胞质雄性不育相关基因的克隆及其表达分析

根据GenBank中orf224和atp6基因的保守序列设计特异引物,对不结球白菜Pol胞质雄性不育系的基因组DNA进行特异扩增,获得了Pol胞质雄性不育的特异基因orf224和atp6的DNA序列.用Blastn在GenBank中进行同源性比对分析,发现不结球白菜orf224c和atp6c基因与已报道的orf224和atp6基因的同源性高达100%,在GenBank中的登录号依次为DQ400846、DQ412559.运用半定量RT-PCR对orf224c基因在不同器官中的表达水平进行分析,结果表明:不育系花期叶片中该基因的表达量比长度小于0.5 mm蕾和雄蕊中的明显低,在后2个器官中的表达量无明显差异;而在保持系的上述3个器官中的表达量无明显差异.该结果显示orf224基因表达上调与孢原细胞分化受阻相关.     

青花菜细胞质雄性不育相关LncRNAs的鉴定与表达分析

细胞质雄性不育系的应用可有效提高杂交种质量。该研究利用illumina测序技术鉴定青花菜细胞质雄性不育相关LncRNAs,对其靶基因和表达特征进行分析,并随机选取16个LncRNAs用qRT-PCR技术检测其表达特征,为进一步阐明LncRNA参与青花菜雄性不育发生机制提供新的路径。结果表明：(1)鉴定获得青花菜雄性不育相关LncRNAs共4 326个,其中37个LncRNA在不育系及其保持系中差异表达。(2)差异LncRNAs可预测得到370个cis靶基因,这些靶基因部分为雄性不育相关的转录因子和生物蛋白。(3)XLOC＿006651、XLOC＿016660、XLOC＿003494和XLOC＿013121在不育系和保持系花蕾发育早期表达量较高,之后随着花蕾的发育,表达量逐渐下降;XLOC＿021769和XLOC＿038964呈先降后升的表达模式,且XLOC＿038964和XLOC＿012613在花蕾不同发育阶段不育系的表达量均高于保持系。(4)16个LncRNA均可在花梗、花萼、花瓣、雄蕊及雌蕊中表达,且XLOC＿038964、XLOC＿011575、XLOC＿013157、XLOC＿...     

百合VAL2基因的克隆与表达分析

以东方百合‘索邦’为材料,克隆获得VAL2基因(以下称LoVAL2)。序列分析显示,LoVAL2编码序列长度为2 793 bp,共编码930个氨基酸;预测LoVAL2蛋白具有5个结构域:PHD-L、B3、CW、ZnF-like和EAR结构域。系统进化分析显示,LoVAL2与天门冬亲缘关系较近,与玉米、铁皮石斛等亲缘关系次之,与拟南芥亲缘关系较远。荧光定量表达分析显示,LoVAL2在茎生根、嫩茎、成熟叶、嫩叶及花部组织中均有表达;LoVAL2在雌蕊和雄蕊中的表达于5 mm花蕾中呈现较高水平,随着花蕾发育表达水平下调,之后在雌、雄蕊中的表达水平又分别于20 mm、25 mm花蕾中显著上调,表明LoVAL2基因可能参与雌、雄蕊的早期以及后续发育;亚细胞定位发现LoVAL2在烟草表皮细胞中定位于细胞核,符合转录因子的核定位特征。     

细辛苯丙素类化合物生物合成相关酶基因的挖掘及其表达分析

为了探明细辛苯丙素类化合物生物合成相关酶基因的表达水平,本研究基于实验室已构建好的细辛转录组数据库,根据基因功能注释筛选出与苯丙素类化合物生物合成相关酶基因,并推导其蛋白序列,进行生物信息学分析,同时对相关酶基因进行基因的表达分析。本文从细辛转录组数据库中筛选出了6个酶基因,分别为pal、c4h、comt、4cl、ccr、cad。基因编码蛋白特性分析结果表明:6个酶基因所编码的蛋白属于不同的超家族。基因表达分析结果表明:6个酶基因表达量呈现相同的变化规律。对于叶、叶柄、根、根茎,6个酶基因在花期的表达量较花前期的高;同时,6个酶基因在地下部分的表达量比地上部分的高。以上结果显示6个酶基因在细辛叶、叶柄、根、根茎的表达量差异明显,但具有一定的规律性。研究的成功开展为我们进一步了解苯丙素类化合物生物合成相关酶的功能和特性打下了基础,为今后细辛活性成分的生物合成及代谢调控提供理论依据。     

