花生花斑种皮花青素生物合成相关miRNA及其靶基因鉴定与分析

花生在世界粮油食品中占有重要地位,其种皮颜色有白色、红色、紫色、粉红色及花斑等多种颜色,花斑种皮花生是其独特的成员之一,具有便于区分的优良性状。本研究以花斑种皮花生VG-02为研究材料,结果表明与花斑种皮颜色合成相关差异表达的miRNA富集的代谢途径有苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮的生物合成、昼夜节律植物。miRNA测序结果中共筛选出86个差异表达miRNA,其中20个差异表达的miRNA与花生花斑种皮颜色合成相关。其中包括4个共同靶向花青素、类花青素和IFS2靶基因的miRNA,即miR₈、miR₅0、miR₅1和miR₂39;5个靶向花青素生物合成中结构基因的miRNA,即调控CHS靶基因的miR₃98-x,调控4CL靶基因的miR₄82-z,调控F3′H靶基因的miR₂66和miR₁82以及调控花青素3-O-葡萄糖苷-6靶基因的miR₅;1个靶向花青素生物合成调节基因的miRN...     

人类miRNA上游转录因子及下游靶基因的基因本体分析

目的研究人类miRNA转录因子及靶基因之间的相关关系。方法利用生物信息学方法预测miR-NA的上游转录因子和下游靶基因,并对预测结果做基因本体分析,得到参与各生物学过程及分子功能的比例,用统计学软件PASW做相关性分析。结果人类382个miRNA参与应激、代谢、发育等10个生物学过程和行使转录调控、翻译调控、催化活性等12个分子功能,miRNA上游转录因子之间、下游靶基因之间以及上下游之间存在着广泛的正负相关关系。结论基因在参与生物学过程及行使分子功能的过程中,通过miRNA实现协同作用或隔离效应。     

花青素合成途径中分子调控机制的研究进展

花青素是广泛存在于植物中的天然水溶性色素。植物不同物种中花青素生物合成代谢途径的遗传特性和调控机制决定了该物种的花色。目前花青素生物合成途径的研究已清晰透彻。花青素合成途径的调控主要发生在结构基因的转录水平上,受多种转录因子的调控。研究发现,对花青素代谢途径中结构基因起调控作用的重要转录因子,主要包括WD40重复蛋白、b HLH蛋白和R2R3-MYB蛋白,这些转录因子之间的结合及其相互作用决定结构基因的表达。本文着重介绍花青素生物合成途径的分子调控机制,即转录因子通过形成三聚体复合物,与结构基因的启动子结合来调控结构基因的表达,并概述其在花色改造基因工程及定向改变花青素含量中的应用。     

花青素转录因子调控机制及代谢工程研究进展

花青素是广泛存在于植物中的一类重要的类黄酮化合物, 在植物生长发育和人类营养保健方面具有重要价值。花青素的生物合成途径已经解析得比较清楚, 但花青素的代谢调控网络还在不断完善。调控花青素生物合成的转录因子主要包括MYB、bHLH和WD40三大类, 这些转录因子通过激活或抑制CHS、ANS和DFR等花青素途径关键结构基因的表达水平, 进而决定花青素积累的部位与水平。该文结合国内外花青素生物合成与转录调控方面的研究进展, 简要介绍了花青素的生物合成途径, 归纳总结了模式植物中花青素代谢调控的分子机理, 尤其是MYB、bHLH和WD40三类主要转录因子的调控机理, 以及这些转录因子在观赏植物和水果等经济作物花青素代谢工程中的应用。该文将为系统阐明花青素的转录调控机制和利用代谢工程改良花青素的相关研究提供有益参考。     

紫背天葵叶和花中花青素合成相关转录组基因分析

为获取紫背天葵(Gynura bicolor D C.)花青素合成代谢相关调控基因信息,该试验以紫背天葵叶片为材料,以其花朵为对照,进行转录组测序,并进行CHS、CHI、F3H等8类合成酶基因以及MYB、bHLH及WD40等3类转录因子检索,从中选取8个相关差异表达显著调控基因进行qRT-PCR验证分析。结果显示:(1)在紫背天葵中共获得72个花青素合成酶信息,其中差异表达明显的有1个F3′H和2个3GT下调,9个F3H基因中有上调基因4个和下调基因5个。(2)在紫背天葵中获取到238个MYB、113个bHLH和219个WD40转录因子,这3类转录因子中差异表达明显的分别为22个、16个和7个。(3)qRT-PCR结果显示,所选取的8个花青素合成相关调控基因,在紫背天葵叶及花朵中的下调表达趋势与转录组测序结果完全一致,但不同基因差异表达趋势略有不同。研究表明,在紫背天葵叶片和花朵中所存在的大量花青素合成代谢调控基因中,只有少量差异表达显著,但转录因子相比合成酶的调控更为复杂。     

