植物单细胞转录组测序研究进展

单细胞转录组测序是一种在单细胞水平上研究基因表达的技术.多孔板法和液滴法是目前应用于植物研究的两类主要的单细胞转录组技术.首先概述了植物单细胞转录组测序的技术原理和数据分析流程,然后介绍了植物单细胞转录组的研究进展,重点阐述了单细胞转录组测序技术在鉴定植物细胞类型、揭示细胞演化轨迹和构建细胞间调控网络中的应用.单细胞转...     

高通量转录组测序技术在植物雄性不育研究中的应用

植物雄性不育是指植物雄蕊发育受阻不能产生正常有功能花粉的现象。植物雄性不育不仅是生殖生理研究的宝贵材料,也是植物杂种优势利用的重要工具。由于高通量转录组测序技术几乎可以检测细胞内所有mRNA及非编码RNA的信息,已被广泛应用于生命科学研究的各项领域。在植物雄性不育相关研究中,高通量转录组测序技术在不同物种、不同败育类型中的应用已有报道,这为研究者在转录组水平综合了解植物雄性不育的分子机制及代谢网络提供了帮助。本文从测序文库构建策略、差异表达基因、非编码RNA的功能特征等方面综述了高通量转录组测序在植物雄性不育机理方面的研究进展,并探讨了转录组测序技术在花粉败育机制解析及育性相关基因定位中的应用价值,以期为植物雄性不育的相关研究提供参考。     

全长转录组测序在植物中的应用研究进展

全长转录组测序(Iso-Seq)是指使用第三代测序(TGS)技术获得mRNA的全长序列。随着以单分子实时(SMRT)测序为代表的TGS技术逐渐发展成熟,以及该技术在基因组和转录组de novo测序等方面的优势,全长转录组测序技术已经广泛被应用于动物、植物、微生物测序研究中,并挖掘出大量相关数据。本文综述了基于Iso-Seq技术的原理及其在模式植物和非模式植物研究中的应用,期望为研究植物全长转录组相关分析提供参考。     

植物响应淹涝的转录组学研究进展

转录组测序技术,能够从mRNA水平研究物种基因功能以及特定的生理学过程,采用该项技术可研究植物在淹涝胁迫下所有的基因表达水平情况,有利于揭示植物对淹涝的应答机理。综述了采用转录组测序技术揭示的淹涝胁迫下植物体内信号传导、内源激素、光合作用、呼吸代谢与活性氧清除等途径中的差异基因表达情况,以及各种转录因子和功能蛋白的差异基因表达情况,并展望了今后的研究趋势,以期为植物淹涝研究提供参考。     

拟南芥不同组织基因表达及可变剪接差异分析

可变剪接是转录后重要的基因表达调控方式,也是转录组和蛋白质组多样性的重要来源. 近年来随着拟南芥、水稻、玉米等植物转录组测序的完成,研究人员发现植物pre-mRNA可变剪接的发生与组织分化、发育等生物学过程密切相关. 本工作基于GEO数据库的RNA-seq数据,使用高通量测序数据分析常用的Trimmomatic、Salmon、DESeq2、SUPPA2等工具,识别了拟南芥的种子、根、叶、花、花梗、节间、长角果共7种组织的表达基因和可变剪接事件,以及7种组织间的差异表达基因和差异可变剪接事件,并以叶和花为例展示了相应的生物学功能分析. 该工作系统地研究了拟南芥基因表达和可变剪接发生的组织特异性,有助于进一步阐明植物基因组的基因表达调控机制.     

转录组测序技术在整合网络调控中的应用现状及前景

2005年以来,以454焦磷酸测序技术、Solexa边合成边测序技术和SOLiD连续连接合成测序技术为标志的新一代测序技术相继诞生,使得全转录组商业化测序成为可能.针对转录因子与基因、转录因子与miRNA、以及miRNA与基因所构成的整合调控网络,转录组测序技术以高通量、高分辨率、高精度和价格低廉等优势发挥着巨大的作用.从miRNA与蛋白编码基因等层次分别介绍了转录组测序技术在基础研究、临床研究等领域的应用现状及发展前景.     

骆驼蓬提取物对小麦种子萌发过程中呼吸速率和3种酶活性的影响

小麦(Triticum aestivum)品种"长武112"种子由本院农业科学研究所提供.多裂骆驼蓬于2002年8月采自甘肃省会宁县,风干、粉碎后制备提取物[刘建新,赵国林.西北植物学报,2003,23(12): 2 200～2 203].     

