基因表达谱芯片在肿瘤基因组学中的应用

表达谱芯片 ,是指将几千个基因特异的探针或其ｃＤＮＡ片段固定在一块基因芯片上 ,对来源于不同个体 (正常人与患者 )、不同组织、不同细胞周期、不同发育阶段、不同病变、不同刺激 (包括不同诱导、不同治疗手段 )下的细胞内的ｍＲＮＡ或逆转录产物ｃＤＮＡ进行检测从而大规模对这些基因表达的个体特异性、组织特异性、发育特异性、分化阶段特异性、病变特异性、刺激特异性进行综合的分析和判断。基因表达谱芯片研究基因在不同组织或细胞、不同发育阶段中基因表达的改变 ,通过基因表达的改变进而阐明基因的功能。1 .杂交信号检测原理用不同…     

高盐低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统的相关基因表达

采用Affymetrix水稻表达谱芯片,分析高盐和低温胁迫下水稻叶细胞内ROS清除系统的相关基因表达状况,探讨在响应非生物胁迫过程中水稻植株体内抗氧化防卫体系的积极作用。结果表明:(1)水稻叶细胞内ROS清除系统涉及187个基因和/或EST,由抗氧化的非酶类物质如抗坏血酸、谷胱甘肽、生育酚等和抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)等组成。(2)在低温逆境下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因(2倍以上,下同)有5个,下调(0.5倍以下,下同)基因有2个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因5个,下调基因6个。(3)在高盐胁迫下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因有31个、下调基因13个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因27个,下调基因25个。(4)高盐和低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统相关基因的表达在籼粳稻间存在较大差异,并根据水稻基因表达谱芯片数据构建了水稻响应高盐和低温胁迫ROS清除网络图。     

低磷胁迫对水稻苗期侧根生长及养分吸收的影响

用蛭石与石英砂作为混合培养介质研究了低磷胁迫对水稻（Oryza sativa L.)苗期侧根发生发育的影响及其与磷吸收的相关关系。结果表明：低磷对水稻的侧根发生发育具有明显的诱导作用及基因型差异。相关性分析表明：单位侧根长度的增加与单位根表面积的增大极显相关,而单位侧根数量的增多与单位根表面积的增大无显的相关性。表明单位根表面积的增加主要来自于单位侧根的伸长。侧根参数与磷含量的相关性分析表明：低磷条件下,侧根总长度和侧根数量都与植株磷含量存在显的正相关,根系总表面积与磷含量存在极显的正相关。表明在低磷条件下,侧根的发生发育对水稻的磷吸收具有重要的作用。根系和地上部的可溶性糖含量分析表明;低磷胁迫改变了同化物在地上部和根系的分配。生物量测定表明：低磷胁迫显增大了植株的根冠比。     

磷高效水稻根系对低磷胁迫响应的差异蛋白分析

以IR71331为材料,通过水培试验,采用双向电泳分离不同磷浓度下（低磷浓度为0.5 mg·L^-1,对照为10 mg·L^-1）水稻生长3 d和6 d根系差异蛋白.结果表明：与对照相比,低磷胁迫下共有29个蛋白,其中3 d时间点有17个蛋白上调、11个下调、1个新增,6 d时间点有8个上调、19个下调、1个抑制表达、1个无明显变化 .经鉴定,其中的10个差异表达蛋白可归为信号转导相关蛋白、基因表达相关蛋白、代谢相关蛋白离子转运相关蛋白4个功能类群.信号转导相关蛋白分别为富含甘氨酸RNA结合蛋白和类似参与磷酸盐饥饿反应调控子;基因表达相关蛋白分别为推定的mRNA前体剪接因子SF2和推定的AAA蛋白酶家族FtsH;代谢相关蛋白分别为腺苷酸琥珀酸裂解酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)、S-腺苷蛋氨酸合成酶（SAM）和类似MYB类转录因子;离子转运相关蛋白分别为阳离子转运ATP酶和肌浆网膜蛋白.这些蛋白分别参与了信号识别、信号调控、mRNA 的剪接、信号传递、蛋白质降解、细胞体内离子转运和平衡等生理过程.其中serpin、SAM和MYB类转录因子是水稻响应低磷胁迫的关键蛋白.水稻根系对低磷胁迫存在着一个复杂的抗逆信号应答和代谢调控网络,其作用机理可以通过差异表达的蛋白质得以体现.     

