玉米Ⅰ型二酰基转移酶基因(DGAT1)的生物信息学分析及其在非生物胁迫下的表达研究

对玉米中的两个I型DGAT基因ZmDGAT1.1和ZmDGAT1.2进行生物信息学分析。结果表明,两个玉米DGAT1基因编码的蛋白均属于膜结合的酰基转移酶类MBOAT家族,均含有多个跨膜结构域以及保守的底物结合和催化功能区。两个玉米DGAT1基因的不同组织和发育阶段表达分析显示,两者在胚乳发育期表现出高水平表达;在种子发育期表达模式完全不同,ZmDGAT1.2在种子发育既油脂合成的早期表达水平较高,ZmDGAT1.1在种子发育和油脂合成的后期表达水平更高。多种非生物胁迫处理条件下的qRT-PCR检测结果表明,两个DGAT1基因对多种非生物胁迫的响应模式也有明显差异,说明其在参与逆境胁迫响应方面发挥着不同的作用。     

波罗蜜叶绿素缺失突变体嫩茎转录组分析

为探究叶绿素合成缺失对波罗蜜嫩茎发育的影响,以波罗蜜叶绿素缺失突变体（chlorophyll deficient mutant, CDM）嫩茎为材料进行转录组分析;经de novo组装后获得295 869个Unigenes,使用NR、NT、Swissprot、KEGG、KOG、Pfam和GO数据库进行序列比对,共注释了174 291个Unigenes。过滤低丰度基因后,筛选出22 988个差异基因。与对照（CK）相比,CDM中上调基因有379个,下调基因有22 609个。GO分类结果表明,共有3712个基因获得注释,并将其划分为分子功能（molecular function）、细胞组分（cellular component）和生物学过程（biological process）三大类,共48个功能组;此外,有2080个Unigenes参与到19条KEGG通路上,其中在黄酮类生物合成途径中有30个Unigenes。该研究通过转录组测序,分析叶绿素合成缺失对波罗蜜嫩茎发育的影响,为木本植物茎发育的研究提供数据基础。     

植物种子油脂积累的转录调控及在大豆中的研究进展

植物种子是油脂的主要来源之一,种子中的油脂主要在其发育过程中积累。油脂的积累除受脂肪酸合成途径中多种酶的活性、特异性和稳定性的影响,更受到转录前、转录和转录后水平的调控。众多相关基因参与此过程,形成一系列基因网络调控了下游油脂合成基因的表达。文章综述了转录因子对油脂积累的调控、DNA甲基化和组蛋白修饰相关基因在种子发育和油脂积累中的作用以及小RNA调控种子发育的分子机理,并介绍了大豆油脂积累调控机制的研究进展。     

油用牡丹PEPC 基因的克隆及表达分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是调控植物种子中蛋白质/油脂含量比例的关键酶。利用RT-PCR和RACE技术，从油用牡丹（Paeonia ostii）叶片中克隆得到1个PEPC 基因PaPEPC2（GenBank登录号为：MK606450）。其cDNA全长为3201bp，包含2898 bp开放阅读框，编码965个氨基酸。PaPEPC2 编码蛋白分子量为110.3 kD，理论等电点为5.65，属于酸性亲水性蛋白；二级结构预测表明，该蛋白的主要结构为α螺旋和不规则卷曲。氨基酸序列比对和进化树分析表明，PaPEPC2 基因编码的蛋白属于C3型PEPC，与葡萄的C3型PEPC蛋白（XP_002280569.1）亲缘关系最近。实时荧光定量分析表明，PaPEPC2 基因在茎、叶、花芽和子房中均有表达，其中在茎和子房中的表达水平最高，在花芽中表达水平最低；在种子发育过程中，该基因表达水平呈现先升高，后降低的趋势，其中在发育42 d时表达水平最高；在种子收获后，常温存放7 d时，该基因表达水平最高，随后其表达水平逐渐下降。由此推测， PaPEPC2 基因在油用牡丹种子发育和成熟过程中对油脂和蛋白的合成起阶段性调控作用。     

紫娟茶树叶片不同发育期花青素积累及合成相关基因的表达

为明确紫娟茶树（Camellia sinensis cv. Zijuan）叶片发育中花青素积累特性及合成途径上相关基因的表达特点,利用液质联用法（HPLC-MS）、转录组测序（RNA-Seq）和数字基因表达谱技术（DGE）,分析了紫娟茶树芽、第二叶、开面叶和成熟叶4个发育期花青素的种类、含量及合成相关基因的表达水平。结果表明,花青素积累量随叶片发育先增加后减少,第二叶含量最大（9.87βmg·g^-1）、成熟叶含量最小（0.11βmg·g^-1）,与叶色表现相吻合。结构基因PAL在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达;C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H和ANS表达模式相似,表达量均随叶片发育而降低,在芽期高表达,在成熟叶全部下调表达;FLS在第二叶上调表达,在成熟叶下调表达,与花青素积累情况一致;DFR在各发育期均有上调和下调表达。GT和ACT表达模式相似,在第二叶、开面叶和成熟叶上调表达;ANR和LAR表达模式相似,在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达。bHLH、MYB和WDR在各发育期均有上调或下调表达。说明紫娟茶树叶片不同发育阶段结构基因和调控基因的表达水平不同,导致花青素积累存在差异,具有一定的时间表达特异性。     

