基于TMT质谱分析技术筛选水稻根尖响应汞胁迫差异表达蛋白

稻米是人群汞暴露的最主要途径之一,为了从蛋白质水平上揭示水稻(Oryza sativa L.)适应重金属汞胁迫的分子机制,本研究以拔节期金优431水稻品种为材料,对比分析对照组和50、150、300 mg·kg~(-1)氯化汞胁迫组,采用同位素相对标记与绝对定量TMT(Tandem Mass Tag)技术,结合定量蛋白质组平行反应监测(parallel reaction monitoring,PRM)技术,鉴定水稻根尖部位响应汞胁迫差异表达蛋白,对所获得差异蛋白进行生物信息学分析,从而筛选出汞胁迫响应显著的潜在靶标蛋白。同时,选择20个差异表达蛋白通过平行反应监测试验进行了蛋白验证。结果表明,在变化倍数≥1.3、P0.05条件下,共鉴定5253种定量蛋白,包含364种差异蛋白,其中258种表达上调,106种表达下调。基因本体分子功能提示,这些差异性蛋白主要参与催化活性、绑定转运活性和抗氧化活性。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路显著性富集于代谢途径、次生代谢产物生物合成、苯丙烷类生物合成等,错误发现率(false discovery rate,FDR)0.05。成功鉴定并验证到的差异蛋白分别涉及抗氧化还原蛋白、金属螯合肽合成蛋白、金属硫蛋白相关蛋白等。差异表达蛋白中,与抗氧化、重金属胁迫防御响应和信号通路等相关的蛋白总体上调,而与代谢和能量产生与转运相关蛋白表达量总体下调。     

镧对铜胁迫下水稻转录组模式的调控分析

探究稀土镧对铜胁迫下水稻转录组的影响,鉴定镧在调控水稻铜胁迫应答中的关键基因和功能。利用抗氧化酶活性筛选最适铜胁迫及镧处理浓度,进行转录组测序和差异表达分析,并用qRT-PCR验证差异表达水平。对测序数据进行差异表达分析发现3 222个基因显著上调,3 798个显著下调,qRT-PCR验证了4个细胞壁防御相关基因CHIT13、Laccase、Expansin和GH3.4。功能和通路分析获得95组GO条目和112条KEGG通路,富集于激酶和氧分子结合等分子功能、细胞壁及质膜等细胞组分、次级代谢和脂质代谢等生物学过程以及苯丙烷生物合成和植物激素信号转导通路。镧通过调节细胞壁形成和组分提高水稻铜胁迫耐受性。     

感染球孢白僵菌的家蚕免疫应答差异表达基因分析

【目的】筛选家蚕Bombyx mori应对白僵菌Beauveria bassiana侵染的应答基因, 以进一步研究家蚕抵御真菌侵染的分子机制。【方法】采用新一代Solexa高通量测序技术对感染白僵菌及未感染白僵菌的对照组家蚕进行了测序分析, 筛选差异表达基因; 结合生物信息学工具分析差异表达基因的功能注释、 分类及涉及的信号通路等; 应用荧光定量PCR技术验证10个基因的差异表达。【结果】通过测序和生物信息学分析共获得377个差异表达基因, 其中表达上调基因236个, 下调基因141个; KEGG通路分析表明, 各通路中既有表达上调的基因, 也有下调基因; 12个上调基因、 26个下调基因参与3个显著性富集的KEGG通路, 即核糖体、 氨酰tRNA生物合成和剪接体通路。定量PCR与测序结果显示, 溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S-转移酶、 肽聚糖识别蛋白等与免疫应激相关的蛋白基因均呈现表达上调。【结论】本研究筛选获得的差异表达基因, 特别是上调表达的基因可能与家蚕应对白僵菌侵染的应答机制有关, 其中与免疫应激相关的蛋白基因如溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S 转移酶、 肽聚糖识别蛋白基因等可能直接参与了家蚕对白僵菌的免疫识别和防御, 研究结果为从分子水平阐明家蚕抵御真菌侵染的防御机制和白僵菌对家蚕的致病机理提供新的依据。     