剧毒裂皮鹅膏转录组测序与毒肽相关基因家族分析

裂皮鹅膏(Amanita rimosa)是中国特有的剧毒蘑菇资源,其子实体含有多种鹅膏肽类毒素,常引起严重的中毒死亡事件。剧毒鹅膏菌的毒肽基因家族可编码多种毒环肽及丰富的未知功能肽类,目前裂皮鹅膏的毒肽基因家族尚未开展系统的研究。本研究以裂皮鹅膏新鲜子实体为材料提取RNA,构建cDNA文库。利用Illumina HiSeq 2000测序平台进行转录组测序,采用Trinity软件组装拼接,首次获得了裂皮鹅膏的转录组数据,转录组测序共获得19 598条Unigenes,通过Nr、KEGG、SwissPort及KOG数据库比对获得Unigene的功能注释。基于转录组序列和PCR验证获取了裂皮鹅膏的毒肽及相关肽类不同编码基因24条,分别编码α-amanitin、β-amanitin和Phallacidin等3种毒肽,以及编码21种未知功能肽类,其中16种为首次预测的新肽类。并对裂皮鹅膏毒肽基因家族编码的前体肽进行了系统聚类分析,明确了其系统发育位置。研究结果表明裂皮鹅膏具有丰富的毒肽及相关肽类的编码基因,为鹅膏肽类毒素的基因表达和新肽类资源的开发利用提供了数据。     

植物中lncRNAs的研究进展

随着高通量测序技术的飞速发展,越来越多的lncRNAs在植物中被发现,并具有生物学功能。lncRNAs是长度大于200个核苷酸且不具备编码蛋白质功能的一类RNA分子。目前lncRNAs在动物中的功能、作用机制等方面的研究较深入,lncRNAs不仅在表观遗传水平、转录水平、转录后水平上调控基因的表达,也参与诸多生命过程调控如基因组印迹、染色体重塑、转录激活等。在植物中虽有关于lncRNAs的研究,但由于缺乏有效的技术方法而相对滞后。该文就近几年来国内外关于植物lncRNAs的来源、结构特征、分类、功能等方面的研究进展进行综述,为进一步理解和研究植物中lncRNAs的功能和分子机制提供参考。     

基于新一代高通量测序的环境微生物转录组学研究进展

环境微生物转录组学是一门新兴学科,它以复杂环境样品中的微生物mRNA为研究对象,利用近年兴起的RNA-Seq高通量测序技术,在整体水平上对环境微生物的基因表达水平和调控规律进行研究.本文概述了环境微生物转录组研究从样品的采集保存、RNA提取、mRNA的富集、cDNA合成直到高通量测序及数据分析的基本流程.总结了该技术面临的主要瓶颈:环境样品mRNA含量低、腐植酸等干扰杂质多、rRNA去除程度有限.针对RNA的提取、纯化以及mRNA的富集这些重点步骤,详细阐述了近年来在提高mRNA的得率与纯度上的方法学进展.重点介绍了高通量测序数据的处理及分析方法,从测序数据的质量控制、序列组装、rRNA的鉴定及去除、功能基因注释及分类到差异表达基因的鉴定.最后总结了近年来环境微生物转录组学在新基因的发现、不同环境条件下微生物的基因表达及调控规律研究、有机物的代谢路径分析等3个主要研究领域的广泛应用.随着测序技术及生物信息学分析工具的发展进步,环境微生物转录组学将具有更广阔的应用前景.     

Classification and differentiation of the genus Peganum indigenous to China based on chloroplast trnL-F and psbA-trnH sequences and seed coat morphology

The genus Peganum (Zygophyllaceae) consists of six species and one subspecies; three of which are distributed in China, P. harmala Linn, P. nigellastrum Bunge and P. multisectum (Maxim.) Bobr. A probable new or intermediate species, Peganum sp., has been suggested in the wild in northwest China. Traditional classification in genus Peganum has focused on hairs on the plant surface. In this study, seed coat characteristics of Peganum species were investigated using light and scanning electron microscopy, demonstrating clear differences in morphology between species. In addition, DNA sequence data from two sequences (chloroplast: trnL‐F, psbA‐trnH) were used to differentiate Peganum sp. and study polygenetic relationships. Diversity in DNA sequences among Peganum species was found, with inter‐specific sequence divergence ranging from 0.6% to 5.6% in psbA‐trnH, and 0.0% to 1.8% in trnL‐F. The variations within species were low: from 0.0% to 0.4% in psbA‐trnH and 0.0% to 0.4% in trnL‐F. Therefore, Peganum species can now be easily identified as separate entities based on variations in DNA sequences. Phylogenetic trees were constructed from the combined data set for the two gene fragments, and the results indicate that Peganum sp. is monophyletic and sister to P. harmala and P. nigellastrum, while P. multisectum is also monophyletic. DNA data further confirmed that P. multisectum is an independent species and that a new species, Peganum sp., exists within the genus Peganum growing wild in China.     