Pathway Tools可视化分析水稻基因表达谱

后基因组时代的到来使基因转录组学、蛋白质组学和代谢组学等高通量、多层次的生物研究手段广泛应用于植物科学研究,从海量数据中有效挖掘必要的生物信息成为当今组学研究的瓶颈问题。RiceCyc(http://www.gramene.org/pathway/)及其核心软件Pathway Tools是水稻代谢途径分析的有效工具。通过搜索TIGR(ht-tp://www.tigr.org/tdb/e2k1/osa1/)数据库,用Pathway Tools软件的omics viewer工具将耐盐品种FL478和其不耐盐亲本IR29在盐处理条件相对对照条件下的110个差异表达基因可视化展示在包含362条代谢途径信息的RiceCyc细胞代谢图上,从整体水平上分析了二者对盐胁迫反应的不同。结果表明,在相同的盐胁迫条件下,FL478相对IR29反应明显较快,前者中被诱导的代谢途径主要是能量循环过程如磷酸戊糖途径、糖酵解和三羧酸循环(TCA循环),以及核糖的分解、碳水化合物的利用途径;而后者中表达出现差异的基因主要涉及植物激素的生物合成,细胞结构组分代谢及次级代谢等途径;类黄酮合成途径在IR29中被明显诱导而在FL478中没有变化。     

低磷胁迫不同磷效率水稻苗期根系的生理适应性研究

以P效率差异显著的IR74（P高效型）、IR71331（中间型）及IR71379（P低效型）等3个品种为供试材料,采用水培法研究了这3类水稻在低P胁迫下P的吸收、转运及利用效率等P效率差异的原因以及P吸收动力学特征参数、R／S、酸性磷酸酯酶（acid phosphoesterase,简称APase）与核糖核酸酶（ribonuclease,简称RNase）等表现。结果表明,在低P胁迫下,P效率的高低是由水稻对P的吸收率、转运率以及利用效率综合作用的结果,存在基因型差异,P高效基因型IR74和P效率中间型的IR71331具有高的P吸收率,而IR712379P的吸收率低。不同P效率水稻在低P胁迫下,其Km、Cmin、Imax、R／S与Apase相对活性等参数表现出基因型的差异,小的Km和Cmin,大的Imax和R／S及高的APase升幅是水稻对P胁迫的生理适应性特征,也是植株在低P胁迫下较为敏感生理指标。其中各类型水稻叶片中RNase活性在低P胁迫一均表现大幅度上升,在品种间无显著差异,说明该酶是逆境胁迫并非低P胁迫的特征反应。     

水稻条纹病毒胁迫下的水稻全基因组表达谱

水稻条纹叶枯病由水稻条纹病毒(Rice stripe virus, RSV)引起,对我国水稻生产危害严重.为了明确RSV侵染对水稻基因表达谱的影响,采用Affymetrix水稻全基因组芯片对RSV接种后出现条纹症状第7天的武育粳3号水稻病叶和相应的健康叶片进行了全基因组表达谱分析,得到3 517个差异基因,其中2 002个表达上调,1 515个表达下调.根据TIGR数据库注释(http://www.tigr.org/tdb/e2k1/osa1/)和MIPS基因功能分类标准(http://mips.gsf.de/projects/funcat)将差异基因归类为15个功能类别,多数差异基因与植物防御、信号传导及蛋白质、碳水化合物的代谢相关,一些转录因子的表达也发生了明显的变化.代谢途径分析表明,RSV侵染后磷酸戊糖途径、类黄酮合成途径和芸苔素合成途径的相关基因表达明显增强,赤霉素合成途径相关基因的表达受到了抑制.     

