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。     

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。     

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。     

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。     

转录组与RNA-Seq技术

转录组是特定细胞或组织在特定时间或状态下转录出来的所有RNA的集合.通过对转录组的研究可以揭示生物体的基因表达、研究结构变异及发现新基因等.转录组分析的研究方法、研究平台发生着日新月异的变化,同时生物信息学分析的内容也在逐渐完善.RNA-Seq作为一种新的转录组研究手段,利用新一代测序技术能够更为快速、准确地为人们提供更多的生物体转录信息.主要比较近年来转录组研究的几种方法和几种RNA-Seq的研究平台,并着重介绍RNA-Seq的原理、用途、步骤和生物信息学分析等及在相关领域的应用等内容,为相关的研究和应用提供参考.     

木薯UGT41基因对细菌性枯萎病的抗性研究北大核心CSCD

糖基转移酶广泛存在于植物中,其中UDP依赖型糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases,UGTs)基因家族是糖基转移酶中的一大类。该研究以华南124木薯品种(Manihot esculenta cv.SC124)为材料,利用RT-PCR技术克隆木薯MeUGT41基因,以病毒诱导干扰木薯MeUGT41基因的表达量,并对基因干扰植株进行细菌性枯萎病抗性评价,为研究MeUGT41基因在木薯抵抗细菌性枯萎病的抗病机理奠定基础。结果表明:(1)地毯草黄单胞菌(Xamthomonas axonopodis pv.Manihotis,Xam)可显著诱导木薯MeUGT41基因表达。(2)成功构建MeUGT41的病毒诱导基因沉默(VIGS)载体,将干扰载体转化至木薯叶片进行MeUGT41基因沉默,荧光定量PCR检测结果显示,木薯叶片中MeUGT41基因的表达量显著下降。(3)Xam侵染实验表明,干扰抑制MeUGT41基因表达可显著降低木薯植株叶片对Xam病菌侵染的抵抗能力。研究认为,木薯叶片中MeUGT41基因具有抵抗Xam病菌侵染的能力。     

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...     

Na+、K+、Mg2+、Ca2+和葡萄糖溶液作为授精-激活介质对中华鲟精子受精率的影响

以不同浓度的NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2溶液和葡萄糖溶液作为授精介质,研究了中华鲟(Acipenser sinensis)的受精效果.结果显示,适量的阳离子和葡萄糖作为激活授精介质时中华鲟卵受精率都有所提高.在实验设置浓度范围内25 mmol/L NaCI溶液、0.1 mmol/L KCl溶液、1 mmol/L MgCl2溶液、1 mmol/LCaCh溶液和50 mmol/L葡萄糖溶液浓度下,受精率分别可达到最高值,依次为87.72%、86.82%、82.24%、89.76%、80.92%.随着实验浓度继续增加,受精率反而呈下降趋势.结果显示,作为人工配制的中华鲟精子授精一激活介质,最适NaCI溶液浓度在25 mmol/L附近,最适葡萄糖溶液浓度在25 mmol/L附近,最适KCI溶液浓度≤0.1 mmol/L,最适MgCl2溶液浓度≤1 mol/L,最适CaCh溶液浓度≤1 mmol/L.     

转录调节因子σ~(38)介导铜绿假单胞菌绿脓菌素合成代谢调控

【目的】为了进一步鉴定铜绿假单胞菌转录调控因子σ~(38)对2个拷贝吩嗪合成基因簇(phz A1-G1和phz A2-G2)的具体调控方式并推定介导绿脓菌素合成代谢的可能调控机制。【方法】根据铜绿假单胞菌基因组信息,利用同源重组原理构建rpo S基因缺失突变株Δrpo S以及克隆全长rpo S基因作互补分析;再以单一吩嗪基因簇缺失突变株Δphz1和Δphz2为出发菌株,分别构建rpo S缺失突变株Δrpo Sphz1和rpo S插入突变株Δrpo Sphz2,测定并比较野生株及相关突变株的绿脓菌素合成量,初步推定σ~(38)因子对2个不同吩嗪基因簇表达的调控方式。【结果】在GA培养基中,突变株Δrpo S的绿脓菌素合成量比野生株显著增加;互补分析证实,σ~(38)可使突变株Δrpo S的绿脓菌素降低并接近野生株PAO1水平;与对照株Δphz1相比,突变株Δrpo Sphz1的绿脓菌素合成量因σ~(38)因子缺失而显著减少;而与对照株Δphz2相比,突变株Δrpo Sphz2的绿脓菌素合成量因σ~(38)因子缺失显著增加。【结论】转录调控因子σ~(38)对铜绿假单胞菌绿脓菌素的合成代谢的确具一定的负调控作用;结合已报道的研究结果,初步推定:σ~(38)因子通过负调控吩嗪基因簇phz1,正调控吩嗪基因簇phz2的表达实现对绿脓菌素合成代谢的调控。     