甘蓝型油菜PGK基因的克隆与表达分析

为研究甘蓝型油菜磷酸甘油酸激酶(PGK)基因表达特性,在对拟南芥PGK基因家族生物信息学分析的基础上,通过电子克隆方法获得3个甘蓝型油菜PGK基因(BnPGK1、BnPGK2、BnPGK3)。分别设计特异引物,以甘蓝型油菜雄性不育系09A和保持系09B的cDNA为模板克隆BnPGK基因全长序列。根据获得的cDNA序列设计实时荧光定量特异引物,采用实时荧光定量PCR技术,研究油菜雄性不育系与保持系PGK基因表达差异。结果显示:BnPGK基因在甘蓝型油菜雄性不育系09A和保持系09B的根、茎、叶、花蕾中均有表达,属组成性表达。除茎中的BnPGK3外,BnPGK其它基因在根、茎、叶中的表达均表现为09A高于09B,而在花蕾中均为09B高于09A,BnPGK1和BnPGK3在09B中的表达量是09A中的2倍以上。     

雄性不育枸杞花药比较转录组分析

为筛选宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)雄性不育花药发育相关的差异表达基因,本研究开展了雄性不育品种‘宁杞5号’和可育品种‘宁杞1号’成熟花粉时期花药转录组分析,共获得差异表达基因1 759个,在‘宁杞5号’中有753个基因上调表达,1 006个基因下调表达。KEGG富集表明,这些差异表达基因主要富集到氨基酸的生物合成、植物激素信号传导、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、脂肪酸代谢等相关通路。对有注释信息的差异表达基因进行NR和Uniprot数据库检索,筛选到28个花药发育相关基因,其中有20个在‘宁杞5号’中下调表达,8个上调表达。选取其中的5个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果与转录组数据趋势一致。甘油醛-3-磷酸脱氢酶(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAP)、束状阿拉伯半乳糖蛋白3(Fasciclin-like arabinogalactan protein 3,FLAs)和花药特异表达启动子LAT52系统发育树分析表明,3个基因分别与同科的物种在同一个进化分支上且同源性较高。这些差异表达基因可能在宁夏枸杞‘...     

杜仲叶片不同发育时期数字基因表达谱分析

为在转录水平解析杜仲叶片发育过程中的基因表达模式,该研究通过数字基因表达谱技术对‘华仲6号’杜仲叶片从展叶(4月)到落叶(10月)不同发育时期的基因表达水平进行比较分析,共获得差异基因3 002个,其中1 764个表达量上调,1 238个下调,这些差异表达基因主要行使催化、氧化还原等功能,参与代谢过程和生物过程等;进一步Pathway富集分析发现,苯丙素类生物合成途径相关基因被富集,其中调控绿原酸合成的6个基因差异表达显著;对这些基因表达模式进行分析显示,4月中旬和9月中旬基因的表达量较高,暗示这两个时期对于绿原酸的合成具有重要作用。荧光定量RT-PCR检测6个绿原酸合成相关基因和12个随机选择的差异表达基因,验证结果显示表达谱测序结果可靠。该研究结果为揭示杜仲叶片在不同发育时期的分子调控机制奠定了基础,并为深入解析杜仲绿原酸合成机理,进而通过分子育种手段提高杜仲绿原酸含量提供新的路径。     

