基于基因芯片技术的转Slnac2基因拟南芥差异表达基因分析

NAC转录因子,对植物的生长发育及抵御逆境胁迫起着重要的作用。实验室前期克隆了辽宁碱蓬(Suaeda liaotungensis)Slnac2基因,转Slnac2拟南芥(Arabidopsis thaliana)提高了抵御盐胁迫的能力。本研究利用基因芯片技术筛选转SlNAC2拟南芥差异表达基因,共筛选出差异表达2倍以上的基因1 258个。GO富集度分析结果显示,分子功能相关基因占34.06%,细胞组分相关基因占33.13%,生物学过程相关基因占32.81%。KEGG分析表明,差异表达基因涉及63个信号通路,主要有植物激素信号转导、核糖体、植物病原物相互作用和抗坏血酸代谢等。通过实时荧光定量PCR对部分差异基因进行验证,所得结果与基因芯片结果一致。本研究揭示,SlNAC2可调控多个下游基因的表达,提高植物在逆境胁迫下的生存能力。     

番茄低温响应转录因子SlNAC41克隆及表达分析

NAC转录因子在调控植物生长发育、生物及非生物逆境应答中发挥着重要作用。前期,我们通过对番茄幼苗在低温胁迫下的基因表达谱进行分析,发现Unigene SGN-U212711受低温诱导表达强烈。本研究从番茄中克隆了该基因,命名为Sl NAC41,其开放阅读框（ORF）1 173 bp,编码390个氨基酸,蛋白N端具有典型的NAM结构域,属于NAC转录因子家族成员。预测Sl NAC41蛋白分子量为43.5 k Da,等电点为5.2。实时荧光定量PCR分析表明,Sl NAC41在番茄各组织均有表达,在花中的表达量最高,在红熟果中的表达量最低。低温、干旱、高盐、甲基紫精（MV）、脱落酸（ABA）及乙烯利（ETH）处理均能诱导该基因的表达,其中,以低温和干旱诱导表达最为强烈。利用PLACE和Plant CARE对启动子序列进行预测分析发现,Sl NAC41启动子区含有大量响应光、病原菌侵染、激素、低温、脱水及盐胁迫的顺式作用元件。这些结果表明,Sl NAC41可能在番茄生物及非生物胁迫应答中发挥重要调控作用。     

拟南芥基因芯片数据中非生物胁迫相关基因的挖掘

利用方差分析法从拟南芥芯片表达谱数据库挖掘非生物胁迫相关基因,并对这些基因进行GO注释分析,从而揭示非生物胁迫的生物学意义,发现非生物胁迫主要影响植物基因表达过程的转录调节和信号转导过程的磷酸化。同时对这些基因的上游启动子区域序列进行分析,挖掘非生物胁迫反应调控过程和适应过程的转录因子,发现植物非生物胁迫过程主要受bHLH—ZIP类和ZN—FINGER类C2H2型转录因子的调节。     

基因芯片技术分析转SlNAC10基因拟南芥非生物胁迫相关差异表达基因

NAC(NAM、ATAF1/2和CUC2)转录因子是植物特有的转录调控因子,在植物的器官建成、生长发育以及抵御非生物胁迫等方面发挥着至关重要的作用。该文利用基因芯片技术筛选转Sl NAC10基因拟南芥和野生型拟南芥非生物胁迫抗性相关差异表达基因,并通过实时荧光定量PCR对部分差异表达基因进行验证。芯片结果显示,差异表达2倍以上的基因有4 054个,其中与非生物胁迫相关基因有15个,与非生物胁迫相关的转录因子基因有14个,这些基因参与应答渗透胁迫、响应高盐、冷、热、高光强等胁迫。对差异表达2倍以上的基因进行GO(Gene Ontology)分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析,发现这些基因在非生物胁迫相关的13个注释中富集,涉及相关代谢途径96个,其中包括植物激素信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢、吲哚生物碱合成、谷胱甘肽代谢等。以上结果表明,SlNAC10可直接或间接调控多种下游基因的表达,提高植物抵御非生物胁迫的能力。     

基因芯片筛选差异表达基因方法比较

摘要: 使用计算机模拟数据和真实的芯片数据, 对8种筛选差异表达基因的方法进行了比较分析, 旨在比较不同方法对基因芯片数据的筛选效果。模拟数据分析表明, 所使用的8种方法对均匀分布的差异表达基因有很好的识别、检出作用。算法方面, SAM和Wilcoxon秩和检验方法较好; 数据分布方面, 正态分布的识别效果较好, 卡方分布和指数分布的识别效果较差。杨树cDNA芯片分析表明, SAM、Samroc和回归模型方法相近, 而Wilcoxon秩和检验方法与它们有较大差异。     