水稻苗期磷高效基因型筛选研究

采用难溶性磷酸盐Ca3 (PO4) 2 为唯一磷源 ,在pH值为 5 .5条件下产生相对高浓度低磷胁迫及以NaH2 PO4为磷源配制P浓度为 0 .5mg·L-1的相对低浓度低磷胁迫的两个水培环境 ,分别对不同基因型水稻的磷效率进行评价 .以相对分蘖干重 (RTW )、相对总生物量 (RPW )、相对分蘖数 (RTN)、相对根系干重(RRW )、相对地上部干重 (RSW )、相对叶龄 (RLA)和相对株高 (RPH)作为耐性指标进行相关分析 .结果表明 ,供试材料的磷效率存在极显著差异 ,若以能产生分蘖的相对高浓度低磷胁迫进行筛选时 ,相对分蘖干重、相对地上部干重、相对总生物量可作为较好的筛选指标 ,其中相对分蘖干重不仅与其它指标间的相关性强 ,且品种间差异和变异系数均较大 ,能准确、灵敏地反映不同基因型间的耐低磷胁迫能力 ;若采用相对低浓度的低磷胁迫对不同基因型水稻进行耐低磷种质筛选时 ,筛选指标则不同 ,最好的单一筛选指标应是相对地上部干重或相对总生物量 .     

耐低磷水稻基因型筛选指标的研究

采用溶液培养试验,并结合大田试验,研究和探讨了耐低磷水稻基因型的筛选指标.结果表明,溶液培养试验中,在正常供磷和低磷胁迫条件下,在所有调查性状中水稻单株干重都具有较大的基因型间变异(CV分别为21.73%和19.54%).在所有调查性状的相对值中,相对单株干重(低磷胁迫/正常供磷)也具有较大的基因型间变异(CV为19.60%);相关分析表明,相对单株干重与相对根干重、相对株高、相对单株吸磷量、相对地上部磷积累、相对磷利用效率和相对植株磷浓度均呈极显著正相关(P＜0.01).因此,水稻相对单株干重可以作为苗期筛选水稻耐低磷基因型的一个筛选指标.溶液培养试验中水稻的相对单株干重和大田试验中水稻的相对稻谷产量(不施磷/施磷)没有显著相关性,因此溶液培养试验的相对单株干重不能作为评价大田试验中水稻耐低磷能力的指标.低磷营养液培养的水稻体内磷利用效率与缺磷土壤生长的水稻体内磷利用效率呈极显著正相关.因此,直接以低磷营养液培养水稻苗期体内磷利用效率作为筛选指标,然后进行大田试验验证,是一条筛选水稻磷高效利用基因型的有效途径.     

用基因芯片技术分析铝胁迫下小麦的基因表达谱

目的:采用基因表达谱分析方法,探讨小麦耐铝的分子机理。方法:利用抑制消减杂交(SSH)技术,以小麦的铝敏感品种Chisholm及其耐铝近等基因系Chisholm-T(其耐铝性来自小麦品种Atlas66)的根尖为材料,构建了2个铝胁迫后的SSHcDNA文库,共含有1628个表达序列标签(EST),利用这些EST制作了小麦根系的cDNA基因芯片。以cDNA基因芯片为平台,在铝胁迫后6h、1d、3d和7d,分别比较Chisholm和Chisholm-T之间的基因表达谱差异。结果:在各个时间点,耐铝和不耐铝小麦材料之间约有5%的EST表现出差异表达。对所有差异表达的EST进行测序分析,序列数据经Pipe-Online2.0进行毗连序列群(contig)拼接,发现只有8.3%的重复序列。结论:SSH是一种非常有效的差减和均一化的建库方法。对有功能注释的差异表达基因进行功能分类分析,表明这些基因参与了植物体内的电子传递、信号传导、植物保护和次生物质的代谢活动。     

水稻低温响应基因OsCR1的克隆与表达分析

低温、高温、干旱等非生物胁迫是影响水稻产量与品质的重要非生物逆境因子.为了探索水稻耐逆的分子机理并挖掘新的水稻耐逆基因,采用Affymetrix 60K水稻基因表达芯片分析了培矮64S全基因组在上述逆境下的表达谱变化,筛选出一个受低温诱导表达水平显著升高的基因OsCR1( Oryza sativaL.cold resp...     

