花生发育果实小泡运输类型与黄曲霉抗性和发育有关

小泡运输介导的先天免疫在植物防卫中起重要作用。采用定量PCR和生物信息学的方法,该研究揭示两种不同的小泡运输类型分别在花生黄曲霉抗性品种C20R和敏感品种TFR发育的种子中起主要作用。VAMP726和RMR是黄曲霉抗性品种C20R中主要的小泡运输组分,VSRs VTI1a,b是黄曲霉敏感品种TFR中主要的小泡运输组分。在果实发育过程中,这些小泡运输组分的转录动态在整体转录组水平分别与相应的花生黄曲霉抗性品种C20R和敏感品种TFR差异表达的一系列基因表达趋势一致。因此,我们认为两类不同组合的小泡运输分别在黄曲霉抗性品种C20R和敏感品种TFR果实发育中起着主要运输作用,与发育中转录组水平基因表达的差异一致。这种差异早在蛋白质合成结束和运输起始阶段就已经显示,导致果实代谢和发育方向的差异,造就黄曲霉抗性的不同。     

花生黄曲霉抗性与SR和α-微管蛋白相关性

信号识别颗粒受体在分泌性蛋白合成和分泌过程中起重要作用。微管蛋白对细胞内各种生命活动都是必需的。将数据库中花生抗黄曲霉和敏感品种的两类α-微管蛋白α和α7和SR蛋白进行序列比较分析发现,在种子发育早期5,α-微管蛋白在敏感品种各有三条EST,抗性品种各有一条EST,晚期7只有抗性品种各有一条EST。SR只在抗性品种的6、7时期各有一条EST,敏感品种中没有。用荧光定量PCR方法对抗性品种KB153与敏感品种JH1012发育中不同时期的果实和部位进行差异表达分析,结果表明在果实发育早期的小果期,SR、α-微管蛋白α和α7在抗性品种中都显著上调表达,说明SR介导的内质网蛋白质运输途径与黄曲霉抗性有关。SR基因在抗性品种的子叶中的表达也上调,这与抗性品种中一些贮藏蛋白含量尤其是蛋白酶抑制剂高于敏感品种的现象一致。     

花生种皮蜡质和角质层与黄曲霉侵染和产毒的关系

黄曲霉侵染花生的研究表明,种皮破损的黄曲霉毒素含量显著高于种皮完整的,种皮对黄曲霉侵染和产毒起着重要屏障作用。采用氯仿去除种皮蜡质,用KOH或角质酶去除种皮角质层后,种子黄曲霉感染率和黄曲霉毒素含量显著提高。种皮蜡质和角质层同时去除的与种皮破损的黄曲霉感染率和毒素含量差异不显著,表明种皮的抗性成份主要是蜡质和角质层。种皮蜡质含量测定和种皮表面扫描电镜观察表明,蜡质的含量和角质层的厚度与品种的抗性有关。抗性品种种皮蜡质含量显著高于感病品种。种皮蜡质提取物在体外抑菌效果不显著。说明蜡质的抗性作用主要是物理性阻止黄曲霉菌的穿透。     

二花脸和大白猪的脂肪组织中GH-R、IGF-1和IGF-Ⅰ R基因表达的发育性变化

分别于出生当天、3、20、30、45、90、120、180日龄随机屠宰二花脸公、母猪各4头(30日龄仅有公猪),于20、30、90、120、180日龄随机屠宰大白猪公猪4头,采集背部皮下脂肪组织.用RT-PCR方法,以18S rRNA作内标,定量分析脂肪组织中生长激素受体(GH-R)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)及胰岛素样生长因子Ⅰ型受体(IGF-Ⅰ R)基因表达的发育性变化,并进行品种和性别间比较.结果表明:脂肪组织中GH-R mRNA的表达有明显的发育性变化及品种差异,二花脸母猪GH-R mRNA水平出生时较低,45日龄达到高峰,之后维持稳定;二花脸公猪GH-R mRNA水平在出生时较高,至45日龄达到最高值,之后显著下降,但总体上没有性别差异;大白猪公猪GH-R mRNA水平极显著低于二花脸公猪(P＜0.01).脂肪组织中IGF-1 mRNA的表达有明显的发育性变化及性别和品种差异,二花脸母猪显著低于公猪(P＜0.05),大白猪公猪极显著低于二花脸公猪(P＜0.01); 脂肪组织中IGF-Ⅰ R mRNA的表达有明显的发育性变化,但在总体上没有明显的性别和品种差异.结果提示:猪脂肪组织中GH-R、IGF-1和IGF-Ⅰ R的基因表达有特定的发育模式,IGF-1基因表达的品种差异可能正是两品种猪脂肪沉积规律不同的主要原因之一.     

