应用寡核苷酸芯片分析水稻花序相关基因在花序发育中的表达谱

从Internet、国内外文献中查询了50个水稻花序的相关基因,制备成水稻花序相关基因的寡核苷酸芯片。对3个不同生长阶段的水稻花序材料进行了表达谱检测,用ScanArray3000对杂交结果进行扫描,得到了不同的基因表达谱。用ImaGene 4.0软件对获得的表达谱进行分析,获得基因表达差异的散点图及饼图。 图像分析表明,候选基因在水稻花序3个不同发育阶段的材料中,表达水平有显著差异。这些结果将有助于研究水稻花序的发育机理。 Abstract:In this paper we chose 50 rice inflorescence genes from Internet,references.Rice oligonucleotide microarray was prepared by printing the target rice inflorescence genes oligonucleotide.Expression patterns of 50 genes from rice inflorescence in three different development phase were obtained by scanning using ScanArray3000 after array hybridization.The scatter plots and scale maps of the images were acquired after the acquired gene expression patterns were analyzed by ImaGene4.0 software.The scatter plots and scale maps show that there existed a significant difference in the expression of these candidate genes in rice inflorescences with different development phase.Further analysis of those candidate gene expression patterns will be helpful to understand the developmental mechanism of rice inflorescence.     

水稻T-DNA插入突变体库的筛选及遗传分析

T-DNA标签技术是分离和研究植物功能基因的有效方法,寻找T-DNA插入表型突变体是进一步开展研究的关键所在。文章对以ZH11、ZH15为受体亲本构建的4416份T,代标签系进行了表型鉴定,发现存在拟纯合突变和系内分离突变两种类型,突变表型涉及株高、生育期、叶形、叶色、分蘖力、植株松紧度、穗颈节、穗形、颖花、粒形、类病变、雄性不育、生长极性等14类性状。其中,株高、生育期、叶色、雄性不育有着相对较高的突变频率（超过1％）,株高和叶色的突变频率在品种及年度间表现稳定,而生育期、雄性不育波动较大,表明这类性状的表型易受到环境的影响。通过T1、T2连续世代的共分离分析,筛选出3个与穗部或颖花发育相关的T-DNA插入突变体,为分离相关功能基因奠定基础。随机选择42份有表型突变的标签系,通过质粒拯救和TAIL-PCR的方法分离其侧翼序列,从39个标签系中获得40条序列,其中25条为载体序列,14条与水稻基因组有很好的同源性,BlastN分析结果表明T-DNA有优先整合进植物功能基因内部的特性。     

水稻剑叶突变体的表型及T-DNA旁邻基因分析

从已构建的水稻（Oryza sativa L.）T-DNA插入突变体中鉴定获得一株穗部额外发育出叶片的突变体,并根据该叶片的形态学位置将其命名为剑叶突变体（J4）。研究表明这种额外发育的叶片呈现明显的缺陷,主要表现为叶片短小、表皮细胞变小、叶片中维管束数目减少等。进一步通过TAIL-PCR和inverse-PCR的方法克隆该突变体中T-DNA插入位置的旁邻序列,从而准确地将T-DNA定位到2号染色体上。基因表达分析显示,T-DNA插入位置附近的AK100376基因在J4突变体以及表型类似突变体neck leaf 1中的表达均被明显下调,可初步将其确定为与剑叶突变体表型相关的候选基因。     

水稻穗发育功能基因对穗期氮肥的响应

为探讨氮肥对水稻(Oryza sativa)穗发育的调控作用, 使用高通量测序技术检测氮肥处理前后水稻叶片和幼穗组织中转录组的变化, 并从中筛选到大量差异表达基因。这些基因的功能涉及转录调控、激素代谢和信号转导、物质代谢和转运、胁迫响应、信号转导(受体)和蛋白质降解等。同时对目前克隆得到的穗发育相关基因进行分析, 发现在氮素穗肥的作用下, 部分重要功能基因的表达量发生了明显变化, 其中一些基因还参与调控水稻株高、抽穗期、分蘖和结实率等性状。对这些差异表达基因的功能研究有助于揭示氮素穗肥调控水稻每穗颖花数的分子机制。     

水稻OsTB1基因的结构及其表达分析

TCP基因是一类植物中新发现的、可能具有转录因子活性的基因家族,成员包括金鱼草的Cyclodiea (Cyc)、玉米的Teosinte Branched1 (TB1)以及水稻中的PCF1、PCF2等.玉米的TB1基因有维持玉米顶端优势的作用,与分蘖的发生密切相关;水稻和玉米同属禾本科,在发育的过程中都有分蘖的发生.通过筛选水稻的基因组文库,得到了水稻中的一个TB1同源基因Oryza sativa Teosinte Branched1 (OsTB1).该基因不含内含子,基因编码一个长度为388个氨基酸的蛋白,在氨基酸水平上与TB1的同源性为70%,含有保守的TCP区和R区,是属于TCP基因家族的一个成员.RT-PCR和mRNA原位杂交分析结果表明,OsTB1在水稻的侧芽中有很强的表达,在花序中有较弱的表达.以上结果显示该基因可能在水稻侧芽和花序的起始和发育过程中起重要作用.     