金针菇单、双核菌丝差异表达基因分析

对金针菇Flammulina velutipes单核菌丝W23的菌丝体以及与L11质配后的双核菌丝H1123菌丝体进行了转录组测序,以本实验室已获得的W23基因组为参考基因组研究两样本间差异基因,并对这些差异基因进行了GO功能和Pathway显著性富集分析。差异基因分析显示,两个样本中共有显著性差异表达的基因3 504个,其中在双核菌丝中上调、下调的基因数分别为2 151和1 353个。研究发现差异表达基因含有很多的转录因子基因、蛋白激酶以及WD40 repeat-like蛋白。Gene Ontology（GO）功能分析结果表明,extracellular region和membrane-enclosed lumen条目下的差异基因全部为上调表达,而envelope下的差异基因全部为下调表达,以利于双核菌丝分裂时锁状联合的形成而便于核的迁移。Pathway 功能富集分析结果表明,脂肪酸、氨基酸以及大部分糖类合成相关基因具有比较活跃的上调表达。说明双核菌丝主要进行营养物质的富集,为下一步在合适条件下分化成原基,进入生殖生长阶段储备物质基础。     

基因芯片筛选新疆维吾尔妇女宫颈癌差异表达基因

新疆南部维吾尔族聚居区是宫颈癌高发区. 本文旨在利用基因芯片技术筛选与维吾尔族妇女宫颈癌发生相关的基因. 首先,分别提取5例新疆维吾尔妇女宫颈癌和5例子宫肌瘤组织(对照)的mRNA,逆转录成cDNA,并用Cy3-dUTP标记子宫肌瘤组织的cDNA,用Cy5 dUTP标记宫颈癌组织的cDNA,制成芯片杂交探针.为筛选出宫颈癌组织中差异表达的基因,上述标记探针分别与含有20 000条人类基因的Affymetrix基因芯片进行杂交,杂交信号用GeneChip Scanner 3000扫描仪扫描,并用芯片图像分析软件(SAM software)分析扫描结果.筛选出的差异表达基因经GO(Gene Ontology)分析和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）信号通路分析,确定其在宫颈癌中的作用.基因芯片筛选结果显示,在宫颈癌组织中发现2 758个差异表达基因,其中1 326个上调基因,1 432个下调基因.GO分析和KEGG信号通路分析表明,表达差异在两倍以上的基因涉及168个信号通路,包括细胞粘附分子、细胞周期以及MAPK和mTOR信号通路等.上述结果表明,基因芯片技术筛选出大量与宫颈癌发生相关的基因,其中表达差异显著的基因涉及细胞粘附分子、细胞周期和mTOR等信号通路.     

利用表达谱基因芯片筛选溃疡性结肠炎差异表达基因

目的:利用人类全基因组表达谱芯片技术,分析溃疡性结肠炎患者和健康者基因表达谱差异,筛选出溃疡性结肠炎相关基因。方法:采用Trizol法提取8例溃疡性结肠炎患者和8例健康对照者结肠粘膜组织总RNA并纯化,逆转录合成c DNA,利用荧光染料Cy3标记aa UTP,转录合成标记的c RNA,并与Agilent人类全基因组表达谱芯片杂交,扫描荧光信号图像,对芯片原始数据进行归一化处理,利用倍数差异和t检验计算筛选出相关差异表达基因,采用DAVID在线分析系统进行基因的功能注释和关联分析,明确差异基因的生物学功能,并对部分差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证。结果:筛查出溃疡性结肠炎结肠粘膜组织差异表达基因4132个,其中上调基因2004个,下调基因2128个。选取6条差异表达基因进行PCR验证,结果有3条基因表达上调,3条基因表达下调,表达趋势与芯片结果一致。结论:溃疡性结肠炎患者与健康对照者基因表达存在明显差异,分析这些差异表达基因有助于我们探索溃疡性结肠炎的发病机制,为疾病的治疗提供理论依据。     

利用RNA-seq技术分析淹水胁迫下转BnERF拟南芥差异表达基因

为探究淹水胁迫下BnERF调节的耐淹防御相关途径,应用RNA-seq技术,对淹水6小时后的拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(WT)和转BnERF株系(E33)幼苗进行基因表达分析。结果表明,淹水3天后,E33表现出较强的耐淹性,地上部生长状况和根系发育均明显强于野生型。E33幼苗未淹水处理时相对于野生型单独上调的基因有9个,4个为膜结合蛋白,其中2个参与MAPK级联途径,其它5个参与氧化胁迫及水分调节途径;与未淹水野生型相比,无论是未淹水处理还是淹水6小时后的E33幼苗中缺氧响应、抗氧化防护及细胞、器官发育相关基因的表达量均上调。另外,淹水6小时后E33的差异基因并未完全覆盖淹水6小时后野生型的差异基因;E33幼苗中缺氧响应、氧化胁迫响应、能量的产生与转变、乙醇代谢途径中的基因以及乙烯响应因子基因的表达量都明显高于野生型。上述结果表明,BnERF直接或间接调节植物的淹水胁迫相关生理代谢途径,参与淹水胁迫的防御过程。     