辣椒胞质雄性不育系线粒体基因CaATP9的克隆与表达

通过克隆辣椒胞质雄性不育系线粒体基因CaATP9及其表达情况,为研究辣椒胞质雄性不育机理提供依据。以辣椒胞质雄性不育系9704A和同型保持系9704B为试验材料,研究CaATP9的一级结构在2个材料之间的差异和RNA编辑现象,并利用实时荧光定量PCR研究了该基因的时空表达。结果表明,CaATP9的一级结构在2个材料之间没有差异;CaATP9在转录过程中存在5个C→T的编辑位点,导致4个亲水性氨基酸(DNA模板)变换成4个疏水氨基酸,增强了蛋白质的稳定性;CaATP9在辣椒的不同组织中均有表达,但表达量存在一定差异,繁殖器官中的表达量要普遍高于营养器官;在花蕾发育过程中,胞质雄性不育系中CaATP9的表达量与同型保持系存在差异,推测这种表达差异导致胞质雄性不育系花蕾能量供应紊乱,影响小孢子的正常发育而表现不育。     

无花瓣油菜雄蕊心皮化突变体细胞学观察及基因表达分析

油菜是我国重要的油料作物,油菜花器官具有典型的十字花科特点,无花瓣油菜在花期不存在花冠层,这种特点有助于提高油菜产量,预防茵核病的传播。雄蕊心皮化是指花器官的雄蕊结构被具有类似于雌蕊结构的器官代替,这不仅造成了花器官结构的变化也导致了雄性不育。本文通过对无花瓣油菜雄蕊心皮化突变不育分离群体中的雄性可育株和不育株的比较研究,发现心皮化现象是由遗传因素引起的。细胞学观察发现,雄蕊心皮化在花器官发育的早期就已经产生,心皮化的雄蕊中着生类似于胚珠的结构,其顶端细胞的形态和排列方式也与雌蕊柱头相似。花发育相关基因的表达分析表明,B组基因彳丹在不育株3轮花器中的表达都比可育株低,特别是在第二轮花器官中这种差异最为突出。而A组基因AP1在不育株第二轮花器官中的表达量较可育株高。c组基因AGL8、SHPI、SHP2、NAP在不育株心皮化的第二轮花器官中表达都较可育株中高。     

禽致病性大肠杆菌pagP基因缺失株相关毒力基因的RNA-Seq分析

本研究为筛选禽致病性大肠杆菌pagP基因缺失后表达量变化的相关毒力基因,对禽致病性大肠杆菌AE17及pagP基因缺失株进行RNA-Seq测序,从中筛选出与毒力相关的差异基因并对其表达量的变化进行GO和KEGG分析。以|Fold-change|≥2且FDR≤0.05为条件从测序结果中筛选得到372个差异表达基因,其中339个基因表达上调,33个基因表达下调。GO功能分类结果显示差异基因主要集中在物质跨膜运输、转Class录调控以及生物膜的形成等功能注释;KEGG数据库显示,差异表达基因主要富集在鞭毛装配、双组分系统、脂多糖的生物合成以及ABC转运蛋白等通路。pagP基因缺失会引起相关毒力基因表达量的变化,根据RNA-Seq测序结果筛选出7个对APEC具有重要作用的毒力基因,为深入研究APEC的致病机理提供依据。     

