利用二代测序技术高通量分析水稻品种间抗病性差异的分子基础

稻瘟病和白叶枯病是由稻温病菌(Magnaporthe oryzae)和白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)引起的两种主要水稻病害,也是制约中国水稻生产的主要病害。为了从DNA水平探索造成水稻感病品种‘丽江新团黑谷’(LTH)和高抗品种‘特特普’(Tetep,TTP)间抗病性差异的分子基础,该研究对其已知的3个抗稻瘟病基因和3个抗白叶枯基因所在DNA区段分别进行PCR扩增,将等量混合的PCR产物再与基因组重测序样品按Ct值差值(ΔCt)~10的比例混合,采用二代测序技术进行一次性测序和比较分析,并对有差异的基因区域进行常规传统测序验证,以确定这2个品种中抗性基因(R基因)的数目和结构与品种抗病或感病表型的关联性。实验结果表明,二代测序能够快速并准确地寻找到2个不同水稻品种中多个特定基因的序列差异,且差异位点与常规测序结果相符。从LTH和TTP这2种抗性不同水稻品种在多个抗性基因的DNA水平差异来看,有差异的抗性基因位点在高抗品种TTP中大都与原始抗性基因序列相同,而对应的普感品种LTH的抗性基因往往多表现为氨基酸突变,这些序列差异很可能就是导致TTP与LTH抗性差异的分子基础。     

不同品种授粉对西梅‘法兰西'坐果及果实品质的影响

为选择西梅('法兰西')适宜授粉品种,该研究以'法兰西'西梅品种为母本,'斯泰勒'和'女神'等2个授粉品种为父本进行人工授粉,研究不同品种授粉对'法兰西'西梅坐果率和果实品质的影响,并利用主成分分析对不同授粉品种进行了综合评价.结果表明:不同授粉品种对'法兰西'坐果率具有一定的提高作用,其中'女神'授粉'法兰西'品种的坐果率最高;果实的果仁纵径、果核纵径、单核重、单果重、果实纵径、果实横径、含水量、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量,不同授粉品种之间差异较大,果仁横径、单仁重、单核重、果柄、离核、果皮颜色、风味、可溶性固形物、硬度、总酸差异较小.通过主成分分析提取出了5个主成分,其累计方差贡献率达到90.694%,可以解释绝大部的原始信息.主成分分析得出不同授粉品种果实品质评价方法表达式为F=6.088F1+3.964F2+2.406F3+1.666F4+1.294F5.通过该模型计算出不同授粉品种综合得分,并排序.不同授粉品种综合得分为-1.263~1.260之间,综合得分排序为'女神'>'斯泰勒'>自然授粉.综合比较发现在实际生产中,推广'女神'来作授粉树效果较好.该研究结果为西梅('法兰西')授粉树优化配置果实品质提升提供了依据.     

不同菊花品种根系、地上部和叶片相关指标分析及抗逆性评价

采用盆栽法对6个菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)品种幼苗的根系和地上部相关指标及叶片光合和气体交换参数进行了比较和相关性分析;并基于叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量和可溶性糖含量4个生理生化指标,采用隶属函数法对不同菊花品种幼苗的抗旱性和耐热性进行了评价.结果表明:不同菊花品种间幼苗的根系和地上部相关指标及叶片光合和气体交换参数存在一定差异.相关性分析结果表明:根系的大多数相关指标与株高呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,但与茎粗和单株叶数却没有显著相关性;并且,单株的根体积、根鲜质量和干质量与单株地上部鲜质量呈极显著正相关(相关系数分别为0.598、0.642和0.599),与单株地上部干质量呈极显著或显著正相关(相关系数分别为0.736、0.606和0.553).主根长与净光合速率和蒸腾速率,平均根长与水分利用效率及单株根鲜质量与蒸腾速率呈显著正相关(相关系数分别为0.475、0.517、0.570和0.477);单株根干质量与蒸腾速率及根系活力与净光合速率和水分利用效率呈极显著正相关(相关系数分别为0.641、0.877和0.814).抗逆性评价结果表明:品种'南农红霞'('Nannong Hongxia')、'大白托桂'('Qx073')和'天使'('Angelina')的平均隶属函数值分别为0.93、0.93和0.72,据此判断这3个菊花品种的抗旱性最强;品种'馒头菊'('Cayman')和'南农红霞'的平均隶属函数值分别为0.82和0.70,据此判断这2个菊花品种的耐热性最强.综上所述,不同菊花品种幼苗的根系相关指标差异明显,并且根系生长状况能够影响地上部的生长和发育,品种'南农红霞'的抗旱性和耐热性均很强,具有较高的抗性育种价值.     