剑麻与烟草疫霉互作过程中的转录组研究

斑马纹病是剑麻的主要病害之一,为了挖掘剑麻斑马纹病抗病相关基因,以斑马纹病抗病品种热麻1号为材料,分别在接种0、24、36、48和72 h进行转录组测序,组装后获得103 326个转录本和70 110个Unigenes,转录本和Unigene的平均长度分别为726 bp和645 bp。其中有33 474个Unigenes被成功注释到NR,NT,KO,Swissport等7个功能数据库中。DEG分析表明,在接种24、36、48、72 h后分别有4 676、3 769、3 308、3 757个Unigenes被诱导差异表达,且PR蛋白,类黄酮生物合成、苯丙素类生物合成、过氧化物酶等基因上调表达明显,而热击蛋白、细胞色素P450和叶绿素a/b结合蛋白等基因明显下调表达。差异基因代谢通路分析表明,参与核糖体、光合作用、苯丙素类生物合成、苯丙氨酸代谢通路、植物激素信号转导途径、类黄酮生物合成途径、脂肪酸生物合成途径等代谢通路明显富集。本研究全面了解剑麻与烟草疫霉互作关系,是为剑麻斑马纹病抗病机制研究提供理论基础。     

小麦条锈菌鉴别寄主中4抗条锈性的转录组学分析

为解析中4的抗条锈性分子机制,通过转录组测序,以侵染0 h为对照,分析条锈菌侵染12、24和48 h后差异基因的表达情况。结果共获得5 151个持续上调表达差异基因,其中,4 482个基因获得定位信息（A、B、D染色体组各占30.75%、35.27%、33.98%）,669个为新基因（无法确定其染色体位置）。GO功能注释分类将这些基因分成3大类46个亚类,主要涉及催化活性、转运活性、细胞部件、细胞、细胞器、代谢过程、细胞过程、单有机过程等;KEGG通路分析结果显示,获得定位信息的上调表达差异基因主要涉及剪接体、苯丙氨酸代谢、过氧化物酶体、半乳糖和氨基酸代谢等通路;新基因主要涉及糖的合成与代谢、氨基酸的代谢等通路。植物与病原菌互作通路共发现33个持续上调表达差异基因,编码抗病蛋白、MLO类蛋白、NAC和WRKY转录因子等。本研究结果为进一步解析中4抗条锈病的作用机制奠定了基础。     

南美油藤PvFAD7基因的克隆及其表达模式和功能分析

3 FAD基因是α-亚麻酸合成途径中的一个关键限速酶基因，通过调节该基因的过量表达，可提高植物中α-亚麻酸含量。对南美油藤ω-3脂肪酸脱氢酶基因PvFAD7的克隆及其表达模式和功能分析，有利于探明南美油藤种子高含量α-亚麻酸的合成机制，为下一步利用遗传改良生产植物α-亚麻酸奠定理论基础。基于前期南美油藤种子转录组数据，从南美油藤新鲜叶片同源克隆获得南美油藤脂肪酸脱氢酶基因PvFAD7的DNA全长序列，并对其进行生物信息学分析。通过实时荧光定量PCR分析该基因在南美油藤不同器官（成熟叶、新叶、茎、根、果皮、幼嫩种子和成熟种子）中的表达模式，并利用亚细胞定位技术观察该基因的编码蛋白在烟草叶表皮细胞中的定位情况。通过构建过表达载体，介导农杆菌遗传转化获得过表达PvFAD7基因的转基因阳性烟草植株，并对收获的种子利用气相色谱法进行脂肪酸组分的测定。南美油藤PvFAD7基因DNA全长序列为2 222 bp，编码461个氨基酸，包括8个外显子和7个内含子。蛋白多序列比对结果显示南美油藤PvFAD7编码蛋白与同科植物蓖麻和橡胶树同源性最高。生物信息学分析结果表明，PvFAD7蛋白有4个组氨酸保守区，...     

睡莲叶片胎生发育转录组分析

睡莲叶片胎生现象是繁育途径的重要补充,对种群的传播、扩散和生态环境的适应性有重要作用。通过转录组测序技术筛选和分析睡莲叶片胎生现象相关的代谢路径和调控基因,为深入认识睡莲叶片胎生发育的分子机制提供参考。以叶片具有胎生现象的‘小花睡莲’（X）和叶片无胎生现象的‘蓝星睡莲’（L）为材料,利用RNA-Seq技术对叶片4个发育阶段的叶脐部分进行生物信息学分析。分析对照（L）和样品（X）叶片不同发育阶段测序结果：筛选出的差异表达基因（DEGs）中,34 909个基因（48.65%）表达上调,36 850个基因（51.35%）表达下调。DEGs分析显示,随着叶片的发育,X和L上调基因和下调基因数均呈增加趋势。对L1-vs-X1、L4-vs-X4阶段的GO和KEGG功能富集分析表明,DEGs主要富集在质膜和膜相关成分、胞外区域、细胞壁等相关的细胞组分中,涉及到代谢过程、生物合成和应急响应等;Pathway代谢通路表明,DEGs主要参与到植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、氨基酸类代谢、类黄酮生物合成、甘油磷脂类代谢以及细胞周期相关等过程。对DEGs进一步分析,克隆出了4个可能参与睡莲叶片胎生发育的转录因子。     