水稻液泡ATPase B亚基基因的克隆及其在低磷胁迫下的表达特征分析

利用抑制性扣除杂交（SSH）技术构建水稻（Oryza sativa L.）根系饥饿诱导cDNA文库,获得编码液泡ATPase（V-ATPase）B亚基的克隆,通过反转录PCR方法获得该基因的完整序列。该基因编码487个氨基酸,含有一个保守的ATP结合位点,其蛋白分子量为54.06kD,等电点为4.99。Southern印迹表明,V-ATPase B亚基基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在。氮基酸同源性分析发现,V-ATPase B亚基是一个较为保守的蛋白亚基,其序列变化伴随生物的进化过程同步进行。Northern印迹表明,V-ATPase B亚基在水稻根系中受到磷饥饿诱导表达,磷饥饿6～12h出现表达高峰,而在叶片中表达有所滞后（24～48h）,在缺磷环境条件下,ATPase B亚基可能通过提高其表达量,进而提高质子转运活性,形成跨膜的电化学梯度,为体内储备磷跨液泡膜运输提供能量,从而提高植物体内磷的利用效率及其耐低磷的能力。     

水稻XIOsPR10基因表达调控的初步研究

为探索水稻PR10蛋白在水稻抗细菌性条斑病中的作用,构建了XIOsPR10基因的植物过量表达载体p1301-XIOsPR10及RNAi表达载体pDS1301-XIOsPR10,通过农杆菌介导分别转化水稻愈伤组织,获得了相应的再生植株.经GUS检测和PCR分析,证实XIOsPR10基因以及RNAi片段分别整合到水稻再生植株基因组中;半定量RT-PCR分析显示,过量表达植株中XIOsPR10基因的表达量高于对照,而RNAi转基因植株中XIOsPR10基因的表达被抑制.     

低磷营养胁迫下水稻化感抑草潜力的变化特性及其作用机理

在低磷(0.5 mg·L^-1) 营养胁迫下,运用生理生化方法分析了化感水稻PI312777（PI）与非化感水稻Lemont (Le) 对稗草抑制作用潜力的变化特性及其内在机理.结果表明,在低磷营养胁迫下,化感水稻品种PI对受体稗草根干重的抑制能力明显提高,在处理后的5 、10和15 d,其对稗草地下部干重的抑制率分别增加了5.64%、3.89%和12.13%,增加幅度比非化感水稻品种Le显著.生理生化分析结果表明,与正常营养条件相比,用低磷营养下生长的化感水稻PI的根系分泌物处理稗草5、10和15 d,受体稗草叶片中POD活性的促进率分别提高了20.19%、15.47%和6.68%,吲哚乙酸氧化酶活性的促进率分别提高了18.08%、17.71%和12.50%,硝酸还原酶活性的抑制率分别增加了13.89%、18.60%和2.10%. 在低磷营养胁迫下,化感水稻通过抑制受体植物的硝酸还原酶活性,影响其对氮营养的吸收,同时显著提高了吲哚乙酸氧化酶活性,减缓了受体稗草的生长速度,提高了其抑草作用潜力.     

植物响应低磷胁迫的功能基因组研究进展

磷对植物的生长发育起着重要的作用,但土壤有效磷含量不足已成为世界范围内制约作物产量和品质提高的重要因素。植物在遭受低磷胁迫时,体内会形成适应性机制,因此解析调控植物对低磷胁迫适应性的分子机制也成为科学领域的一大热点。从功能基因组的角度,包括磷胁迫诱导的差异基因表达谱、差异基因的功能类别、基因调控网络、非编码RNA以及植物激素参与的植物耐低磷调控机制等方面综述了近年来植物响应低磷胁迫的分子机制。     

乙型肝炎肝硬化患者外周血单核细胞基因表达谱研究

目的：探索基因表达谱技术在肝硬化形成的分子生物学机制研究及其诊断方法研究的应用。方法：应用含8192个人体cDNA的微阵列芯片和来自外周血单核细胞的标记cDNA,分析慢性乙型肝炎、肝炎肝硬化各15例基因表达谱。通过CenePix4000B扫描芯片仪和ImaGene3．0软件分析Cy3、Cy5两种荧光信号的强度和比值。结果：在8192个基因中,2组中筛选出有差异的基因60个,占0．73％,其中主要是炎症、凋亡基因、细胞外基质蛋白基因、细胞生长调节基因,占71．6％。结论：基因表达谱技术可为乙型肝炎肝硬化形成的分子生物学机制及其诊断研究提供大量有益的生物学信息。     

