3248条。其中植物与病原物互作过程中的钙信号通路,活性氧爆发及SA信号通路相关基因在不同时间有差异表达,在接种后8 h所表达的差异基因可能与基础防卫反应诱发密切相关,而在接种后24 h的差异表达基因可能与Lr26介导的过敏性防卫反应表达有紧密联系。这为深入分析和发掘小麦抗叶锈病相关基因及系统研究小麦抗锈病分子机制奠定了坚实基础。     

烟草黑胫病胁迫相关miRNA鉴定及功能分析

MicroRNAs是一类非编码RNA分子,通过RNA沉默在转录后水平调控基因表达,在响应非生物和生物胁迫中扮演重要角色。本研究为了阐明烟草黑胫病抗病分子机制,构建了抗病品种云87接菌前0 h和接菌后12 h、24 h、48 h和72 h茎部组织的5个小RNA文库。运用solexa高通量测序技术鉴定出565个已知miRNAs(代表63个miRNA家族)和187个新miRNAs。在黑胫病菌胁迫下,总共有156个miRNA差异表达,大部分差异表达miRNA聚类到profile 18、profile 15和profile 9等3种显著性动态表达模式,并用qRT-PCR方法验证部分差异表达miRNA表达模式。靶基因预测和功能分析表明,差异表达miRNA主要参与调控防御响应、转录因子或信号级联途径和不同生理过程相关基因表达。本研究初步揭示了烟草与黑胫病非亲和互作间在转录后水平上的调控机制,为培育抗黑胫病烟草品种提供miRNA水平的理论依据。     

水稻OsERF96应答病原菌的表达及启动子的功能分析

前人研究发现水稻Os ERF96(ethylene responsive factor 96)可应答白叶枯病病原菌的侵染,但其功能及表达调控机制仍不清楚,本研究进一步分析了该基因在水稻应答稻瘟病病原菌侵染及外源激素(SA和Me JA)处理下的转录情况,并分析了其启动子的诱导表达活性。结果表明:相对于对照组,Os ERF96在接种稻瘟病后1~4 d表达量显著上调,以第1天最高,此后逐渐下降,外源SA处理后Os ERF96表达量持续上调;利用Os ERF96启动子驱动GUS的转基因株系分析了Os ERF96启动子的诱导活性,结果表明GUS在根、茎和叶均有不同程度组成型表达,稻瘟病菌接种后4~7 d GUS活性持续升高。GUS活性定量表明,稻瘟病菌和SA处理条件下均出现了升高。综上所述,Os ERF96可应答白叶枯病或稻瘟病病原菌的浸染,其启动子是一个对病原菌侵染产生应答的诱导性启动子。     

丛枝菌根真菌响应桉树茄科雷尔氏菌侵染进程基因的筛选与鉴定

【背景】桉树(Eucalyptus)青枯病危害严重,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与桉树共生影响桉树对青枯病的抗性,而AMF响应桉树青枯菌侵染的机制仍不清楚。【目的】探索AMF响应桉树茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)的侵染机制。【方法】以非菌根化和异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌根化巨桉(Eucalyptus grandis)分别受茄科雷尔氏菌侵染0、24、48和96 h接种后(hour post-inoculated, hpi)的根系组织为研究对象,基于转录组测序筛选和鉴定菌根化巨桉根系中异形根孢囊霉响应茄科雷尔氏菌侵染的基因信息。【结果】与对应非菌根化桉树受茄科雷尔氏菌侵染的时间点相比,菌根化桉树中异形根孢囊霉响应青枯菌侵染显著差异表达基因为3 382–5 989个,随青枯侵染时间进程的增加,异形根孢囊霉特异性响应茄科雷尔氏菌侵染差异表达基因数量逐渐增多。茄科雷尔氏菌侵染24 hpi时,异形根孢囊霉显著富集共生体生长、孢子形成和凋亡信号通路、铁载体等相关基因;茄科雷尔氏菌侵...     