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。     

不同抗旱性花生品种的根系形态发育及其对干旱胁迫的响应

为明确不同抗旱性花生品种的根系形态发育特征,探讨其根系形态发育特征对不同土壤水分状况的响应机制,在防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,研究抗旱型品种“花育22号”、“唐科8号”和干旱敏感型品种“花育23号”3个不同抗旱性花生品种根系形态发育特征及其对干旱胁迫的响应.结果表明:抗旱型品种根系较发达,具有较大的根系生物量、总根长、总根系表面积.干旱胁迫使抗旱型品种根系总表面积和体积增加,而干旱敏感型品种则相反.干旱胁迫显著增加抗旱型品种“花育22号”20 cm以下土层内根长密度分布比例及根系表面积和体积,但“唐科8号”相应根系性状仅在20-40 cm土层内增加;干旱胁迫使干旱敏感型品种“花育23号”40 cm以下土层内各根系性状升高,但未达显著水平且其深层土壤内各根系性状增加幅度小于“花育22号”.花生根系总长、总表面积及0-20 cm土层内根系性状与产量间呈显著或极显著正相关.土壤水分亏缺条件下,花生主要通过增加深层土壤内根长、根系表面积和体积等形态特性,优化空间分布构型,以调节植株对水分的利用.     

山茱萸果实发育过程中单宁物质的分布与积累特征

选取不同发育时期的山茱萸果实作为研究对象,采用果实形态观察法、显微及超微技术、组织化学定位法以及紫外分光光度计法对山茱萸果实发育过程中单宁物质分布及积累特征进行观察分析,并以单因素ANOVA检验不同发育时期单宁含量的差异,以揭示单宁物质在山茱萸果实发育中的变化规律,为山茱萸果实涩味调控机制研究提供理论依据。结果表明:(1)山茱萸果实发育过程中果皮颜色和果实体积变化明显,可将其发育过程划分为幼果期、中果期、成熟期3个时期;单宁物质主要分布在山茱萸果实中果皮的单宁细胞中。(2)在山茱萸果实发育过程中单宁细胞数目呈先增后减的变化趋势,幼果期单宁细胞从无到有,随着果实发育单宁细胞数目不断增多,至中果期单宁细胞数目开始减少。(3)单宁含量的变化规律与单宁细胞数目的变化一致,单宁含量在花后120 d时达到最多,随后逐渐减少。(4)单宁物质首先在细胞质的小液泡中积累,中央大液泡形成后则为单宁物质积累的主要场所,其积累形态主要有颗粒状、不规则状和板块状3种;单宁细胞中线粒体数目较多,中果期后期及成熟期在中央大液泡液泡膜附近有电子致密物质积累。研究认为,山茱萸果实中中果皮薄壁细胞为单宁物质积累的专属细胞,即单宁细胞,单宁物质的合成运输与液泡、囊泡以及线粒体的作用密切相关;成熟期山茱萸果实总单宁含量降低,涩味降低,表明单宁物质积累的动态变化与植物对环境的适应性和果实涩味息息相关,可结合代谢组和转录组的方法对山茱萸果实中单宁物质的合成机制进行进一步研究。     

丝瓜果实发育过程的蛋白质差异表达分析

丝瓜果实发育过程伴随着明显的形态转变和复杂的生理生化变化,这些变化均影响着果实的采后寿命和品质。为阐明丝瓜果实发育过程中重要蛋白质的功能与调控作用,该研究以同位素标记相对定量联合液相色谱串联质谱(iTRAQ-LC-MS/MS)技术测定丝瓜果实发育过程三个时期(花后5天、花后15天、花后30天)蛋白的表达水平,鉴定差异蛋白,并对它们进行亚细胞定位、GO(gene oncology)和KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)途径分析。共鉴定到差异蛋白709个,其中在丝瓜果实不同发育时期共同存在的差异蛋白有229个,上调蛋白有118个,下调蛋白由111个。亚细胞定位显示,差异蛋白的亚细胞主要定位于叶绿体、细胞质和细胞核。GO分析发现,四吡咯结合、过氧化物酶活性、氧化还原酶活性、血红素结合和抗氧化活性是差异蛋白5种主要的分子功能,过氧化氢代谢过程、应激反应和防御反应是差异蛋白3种主要参与的生物过程。代谢途径分析显示,丝瓜果实发育过程的差异蛋白主要富集在3个代谢途径,分别为次生代谢产物生物合成、糖代谢和DNA复制途径,从中筛选出36个在丝瓜果实发育过程发挥重要作用的目标差异蛋白。其中, PAL、C4H、4-CL、COMT和CAD可能是调控果实内酚类物质和木质素合成的5种关键蛋白。PAL、POD、PPO、CAT、APX 5种差异蛋白可能协同参与果实发育后期的酶促褐变。SS和α-AL可能在丝瓜果实蔗糖的累积和淀粉的降解过程中起着重要作用。以上研究结果为进一步阐明丝瓜的发育调控,进而指导丝瓜品种选育和生产栽培提供了理论支持。     