盾叶薯蓣响应低磷胁迫的生理代谢及基因表达特征分析

为探讨盾叶薯蓣在低磷胁迫下的生理变化、甾体皂苷类成分代谢及基因表达的响应特征,本研究选取河南南阳产盾叶薯蓣进行模拟低磷胁迫实验,在不同时期对根际基质中的磷含量(全磷、速效磷、磷酸铝盐、磷酸铁盐、磷酸钙盐)和土壤酸性磷酸酶(soil acid phosphatase, S-ACP)活性、植株根系发育特征(总根长、总投影面积、总表面积),各部位过氧化物酶(peroxidase, POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性及甾体皂苷类成分含量等指标进行分析,确定盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期,并利用RNA-Seq测序对关键时期盾叶薯蓣根茎、叶片、地上茎3个部位中的基因表达特征进行分析。研究发现低磷胁迫处理后盾叶薯蓣根际基质中易吸收态磷含量显著降低,其抗氧化酶(POD、SOD)与酸性磷酸酶活性均显著升高,根系发育受阻;低磷胁迫可明显影响盾叶薯蓣中甾体皂苷的合成与积累,且不同部位响应特征不同;胁迫初期为盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期;响应低磷胁迫关键时期的盾叶薯蓣基因表达存在明显的组织特异性,对三个处理组不同部位基因表达量与代谢通路进行分析,分别从盾叶薯蓣...     

大肠杆菌应激诱导基因表达谱芯片分析

应激是影响微生物发酵生产的重要因素。为挖掘细菌耐热和化合物胁迫等调控相关基因,揭示微生物应激反应调控的分子机制,采用Affymetrix全基因组表达谱芯片,对42℃热激和0.1 mol/L CaCl2处理的大肠杆菌E. coli基因谱进行分析。结果表明,应激处理菌体中共有583个差异表达基因,包括374个表达量上调和209个表达量下调差异基因;GO功能分类将差异表达基因分为34类,大部分差异基因的分子功能覆盖结合、催化和转运等生物学活性;差异基因KEGG分析显示富集在28个通路,以ABC转运蛋白、鞭毛组装、双组分系统、尿素循环和氨基酸新陈代谢以及Ⅲ型分泌系统等通路为主要代表;应激胁迫的E. coli主要通过噬菌体休克蛋白操纵子(psp)基因进行逆境适应性转录调节,同时伴随着酶和氨基酸的合成基因以及细胞氧化还原态平衡基因的调控变化。     

低磷胁迫下油菜幼苗叶片蛋白酶二维酶谱分析

为探讨低磷胁迫对油菜(Brassica napus)幼苗叶片蛋白酶二维酶谱的影响,以低磷胁迫下的甘蓝型油菜鼎油杂４号为试材,采用优化的非变性双向电泳技术结合蛋白酶谱检测技术获得清晰的蛋白酶分离图谱,通过图像分析获得磷胁迫下油菜叶片蛋白酶差异表达图谱。结果显示,低磷胁迫下共有6个油菜叶片蛋白酶点表达水平具有显著差异(表达量差异在2倍以上),其中3个表达水平显著上调,3个表达水平显著下调。结果提示有不同的油菜叶片蛋白酶类参与到油菜抗(耐)低磷的应答途径中,为进一步解析不同蛋白酶(同工酶)响应低磷胁迫研究打下基础。文中基于非变性等电聚焦的二维酶谱方法亦为其他逆境胁迫下不同蛋白酶及其同工酶二维酶谱响应研究提供技术参考。     

猪瘟病毒基因表达谱芯片的可靠性研究

通过同种组织RNA自身比较实验及不同组织RNA的差异分析实验对猪瘟病毒(classic swine fever virus, CSFV)cDNA芯片实验的重复性进行检验.利用相关系数(correlationcoefficient, R)、变异系数(coefficientofvariation, CV)和假阳性率(falsepositiverate, FPR)分析猪瘟病毒cDNA芯片数据的可靠程度,对cDNA芯片实验数据作了整体的评估.结果证实,该芯片系统得到的猪瘟病毒cDNA表达谱数据相关系数一般大于0.9,假阳性率控制在2 %以内.另外,通过比较猪瘟病毒芯片制备中点样浓度、mRNA和总RNA以及不同标记过程对实验的影响,来分析猪瘟病毒芯片数据的系统误差来源,得出结果:重复两次实验,可以克服绝大部分实验系统引入的假阳性.