不同抗、感水稻品种对褐飞虱肠道菌群的影响

本研究旨在探究取食不同抗性水稻品种对褐飞虱肠道菌群多样性及丰度的影响。将生长一致的3龄褐飞虱若虫分别置于高抗水稻品种RHT、高感水稻品种TN1以及中等抗性水稻品种ZH11,取食1 d和3 d后,分别对褐飞虱肠道进行取样,提取总DNA并通过HiSeq 2500平台对肠道细菌16S rRNA-V4区进行测序。对测序结果进行分析,统计不同样本中肠道微生物操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数量,并在不同等级的分类阶元上统计细菌组成、丰度及Alpha多样性。对取食3种不同抗性水稻品种的褐飞虱肠道菌群特有及共有OTUs进行统计,并对丰度较高及显著差异菌群进行统计分析。褐飞虱每个肠道样本获得70000余条有效序列,根据序列相似性聚类成一定数目的OTUs。褐飞虱分别取食RHT、TN1、ZH11水稻1 d后的样本中,共有的OTUs数目为213个,特有的OTUs数目分别为424、77和130个。取食3 d后的样本中,共有的OTUs数目为217个,特有的OTUs数目分别为140、162和63个。对不同菌群含量进行分析发现,不动杆菌属Acinetobacter及沃尔巴克氏体属Wolbachia是含量较高的两类优势菌,其中不动杆菌属在取食RHT的褐飞虱肠道中的含量低于取食TN1及ZH11的褐飞虱肠道中的含量。同时,对319个属的细菌物种在分别取食RHT,TN1和ZH11的褐飞虱样本中的含量进行分析,发现了8类差异显著的物种。褐飞虱能够通过改变肠道细菌组成响应不同抗性水稻品种。研究结果为进一步挖掘褐飞虱体内肠道菌群在响应水稻抗性过程以及开发基于微生物资源进行褐飞虱防控提供参考。     

转梅PGIP基因增强菊花抗病性研究

通过农杆菌介导法将梅多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因(PGIP)转入盆栽小菊品种'05-44-2'中,以提高对真菌病害的抗性.经Hyg抗性筛选,获得232株抗性苗.对其中40株进行PCR检测,有8株扩增出目的条带;对这8株进行RT-PCR检测,发现其中有5个株系有目的条带出现,且发生基因转录.转基因菊花的抗病性检测证实,与对照相比,转基因株系对黑斑病有不同程度的抗性,表现为发病延迟,病情指数降低;株系7抗性最强,其苗期病情指数仅为33.     

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。     

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(Malus domestica)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(P<0.05)。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。     

部分暖季型草坪草品种(系)在沿海滩涂的生长适应性及其对土壤盐度的影响

采用8个指标(密度、质地、均一性、盖度、耐旱性、萎蔫率、烧伤率及生长量)对12个暖季型草坪草品种(系)在江苏省沿海滩涂上的生长适应性进行了评价,并以电导率为指标分析了12个品种(系)对种植地土壤盐度的影响.结果表明,12个品种(系)8个评价指标的变异系数为32.51%～40.76%,差异不大;12个品种(系)在8个评价指标方面的排序不一致,但总体上各指标中得分最高的前3位均包含了海雀稗'P006'(Paspalum vaginatum 'P006' )和沟叶结缕草'Z014' (Zoysia matrella 'Z014' ),而得分最低的均为狗牙根[Cynodon dactylon (L. ) Pers. ]的品种(系).12个品种(系)中,海雀稗'P006'综合排名第1,生长适应性最好;沟叶结缕草'Z014'、结缕草'Z080'(Z. japonica 'Z080' )和中华结缕草'Z008' (Z. sinica 'Z008' )的综合排名分别为第2、第3和第4位,生长适应性也较好;而8个狗牙根品种(系)的得分排在第5至第12位,生长适应性较差.从2006年7月至2007年11月,12个品种(系)种植地的土壤平均电导率均随时间的延长出现一定的波动,但总体上呈现逐渐下降的趋势并达到相对一致的水平,且均明显小于空白地的土壤平均电导率.不同品种(系)对种植地土壤的脱盐作用有一定的差异,其中,狗牙根'C807'的脱盐效应最佳,在所有供试品种(系)中排序第1;而海雀稗'P006'和沟叶结缕草'Z014'也具有一定的脱盐效应,在所有供试品种(系)中分别排在第6和第7位.综合分析结果显示,海雀稗'P006'和沟叶结缕草'Z014' 对盐碱地的适应性较强并具有一定的脱盐效应,可作为滩涂绿化和盐碱地土壤改良的优良草种;而狗牙根'C807'可以作为滩涂绿化和土壤改良的先锋草种.     