油菜钙依赖蛋白激酶BnCDPK1的克隆和表达分析

根据转录组测序获得的钙依赖蛋白激酶基因的EST序列设计特异引物,利用RT-PCR和RACE技术从油菜中克隆获得Bn CDPK1基因全长序列,NCBI登录号为KF740477,其c DNA和g DNA全长分别为2115 bp和2857 bp,含有11个内含子和12个外显子。生物信息学分析表明其开放阅读框为1581 bp,编码527个氨基酸,具有CDPKs家族典型的特征,含有1个激酶区域和4个钙离子手型结构域,与拟南芥At CDPK28同源性最高,属于第Ⅳ亚家族。Bn CDPK1在油菜的根、茎、叶、花、种子中均有表达,但表达丰度存在差异,叶片中表达量最高,其次为茎、根和种子,花中的表达量最低;在高抗和高感油菜品种中,菌核菌胁迫均能够诱导Bn CDPK1上调表达,但是高抗品种比高感品种反应更迅速,表达量更高。接种前、接种后12 h、接种后24 h,高抗品种的表达量相比高感品种分别提高1.4倍、4倍和3倍,推测其可能参与油菜的生长发育以及油菜对菌核菌侵染的应答和防御反应。     

罗格列酮对猪脂肪前体细胞分化过程中聚脂相关基因表达模式的影响

为了解罗格列酮对猪脂肪前体细胞诱导分化过程的影响, 利用胶原酶消化法分离猪皮下脂肪前体细胞, 采用含50 nmol/L胰岛素、100 nmol/L地塞米松及0.25 mmol/L 3-异丁基-1-甲基黄嘌呤的分化培养液Ⅰ(对照组)和在分化培养液Ⅰ中添加100 nmol/L罗格列酮的分化培养液Ⅱ(实验组)两种诱导分化方法对脂肪前体细胞进行诱导分化, 借助实时定量RT-PCR方法检测了细胞分化过程中聚脂相关基因的表达。结果显示: 罗格列酮对PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT基因的表达有显著的上调作用, 而对PPARα有一定的下调作用。试验组中PPARα、PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT等基因分别于48 h、48 h、48 h、108 h、60 h和24 h达到表达高峰, 此时的表达量分别是诱导前的1.7、48、3.3、487.5、5.8和3.6倍, GPAT同PPARα和FASN基因表达量间均达到显著相关(P<0.05); 而对照组中PPARα、PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT等基因分别于84 h、96 h、48 h、96 h、36 h和36 h达到表达高峰, 此时的表达量分别是诱导前的2.1、11、1.6、216.5、3.5和2.8倍, GPAT同PPARα和FASN基因表达量间均达到极显著相关(P<0.01)。本实验结果表明: 罗格列酮不仅可以极大的促进PPARγ和C/EBPα基因的表达, 还能让其协同达到表达高峰; PPARγ和C/EBPα可能是调控猪脂肪前体细胞分化的关键转录因子; 在脂肪形成过程中, 甘油脂类的生物合成可能发生较早, 同时PPARα可能主要参与甘油脂类生物合成的调控。     

玉米萜类植保素代谢关键基因对小斑病侵染的防御响应分析

该研究选用小斑病差异抗性的玉米自交系Mo17（较抗）、‘郑58’（中抗）和‘吉419’（感）,分别于接种小斑病病原菌玉蜀黍平脐孺胞（Cochliobolus heterostrophus）0、6、12、24、36和48 h时采集接种叶片为材料,采用半定量和实时荧光定量PCR技术,检测倍半萜植保素Zealexin生物合成关键基因（TPS6、TPS11）、二萜植保素Kauralexin代谢关键基因An2以及茉莉酸合成关键基因AOC的表达模式,为阐明不同抗性品种对玉米小斑病的差异防御机制提供理论依据。结果显示：接种小斑病病原菌后,抗病自交系Mo17中TPS6、TPS11基因表达诱导不显著,An2基因表达迅速增加,AOC基因于接种12 h后表达明显上调。‘郑58’中TPS6、TPS11基因被快速诱导,在接种24 h时表达量达到最大,An2基因表达逐渐增加但差异不显著,AOC基因表达量于接种6 h后显著增加;感病自交系‘吉419’中TPS6、TPS11、An2基因在接种24 h后才显著上调,明显比抗性自交系缓慢,AOC基因表达先呈现递减的趋势然后上升,在24 h表达量最高并持续到48 h。研究表明,两类植保素代谢在玉米小斑病防御中具有不同的时间应答模式,但都受到茉莉酸介导。感病自交系中植保素代谢防御响应较慢,而抗病自交系中响应较快,符合其抗性差异。     