大白菜胞质雄性不育系RC7及其保持系的细胞学和蕾期基因表达差异分析

以大白菜雄性不育材料RC7及其保持系B7为材料,通过对两材料花药发育过程进行细胞学观察,并利用cDNA-AFLP技术分析两材料花蕾的基因表达差异,以明确RC7发生雄性败育的时期和方式,为大白菜CMS的分子机理研究提供依据。结果显示:(1)细胞学观察发现,大白菜雄性不育材料RC7及其保持系B7的小孢子母细胞减数分裂属同时型,小孢子在四分体中的排列属四面体型,保持系B7花药的绒毡层属于腺质型;不育材料RC7在四分体时期绒毡层细胞内出现大的液泡,呈现败育征兆,单核期绒毡层解体,中层退化,小孢子核开始解体、败育,属于单核花粉败育型。(2)对两材料蕾期基因的cDNA-AFLP差显比较分析表明,共获得了23条阳性差异片段,其中在不育系RC7花蕾中特异表达的有8条,在保持系B7花蕾中特异表达有10条,两系中共有条带5条。(3)对不育系中特异表达的8条谱带进行Blast搜索发现,H1与拟南芥光合反应蛋白基因有较高的一致性,H26与拟南芥钙调磷酸酶类磷酸酯酶家族蛋白质的部分序列存在90%的一致性,属于细胞信号转导基因;对来自保持系的10条谱带的差异片段功能以及一致性进行比对分类发现,它们包括糖代谢基因、蛋白质的合成与运输基因、乙烯诱导基因、电子传递和能量途径基因、未知或假定蛋白等。研究表明,大白菜雄性不育材料RC7可能是由于绒毡层细胞液泡化和径向肥大,小孢子受挤压后破裂降解,不能形成正常的成熟花粉粒而败育;乙烯诱导基因(H29)在保持系中特异表达,在不育系中沉默,表明不育系中缺乏乙烯相关基因。     

蓝标型核不育小麦花药转录物组学及花色素苷合成相关基因的表达分析

为了揭示蓝标型小麦核雄性不育的分子机制,更好地利用隐性核不育小麦杂种优势,本研究以蓝标型白粒小麦WS（不育）和浅蓝粒小麦WF（育性正常）植株花药为试验材料,利用转录物组学技术对两者差异表达基因进行了分析,并对其中涉及花色素苷合成相关基因进行了验证。结果表明： WF与WS相比,共检测到2 352个差异表达基因,这些基因经GO功能注释分为3大类43个小类,主要涉及生物合成、苯丙烷代谢、L-苯丙氨酸分解代谢、膜组成部分、质膜、细胞质、ATP结合和蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性等。 KEGG通路分析结果显示,苯丙烷类生物合成通路富集基因最多,有159个,其次是苯丙氨酸代谢通路,包含136个显著差异表达基因,其他还涉及多种氨基酸代谢、嘌呤代谢、嘧啶代谢及糖代谢通路;与花青素代谢直接相关的通路中,多个控制关键酶结构基因存在差异表达,且大多数在WF中上调表达,只有黄烷酮3-羟化酶基因（flavanone 3-hydroxylase,F3H）和无色花青素双加氧酶基因（anthocyanin dioxygenase,ANS）下调表达;实时荧光定量分析显示,10个与花青素代谢相关基因实际表达情况和转录物组测序数据中基因表达情况具有相同的上下调趋势;差异基因序列同源性分析显示,筛选出的2个转录因子（DN48762c2g1、DN25944c0g1）与玉米、水稻及拟南芥花色素苷合成调控转录因子聚为同一簇,可能是蓝标型小麦浅蓝粒植株蓝色糊粉层性状的候选基因。并且荧光定量分析表明,DN48762c2g1和DN25944c0g1在WF中的表达量要明显高于WS。综上认为,花青素的生物合成途径相关基因不仅与籽粒蓝色性状有关,而且可能参与了蓝标型核不育系的花药败育。     

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。     

基于转录组分析酸枣仁斯皮诺素生物合成途径的相关基因

采用转录组测序技术分析酸枣仁(Ziziphi spinosae semen)不同发育时期基因表达差异,识别酸枣仁黄酮生物合成途径的相关基因,为进一步分析酸枣仁中黄酮类成分生物合成相关酶基因提供研究基础.以3个不同生长发育时期的酸枣仁样本为供试材料,采用Illumina Hiseq 4000进行转录组测序,并从头拼接,对转录本进行功能注释和差异性分析.经StringTie软件组装拼接得到74472个转录本,其中有26.83％在NR、Swiss-Prot、Pfam、GO、KOG、KEGG数据库中得到注释;代谢通路分析结果发现,在酸枣仁转录组中与黄酮类合成途径相关的11条差异表达基因可能编码斯皮诺素合成途径的一些酶类.酸枣仁中黄酮类成分斯皮诺素相关转录本信息为阐明斯皮诺素在生长期的积累提供重要依据,为提高酸枣仁品质研究提供参考.     