三个桂花品种生长量、花量及叶片矿质营养含量变化研究

以桂花(Osmanthus fragrans Lour)品种'柳叶银桂'、'四季桂'和'山桂'为试材,对其生长量、花量及叶片矿质营养含量的变化进行了分析.结果表明:(1)'柳叶银桂'、'四季桂'和'山桂'的总生长量和鲜花产量差异显著,总生长量为'柳叶银桂'>'山桂'>'四季桂',而全年鲜花产量为'柳叶银桂'>'四季桂'>'山桂'.(2)不同元素年周期变化不同,K、Ca、Mg、Fe、Cu均呈单锋曲线,K、Ca、Cu峰值出现在4月,Fe和Mg峰值出现在8月;N、P含量的年变化呈双峰曲线,峰值出现在4月和10月.Mn和Zn分别有单峰和双缝两种不同的变化趋势.     

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。     

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。     

基于转录组的八角挥发油合成相关基因挖掘与分析

为更好地挖掘八角(Illicium verum)挥发油合成相关基因，该文对挥发油性状差异显著的优良无性系桂角69号及普通品种砧01号叶片进行了转录组测序及组装注释，并对差异表达基因进行了GO分类和KEGG通路分析。结果表明：(1)转录本经组装后获得84 182条序列，使用NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、KOG、GO和Pfam数据库进行序列比对，共注释了59 161条序列，筛选出30 572个差异表达基因。与砧01号相比，桂角69号叶片中上调基因有15 025个，下调基因有15 547个。(2)GO分类结果显示共有20 287个差异基因被注释。KEGG分析结果表明，有21 600个差异基因被注释到133条KEGG通路上，其中挥发油合成相关的单萜生物合成通路、萜类骨架生物合成通路、苯丙素合成通路中的芳樟醇合酶、月桂烯合酶、香叶基香叶基焦磷酸合酶、肉桂酰辅酶A还原酶、咖啡酸3-O-甲基转移酶、肉桂醇脱氢酶等关键酶基因呈差异表达。(3)转录因子分析发现差异表达基因分布于31个转录因子家族，其中MYB家族序列数量最多。该文利用转录组测序技术分析八角优良无性系与普通品种叶片的差异基因及...     

沙棘刺和芽的组织解剖与转录组分析北大核心CSCD

该研究通过组织切片分析比较了沙棘刺与芽的组织染色差异,通过转录组测序分析比较了刺和芽的基因表达谱差异,通过qRT-PCR验证候选基因的表达水平,为进一步通过基因工程手段调控沙棘刺的发育提供候选基因。结果表明:(1)沙棘芽横切面的组织边界层次分明,而沙棘刺横切面的组织边界模糊,且刺尖中心的红色区域较大,木质素自发荧光结果表明刺中木质化程度显著增强。(2)转录组分析组装得到81560个单基因(unigenes),其中包含9385个差异表达基因(DEGs)。(3)GO和KEGG富集分析表明,富集程度最高的基因主要与细胞壁、表皮、气孔发育有关,尤其是与木质素合成途径相关;芽刺相关DEGs分析结果表明,木质素合成相关DEGs共20个,角质、木栓质和蜡质生物合成相关DEGs共29个,植物表皮发育和气孔复合体发育的相关DEGs相同共14个;结合文献分析推测,部分热头蛋白基因参与控制沙棘刺顶端分生组织消失,木质素合成相关基因则与刺硬化过程密切相关。(4)qRT-PCR分析验证显示,与芽相比,挑选的6个木质素合成相关DEGs中有3个分别上调了9.5倍、41.1倍和13.7倍,3个下调至5%、14%和24%;挑选的4个角质、木栓质和蜡质生物合成相关DEGs中有2个分别上调3.6倍和22.1倍,另外2个下调至3%和6%;挑选的4个表皮和气孔发育相关DEGs均下调至6%、13%、3%和4%;关键基因的相对表达水平与转录组测定的TPM值可相互印证,表明验证结果与转录组分析结果一致。研究发现,沙棘刺和芽具有明显的形态和组织差异,二者间的DEGs主要与木质素合成以及细胞壁、表皮和气孔发育有关。     