款冬花不同发育阶段的代谢组学和比较转录组学分析

以不同发育阶段款冬花（发育初期、中期、中后期、解封期及花朵期）为对象,基于核磁共振的代谢组学技术,分析其次生代谢物种类及含量的合成累积规律,并进行高通量转录组学测序,从差异表达的基因中寻找次生代谢物生物合成的关联酶基因。代谢组学分析发现,款冬花不同发育阶段的次生代谢物代谢组成明显不同,苯丙素类成分在发育初期至中后期含量较高,之后逐渐降低;黄酮类成分（芦丁、山奈酚）在发育的各个阶段含量均有波动,但总体变化不大。转录组学分析结果显示,与苯丙素类成分生物合成相关的酶基因（COMT、HCT）,随着花蕾的发育表达量逐渐降低;与黄酮类成分合成相关的酶基因（FLS、F3H、DFR）,其表达量在不同阶段变化不大。转录组测序中的相关酶基因表达量同次生代谢物成分的变化趋势基本一致。本文采用的代谢组学和转录组学结合的方式,对款冬花的次生代谢物累积规律进行分析,为今后款冬花次生代谢物的生物合成调控研究奠定了基础。     

陆地棉MYB类转录因子基因GhTT2克隆及功能初步分析

原花青素作为植物重要的次生代谢产物,是植物应对生物和非生物胁迫的一种重要防御手段,也是影响植物发育和品质的重要因素。原花青素作为花青素生物合成的一条末端通路在模式植物中已有研究,但是具体代谢和调控机制尚不明确;原花青素作为棕色棉纤维呈色的主要物质,其棉纤维呈色的生化与分子机制仍未完全阐明。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum)中克隆了一个MYB类转录因子基因GhTT2 (transparent testa 2),并对其基因结构、表达模式、亚细胞定位及功能进行了分析。结果表明：GhTT2转录因子具有典型的MYB结构域,在纤维中优势表达,其转录水平随花青素含量增加而降低;该基因可被原核诱导表达;与GFP融合的重组蛋白定位在细胞核;酵母转化结果表明GhTT2具有转录激活功能;在棉花中沉默GhTT2基因的表达,导致原花青素含量显著降低,表明其可能参与调控陆地棉原花青素的生物合成。本研究结果为深入阐明MYB类转录因子参与调控植物原花青素生物合成途径的分子机制提供参考。     

植物次生代谢基因工程研究进展

随着对植物代谢网络日渐全面的认识,应用基因工程技术对植物次生代谢途径进行遗传改良已取得了可喜的进展.对次生代谢途径进行基因修饰的策略包括:导入单个、多个靶基因或一个完整的代谢途径,使宿主植物合成新的目标物质;通过反义RNA和RNA干涉等技术降低靶基因的表达水平,从而抑制竞争性代谢途径,改变代谢流和增加目标物质的含量;对控制多个生物合成基因的转录因子进行修饰,更有效地调控植物次生代谢以提高特定化合物的积累.作者结合对大豆种子异黄酮类代谢调控和基因工程改良的研究,着重介绍了花青素和黄酮类物质、生物碱、萜类化合物和安息香酸衍生物等次生代谢产物生物合成的基因工程研究进展.     