青花菜细胞质雄性不育相关miRNA的鉴定与表达特征分析

植物miRNA是一类内源小分子RNA,在花粉发育和育性调控中具有重要作用。该研究利用高通量测序技术构建了青花菜细胞质雄性不育系及其保持系花蕾的sRNA文库,并通过qRT PCR技术检测育性相关的miRNAs及其预测靶基因的表达特征,为深入探讨miRNA调控青花菜育性机制提供理论依据。结果表明：(1)在青花菜中共鉴定到181个保守miRNA和8个新型miRNA,差异表达miRNA共47个,其中24个已知miRNAs和4个新型miRNAs表达上调,其余为表达下调;发现2个差异miRNA只在不育系中表达,7个差异miRNA为保持系所特有。(2)生物信息学分析表明,共鉴定到2个关联的miRNA mRNA对［miR859 1靶向的花粉外壁蛋白基因(T2/Unigene_BMK.21608)和miR5174e 1调控的氨基酸通透酶基因(T2_Unigene_BMK.31772)］,2个miRNA均负向调控相应的靶基因,均可参与青花菜小孢子发育以及雄性不育的发生过程。(3)qRT PCR分析显示,miR159a 1、miR164a 1、miR319a 1和miRn11在青花菜不育系中的表达量高于其保持系,其中miR164a 1、miR319a 1和miRn11的表达水平随着花蕾的发育不育系逐渐降低,而在保持系的表达呈上升趋势;miR319a 1和miR397a 2在雄蕊中的表达量高,而在其他部位的表达量较低,且miR397a 2在青花菜不育系中的表达量显著低于保持系。研究推测,miRNA可能是通过抑制雄性不育相关的PPR基因表达、调控LAC基因的表达以及调节激素和Ca²⁺介导的信号转导通路等,从而导致青花菜雄性不育的发生。     

不结球白菜乙烯响应因子基因的克隆与表达分析

采用cDNA-AFLP技术,以不结球白菜雄蕊突变系‘苏白2号’及其保持系花蕾为实验材料,分离出1条编码乙烯响应转录因子的基因,命名为NhccERF1。结果显示:(1)序列分析表明,NhccERF1基因长807bp,编码268个氨基酸。(2)RT-PCR分析发现,花期NhccERF1基因在花瓣、雄蕊及花柱中表达量均显著高于保持系。(3)实时定量荧光PCR(qPCR)发现,蕾期喷施乙烯(ET)能促进NhccERF1基因的表达,外施AgNO3抑制该基因表达。研究推测NhccERF1基因可能在雄蕊变异中发挥重要作用。     

不同抗逆性菠萝品种的差异基因和差异代谢物分析

该研究对2个不同抗逆性的菠萝品种PZ2(抗逆性较差)和PZ3(抗逆性强)进行转录组和代谢组比较分析,以探索品种间抗逆性差异的分子生理机制,为菠萝抗性育种提供理论依据。(1)转录组结果显示,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到1 667个差异表达基因,上调和下调的差异表达基因分别为770个和897个;其中筛选到20个与抗逆性相关的差异表达基因,包括WRKY和MYB转录因子基因以及ASR3、SOD1、POD48、HSP20、GSTF1、GSTU17等基因。(2)代谢组分析表明,以PZ2为对照,在2个品种间共筛选到208个差异代谢物,含量上调和下调的差异代谢物分别为98个和110个,其中22种差异代谢物与抗逆性相关,包括氨基酸及其衍生物、脂类、黄酮类、糖类和糖苷等。(3)qRT PCR分析验证表明,所选的8个差异表达基因在菠萝品种PZ2与PZ3中的差异表达趋势与转录组测序中差异基因表达水平变化趋势基本一致。(4)关联分析表明,差异表达基因和差异代谢物共同富集的通路有类黄酮生物合成,苯丙素生物合成,莨宕烷、哌啶和吡啶丙酸盐生物合成,半胱氨酸与蛋氨酸代谢等4条。研究发现,抗逆性强的菠萝品种的非生物逆境反应相关基因、抗氧化酶基因、逆境响应结构基因和调控基因的表达水平高于抗逆性较差的品种,且黄酮类、氨基酸衍生物类及木脂素、脂质等代谢物的含量也高于抗逆性较差的品种。     