西伯利亚蝗卵发育过程的比较转录组分析及滞育关联基因筛选

【目的】通过筛选西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus卵滞育基因及代谢通路,初步明确西伯利亚蝗卵滞育分子机理。【方法】利用Illumina NovaSeq 6000测序平台对西伯利亚蝗早期发育(ES)、滞育(DS)和滞育后发育阶段(PS)的卵进行转录组测序;采用GO和KEGG富集分析并结合文献,预测滞育相关通路并聚类热图分析,筛选蝗卵滞育关联基因,并选取其中6个重要基因进行qRT-PCR验证。【结果】DSvs ES和PS vs DS两比较组分别富集到12 419和4 789个差异表达基因,且多上调表达;两比较组共表达差异基因为2 206个,主要与糖代谢、环境胁迫和生长发育相关。DS vs ES组富集最显著的GO条目为蛋白结合,PS vs DS组GO条目主要包含酶活性、细胞骨架构建及蛋白结合等过程。滞育关联基因主要集中在Wnt信号通路、胰岛素信号通路、细胞周期通路以及昆虫激素生物合成等通路。6个重要的滞育关联基因的表达量变化趋势与转录组数据结果基本一致。【结论】本研究初步明确了西伯利亚蝗卵滞育调控的重要代谢途径,并筛选出20个滞育关联基因,为后续深入研究该物种的适应机理奠定了基础。     

NaCl胁迫下哈茨木霉ACCC32524的转录组和代谢组分析

【目的】通过分析NaCl胁迫下哈茨木霉(Trichoderma harzianum)ACCC32524转录组和代谢组数据,研究差异表达基因及次级代谢产物的变化情况,初步探索响应NaCl胁迫的分子机制。【方法】利用Illumina HiSeq XTen高通量测序平台完成0、0.4、0.6 mol/L NaCl浓度胁迫培养下哈茨木霉ACCC32524的转录组测序,GC-TOF-MS技术完成对0mol/L和0.6mol/LNaCl胁迫培养下的差异次级代谢产物检测,利用相关软件及数据库对差异表达基因(DEGs)和次级代谢产物的注释、筛选和分类,并进行RT-qPCR验证。【结果】本研究分别得到0.4 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下417和733条差异表达基因;GO富集分析显示,分别有318和582条差异表达基因注释到生物学过程、分子功能和细胞组分3个一级分类和40个二级分类;COG分类结果表明分别有232和414条转录本为20个类别,涉及差异表达基因最多的分别为氨基酸的转运和代谢、一般功能预测、碳水化合物的转运和代谢;KEGG代谢途径分析结果表明,分别有75和96条基因归到25个代谢通路中(P≤0.05),其中涉及差异基因最多的是氨基酸的生物合成和2-氧代羧酸代谢通路。从转录组数据中共筛选出与渗透调节、离子转运、活性氧清除等22个耐盐相关基因。0 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下的代谢组数据中共筛选出101个差异次级代谢产物,包括8种积累量上调和93种下调物质,其中36个得到定性,分属于糖类、有机酸和氨基酸等9个分类中。RT-qPCR验证挑选的差异表达基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致。【结论】NaCl胁迫下引起哈茨木霉ACCC32524基因及次级代谢产物发生明显变化,细胞代谢途径发生明显偏移,这些进程共同作用减少NaCl对细胞的毒害作用,为木霉菌的耐盐机理研究提供重要信息。     