Rch10启动子引导iaaL基因在转基因烟草中的表达导致花器官发育的变异

来源于丁香假单孢杆菌 ( Pseudomonas syringae subsp.savastanoi)的吲哚乙酰胺赖氨酸酯合成酶基因 ( iaa L )与来自水稻 ( Oryza sativa)的在花器官中具有高水平表达的启动子 ( Rch1 0 )融合后导入烟草( N icotiana tabacum)。在转基因烟草中研究了这种嵌合基因的表达特性 ,并测定了各个器官内源生长素的水平。结果表明 :Rch1 0启动子能引导 iaa L基因在转基因植株的幼嫩花序、花器官及幼嫩果实中表达 ,并导致了各器官内源生长素水平不同程度的降低。转基因植株当代的花序或花器官的发育出现了明显的表型变异 :开花后顶端优势减弱、花序正常发育受阻、果实发育不良等。这些 Rch1 0 - iaa L的转基因植株可为进一步研究 IAA在生殖器官发育中的一些生理作用提供有价值的材料     

水稻穗型突变体cl的鉴定、保护与遗传分析

通过神州八号飞船搭载广东省常规优质稻主导品种粤农丝苗获得一个稳定遗传的穗型突变体cl,中文名为粤花占1号,2015年完成农业部植物新品种权的申请工作(申请号:20151728.8,公告号:CNA014491E)。该突变体农艺性状与野生型极为相似,熟色好,产量高,但表现出异常的花序结构,一次枝梗数增加,二次枝梗、小穗梗长度严重缩短,枝梗顶端小穗3粒簇生在一起。进一步的细胞学观测发现,差异主要源自幼穗分化的第3期到第4期发育异常所致。遗传分析表明该性状由非完全显性单基因控制,BSA性状定位法初步将该基因定位于染色体6,命名为CL-6。本研究的结果为进一步精细定位和克隆CL-6基因、找到控制水稻幼穗枝梗伸长缩短的功能基因或调控因子奠定基础,同时为培育理想穗型水稻和观赏农业提供优良种质。     

毛竹实时荧光定量PCR内参基因的筛选及成花基因PheTFL1表达分析

通过qRT-PCR对毛竹相关成花基因PheTFL1的表达进行研究,为毛竹开花机理的研究提供理论依据.从毛竹UBC18、PP2A和EF1α等9个候选内参基因中筛选出在叶、幼嫩花序、花序轴、枝、竹青等11个组织器官中都稳定表达的PP2A用于毛竹PheTFL1基因qRT-PCR结果的校正.结果显示:PheTFL1基因在开花竹叶、枝和竹青中低丰度表达,与未开花竹差异不显著,但在花和花序轴中高丰度表达;在实生苗叶和根中高丰度表达,在实生苗茎中低丰度表达.PheTFL1基因在具有分生能力的幼嫩组织中高丰度表达,说明其不仅参与花发育的调控,还参与了分生组织生长的调控.     

肝细胞癌相关差异基因的生物信息学及预后分析

肝细胞癌是全球癌症相关死亡的主要原因,目前对肝细胞癌的发病机制研究尚不完善,探索肝细胞癌发生、发展相关的分子标志物及其预后具有重要意义。从GEO数据库获得肝细胞癌组织和非癌组织的基因表达阵列数据GSE84402,利用GEO2R筛选差异表达基因;采用DAVID数据库对差异基因进行GO富集分析和KEGG通路分析;通过STRING数据库和Cytoscape软件构建差异表达基因对应的蛋白质相互作用网络,并从网络中筛选出核心基因(hub genes);结合KM plotter数据库的临床信息对hub genes进行预后分析。结果显示:共得到1 307个差异表达基因,其中上调基因741个,下调基因566个,这些差异表达基因主要涉及细胞分裂、细胞周期、DNA复制及物质代谢等生物学过程及生物通路。通过GO、KEGG及蛋白质相互作用网络筛选出BUB1、BUB1B、CCNA2、CCNB1、CCNB2、CDC20、CDK1、MAD2L1、PLK1等9个hub genes,进一步分析发现hub genes均与细胞周期的调控相关,表明细胞周期的调控失常在肝细胞癌的发生、发展过程中具有重要作用。生存分析显示9个hub genes在肝细胞癌患者中均为表达上调的基因,且与患者预后不良相关,这为寻找肝细胞癌患者预后相关生物标志物的研究提供了线索。     