辣椒乙烯转录因子CaERF18的分离与诱导表达

旨在明确辣椒(Capsicum annuum L.HDA149)与南方根结线虫(Meloidogyne incognita)不亲和互作过程中相关特异性ERF类型转录因子的候选基因及其表达模式。应用RT-PCR方法,从南方根结线虫诱导的辣椒中分离到一个694 bp cDNA序列的乙烯(ERF)转录因子基因核心序列,命名为CaERF18,编码231个氨基酸,含有一个保守的由59个氨基酸构成的ERF结构域,与NtERF118、SlERF4和SlERF19 AP2结构域的相似性分别为44.3%、42.6%和39.3%。表达分析表明,南方根结线虫侵染可显著诱导CaERF18的表达,接种线虫后12h相对表达量开始升高,12 h升高3.8倍,72 h升高7.2倍。结果表明,CaERF18是一受病原物诱导表达的基因,推测CaERF18在介导辣椒对根结线虫的抗性作用中可能具有重要的调控功能。     

田菁茎瘤固氮根瘤菌对小麦叶组织的促生作用研究

利用GFP标记的田菁茎瘤固氮根瘤菌(Azorhizobium caulinodans ORS 571)侵染露白24h的小麦种子,分别在侵染后0、6、12、24、48、72和96h采样,利用实时荧光定量PCR方法检测小麦体内6条与促生作用相关miRNAs(miR156、miR159、miR160、miR167、miR168和miR403)的表达模式,检测其中3条miRNAs(miR159、miR167和miR168)的靶基因表达模式;以接菌8d的小麦样品做切片,利用激光共聚焦显微镜检测小麦叶部田菁茎瘤固氮根瘤菌的分布,并测定小麦的生理指标。结果显示:(1)田菁茎瘤固氮根瘤菌侵染小麦后能够在叶片边缘部位定殖。(2)小麦叶片中与促生作用相关的6条miRNAs出现了不同程度变化,在12~24h到达其峰值,随后逐渐下降,其中miR159在峰值时的表达量为初始表达量的2.88倍。(3)3条miRNAs的靶基因表达模式与相应miRNA表达模式相对应,但并不严格。(4)生理指标测定结果显示,接种田菁茎瘤固氮根瘤菌对小麦叶片产生明显的促生作用,其中叶鲜重在96h的变化与对照差异极显著。研究表明,接种的田菁茎瘤固氮根瘤菌能够到达小麦叶组织,对小麦叶片的生长产生明显的促生作用,其中miRNAs在促生过程中发挥重要作用。     

应用基因芯片分析甘蓝型油菜柱头特异表达基因

以甘蓝型油菜(Brassica napus)野生型(宁油10号)及其柱头授粉功能缺失突变体FS-M1为材料,使用油菜基因表达谱芯片筛选甘蓝型油菜柱头特异表达基因。在含有16 540个基因的油菜基因表达谱芯片中(43 803探针),获得了4 410条差异表达探针,选择部分差异表达基因进行实时定量PCR,所得结果与芯片检测结果相吻合。其中,野生型较FS-M1显著上调且获得209个功能注释的探针,对应198个基因,这些特异表达的基因主要富集在水解酶、转移酶、氧化还原酶和转录因子中;涉及较大的基因家族包括:细胞色素P450基因、GDSL脂肪酶/水解酶基因、ABC转运蛋白基因、myb转录因子基因、bHLH转录因子基因、过氧化物酶家族和受体激酶基因等。推测这些基因与甘蓝型油菜柱头发育及授粉功能有关。     