准噶尔小胸鳖甲短时低温胁迫响应的转录组分析

【目的】拟步甲科昆虫小胸鳖甲Microdera punctipennis是分布于中国新疆古尔班通古特沙漠的特有物种,具有很强的耐寒性,但其低温响应的分子机制尚不明确。本研究旨在利用转录组测序技术丰富小胸鳖甲的已知基因信息,分析在短时低温胁迫下,上调表达基因的主要类群及参与的主要代谢通路。【方法】利用Trinity软件对分别在4℃低温和25℃(对照)下处理3 h的小胸鳖甲成虫RNA-Seq数据进行从头组装,利用Blast2go软件进行基因注释。通过DESeq和GFOLD软件分析差异表达基因,并对上调表达基因进行GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢途径富集分析。【结果】测序过滤后得到68 165 001个有效读序,51 712个平均长度为984 bp的非冗余基因,其中29 925个基因(约57.87%)有同源序列(E-value10-5),与拟步甲科的赤拟谷盗Tribolium castaneum相应基因相似性最高(核苷酸序列一致性为72.75%)。低温响应上调表达基因有514个,富集到35个GO类群,18个KEGG途径。其中胁迫响应类群、生物调节类群和免疫系统过程类群都占有重要比例,嘌呤代谢、硫胺素代谢、糖酵解/糖异生等代谢通路显著富集。在胁迫响应类群中,热激蛋白Hsp90基因、超氧化物歧化酶(SOD)基因和钙联接蛋白Calnexin基因等8个非生物胁迫相关基因显著上调表达。【结论】荒漠昆虫小胸鳖甲低温转录组揭示,在4℃冷驯化过程中,代谢过程、胁迫响应、生物调节和免疫系统等生物学过程相关基因表达显著上调,其中几个非生物胁迫响应基因提示小胸鳖甲可能从分子伴侣、细胞周期阻滞、线粒体稳定性、抗氧化胁迫等多方面应对低温胁迫。KEGG富集分析所揭示的小胸鳖甲在低温下的转录组代谢通路与其他物种有较大差异。研究结果为后续生物信息学分析及小胸鳖甲耐寒关键基因的发掘及耐寒机制的揭示提供了基础数据。     

小鼠精原细胞分化的蛋白质组学研究

对小鼠睾丸中未分化(Undifferentiated)和分化中(Differentiating)的两类精原细胞进行定量蛋白质组研究,探讨两类精原细胞蛋白质组的表达差异,探索与精原细胞分化相关的蛋白质。利用Thy1和c-Kit两个特异抗体结合的磁珠分选技术,分别将生后7 d雄性小鼠睾丸中的Thy1+细胞和c-Kit+细胞分别作为未分化和分化中的精原细胞分选出来,其中Thy1阳性细胞3组,c-Kit阳性细胞4组,分别代表了未分化精原细胞和分化中的精原细胞。采用高效液相色谱串联质谱方法(LC-MS/MS)分析两类细胞蛋白表达差异。并且对两类细胞的差异蛋白进行基因本体(Gene ontology,GO)功能注释、KEGG代谢通路和聚类分析。质谱分析共鉴定了3228种蛋白,其中有256种蛋白在两类细胞中表达差异。其中,差异蛋白的富集分析发现,在生物过程方面,注释结果显示差异蛋白主要在代谢过程(Primary metabolic process),细胞代谢过程(Cellular metabolic process),分子代谢过程(Macromolecule metabolic process)和氮化合物代谢过程(Nitrogen compound metabolic process)中富集;在细胞组分方面,蛋白主要富集在细胞(Cell part)、细胞内组分(Intracellular part)和细胞器(Intracellular organelle)中;在分子功能方面,鉴定到的蛋白主要参与蛋白结合(Protein binding)、核苷结合(Nucleotide binding)、水解酶活性(Hydrolase activity)和核酸结合过程(Nucleic acid binding)。基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路注释结果显示:88个蛋白质在KEGG通路分析数据库中有功能注释,共参与了18条代谢通路,其中,最主要的代谢通路是剪接体(Spliceosome)和泛素介导的蛋白水解作用(Ubiquitin mediated proteolysis)。获得小鼠睾丸中未分化和分化中的两类精原细胞蛋白质组表达谱,揭示精原细胞分化的蛋白质组的组成、筛选出差异蛋白。     