二花脸和大白猪的脂肪组织中GH—R、IGF—1和IGF—IR基因表达的发育性变化

分别于出生当天、3、2 0、30、4 5、90、12 0、180日龄随机屠宰二花脸公、母猪各 4头 (30日龄仅有公猪 ) ,于 2 0、30、90、12 0、180日龄随机屠宰大白猪公猪 4头 ,采集背部皮下脂肪组织。用RT PCR方法 ,以 18SrRNA作内标 ,定量分析脂肪组织中生长激素受体 (GH R)、胰岛素样生长因子 1(IGF 1)及胰岛素样生长因子Ⅰ型受体 (IGF ⅠR)基因表达的发育性变化 ,并进行品种和性别间比较。结果表明 :脂肪组织中GH RmRNA的表达有明显的发育性变化及品种差异 ,二花脸母猪GH RmRNA水平出生时较低 ,4 5日龄达到高峰 ,之后维持稳定 ;二花脸公猪GH RmRNA水平在出生时较高 ,至 4 5日龄达到最高值 ,之后显著下降 ,但总体上没有性别差异 ;大白猪公猪GH RmRNA水平极显著低于二花脸公猪 (P <0 0 1)。脂肪组织中IGF 1mRNA的表达有明显的发育性变化及性别和品种差异 ,二花脸母猪显著低于公猪 (P <0 0 5 ) ,大白猪公猪极显著低于二花脸公猪 (P <0 0 1) ;脂肪组织中IGF ⅠRmRNA的表达有明显的发育性变化 ,但在总体上没有明显的性别和品种差异。结果提示 :猪脂肪组织中GH R、IGF 1和IGF ⅠR的基因表达有特定的发育模式 ,IGF 1基因表达的品种差异可能正是两品种猪脂肪沉积规律不同的主要原因之一。     

四个大豆栽培种的花序转录组分析

针对大豆落花落荚问题,选取花器官脱落性质存在差异的4份大豆(Glycine max)花序样品进行了RNA提取、转录组测序和分析。共获得原始数据20 GB,其中有效数据14.87 GB。结果表明,多荚与少荚品种花序转录水平差异主要集中在物质代谢、胁迫应答(GLYMA02g03301、GLYMA02G03230等)、刺激应答、病害抗性等方面,与脱落直接相关的基因表达上并无显著差异,表明参与上述生理过程的相关基因表达的差异与不同品种大豆落花落荚性质上的差异具有一定相关性。该结果系统地了解了不同品种大豆在花期花序部分的转录组特征与差异,分析了相关表达差异对于大豆落花落荚的影响,同时丰富了大豆转录组数据信息。     

甜瓜LBD基因家族的鉴定和果实发育进程中的表达分析

侧生器官边界域（lateral organ boundaries domain, LBD）基因广泛存在于高等植物中,可以参与调控植物生长发育及逆境响应。通过对甜瓜LBD转录因子的鉴定分析,旨在揭示其在果实发育进程中的调控作用。通过生物信息学分析明确LBD转录因子在基因组中的成员,分别命名为CmLBD1-CmLBD32;采用多序列比对分析甜瓜LBD结构域的结构特征;运用邻接法、极大似然法进行系统进化树分析;以薄皮甜瓜发育各个阶段的果实（花后5-40 d,每间隔5 d取一次样）为试验材料提取RNA,并通过实时荧光定量技术检测LBD成员的基因表达水平。在甜瓜基因组上共鉴定出32个甜瓜LBD家族成员,分为7大类,分布于12条染色体上;多序列比对分析表明,32个LBD基因均具有典型的LOB结构域。在果实发育进程中,LBD家族基因在不同时期均有表达,其中CmLBD2和CmLBD28随着果实发育进程表达水平逐渐升高,其余家族成员在果实中表达水平相对较低。亚细胞定位表明,CmLBD2蛋白定位于细胞膜上。CmLBD2基因表达量与果实硬度间相关性分析表明,CmLBD2在果实成熟进程中基因表达量与硬度的变化...     