拟南芥cDNA芯片和油菜-拟南芥比较作图相结合筛选甘蓝型油菜抗菌核病先验基因

以拟南芥cDNA芯片筛选核盘菌侵染时甘蓝型油菜的局部抗(耐)病相关基因, 共获得在病斑周围局部组织中受核盘菌胁迫后表达变化达2倍以上的基因61个. 这些基因中, 36个基因为上升表达, 25个基因为下降表达. RT-PCR和Northern杂交验证了部分芯片杂交筛选的结果, 表明拟南芥cDNA芯片可用于甘蓝型油菜基因转录谱的研究. 结合油菜-拟南芥基因组比较作图, 将一些cDNA芯片筛选得到的油菜菌核病抗性相关基因定位于甘蓝型油菜抗菌核病QTL区间内. 取定位于QTL峰值区域的少数基因为先验基因, 值得优先对这些基因进行深入研究.     

青稞HvtAGO1基因的克隆及其在条纹病胁迫下的表达

AGO蛋白是RNA诱导沉默复合体的核心分子,在植物的生长、发育及胁迫响应中起重要作用.为探索青稞AGO基因在青稞抗条纹病病原菌过程中的作用机制,该研究以抗条纹病青稞品种‘昆仑14号’和感病品种‘Z1141’为材料,利用条纹病原菌侵染两品种,从感病前后的转录组测序结果中获得一个差异表达基因,克隆验证了该基因为HvtAGO...     

急性氨氮胁迫下大口黑鲈的肝脏转录组特征分析

为研究大口黑鲈(Micropterus salmoides)受到氨氮胁迫时基因表达的变化规律,文章采用Illumina平台的HiSeq测序策略分析了氨氮胁迫12h和24h后大口黑鲈肝脏的基因表达谱。氨氮胁迫后在大口黑鲈肝脏共获得111.66 Gb的有效数据,组装获得133486个单基因簇(Unigenes), N50为1000 bp。通过比较转录组分析在2个时间点共获得2072个差异表达基因,其中氨氮胁迫12h获得1516个差异表达基因, 907个上调, 609个下调;氨氮胁迫24h获得556个差异表达基因,其中330个上调, 226个下调。GO功能注释分析结果表明,在氨氮胁迫12h差异基因富集数目明显多于24h,但在“氧化还原酶活性”条目中富集的差异基因数目则是氨氮胁迫24h多于12h。此外, KEGG功能富集分析发现,氨氮胁迫对大口黑鲈肝脏氧化应激、细胞自噬和凋亡相关等途径产生影响。选取10个差异表达基因进行qPCR验证,其表达水平与转录组差异基因分析结果一致,证明了测序结果的可靠性。其中,与氧化应激相关基因缺氧诱导因子1α (HIF1α)、生长停滞DNA损伤可诱导蛋白β (Gad...     

小菜蛾应对球孢白僵菌感染的免疫应答基因分析

通过室内生物测定,筛选对小菜蛾Plutella xylostella具有高毒力的球孢白僵菌Beauveria bassiana菌株,分析小菜蛾应对球孢白僵菌浸染的免疫应答基因。采用新一代Illumina高通量测序技术对接种/感染48h与未接种的小菜蛾样品分别进行转录组测序,筛选差异表达基因;结合生物信息学分析差异表达基因的功能、分类及涉及的信号通路等。结果表明接种小菜蛾48h后诱导2 434个基因发生差异表达,包括1 080个上调基因和1 354个下调基因。GO分类结果表明,这些差异表达基因（DEGs）被注释到45个GO term中,包括23个生物学过程,12个细胞组分和10个分子功能。KEGG分析表明,1 308个DEGs被富集到25个功能途径,这些DEGs包括497个上调基因和811个下调基因。分析发现,DEGs编码蛋白包含肽聚糖识别蛋白、丝氨酸蛋白酶55、丝氨酸蛋白酶抑制剂以及细胞色素P450 6K1类的免疫相关蛋白。另外,组蛋白、磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶、双链RNA结合蛋白、黑芥子酶等基因在球孢白僵菌侵染过程中也高表达,推测这些基因可能参与小菜蛾应对球孢白僵菌侵染的免疫反应。研究结果为进一步研究小菜蛾免疫相关基因的功能奠定了基础。     