肺形侧耳低温胁迫时期的转录组分析

本文以肺形侧耳栽培菌株X57为研究对象,利用高通量RNA测序技术对4℃低温处理0h、6h和12h后的肺形侧耳进行基因表达分析来探讨肺形侧耳低温应答机制。分析结果筛选出低温处理6h差异表达基因742个,其中上调表达基因374个,下调表达基因368个;低温处理12h差异表达基因1 489个,其中上调表达基因占53%,下调表达基因占47%。Gene Ontology（GO）功能聚类分析表明,差异表达基因主要富集在结合、催化分子功能组和代谢过程、细胞过程生物学过程中。KEGG功能富集分析结果显示,差异基因主要富集在氨基酸、核糖体和类固醇生物合成,及氮类物质代谢的通路上,富集到与低温胁迫相关通路MAPK signaling pathway-yeast上的基因表达随低温处理时间的增加呈上调趋势。已报道HOG-MAPK通路是MAPK途径研究较为明确、信号传递单一的真菌低温胁迫中重要的通路,本文运用生物信息学软件构建肺形侧耳的HOG-MAPK通路,并利用荧光定量PCR对相关基因表达进行验证,结果显示以低温处理0h为参照,随着低温胁迫时间增加通路上大部分基因的表达量持续上升,且差异显著,与RNA‐Seq分析结果一致。本文通过全面分析肺形侧耳低温胁迫时期基因表达情况,为进一步研究肺形侧耳低温胁迫相关重要基因的功能鉴定与信号通路调控机理提供基础。     

镉胁迫后旱柳转录组变化分析

随着重金属镉(Cd)应用范围的扩大,由此引发的土壤镉污染问题日益严重。以具有植物恢复潜力的旱柳Salix matsudana作为研究对象,探究不同浓度的Cd (2.5 mg/L, 50 mg/L)胁迫后旱柳无性系1 d、7 d和30 d后基因表达与代谢通路的变化。转录组测序结果表明:共获得102 595个非冗余基因(Unigenes),相同浓度不同时间的差异基因总数为26 623个和32 154个;相同时间不同浓度的差异基因总数为8 550个、3 444个和11 428个。从中筛选得到与Cd胁迫响应密切相关的基因25个,其中金属硫蛋白、ABC转运蛋白、锌和锰转运蛋白等基因的表达不仅会随着Cd胁迫浓度变化而且同时受到胁迫时间的改变而发生改变;油菜素内酯合成通路的ROT3和黄酮类化合物合成通路的FLS、F3H均明显上调。此外Cd胁迫引起旱柳在代谢过程、细胞过程、膜、细胞器、细胞、细胞部分、催化活化和结合蛋白这8个方面发生改变,参与这些GO条目的差异表达基因数随着Cd浓度和胁迫时间的增加而增加。并对转录组信息的可靠性用RT-PCR和酶活性生理实验数据进行了验证。文中通过转录组测序分析旱柳Cd胁迫后的响应机制,从而为旱柳修复土壤Cd污染提供理论指导。     

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。     

蛋白质组学技术对不同性别中国美利奴细毛羊(军垦型) 皮肤差异蛋白的筛选

旨在了解性别因素对绵羊毛性状的影响。以周岁雄性和雌性中国美利奴羊（军垦型）为研究对象,利用液相色谱-串联质谱联用技术和数据非依赖性采集策略的定量蛋白质组学技术筛选皮肤组织差异表达蛋白,并对筛选获得的差异蛋白进行基因本体（gene ontology,GO）功能注释、京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）代谢通路和蛋白互作分析。结果显示,共计筛选获得差异表达蛋白674种,其中,280种蛋白表达上调,394种蛋白表达下调;通过进一步分析发现,与皮肤毛囊发育及羊毛表型相关的差异蛋白有43种,上调差异蛋白30种,下调差异蛋白13种。GO注释结果显示,在分子功能方面,差异蛋白在氧结合、硫酸软骨素结合、亚铁血红素结合、谷胱甘肽过氧化物酶活性和转运活性等37个过程显著富集;在生物过程方面,差异蛋白在细胞氧化解毒作用、肌肉收缩调节、Notch信号通路、钙离子跨膜转运和谷胱甘肽新陈代谢等120个过程显著富集;在细胞组分方面,主要富集在肥大细胞颗粒、细胞核、肌质网状组织和内质网等31个过程。KEGG通路结果表明,这些差异蛋白涉及16条信号通路,其中,MAPK、P53信号通路和羊毛生长发育密切相关。蛋白质网络互作结果显示,COL1A1蛋白与MMP2、SPARC、THBS1等差异表达蛋白联系较为紧密,其可能在羊毛生长发育过程中发挥着关键作用。本研究为揭示不同性别绵羊毛性状的分子机制积累了基础数据。     