温州蜜柑果实发育进程中光合产物运输分配及糖积累特性

测定了温州蜜柑果实发育进程中糖的积累动态,并用14C示踪方法研究了果实发育不同阶段源叶的光合产物在果实中的运输分配特性.结果表明(1)果实组织中的糖含量随果实发育持续上升,果皮以积累己糖为主而其它组织则以积累蔗糖为主或略多.(2)在果实完熟之前,汁囊分配到的光合产物均占果实的50%以上,为果实中的光合产物分配中心;而到完熟阶段分配到汁囊的14C光合产物与其它组织接近,不再有明显的分配中心.(3)汁囊中的14C放射性比活度随着果实发育呈下降趋势,尤其在后期下降极为明显.(4)维管束/囊瓣表皮和囊瓣表皮/汁囊的14C放射性比活度的比率都随果实发育进程而增大,但后者的比率要大大高于前者,表明韧皮部后运输是光合产物进入汁囊的限速阶段.(5)输入到汁囊的14C光合产物主要以蔗糖形式存在,说明光合产物是以蔗糖为主体输入汁囊参与糖积累和代谢的.     

基于转录组测序的宁夏枸杞不同品种果实活性成分合成差异表达基因分析

为探究不同品种宁夏枸杞果实活性成分生物合成相关基因的表达水平,筛选关键差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),揭示宁夏枸杞品种间活性成分含量差异的分子机制,本研究采用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对宁夏枸杞‘宁杞1号’和‘宁杞7号’青果期、转色期及成熟期果实进行转录组测序,比较2个品种果实不同发育期相关基因表达谱的变化。结果显示:转录组测序共获得811818178条clean reads,有121.76 Gb有效数据。‘宁杞1号’和‘宁杞7号’在青果期、转色期和成熟期差异表达基因分别有2827、2552和2311个;分别有2153、2050和1825个差异基因在基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析和同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,KOG)分析等6个数据库中被成功注释。青果期、转色期和成熟期果实的差异表达基因,在GO数据库分别有1307、865和624个被富集到生物学过程、细胞组分及分子功能3个部分中;KEGG通路富集结果均集中在代谢途径、次生代谢物生物合成和植物-病原互作过程;在KOG数据库,3个发育期分别注释了1775、1751和1541个差异表达基因。对注释的基因进行PubMed数据库检索,在青果期、转色期和成熟期分别筛选到与枸杞活性成分合成相关的差异表达基因18、26和24个,这些基因主要参与类胡萝卜素、类黄酮、萜类、生物碱和维生素等代谢途径。选取7个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果与转录组测序数据表达趋势一致。本研究从转录水平为不同品种宁夏枸杞活性成分含量差异提供了初步证据,为进一步挖掘枸杞活性成分生物合成的关键基因及解析其表达调控机制提供了研究基础。     

温州蜜柑果实发育进程中光合产物运输分配及糖积累特性

测定了温州蜜柑果实发育进程中糖的积累动态,并用14C示踪方法研究了果实发育不同阶段源叶的光合产物在果实中的运输分配特性。结果表明：（1）果实组织中的糖含量随果实发育持续上升,果皮以积累己糖为主而其它组织则以积累蔗糖为主或略多。（2）在果实完熟之前,汁囊分配到的光合产物均占果实的50％以上,以果实中的光合产物分配中心;而到完熟阶段分配到汁囊的14C光合产物与其它组织接近,不再明显的分配中心。（3）汁囊中的14C放射性比活度随着果实发育呈下降趋势,尤其在后期下降极为明显。（4）维管束／囊瓣表皮和囊瓣表面／汁囊的14C放射性比活度的比率都随果实发育进程而增大,但后者的比率要大大高于前者,表明韧皮部后运输是光合产物进入汁囊的限速;《阶段。（5）输入到汁囊的14C光合产物主要以蔗糖形式存在,说明光合产物是以蔗糖为主体输入汁囊参与糖积累和代谢的。     