BbRho5对球孢白僵菌生长速率的作用研究

为阐明BbRho5对球孢白僵菌生防潜能的作用,构建了Bbrho5单基因敲除菌株ΔBbrho5,以野生型菌株WT作为对照,在不同培养基上测定菌落生长速率,并测定了菌株对多菌灵胁迫耐受性及对大蜡螟幼虫体壁侵染能力。进一步获取和分析了ΔBbrho5和WT细胞内基因转录组数据。结果表明,BbRho5蛋白功能缺陷显著抑制球孢白僵菌菌丝生长速率,同时微弱影响其多菌灵胁迫抗逆性及生防能力。相较于WT,ΔBbrho5中具有770个差异表达基因(DEGs),其中上调基因395个,下调基因375个。GO分析显示,ΔBbrho5 VS WT中DEGs主要富集于氧化还原酶活力(oxidoreductase activity)和单加氧酶活力(monooxygenase activity)功能。KEGG通路富集结果显示,DEGs主要富集于氮代谢及多种氨基酸代谢通路。在氮代谢通路中富集到7个功能基因,其中有5个上调,2个下调,说明敲除菌株可能采用增强氮源利用及谷氨酸合成以应对Bbrho5缺陷引起的生长迟缓。以上研究结果揭示了球孢白僵菌中小GTP酶BbRho5对球孢白僵菌生长速率具有重要影响,且氮代谢和氨基酸代谢可能为其重要的响应代谢通路。     

草菇耐低温突变菌株Vtlt-1和原始菌株V23转录组差异的研究

为了培育草菇耐低温菌株与解析其耐低温的分子机制,采用紫外诱变的方法,选育出耐低温草菇菌株Vtlt-1,并利用表达谱芯片技术,比较突变菌株Vtlt-1与原始菌株V23的表达差异基因,筛选差异显著基因后利用GO（gene ontology）功能注释和KEGG（kyoto encyclopedia of genes and genomes）通路富集等方法分析,结果发现与V23相比Vtlt-1表达显著差异基因共有1 600个,其中704个基因上调表达,896个基因下调表达。针对差异基因的GO功能分类结果发现：生物学过程方面,差异基因主要分布在金属离子结合、氧化还原过程、碳水化合物的代谢与核酸的结合。细胞组分方面主要与细胞核相关;分子功能中,氧化还原活性以及解旋酶活性,依赖于ATP 的解旋酶活性、DNA指导的RNA聚合酶活性。KEGG注释结果发现差异表达基因主要富集在氨基酸与氮类物质的代谢、脂肪酸与生物碱的合成这两方面,此外还富集到核糖体的生物合成、细胞色素P450、RNA聚合酶、硫和氨基酸的代谢、核酸的修复等通路。这些结果为解析草菇耐低温机制提供分子依据和理论基础。     

BbRho5对球孢白僵菌生长速率的作用研究

为阐明BbRho5对球孢白僵菌生防潜能的作用,构建了Bbrho5单基因敲除菌株ΔBbrho5,以野生型菌株WT作为对照,在不同培养基上测定菌落生长速率,并测定了菌株对多菌灵胁迫耐受性及对大蜡螟幼虫体壁侵染能力。进一步获取和分析了ΔBbrho5和WT细胞内基因转录组数据。结果表明,BbRho5蛋白功能缺陷显著抑制球孢白僵菌菌丝生长速率,同时微弱影响其多菌灵胁迫抗逆性及生防能力。相较于WT,ΔBbrho5中具有770个差异表达基因(DEGs),其中上调基因395个,下调基因375个。GO分析显示,ΔBbrho5 VS WT中DEGs主要富集于氧化还原酶活力(oxidoreductase activity)和单加氧酶活力(monooxygenase activity)功能。KEGG通路富集结果显示,DEGs主要富集于氮代谢及多种氨基酸代谢通路。在氮代谢通路中富集到7个功能基因,其中有5个上调,2个下调,说明敲除菌株可能采用增强氮源利用及谷氨酸合成以应对Bbrho5缺陷引起的生长迟缓。以上研究结果揭示了球孢白僵菌中小GTP酶BbRho5对球孢白僵菌生长速率具有重要影响,且氮代谢和氨基酸代谢可能为其重要的响应代谢通路。