阿尔泰蝠蛾(鳞翅目:蝙蝠蛾科)幼虫低温胁迫转录组分析

[目的]本研究旨在通过转录组测序技术分析低温胁迫引起的阿尔泰蝠蛾Hepialus altaicola Wang幼虫基因转录差异及上调表达基因的主要功能类群和参与的主要代谢通路.[方法]采用Illumina HiSeq TM 2500测序平台对阿尔泰蝠蛾幼虫进行转录组测序、组装,利用Blast软件进行数据库比对和基因功能注释,用DEGSeq R软件包分析4℃低温处理与室内适温饲养试虫的差异表达基因,并对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析.[结果]经序列拼接后共获得100300个unigenes,总长度81600309 bp,平均长度813 bp,N50长度1719 bp.与7大数据库同源比对,共获得34691(34.59％)条unigenes.低温胁迫转录组分析得到11569个差异表达基因(DEGs),7158条基因上调,4411条基因下调.富集到47个GO类群,217个KEGG途径.其中代谢过程、催化、结合活性类群占有重要比例,核糖体、碳代谢、剪接体等途径显著富集.另外,热激蛋白、昆虫表皮蛋白、海藻糖酶、超氧化物歧化酶等非生物胁迫相关基因显著上调表达.[结论]阿尔泰蝠蛾幼虫低温胁迫转录组分析揭示,代谢过程、细胞过程、生物调节、对刺激的反应等生物学过程相关基因和部分非生物胁迫响应基因显著上调表达,提示蝠蛾幼虫可能从抗氧化防御、分子伴侣、体温调节和维持细胞的渗透平衡等多方面应对低温胁迫.     

阿尔泰蝠蛾(鳞翅目:蝙蝠蛾科)幼虫低温胁迫转录组分析

[目的]本研究旨在通过转录组测序技术分析低温胁迫引起的阿尔泰蝠蛾Hepialus altaicola Wang幼虫基因转录差异及上调表达基因的主要功能类群和参与的主要代谢通路.[方法]采用Illumina HiSeq TM 2500测序平台对阿尔泰蝠蛾幼虫进行转录组测序、组装,利用Blast软件进行数据库比对和基因功能注释,用DEGSeq R软件包分析4℃低温处理与室内适温饲养试虫的差异表达基因,并对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析.[结果]经序列拼接后共获得100300个unigenes,总长度81600309 bp,平均长度813 bp,N50长度1719 bp.与7大数据库同源比对,共获得34691(34.59％)条unigenes.低温胁迫转录组分析得到11569个差异表达基因(DEGs),7158条基因上调,4411条基因下调.富集到47个GO类群,217个KEGG途径.其中代谢过程、催化、结合活性类群占有重要比例,核糖体、碳代谢、剪接体等途径显著富集.另外,热激蛋白、昆虫表皮蛋白、海藻糖酶、超氧化物歧化酶等非生物胁迫相关基因显著上调表达.[结论]阿尔泰蝠蛾幼虫低温胁迫转录组分析揭示,代谢过程、细胞过程、生物调节、对刺激的反应等生物学过程相关基因和部分非生物胁迫响应基因显著上调表达,提示蝠蛾幼虫可能从抗氧化防御、分子伴侣、体温调节和维持细胞的渗透平衡等多方面应对低温胁迫.     