玉米逆境胁迫响应基因ZmbZIP71的克隆与表达分析

从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到了与逆境胁迫相关的bZIP（Basic Leucine Zipper Protein）基因ZmbZIP71。ZmbZIP71基因的开放阅读框为471 bp,编码156个氨基酸,相对分子量为17.59 kDa,等电点pI为9.24。ZmbZIP71蛋白包含真核生物中高度保守的bZIP结构域。ZmbZIP71基因编码区的基因组序列全长为1050 bp,包括2个外显子和1个内含子。利用实时荧光定量PCR方法分析ZmbZIP71基因在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,该基因在雄穗和雌穗中的表达量较高,并且受干旱、低温和ABA的胁迫诱导上调表达,在盐胁迫下下调表达。     

盐胁迫下盐穗木差异表达基因的转录组信息分析

盐穗木是一种理想的耐盐模式植物,本文利用生物信息学方法分析盐穗木在盐胁迫下差异表达基因的转录组,为盐穗木耐盐机理及耐盐关键基因的储备提供理论依据。基于盐穗木在盐胁迫（600 mM NaCl）下差异表达的转录组数据,以代谢通路中基因表达数量最多的7条通路和与胁迫刺激响应相关的共8条通路为主要研究内容,筛选出上调和下调表达差异显著的unigene,将其与NCBI数据库中所有物种相关基因进行Blastx比对,筛选出通路中上调和下调差异表达最显著的unigene,同时对差异表达活跃的unigene进行分类汇总。共得到23组差异表达活跃的基因类群,分别是乙烯响应因子、WRKY转录因子、Myb转录因子、bZIP转录因子、葡聚糖酶、6-磷酸脱氢酶、醛脱氢酶、柠檬酸合成酶、蛋白激酶等,推测这些类群的基因在盐穗木耐盐机制中发挥重要作用。     

受非生物胁迫和稻瘟病胁迫双重诱导的OsWRKY转录因子基因表达特征分析

OsWRKY 转录因子在水稻非生物胁迫和抗病反应中具有相当重要的调节作用。为阐明其调节作用提供依据,研究了疑似功能广泛的 OsWRKY 转录因子表达谱,采用五个 OsWRKY 转录因子基因,即 Os-WRKY7、OsWRKY11、OsWRKY30、OsWRKY70和 OsWRKY89,利用 real-time PCR 研究各种非生物胁迫和稻瘟菌胁迫诱导表达特征,以及各种激素对 OsWRKY 表达量的影响。所采用的五个基因均受到稻瘟菌胁迫的诱导,而且各种非生物胁迫也能不同程度地诱导其表达。在各个激素处理下,有些被诱导或被抑制,也有未受影响。五个 OsWRKY 基因均有可能参与稻瘟病胁迫响应。其中 OsWRKY7和 OsWRKY70可能是在JA 和 SA 相互拮抗调控下参与,OsWRKY89可能是通过非本研究涉及的其他激素途径参与。在非生物胁迫方面,OsWRKY7可能通过 ABA 途径参与干旱、高盐和极端温度胁迫;OsWRKY11有可能参与高盐胁迫;OsWRKY30有可能参与高盐和高温胁迫;OsWRKY70可能参与高盐、干旱和极端温度胁迫;OsWRKY89可能参与高温胁迫,但并不是通过本研究所涉及的四种激素途径。     

5个毛果杨PtrZFP基因的鉴定和表达分析

ZFP转录因子是植物中的一类具有指环结构域的转录因子。从毛果杨中鉴定出5条ZFP基因（命名为PtrZFP1-5）,对其特性和表达模式进行了分析,以期初步了解这些基因是否能对胁迫做出应答。对PtrZFP1-5基因进行生物学分析,进一步利用qRT-PCR技术分析NaCl、PEG₆₀₀₀和ABA胁迫处理后毛果杨根、茎和叶中5条基因的表达情况。PtrZFP1-5基因编码蛋白氨基酸残基数为258~338 aa,编码蛋白的分子量为27.7~37.3 kDa,理论等电点为4.87~8.61,5个基因不均等的分布在毛果杨基因组的3条染色体上。qRT-PCR结果显示,0.2 mol·L^-1 NaCl、15%（w/v）PEG6000和100 μmol·L^-1 ABA胁迫处理后,5个PtrZFP基因在毛果杨根、茎和叶中的表达模式明显不同。PtrZFP1基因在3种胁迫后毛果杨中均被明显的上调表达;PtrZFP2基因在盐、渗透和ABA胁迫处理后,叶中的表达都明显被抑制;PtrZFP3基因受到干旱胁迫时在根中的响应最为明显;而叶和茎中,表达量在大部分胁迫的大部分时间点无明显改变。PtrZFP4基因也能在根和茎中对干旱胁迫做出明显应答。PtrZFP5基因在经受盐和ABA胁迫后,在叶中的表达受到明显抑制。PtrZFP1-5这5个基因至少能在一种器官中对一种胁迫处理做出应答,但参与的胁迫应答类型和机制可能不同。