甘蔗耐寒相关miRNA的生物信息学分析及其靶基因预测

为了解不同基因型甘蔗(Saccharum officinarum)响应低温胁迫的分子机制,该研究以低温胁迫4 ℃处理 24 h 后的3个不同耐寒性甘蔗品种的叶片为材料进行Illumina HiSeqTM 2000 高通量测序,构建了18个低温胁迫前后sRNA文库。结果表明:(1)共获得分属于84个家族的322个已知miRNA及预测得到110个新miRNA,并在已知miRNA中筛选出100个差异表达miRNA(61个上调,39个下调),新miRNA中筛选出37个差异表达 miRNA(15个上调, 22个下调)。(2)利用psRNATarget、TargetFinder、Tapirhybrid软件对所获得的差异表达miRNA进行靶基因预测,得到1 844个靶基因并进行GO分析揭示其主要功能类别,即分子功能、细胞组分与生物过程。(3)为验证高通量测序数据的可靠性,筛选14个miRNA及其靶基因进行qRT-PCR验证,结果显示这些miRNA均被检测发现且大多表达结果与测序结果一致。(4)鉴定出部分差异表达miRNA的靶基因,这些基因参与植物生长、发育及低温胁迫反应。综上认为,耐寒型甘蔗体内miRNA直接或间接作用靶基因实现表达调控相关代谢途径,对其重要农艺性状均起着关键的调控作用。     

基于PacBio平台的紫娟茶树全长转录组分析

紫娟(Camellia sinensis var. Asssamica (Masters) kitamura)是珍稀茶树种质的典型代表,其叶片色泽呈现紫色,富含花青素、儿茶素以及黄酮等活性成分。为探讨紫娟茶树叶片呈色以及次级代谢过程的遗传基础,以紫娟茶树为材料,采用Pac Bio平台进行全长转录组测序,最终获得Polished consensus序列205 911个。在NR数据库有163 519个同源序列比对到914个物种;有99 503个在KOG数据库得到注释,根据其功能分为26类;有76 829个得到GO注释,分为细胞组分、分子功能及生物学过程等3大类的54个功能组;根据KEGG数据库,109 748个被注释到216个代谢途径分支,其中氨基酸代谢的7 731个、类黄酮生物合成的有644个、单萜的合成的有57个、萜类化合物骨架生物合成487个、黄酮和黄酮醇的生物合成的有88个、花青素合成1个;同时预测到CDS有199 245个、转录因子有6 838个;此外,还检测到了180 293个SSR位点,其中以单碱基重复最丰富有103 535个,其次是双碱基43 240和三碱基30 883。本研究结果为开展紫娟茶树叶片呈色机理以及花青素、黄酮类等物质合成途径与调控机制和特异性状基因的标记性引物开发提供重要的数据支持。     

植物激素相关microRNA研究进展

microRNA（miRNA）是22nt左右的非编码RNA,主要在转录后水平调节基因的活性。miRNA通过与靶基因的互补位点结合从而降解靶基因mRNA或抑制其翻译。近年的研究发现,miRNA在植物生长发育中发挥着重要的调控作用。目前已知一些miRNA参与植物激素信号途径的切入点,这为我们了解miRNA和植物激素在植物发育中的作用提供了新思路。本文综述了miRNA参与植物激素信号应答及生物合成的研究进展,并对一些miINA在植物激素信号应答中可能的作用进行了讨论。     

应用高通量测序技术检测与奶牛乳产量和乳质量调控相关的miRNA

本实验将中国荷斯坦牛泌乳期高乳品质奶牛（H）和泌乳期低乳品质奶牛（L）乳腺组织作为实验对象,利用高通量测序技术进行了miRNA测序,与miRNA数据库比对,获得已知miRNA,整合miREvo和mirDeep2这两个miRNA预测软件,进行新miRNA分析,通过差异表达分析筛选组间差异miRNAs,获得56个差异表达miRNA(P <0.05,FDRq <0.05)并对差异表达miRNA进行靶基因预测;利用DAVID对靶基因进行GO(Gene Ontology)和信号通路富集分析。经过对靶基因筛选,发现了4个已报道与乳蛋白、乳脂紧密相关的功能基因：CSN3、SCD、LALBA和DGAT2。靶基因聚集的生物学功能多数参与了蛋白质和脂肪代谢,乳腺发育和分化,以及免疫功能。靶基因主要富集在MAPK 信号通路、甘油磷酸脂质代谢、缺氧诱导因子1和磷脂酰肌醇3激酶 蛋白激酶B信号转导通路。结果显示,靶基因主要富集在糖类代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、细胞凋亡以及免疫相关通路。     