辣椒细胞质雄性不育系和保持系过氧化物酶同工酶的比较分析

运用辣椒细胞质雄性不育系21A和保持系21B为试材,比较分析了过氧化物酶（POD）同工酶在幼叶和不同发育时期花蕾中的表达特征。结果表明,辣椒花蕾中的POD同工酶谱带均比叶片中的更丰富,表现出明显的组织特异性。不育系21A和保持系21B间的酶谱在幼叶和小花蕾（纵径0．8～1．5mm）中基本无差异,但从中花蕾（纵径2～3mm）开始,保持系21B的一些酶带（POD4b和POD4c）染色开始减弱。在大花蕾（纵径4．5～5mm）和特大花蕾（纵径6．8～7mm）时期,不育系比保持系分别多2条酶带（POD2c和POD4b）和1条酶带（POD2c）,表明辣椒细胞质雄性不育系21A与保持系21B花蕾中的POD同工酶表达与小孢子的发育过程相关,其表达差异发生在细胞学上观察到的败育之前。     

不结球白菜Pol胞质雄性不育系和保持系蕾期基因的差异表达

以不结球白菜Pol胞质雄性不育系及其保持系为材料,利用cDNA-AFLP技术分析它们蕾期基因的差异表达,以获得与胞质不育相关的差异表达基因.结果共得到7条在GenBank中有同源性的差异表达片段,5条存在于不育系中,2条存在于保持系中.序列分析发现,在不育系花蕾克隆到的5条差异片段,分别与芥菜胞质雄性不育系线粒体orf108和atpA、拟南芥焦磷酸酶基因、拟南芥的锚定蛋白家族基因、甘蓝型油菜中的水胁迫蛋白、大白菜叶绿体基因片段有较高同源性;在保持系花蕾克隆到的2条差异片段分别与拟南芥未知蛋白基因有较高同源性.采用实时定量PCR验证其中5条差异片段在不育系和保持系花蕾中的表达水平,结果表明bcA19T15、bcA7T9在不育系中特异表达,bcA6T9、bcA19T8、bcA12T19在不育中表达比保持系中略强.     

基于蛹虫草转录物组学的虫草素生物合成相关基因的表达和功能分析

蛹虫草Cordyceps militaris是我国著名的中药，而虫草素是蛹虫草重要的生物活性成分之一。通过转录物组分析野生型C.militaris、虫草素高产菌株C.militaris GYS60和低产菌株C.militaris GYS80虫草素生物合成相关基因的表达和功能变化。利用Illumina NovaSeq 6000测序获得3株菌株的转录物组数据，以鉴定差异表达基因。与C.militaris相比，在GYS60和GYS80中，分别有145和470个上调基因及96和594个下调基因；GYS60与GYS80相比，GYS60有306个上调基因和207个下调基因。这些基因经过GO和KEGG分析，与C.militaris相比，GYS60和GYS80分别有10和8个与嘌呤途径相关的基因差异表达；与GYS80相比，GYS60有12个基因差异表达。定量聚合酶链式反应验证8个关键酶的基因表达与转录物组分析一致。在GYS60中，参与虫草素生物合成的嘌呤核苷酸代谢中的氧化还原酶(CCM＿07507,cmORE)、3′,5′-环AMP磷酸二酯酶(CCM＿02777,cmAPE)、转移酶(CCM＿0472...