玉米雌穗发育期基因差异表达与杂种优势的研究

杂种优势在提高粮食作物特别是玉米的产量方面具有重要的作用。然而,杂种优势的原理却仍然是一个世界性的难题。用12个玉米自交系及其按不完全双列杂交组配的33个杂交种为材料,分4个不同发育时期取杂交种及其亲本的雌穗组织,利用差异显示技术,分析杂种与亲本的基因差异表达类型及其与7个主要农艺性状的杂种表现和杂种优势的相关关系。发现1):在5种表达类型中单态表达(基因在杂交种和双亲中同时表达的类型)的数量最大,这说明杂种优势的形成不仅与基因的表达与否相关,还与大量基因的上调或下调表达相关;2):在玉米雌幼穗的发育初期杂交种与双亲的基因表达差异最大,这可能与雌穗发育初期器官的形成和发育相关,因此这一时期差异表达(在质的方面)的基因对产量性状和杂种优势的形成具有密切关系;3):综合各种基因表达类型与产量性状和杂种优势的关系,发现某些基因在杂种中的沉默表达可以促进籽粒的发育和抑制幼穗中小花的发育。     

拟南芥和水稻SET结构域基因家族全基因组鉴定、分类和表达

ET(Su(var), Enhancer of zeste (E(z)), and Trithorax)结构域基因家族是一组含有保守SET结构域的蛋白的统称, 它们参与蛋白甲基化, 影响染色体结构, 并且调控基因表达, 在植物发育中起着重要的作用。分析拟南芥和水稻中SET结构域基因家族进化关系, 对研究这一基因家族中各成员的功能有着重要的意义。我们系统地鉴定了47个拟南芥(Arabidopsis thaliana)和43个水稻(Orysa sativa japonica cultivar Nipponbare)的SET结构域基因, 染色体定位和基因复制分析表明SET结构域基因扩增是由片段复制和反转录引起的, 根据这些结构域差异和系统发育分析把拟南芥和水稻的SET结构域基因划分成5个亚家族。通过分析SET结构域基因家族在拟南芥和水稻各个发育阶段的表达谱, 发现SET结构域基因绝大部分至少在一个组织中表达; 大部分在花和花粉中高表达; 一些SET结构域基因在某些组织中有特异的表达模式, 表明与组织发育有密切的关系。在拟南芥和水稻中分别找到了4个差异表达基因。拟南芥4个差异基因都在花粉管高表达, 水稻4个差异基因有3个在雄性花蕊中高表达, 另一个在幼穗中高表达。     

水稻OsGRF6的克隆及调控初生根发育功能的初步分析

OsGRF6隶属于GRF家族，参与调控植物的生长发育和调控植物对非生物胁迫的耐受性。为了研究OsGRF6调控水稻初生根发育的分子机制，该研究从水稻品种‘ZH11’中克隆得到转录因子基因OsGRF6，并对其进行了进化树构建，启动子分析，并对OsGRF6-OE和osgrf6进行了基因型分析和qRT-PCR鉴定及水稻表型观察，并通过酵母单杂交检测了OsGRF6的结合基序，进一步通过ChIP-seq和RNA-seq数据分析了OsGRF6下游的候选靶基因。结果显示：（1）OsGRF6含有一个QLQ和一个WRC保守的功能结构域，与拟南芥AtGRF1和AtGRF2以及水稻OsGRF7亲缘关系较近。OsGRF6启动子区域含有多个非生物胁迫和激素响应顺式作用元件。（2）OsGRF6在水稻种子、幼穗和根中表达量较高，而在叶中表达量较低。亚细胞定位显示，OsGRF6定位于细胞核，并且OsGRF6具有转录激活活性。（3）与野生型相比，过表达OsGRF6的转基因材料表现出初生根长度较长，而突变体材料则表现出初生根变短的表型。（4）OsGRF6能与CGGCA基序结合。（5）结合ChIP-seqs和RNA-seqs分析发现，OsGRF6靶基因中包含多个参与调控水稻根发育的基因，如OsARF7，OsARF4等。     