芒果炭疽病菌侵染过程中致病基因的表达分析

为研究芒果胶孢炭疽菌在侵染过程中致病相关基因的差异表达。采用实时荧光定量PCR的方法,分析病菌侵染芒果叶片和果实过程中PL、PG等11个基因的表达量变化。研究发现,病原菌侵染叶片时,PG和PL基因均持续高效表达,SIN3P基因表达较低,其余基因在侵染6 h时表达量较高,随后下降;病原菌侵染果实时,PL、PG、SDH、ECH等基因高效表达,其余基因则有升有降。说明致病基因在胶孢炭疽菌侵染芒果不同组织时表达有差异,在侵染的不同时段也不同程度地发挥功能。     

金钱鱼下丘脑转录组分析及其对雌激素在体注射的响应

为探究XX雌性和XY雄性金钱鱼(Scatophagus argus)下丘脑中的差异表达基因及雌激素(17β-Estradiol,E2)在体注射对XY雄鱼下丘脑中基因表达的影响,开展了转录组测序分析,包括测序数据质控、基因功能注释,差异基因筛选、鉴定和差异基因功能富集分析等,并利用实时定量PCR(Real-time quantitative PCR, qPCR)检测了金钱鱼下丘脑中相关基因的表达。金钱鱼下丘脑转录组共测得Clean reads 275833710,测序质量30(Q30)大于95%, GC含量值大于48%。其中, Ctrl-XX-H vs. Ctrl-XY-H组,共筛选和鉴定了91个差异表达基因,包括36个上调基因和55个下调基因。在Ctrl-XY-H vs. E2-XY-H组,筛选和鉴定了28个差异表达基因,包括11个上调基因和17个下调基因。GO和KEGG富集分析发现,差异表达基因主要显著富集在细胞、单生物过程,膜、膜组分,结合等生物学功能及泛醌和其他萜类-醌生物合成及类固醇激素生物合成通路等。转录组和qPCR结果表明, XX和XY金钱鱼下丘脑中prl、ccna1和hs...     

RNA-Seq揭示Foc4在外源氧化胁迫(H_2O_2)下的基因表达及细胞代谢变化

尖孢镰刀菌古巴专化型4号小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4,Foc4)是香蕉枯萎病的强致病性病原菌。Foc4在侵染香蕉植株早期必须面对寄主的活性氧迸发。【目的】了解Foc4应对外源氧化胁迫的分子机制。【方法】利用Illumina 2500 RNA-Seq测序平台分析了经外源氧化胁迫(H_2O_2)处理的Foc4与对照在转录组水平的基因表达差异。【结果】在外源氧化胁迫条件下,Foc4的生长受到抑制。转录组测序获得了超过2千万条clean reads。进一步的差异基因表达分析以差异倍数FC (fold change)≥2且FDA值≤0.001为选择标准,发现496个基因表达上调,298个基因表达下调。GO功能富集分析显示,429个基因比对到GO功能分析数据库,在这些差异表达基因中,许多与代谢过程、生物调节、细胞过程和刺激应答有关。KEGG通路富集分析显示,有141个表达差异显著基因比对到KEGG中的50条代谢途径。其中,主要是各类氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径。同时也包括与抗氧化胁迫直接相关的代谢途径,包括DNA的损伤修复、类胡萝卜素的生物合成、过氧化物酶体、谷胱甘肽代谢等。【结论】这些结果暗示,为了在强氧化胁迫环境下生存,Foc4细胞从包括直接应对氧化胁迫的信号调控途径在内的物质代谢和能量代谢均发生改变以应对环境变化的胁迫。