Tardy transfers from Apium to Ciclospermum (Umbelliferae)

On the basis of habital, foliar, and cytological characters, the taxaApium laciniatum (DC.) Urban,A. leptophyllum var.multisectum Mathias & Constance,A. leptophyllum var.latisectum (Urban) Mathias & Constance, andA. uruguayense Mathias & Constance are transferred to the genusCiclospermum Lagasca.     

利用DNA片段测序方法探究枳属和富民枳的分类地位

富民枳(Poncirus polyandra)属于芸香科(Rutaceae)枳属(Poncirus Raf.).自发表以来,分类地位一直备受争议,其中在Flora of China中认为富民枳为柑橘杂交种(Poncirus polyandra),把枳属归并于柑橘属(Citrus).该研究选取枳属的富民枳、枳(Ponci...     

西畴重楼生物学特征补述及其系统位置

西畴重楼(Paris cronquistii var.xichouensis)为云南省特有物种,野外调查发现了广西(田林、那坡)的省级新分布,针对该新分布居群,观测并描述西畴重楼植物形态学特征,记录物候学特征,野外观测其地理分布特征,综上对其生物学特性进行补述,并结合前人基于细胞核ITS、叶绿体psbA-trnH和trnL-trnF等序列的分子系统学研究结果探讨其系统关系。结果表明:西畴重楼叶背面无紫色斑块,花瓣较宽而显著区别于凌云重楼(P.cromquistii var.cromquistii),但西畴重楼部分植株沿叶脉有紫色斑纹,表明与凌云重楼存在形态过渡,二者雄蕊数量均以3轮为主,而且变化范围一致;西畴重楼的物候期与同域分布的凌云重楼相近,同南重楼(P.vietnamensis)差异显著;西畴重楼多条序列的分子系统学研究显示西畴重楼和凌云重楼始终聚为一支,证实二者高度的亲缘关系。该研究结果完善了西畴重楼的生物学特性描述,首次报道了西畴重楼与凌云重楼形态特征存在过渡类型,物候学特征较一致,地理分布中心重叠,分子系统学位置相邻,仍支持李恒系统将西畴重楼作为凌云重楼的一变种。     

Chemical constituents from the aerial part of Peganum multisectum

Phytochemical investigation of the aerial part of Peganum multisectum led to the isolation of thirteen compounds, including seven alkaloids (1–5, 7 and 12), two sterols (6 and 10), one phenylpropanoid (8), one lignanoid (11), one megastigman (9), and one phenol (13). Their structures were identified by spectroscopic methods like UV, IR, MS and NMR, and in comparison with the published data in the references. Among them, compounds 10, 12 and 13 were firstly obtained from genus Peganum. The chemotaxonomic significance of these compounds was also discussed, which revealed the relationships between P. multisectum and some other species of genus Peganum.     

不同抗生素对金发草愈伤组织生长分化的影响

该研究以金发草愈伤组织为材料,通过分析比较不同抗生素种类(卡那霉素、潮霉素、头孢噻呋钠和氨苄青霉素)和浓度对金发草愈伤组织生长分化的影响,来确定适用于金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂和抑菌剂。结果表明：(1)金发草愈伤组织对卡那霉素很敏感,且其分化率随着卡那霉素浓度的增加显著减少( P＝0.01)。当卡那霉素浓度为10 mg·L-1时,金发草愈伤组织的生长分化受到明显抑制,且有大量的白化苗形成,但分化率仍有36.56％;当卡那霉素浓度为15 mg·L-1时,金发草愈伤组织的分化率为11.94％,只有很少部分的愈伤分化出绿色的丛生苗;当卡那霉素浓度为20 mg·L-1时,金发草愈伤组织基本褐化死亡,分化率仅为2.26％。因此,浓度为15 mg·L-1的卡那霉素适合作为金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂。(2)金发草愈伤组织对潮霉素的敏感性要比卡那霉素弱,且潮霉素对金发草愈伤组织分化率的影响小,但毒害作用大。因此,潮霉素不适合作为金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂。(3)300 mg·L-1的头孢霉素和氨苄青霉素对金发草愈伤组织生长分化影响很小且能有效抑制杂菌的生长,较高浓度的氨苄青霉素对金发草愈伤组织的抑制作用不太明显。因此,300 mg·L-1的头孢霉素和较高浓度的氨苄青霉素均可作为金发草遗传转化体系中的抑菌剂。该研究确定了适用于农杆菌介导的金发草遗传转化体系中的抗性筛选剂和抑菌剂,为金发草的遗传改良及功能性基因的研究奠定了基础。     