水稻穗部性状QTL定位及候选基因分析

水稻(Oryza sativa)穗部性状与产量直接相关,其相关基因的挖掘与功能解析对于保障国家粮食安全意义重大。以籼稻华占(HZ)和粳稻热研2号(Nekken2)及构建的120个重组自交系(RILs)为实验材料,测定了穗长、每穗粒数、结实率、柱头外露率及一次枝梗数等穗部性状。结合高密度分子遗传图谱进行QTL定位,结果共检测到31个QTLs,分别位于第1、2、3、4、5、6、10和11号染色体上,其中2个位点的LOD值分别高达5.45与5.28。通过分析筛选QTL区间内可能影响穗部性状的相关基因,并利用qRT-PCR进行基因表达检测,发现LOC＿Os05g05490、LOC＿Os05g06150、LOC＿Os03g11700、LOC＿Os03g12430、LOC＿Os05g28720、LOC＿Os05g30890、LOC＿Os05g31740和LOC＿Os02g17880在双亲间的表达水平差异显著。其中,前5个基因编码三角状五肽重复蛋白,而后3个基因编码糖基转移酶。研究挖掘到31个与穗部性状相关的QTLs,为进一步定位和克隆相关基因,从而选育高产水稻新品种奠定理论基础。     

OsMADS34与OsMADS56蛋白互作及OsMADS56表达模式分析

MADS-box蛋白可以通过形成多聚体复合物发挥功能。Os MADS34作为一个多样功能的SEPALLATA(SEP)基因,其可以控制水稻花序及小穗的发育。为了了解Os MADS34在控制水稻花序及花发育的机理,我们利用水稻Os MADS34作诱饵蛋白,从构建的水稻枝梗分生组织的c DNA文库中筛选可以互作的未知蛋白。利用酵母双杂交分析,筛选到了互作蛋白Os MADS56,并通过自激活验证及蛋白定位分析降低了假阳性及假阴性的因素影响。利用定量PCR对Os MADS56的表达模式进行分析,Os MADS56在水稻花序和小穗发育时期表达,Os MADS56可能是在蛋白水平上与Os MADS34相互作用共同调控水稻花序的发育。本工作为今后进一步研究Os MADS34及开花基因如何调控水稻花序和花发育提供了见解。     

全基因组小麦PPR基因家族鉴定及表达分析

旨在筛选对二系杂交小麦杂交种具有育性恢复功能的PPR(Pentatricopeptide repeats)基因,以期进一步研究PPR基因的功能及调控机制。通过对小麦全基因组数据进行生物信息学分析,获得了1 351个小麦PPR成员,并对该基因家族进行了染色体定位与分布分析及进化树构建。通过与已报道的水稻育性恢复基因进行同源比对分析,候选了23个育性恢复相关PPR基因。进一步对高、低2种不同类型恢复系、不育系及杂交种减数分裂期幼穗取样,对23个育性恢复相关PPR基因进行实时荧光定量PCR表达模式筛选鉴定。结合结实率等重要农艺性状表型分析发现,4个PPR基因在高恢复系杂交组合中表现出了明显的超亲表达模式,相应地,这4个基因在低恢复系杂交组合中基本呈现低亲的表达模式。初步确认了4个可能参与调控二系杂交小麦杂交种的育性恢复基因。     

‘培矮64S’与其eui突变体‘长选3S’穗颈节间蛋白质组差异分析

为从蛋白质表达水平了解长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间伸长机理,该研究以长穗颈(EUI)温敏核不育水稻‘长选3S’为材料,温敏核不育水稻‘培矮64S’为对照,采用固相pH梯度双向凝胶电泳和质谱分析方法,对2个水稻材料抽穗前2 d的穗颈节间蛋白质进行分离,并进行差异蛋白质组学的比较研究。结果表明:(1)获得了分辨率和重复性较好的双向凝胶电泳图谱。(2)对40个差异蛋白质点进行MALDI-TOF-TOF-MS肽质谱指纹图谱分析,成功鉴定其中27个差异蛋白质点;与‘培矮64S’相比,‘长选3S’中有17个上调表达和10个下调表达的蛋白质。(3)差异蛋白质按照其功能可分为6类,其中主要是与细胞代谢相关蛋白,其次是与细胞壁重建相关蛋白;并且这些差异蛋白质可能与‘长选3S’抽穗期穗颈节间剧烈伸长生长有关,尤其是细胞壁重建相关蛋白与细胞的伸长密切相关。(4)实时荧光定量PCR对随机挑选的蛋白点2、7、8、24、35和36所对应的基因在两个材料最上节间的表达结果显示,‘长选3S’的2(Os10g08550)、7(Os12g42876)、8(Os01g55830)基因的表达量较‘培矮64S’明显下调,而24(Os06g48760)、35(Os05g25850)、36(Os07g42300)基因的表达量较‘培矮64S’显著上调,表明q-PCR的结果与蛋白凝胶图分析结果一致。研究认为,水稻eui基因可能是通过调节抽穗期穗颈节间这些蛋白质的表达,从而促进穗颈节间细胞分裂,尤其是细胞的伸长生长。     