彩色马铃薯花青素生物合成相关microRNAs及其靶基因表达分析北大核心CSCD

MicroRNAs(miRNAs)是植物中具有调控功能的非编码小RNA,可调节植物生长发育、次生代谢及胁迫响应。为挖掘彩色马铃薯花青素合成相关的miRNAs,本研究基于miRNA和降解组测序数据,对筛选出和花青素相关的miRNA及靶基因进行鉴定,分析其理化性质、蛋白质结构、调控关系及在不同彩色马铃薯品种的表达。结果表明:stu-miR156a_R-1_StSPL9、stu-miR828_StMYB3、stu-miR858_StMYB4、stu-miR5021_StMYB在马铃薯块茎的不同发育时期存在显著的负相关关系。不同彩色马铃薯品种中,stu-miR828负调控靶基因StMYB3,抑制花青素合成;stu-miR156a_R-1负调控靶基因StSPL9,促进花青素合成。stu-miR858负调控靶基因StMYB4,在紫色马铃薯中促进花青素合成,在红色马铃薯中抑制花青素合成。stu-miR5021负调控靶基因StMYB,在紫色马铃薯中抑制花青素合成,在红色马铃薯中促进花青素合成。     

茶树种子发育过程的转录组分析

该研究以‘铁观音’茶树品种的种子为试验材料,采用转录组测序技术分析种子发育的3个时期(幼果期、膨大期、成熟期)的表达差异,探究茶树种子油脂代谢的分子机制。结果表明:(1)经转录组测序、组装后共获得30 940 581个clean reads,经数据合并拼接最终得到36 951条非冗余Unigene序列,其中28 476个Unigene可得到功能注释;在转录本中能够被注释到GO分类的Unigene有11 201条(30.3%),KEGG分析发现共有17 172个基因参与了127个代谢通路。(2)经KEGG通路筛选出14条与脂肪酸代谢相关的通路,且随着茶籽的发育,大部分脂肪酸调控途径相关基因呈下调趋势,其中上调基因数最多的有α-亚麻酸代谢途径和脂肪酸降解途径(有17个基因表达量上调),下调基因数最多的是甘油磷脂代谢途径(有58个基因表达量下调);在茶籽发育幼果期α-亚麻酸代谢途径中表达量上调的基因数超过表达量下调的基因数。(3)研究发现茶籽脂肪酸合成相关的基因涉及14个脂类调控途径,共409条差异基因;随着茶树种子发育到成熟期,上调的差异表达基因数量在减少,下调的差异表达基因数量增加,其中α-亚麻酸途径中的基因PLA2G16、DAD1、pldA、FabF、FabI表达量上调显著,随后表达量下调。(4)qRT-PCR检测结果表明,7个茶树FAD和1个ACP差异表达基因的水平与转录组测序结果基本一致;随着茶籽的发育,基因CsFAD7和Δ6-CsFAD从幼果期、果实膨大期至果实成熟期都为差异下调表达,CsFAD2、CsFAD6和Δ7-CsFAD为差异上调表达,CsFAD8、Δ8-CsFAD和CsACP在幼果期至果实膨大期差异上调表达,在果实膨大期至果实成熟期差异下调表达。     

紫背天葵叶片中花青素种类及合成调控基因转录组分析

为获取紫背天葵(Cynura bicolor DC.)叶片中花青素种类及其合成调控基因等信息,该试验以紫背天葵叶背面紫色以及经处理叶背面几乎全绿(对照)的叶片为材料,进行转录组测序分析,同时进行6个相关差异表达基因的qRT-PCR分析和6种花青素苷元的HPLC检测,以揭示紫背天葵特有的花青素苷元及其合成调控关键基因信息。结果表明:(1)在紫背天葵中共获得14个花青素苷元及32个花青素合成调控基因信息,其中表达量差异显著下调的4个基因为Pg(c11692)、Cy(c42112)、ANS(c38551)和3GT(c9064),表达量差异显著上调的2个基因是D FR(c35961)和3GT(c20283)。(2)qRT-PCR检测结果显示,上述6个基因在2种紫背天葵叶中的表达趋势(上调或下调)与转录组测序结果完全一致,但转录组测序检测到的表达趋势差异倍数比qRT-PCR检测结果更加明显。(3)HPLC分析显示,紫背天葵叶中均未检测到Dp、Pt、Pn及Mv等4类花青素苷元,但紫背天葵叶中富含Cy花青素苷元,且背面紫色的叶中Cy类花青素苷元含量(62.21 mg/kg)显著高于绿色叶对照(6.86 mg/kg);背面紫色和全绿叶中的Pg花青素苷元含量均低于0.43 mg/kg。研究推测,Cy和Pg花青素苷元在绿叶紫背天葵(对照)中含量显著降低可能是因为存在1个ANS和1个3GT正调控以及1个DFR和1个3GT负调控所致。     