傅氏凤尾蕨复合群的分子系统学研究

杂交和多倍化是蕨类植物物种形成的主要机制,往往导致多倍体复合群的出现。同一复合群的成员在形态上具有明显的连续性与过渡性,复合群内部往往存在复杂的亲缘关系,给分类带来很大困难。傅氏凤尾蕨复合群是凤尾蕨属中分类学问题最为突出的复合群之一,成员间仅以植株的高度、羽片的大小、裂片间隙的大小、裂片先端的形状或孢子囊群的长短等细小的特征相区别。为确定该复合群某些成员的分类学位置,并理清成员间的亲缘关系,该研究选取了3个叶绿体DNA片段atp B、mat K和trn L-F构建傅氏凤尾蕨复合群的系统发育树,并结合孢粉学证据,探讨该复合群成员间的亲缘关系。结果表明:百越凤尾蕨和傅氏凤尾蕨的关系最为密切,建议把百越凤尾蕨归并到傅氏凤尾蕨中;硕大凤尾蕨与傅氏凤尾蕨的关系较远,但其孢子形态与傅氏凤尾蕨有一定重叠,两者的亲缘关系待深入研究;线裂凤尾蕨是一独立的种,与该复合群其它成员明显不同;隆林凤尾蕨都较早分化出来,单独作为一支,但其孢子形态多变,暗示其可能是杂种起源。     

中国马尾杉属(石松科)的分类修订

马尾杉属植物因含治疗阿尔茨海默症的特效药成分石杉碱甲而具有重要的经济价值和保护价值，全属为国家重点保护植物。该文基于形态学、生态学和地理学等证据，对中国分布的马尾杉属植物进行了分类修订，承认我国有马尾杉属植物21种，将该属植物划分为4个单系的组，即金丝条马尾杉组(Sect.Fargesiani X. C. Zhang&R. H. Jiang, sect. nov.)、喜马拉雅马尾杉组(Sect.Hamiltoniani C. Y. Yang, emend. X. C. Zhang&R. H. Jiang)、马尾杉组(Sect.Phlegmariurus)和粗糙马尾杉组[Sect.Squarrosurus(Herter) X. C. Zhang&R. H. Jiang, comb.&stat. nov.],并将Huperzia medogensis、Phlegmariurus austrosinicus、P.changii、P.nylamensis、P.cancellatus var.minor、P.qiongzhongensis和P.shangsiens...     

荨麻科赤车属和楼梯草属新分类群

描述了中国南部岩溶地区发现的荨麻科赤车属2新种,楼梯草属5新种和2新变种。     

鹦哥岭海南五针松的种内和种间竞争

为了探讨海南五针松群落内物种间的竞争关系,该研究通过对海南鹦哥岭国家级自然保护区海南五针松群落内56株对象木及442株伴生种竞争木的调查,运用Hegyi的单木竞争模型分析其种内和种间竞争强度。结果表明:海南五针松的种内和种间竞争强度分别为31.31%和68.69%,说明竞争主要来自种间。海南五针松伴生种较多,种内与主要伴生种间的竞争关系为海南五针松线枝蒲桃海桐山矾五列木印度锥杏叶柯红鳞浦桃海南猴欢喜毛棉杜鹃浦桃木荷。竞争强度随海南五针松胸径的增大而减小,当海南五针松的胸径到达35 cm时,竞争强度变化很小,二者符合幂函数关系(CI=aD~b),所得模型能很好的预测海南五针松的种内和种间竞争强度。根据竞争模型预测,在海南五针松胸径达到35 cm之前,应对严重影响其生长的伴生种进行修枝或择伐,以保证其获得足够的生存资源,达到保护这一物种的目的。