PEG模拟干旱胁迫下马铃薯茎段转录组分析

该研究以‘青薯9号’马铃薯无菌苗为材料,采用转录组测序技术分析模拟干旱胁迫下马铃薯茎段的差异表达,探究茎段在干旱胁迫下的分子机制。结果表明:(1)不同程度干旱胁迫下,马铃薯叶片脯氨酸、可溶性糖以及可溶性蛋白含量明显增加;马铃薯茎段差异表达基因下调的数量均多于上调,其中3种处理条件下共有的差异表达基因有657个。(2)GO富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在氧化还原过程、激素响应、氧化还原酶活性以及糖基水解酶活性;Pathway富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在植物激素信号转导、苯丙酸生物合成、玉米素生物合成、苯丙氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢以及次生代谢产物的生物合成。(3)实时荧光定量PCR验证结果表明,6个差异表达基因在不同程度干旱胁迫中的差异表达与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。该结果对进一步研究马铃薯干旱胁迫响应机制有一定参考价值,也丰富了马铃薯抗旱育种的基因资源。     

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。     

内生菌次生代谢产物提高玉米渗透胁迫抗性的表达谱分析

利用基因芯片技术对10%PEG渗透胁迫下植物内生菌次生代谢产物处理的玉米进行差异基因表达谱分析。结果显示,检测到的差异表达基因共计441个,其中上调表达基因147个,下调表达基因294个,参与21条代谢通路。采用晶芯生物分子功能注释系统V 3.0(MAS)将差异表达基因进行GO功能分类,其中45%基因参与各种生物学过程;18%基因与生成各种细胞组分有关;36%基因编码产物则与执行各种分子功能有关;1%与Gen Bank中功能未知序列相对应。KEGG代谢分析表明差异表达基因广泛涉及基础物质代谢、能量代谢、次生代谢及信号转导途径。表达谱分析结果表明,在渗透胁迫下次生代谢产物对玉米的影响是一个多基因参与、多个生物途径协同调控的过程。     

不同抗性苹果品种应答轮纹病菌胁迫的差异蛋白质组分析

为鉴定不同抗性苹果(Malusdomestica)品种响应轮纹病菌胁迫的抗性相关蛋白表达差异,以抗病品种华月及易感品种金冠为试材,采用高通量同位素标记定量(IBT)技术结合液相色谱-串联质谱(LC-MS)鉴定技术,对病原菌处理前后抗、感病品种叶片的蛋白质组差异表达进行分析,共鉴定出171个差异表达蛋白(DEPs)。GO富集及KEGG通路分析表明,在细胞组分、分子功能和生物过程3类中共注释到686个GO条目,其中52个DEPs注释于KEGG通路的18个显著差异途径(P0.05)。亚细胞定位预测分析表明, 171个DEPs中有170个分别定位于8类细胞器。蛋白功能注释分析表明, 46个DEPs注释于7类抗性相关蛋白,包括类甜蛋白、过氧化物酶、多酚氧化酶、过敏原蛋白、几丁质酶、内切葡聚糖酶以及主乳胶蛋白。此外,还对抗性相关蛋白的表达特点及基因定量结果进行了分析。该研究结果可为进一步解析抗、感病苹果品种应答轮纹病菌胁迫的抗性机制提供参考。     

盐胁迫下乌桕无性系叶片的比较蛋白组学研究

为探讨乌桕(Triadica sebifera)蛋白水平响应盐胁迫的分子机制,研究选取盐敏感型无性系(SS18)和盐耐受型无性系(ST21),采用0.4%NaCl浇灌模拟盐胁迫,利用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术对胁迫不同时期(0、24、72 h)叶片蛋白进行定量。在SS18和ST21中分别鉴定出显著差异蛋白279、106种。盐胁迫条件下2个无性系中共同存在4种(过氧化氢酶、延伸因子-1α、含H⁺-ATPase＿c结构域的蛋白和硫氧还蛋白)显著上调表达蛋白,推测其可能是乌桕耐盐响应的重要潜在靶标蛋白。通路富集分析发现乌桕叶片响应盐胁迫的差异蛋白主要与光合作用、糖类代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢途径有关。蛋白-蛋白互作网络发现SS18中分别存在5个(24 h)和3个(72 h)参与糖分解及能量代谢的核心蛋白;而ST21中存在5个(24 h)和4个(72 h)参与碳代谢、光合固碳、光合作用代谢及与叶绿素a-b结合相关的核心蛋白。ST21叶片通过提高糖类、氨基酸及脂肪酸代谢途径,并积累大量可溶性糖、氨基酸和有机酸等小分子可溶性物质,这可能是其参与盐胁迫响应的重...     