大豆籽粒发育过程中异黄酮合成相关酶基因的表达模式与异黄酮积累的相关分析

利用高效液相色谱法和实时定量PCR方法,分别测定了2个异黄酮含量显著差异的大豆品种鲁黑豆2号(LHD2)和南汇早黑豆(NHZ)在子粒发育过程中的异黄酮含量变化以及异黄酮合成相关酶基因的表达模式变化,试图分析异黄酮积累与各基因表达量变化的相关关系。结果表明在大豆子粒发育过程中,异黄酮含量逐渐升高,而不同异黄酮合成相关酶基因的表达趋势不同,CHS7、CHS8、CHR、CHI1A和IFS2的表达趋势与异黄酮积累模式基本一致,而IFS1和CHI1B1的表达趋势与异黄酮积累模式相反。IFR的表达模式在2个大豆品种中存在相反的趋势,在LHD2中与异黄酮组分积累趋势相反,而在NHZ中与异黄酮组分积累趋势相同。结果还表明,同一基因家族中不同基因在子粒发育过程中的表达量也存在差异。查尔酮合酶基因家族中CHS7和CHS8以及查尔酮异构酶基因家族的CHI1A的表达水平相对其他成员较高,异黄酮合酶基因家族中IFS2的表达量显著高于IFS1的表达量,预示这些基因家族在大豆子粒异黄酮积累过程中存在功能分化。此外,各基因表达模式与异黄酮积累的相关分析结果表明,不同基因表达模式与异黄酮积累的相关性在2个品种中也不尽相同。LHD2中CHS7、CHS8和IFS2在子粒发育过程中的表达量变化与不同异黄酮组分呈显著正相关,CHI1B1基因的表达量变化与不同异黄酮组分呈显著负相关。而在NHZ中,IFR在子粒发育过程中的表达量变化与多个异黄酮组分呈显著正相关。这预示了不同大豆品种异黄酮含量差异的潜在遗传基础。各异黄酮合成相关酶基因表达量变化的相关分析表明,在2个品种中,苯丙氨酸水解酶PAL1与4CL,4CL与CHS2以及CHS1与IFS2基因的表达量均呈现显著正相关。表明这些基因可能通过协同作用共同调控异黄酮的合成与积累。这些结果为今后利用基因工程提高大豆异黄酮含量奠定了基础。     

黑果枸杞果实成熟发育过程表达谱差异分析

对黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)3个不同发育时期的果实进行转录组测序,分析对比黑果枸杞果实不同发育时期相关基因表达谱的变化。提取果实RNA进行Illumina高通量测序,利用GO、KEGG等公共数据库进行功能注释、分类,利用数字基因表达谱技术对比分析。结果显示,KEGG pathway富集分析表明亮氨酸生物合成途径在变色期对比青果期有7个差异表达基因,黑熟期对比变色期有35个差异表达基因,且全部为上调表达。在糖酵解途径中3个不可逆的反应步骤限速酶基因在黑熟期均为上调表达。对黑果枸杞亮氨酸合成和糖酵解涉及到的基因进行了功能和代谢通路的分析,为黑果枸杞种质资源探索提供理论基础。     

血管发育相关microRNAs的研究进展

脊椎动物血管系统的发育是一个极其重要且复杂的过程。MicroRNAs在转录及转录后水平对基因表达起调控作用,参与了诸多重要的生理、病理过程。MicroRNAs主要在血管平滑肌细胞和血管内皮细胞的发育调控中发挥着重要作用。本文归纳了近年来有关microRNAs在血管发育中的研究进展,着重阐述了miR-126、miR-17/92家族等在血管内皮细胞中的调控作用机制,以及miR-143/145家族、miR-21等在血管平滑肌细胞中的调控作用机制。本文还对microRNAs在血管发育中作用的研究前景作了展望。     

ARF和Aux/IAA调控果实发育成熟机制研究进展

生长素是调控果实发育成熟的重要植物激素之一。在生长素介导的信号转导机制中,ARF和Aux/IAA扮演重要的角色。ARF与生长素响应基因启动子区域内的生长素响应元件结合,促进或抑制基因的表达。Aux/IAA通过结构域Ⅲ和Ⅳ与ARF特异性结合,从而调节生长素早期应答基因的转录功能。研究表明,ARF因子参与调控果实形态发育、硬度和糖分积累等,Aux/IAA因子在授粉、果实形态发育等方面作用明显。此外ARF和Aux/IAA之间相互或与自身发生的互作以调控下游基因表达是植物体响应生长素信号的主要机制。介绍了ARF和Aux/IAA的结构特征、在不同植物中的分布状况以及与果实发育成熟的关系,同时讨论了ARF和Aux/IAA互作的研究现状,旨为进一步阐明生长素调控果实发育成熟的机制提供参考。     

MicroRNA与动物发育

MicroRNA(miRNA)是一类约22nt大小的内源性非编码RNA,它们通过剪切靶基因的转录产物或者抑制转录产物的翻译从而起到转录后调控靶基因表达的作用。在动物体内,通过基因敲除等方法所进行的大量研究表明了miRNA参与了胚胎早期发育、脑及神经发育、心脏发育、肌肉及骨骼发育等动物发育的各个方面。miRNA是动物发生发育过程中重要的调控因子。主要介绍了近年来miRNA在动物生长发育过程中的研究进展。