应用15N示踪研究欧美杨对PM2.5无机成分NH4+和NO3-的吸收与分配

通过气溶胶发生系统模拟PM2.5颗粒的发生,运用15N示踪技术研究了欧美杨107(Populus euramericana Neva.)对PM2.5中水溶性无机成分NH+4和NO-3的吸收与分配规律。结果表明,欧美杨能够有效吸收PM2.5中的NH+4和NO-3。轻度和重度污染下,欧美杨叶片对NH+4和NO-3的吸收速率均于处理后第1天达到峰值,之后,轻度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率迅速降低以后趋于稳定,而重度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率缓慢下降至趋于稳定。轻度污染下的欧美杨叶片的15N含量在处理后第1天达到峰值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.14 mg/g,干重,之后15N含量迅速下降至趋于稳定。重度污染下的叶片15N含量在处理第1天迅速增长,之后缓慢增长至处理后第7天达到最高值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.13 mg/g,干重。处理7 d后,欧美杨不同组织器官吸收或通过再分配获取的15N含量存在差异。轻度污染下,细根对NH+4和NO-3的吸收量最高,树皮、叶柄、叶片次之,髓最低。而重度污染下,叶片对NH+4和NO-3的吸收量最高,细根、叶柄、树皮次之,髓最低。欧美杨各组织器官中NH+4和NO-3的含量均表现为重度污染大于轻度污染,且两种污染程度下的欧美杨各组织器官对NO-3的吸收均大于对NH+4的吸收。重度污染下,欧美杨茎木质部对15N(NH+4和NO-3)的吸收征调能力(Ndff,Nitrogen derived from fertilizer)最大,其次为髓,叶片最小;欧美杨各组织器官中的15N分配率表现为叶片细根叶柄树皮粗根茎木质部髓。研究结果对进一步揭示植物吸收PM2.5的机制及有效利用植物降低颗粒物污染、净化环境提供了重要的科学理论依据。     

西伯利亚白刺质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因NsSOS1的分离及表达分析

采用同源克隆技术分离了西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)质膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因NsSOS1,并对其在不同胁迫条件下的表达特性进行了分析。NsSOS1包含3 516bp开放阅读框(ORF),编码1 171个氨基酸,蛋白分子量为128.34kD。生物信息学分析显示,NsSOS1包含12个跨膜结构域,具有植物SOS1蛋白的保守结构域。系统发育分析表明,NsSOS1与其他植物质膜Na~+/H~+逆向转运蛋白处于同一个次级分化群,与锦葵科海滨锦葵KvSOS1亲缘关系较近。实时荧光定量RT-PCR分析显示,NsSOS1基因在西伯利亚白刺的根和叶中表达量较高;其表达受到非生物胁迫(NaCl、低温、干旱)和外源激素(MeJA和GA)的诱导,表明NsSOS1基因在西伯利亚白刺抵御逆境胁迫过程中发挥重要作用。     

巴西橡胶树HbSUT3和HbSUT5 mRNA在嫩茎和中脉中的原位杂交分析

为研究巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中HbSUT3和HbSUT5基因的功能,采用地高辛标记的RNA探针与橡胶树嫩茎和中脉两种组织切片分别进行RNA原位杂交,对这2种SUT基因在组织中的表达区域与表达特点进行了分析。结果表明,在橡胶树嫩茎中,两个SUT基因主要在树皮的韧皮部和皮层细胞中表达;在中脉中,两个SUT基因在除木质部导管系统外的其它部位均有表达;HbSUT3基因在嫩茎和中脉中的表达量相近,而HbSUT5基因在嫩茎中的表达量远高于中脉。这些揭示HbSUT3和HbSUT5基因可能广泛参与韧皮部装载、蔗糖运输与库细胞供给等活动,同时两个SUT基因也存在功能分化。     

镉胁迫下硒对罗汉果组培苗光合特性的影响

实验以罗汉果组培苗为材料,室内栽培在内装市售营养土的塑料盆中,以0、10、50、100、200mg·kg-1浓度镉离子和1mg·kg-1浓度硒处理,培养20d后分析罗汉果幼苗的相关光合生理指标。结果表明:低浓度Cd2+对叶片叶绿素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)影响不大或稍有上升,但高浓度镉离子处理植株叶片的叶绿素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)明显下降;随Cd2+处理浓度的增加,叶片胞间CO2浓度(Ci)呈现上升趋势;加硒则延缓叶绿素下降,促进光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)上升,降低叶片胞间CO2浓度(Ci)。表明高浓度镉离子的毒害导致罗汉果组培苗叶片光合性能受到伤害,从而影响罗汉果幼苗生长。镉硒混合处理反映出硒对镉的毒害有缓解作用。