盐胁迫下OsDSR2 RNAi转基因水稻的生理特性及转录组学分析

为探究盐胁迫下OsDSR2 RNAi转基因水稻的生理特性和差异基因的表达调控,以中花11(ZH11)植株为对照,对OsDSR2 RNAi转基因水稻幼苗进行生理特性和转录组学分析,结果表明:正常条件下,ZH11和Os DSR2 RNAi转基因水稻中叶绿素含量和根部Na+/K+均显著低于ZH11,其他各项生理指标均没有显著性差异,而盐胁迫处理后,Os DSR2 RNAi转基因水稻中的叶绿素含量、可溶性糖(SS)含量、过氧化氢酶(CAT)活性与ZH11相比没有明显变化,但转基因植株中的细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量、Na+/K+显著或极显著低于ZH11,脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性显著或极显著高于ZH11。Os DSR2 RNAi转基因水稻在盐胁迫前后共产生68个差异表达基因,其中有55个上调表达,13个下调表达。GO分析结果显示,差异表达基因主要富集在胁迫应激反应、分解代谢等生物学过程中。KEGG分析结果表明,差异表达基因主要参与类胡萝卜素生物合成、油菜素内酯生物合成以及表皮素,软木脂和蜡质生物合成代谢通路中,进一步通过RT-q PCR验证了Osb ZIP16、Os LEA3、RAB21等差异表达基因参与水稻的胁迫应答反应。综上,在生理层面上,Os DSR2 RNAi转基因水稻主要通过降低细胞膜透性、MDA含量和Na+/K+,增加Pro含量,提高SOD和POD活性,抑制叶绿素的降解来提高耐盐性;在分子水平上,Os DSR2主要通过脱落酸(ABA)、油菜素内酯(BR)信号通路参与调控Osb ZIP16、Os LEA3、RAB21等逆境相关基因的表达来提高苗期水稻的耐盐性,为进一步阐明Os DSR2参与调控水稻耐盐的详细分子机制奠定基础。     

高油酸花生发芽期低温胁迫转录组及差异表达基因分析

高油酸花生(ArachishypogaeaL.)油具有优异的营养成分和热氧化稳定性,有利于人体健康和工业生产。但是高油酸花生在发芽期间对温度比较敏感,限制了其在低温地区的引种。为了进一步了解高油酸花生在发芽期响应低温胁迫的分子机制,本研究选用田间试验中耐寒表现不同的4种高油酸花生品种,分析其在发芽期低温胁迫下的全基因组水平调控。通过转录组高通量测序共获得139429条Unigene,其中两组耐寒与不耐寒高油酸花生品种在低温胁迫下共产生差异表达基因(differentially expressed gene, DEG) 3520个,且耐寒花生中上调表达的DEG数目大于下调表达的数目。GO分析表明,耐寒高油酸花生中有关细胞膜代谢与完整性以及细胞外周蛋白差异表达基因的数量较多;KEGG通路分析表明,植物病原相互作用和植物激素信号转导通路在抗寒中起着重要作用。进一步筛选出4个低温诱导蛋白基因——时钟调控蛋白基因(TIC)、AGO4蛋白基因(AGO4)、组蛋白–赖氨酸N甲基类转移酶ATX3基因(ATX3)、FERONIA类受体蛋白激酶基因(FER)和3个转录因子基因——bHLH、3R-1MYB和EREB,采用qRT-PCR检测这些基因在低温胁迫下的表达量。结果显示,在低温处理3h后TIC、ATX3和AGO4以及转录因子基因bHLH、MYB和EREB的表达量明显升高,FER在胁迫12h后也有明显升高,表明这些基因在花生萌发期响应低温胁迫。本研究为深入了解高油酸花生发芽期低温胁迫转录调控机制和筛选花生抗寒基因提供了数据资源。