利用深度测序技术检测玉米根系和叶片中已知的microRNAs

microRNA(miRNA)是一类具有20～24nt核苷酸长度的非蛋白质编码的内源小分子RNA,它在植物生长发育和逆境胁迫响应等过程中发挥着重要作用。文章利用基于Illumina/Solexa原理的小分子RNA深度测序技术,结合生物信息学的方法对玉米根系和叶片中已知miRNA的类型、丰度及靶基因进行了分析。研究发现,在根系中共检测到92个已知的miRNA,分别属于18个miRNA家族,其表达丰度在1～105943之间;在叶片中,共发现86个已知的miRNA,分别属于17个miRNA家族,其表达丰度在1～85973之间。靶基因预测结果表明,根系中的18个miRNA家族共靶向54个蛋白,进一步的功能预测发现,这些基因涉及了转录调控、物质能量代谢、电子传递、胁迫响应和信号转导等过程。以上研究结果表明,就已知的miRNA而言,无论是miRNA的类型还是表达丰度,在玉米根系和叶片中都存在较大差异。     

玉米microRNAs及其靶基因的生物信息学预测

microRNAs (miRNAs) 是一类非编码的小分子RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达。鉴定和发现新的miRNAs及其靶基因, 对揭示miRNAs在基因表达调控中的作用至关重要。玉米全基因组测序工作开展较晚, 已经鉴定登记的miRNAs很少, 对靶基因的调控作用尚待解明。文章根据miRNA进化上的保守性, 以已知的植物miRNAs为探针, 与相关数据库中玉米表达序列标签(EST)和基因组序列(GSS)中的非编码序列比对, 共发现11个新的miRNA前体。虽然在序列长度和二级结构方面各有变化, 但这11个前体均可折叠形成miRNA家族的标准二级结构。通过靶基因预测, 找到其中7条miRNAs的26个靶基因, 分别编码与新陈代谢、信号转导、转录调节、跨膜运输、生物和非生物胁迫及叶绿体组装等相关的蛋白。这些miRNAs及其靶基因的鉴定, 补充了miRNA数据库的不足。     

MicroRNA研究进展

MicroRNA(miRNA)是生物体内源长度约为21-25个核苷酸的非编码小RNA,通过与靶mRNA互补配对而在转录水平上对基因的表达进行负调控,导致mRNA的翻译抑制或降解。miRNA虽然微小,但它在真核生物发育和基因表达中通过与靶mRNA形成完全或不完全互补配对从而扮演着重要角色。它们参与动物体发育、细胞增殖与死亡、细胞分化等各种过程。综述了miRNA的发现、生物合成、特征与功能、靶基因的预测等方面的研究进展。     

芸苔属（Brassica）植物中microRNAs的生物信息学预测与分析

MicroRNA (miRNA) 是一类调控基因转录后表达的非编码的小分子RNA．它在生物的发育、细胞增殖、凋亡以及胁迫响应等生物过程中发挥着重要的调控作用．目前,分离和鉴定miRNA的方法主要包括实验方法（遗传筛选、直接克隆）和生物信息学方法．MiRNA存在表达丰度低,表达组织特异性,以及受特殊诱导等问题,用传统的实验法常难发现和鉴定miRNA．通过生物信息学方法在已有的各种基因库中寻找未知miRNA,大大提高了人们发现miRNA及其靶基因的效率．芸苔属（Brassica）的成员包括油菜、芜青、甘蓝等,是世界各国主要油料和食用作物．目前,油菜的miRNA的分离和鉴定工作已有文献报道,而其它的尚属空白．本文将拟南芥、水稻等植物已知的miRNA分别与芜青、甘蓝、野芥菜、黑芥菜、埃塞俄比亚芥的GSS和EST数据库进行比对搜索,采用一系列标准进行筛选,最后分别在芜青和甘蓝中预测到67个和95个miRNA．再把这些预测得到的miRNA分别与芜青和甘蓝的mRNA数据库进行比对搜索,分别找到120个和111个靶基因,除去未知功能及功能不详的,各有62个和48个靶基因．分析结果表明,上述大多数靶基因编码的产物为转录因子及重要代谢酶类,涉及植物的生长发育调控,信号转导及胁迫响应等方面．