茶谷蛾触角气味结合蛋白基因分析

茶谷蛾(Agriophara rhombata Meyr.)触角上表达的嗅觉相关基因是其交配、寻找食物来源、寻找产卵地、避免有害化合物等行为的重要分子基础。为了研究茶谷蛾触角的嗅觉机制,分析了雌雄蛾触角功能差异,并筛选触角气味结合蛋白基因,本研究采用转录组测序和实时定量PCR技术,对茶谷蛾雌、雄蛾触角的基因表达情况进行了分析,共注释到37 666个基因,其中雌、雄蛾共有的表达基因数目为34 720个,雌蛾特有表达基因有1 739个,雄蛾特有表达基因有1 207个。在雌、雄蛾触角中共鉴定到170个化学感受相关基因,包括33个气味结合蛋白基因(odorant binding protein genes,OBPs), 42个味觉受体基因(gustatory receptor genes,GRs), 12个化学感受蛋白基因(chemosensory protein genes,CSPs), 52个嗅觉受体基因(olfactory receptor genes,ORs), 27个离子型受体基因(ionotropic receptor genes,IRs), 4个感觉神经元膜蛋白基因(sensor...     

水稻细胞质铜锌超氧化物歧化酶基因的序列和表达分析

以水稻(Oryza sativa)品种Cpslo17幼穗为材料,通过RT-PCR克隆了长度为698bp的编码水稻细胞质铜锌超氧化物歧化酶基因(OsCu/Zn-SOD)。序列分析表明其覆盖基因完整编码框,编码由152个氨基酸组成的蛋白,它与玉米(Zea maize)Cu/Zn-SOD基因序列的相似率为88%。TargetP和ChloroP预测编码蛋白N端无信号肽序列,且此编码区段有8个外显子和7个内含子。利用Swiss-Model站点预测OsCu/Zn-SOD三维结构,并分析其铜锌离子结合位点的结构。RT-PCR结果表明OsCu/Zn-SOD在水稻不同品种均有表达,但表达量存在差异,OsCu/Zn-SOD在Cpslo17的分裂旺盛的幼嫩组织如幼穗、开花期花序和未成熟种子中表达量较高,而在叶片中表达量相对较低,在愈伤组织中表达微弱。     

水稻基因组MADS盒DNA的克隆和分析

利用来自金鱼草Squamosa基因的MADS盒序列作为异源探针 ,从水稻基因组Cosmid文库中筛选获得了 1个含MADS盒保守序列的DNA片段(RgMADS1 ) ,对RgMADS1进行的结构及功能研究表明 :RgMADS1中含有与已报道的MADS盒基因高度同源的区段 ;水稻基因组中存在多拷贝的含MADS盒的基因族 ;将RgMADS1与 35S启动子构成嵌合基因 ,转化拟南芥 ,转基因植株表型异常 ,主要是花型结构改变、花数目减少和花着生部位异常 .由以上分析初步认为 ,RgMADS1可能是水稻MADS盒基因家族中的一员 ,它们可能参与了花形态建成和发育过程中的功能调控     

榕小蜂基因共表达研究

榕小蜂的雌雄个体之间存在很大表型差异,以至于很难将雌雄个体彼此联系在一起.以对叶榕传粉榕小蜂作为材料,利用"加权基因共表达网络分析"软件(WGCNA),对榕小蜂的基因组和转录组进行分析,结果发现,5个基因共表达模块,分别用蓝色、蓝绿色、棕色、绿色和黄色标识,其中2个模块偏爱在雌蜂中表达,3个模块偏爱在蛹中表达.基因本体(GO)分析发现在蓝绿色和黄色表达模块中发现3个功能富集的基因集合.在蓝绿色基因表达模块中发现2个基因集合,分别与细胞周期和核苷酸结合活性有关;在黄色基因表达模块中发现1个基因结合,与细胞分化有关,尤其是与神经发育有关.