油莎豆块茎油脂积累相关基因CeWRI1的克隆与功能分析

起源于非洲的油莎豆是迄今唯一已知在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。基于我国当前食用植物油和生物柴油原料供给紧张的局面,挖掘参与油莎豆块茎油脂积累的关键基因具有重要的理论意义和应用价值。WRI1（WRINKLED1）隶属于AP2/ERF转录因子家族,是一类被证实在油料种子发育过程中控制碳源由糖向油分配的关键基因。本研究采用RT-PCR技术从油莎豆的块茎中分离到一个WRI1同源基因（CeWRI1）,该基因的编码区为1116 bp,预测编码371 AA,其理论分子量为41.58 kDa,等电点为5.76,总平均疏水指数为-0.750,不稳定系数为60.75,细胞核定位,这与其转录调控功能是一致的。与拟南芥WRI1类似,序列分析显示CeWRI1含有2个保守的AP2结构域（PF00847）、1个VYL基序和1个14-3-3/BPM结合基序;相比AP2结构域和N端,其C端序列的变异较大,但包含与蛋白降解相关的PEST基序。qRT-PCR分析显示,CeWRI1在叶片、叶鞘、根、匍匐茎和块茎等主要组织中都有表达,且其在起始期、膨大初期、膨大中期、膨大晚期和成熟期等不同发育时期块茎中呈现先降后升的J型表达趋势,表达丰度最高的为成熟期,最低是膨大中期,这与油脂的积累模式大体一致。在烟草中的功能分析显示,CeWRI1的异源瞬时过表达可显著提高叶片的油脂（甘油三酯）含量,这进一步证实该基因具有油脂调控功能。上述结果表明CeWRI1是调控油莎豆块茎高水平积累油脂的关键基因之一,这不仅为进一步揭示油莎豆块茎油脂积累的调控机制奠定了坚实的基础,也为后期的品种改良提供了宝贵的基因资源。     

基于RNA-Seq技术的向日葵油酸形成的转录组学分析

本研究以高油酸材料J9和低油酸材料NK244为研究对象,在授粉后20d取材,采用RNA-Seq技术对其进行转录组学研究。经比较分析,2个材料共鉴定到差异表达基因（DETs）5 447个,其中上调表达基因2 709个,下调表达基因2 738个。对DETs进行生物信息学分析,GO信息分析表明,有2 218个DETs富集到57个功能条目,其中上调表达基因主要涉及催化活性、异构酶活性、碳水化合物结合、DNA结合、脂结合、碳水化合物过程、脂代谢过程和脂肪酸生物合成等;下调表达基因主要涉及蛋白激酶活性、ATP结合、蛋白磷酸化、tRNA氨酰化的蛋白质翻译和纤维素生物合成过程。KEGG分析中799个差异表达片段被显著富集在28个通路,主要为碳水化合物代谢通路和脂代谢通路。本研究为向日葵油酸调控机理研究提供了一定理论依据,为向日葵品质育种与种质创新提供理论参考。     

甘蓝型油菜中5个脂酰-ACP硫酯酶基因的克隆与功能初步分析

为了解影响油菜种子含油量的关键基因，从高含油量（HO）和低含油量（LO）甘蓝型油菜中克隆了5个脂 酰-ACP硫酯酶（fatty acyl-ACP thioesterase, FAT）的基因。序列分析表明这5个FAT 基因在HO和LO油菜基因组之 间没有序列差异。5个FAT 基因分别命名为：BnaA.FATA.a、BnaC.FATA.b、BnaA.FATA.c、BnaC.FATB.a 和BnaA.FATB. b。分析表明，HO种子中5个FAT 基因的表达水平显著高于LO种子。异源表达结果显示，5个FAT 基因的所有酵母 转化子的含油量均显著增加，并且它们的脂肪酸组成均发生了变化。将这5个FAT 基因转化到拟南芥中进行进一 步的功能分析。5个转基因材料T1种子含油量均显著增加；BnaA.FATA.a、BnaC.FATA.b、BnaA.FATA.c 转基因株系中 的饱和脂肪酸含量显著降低，而不饱和脂肪酸含量均显著增加；相反，在BnaC.FATB.a 和BnaA.FATB.b 转基因材料 中，饱和脂肪酸含量显著增加，而不饱和脂肪酸含量显著降低。结果表明，这5个FAT 基因不仅可以增加拟南芥含 油量，而且可以改变脂肪酸组成比例。     

油棕Δ9硬脂酰-ACP脱氢酶EgSAD基因的克隆及表达分析

^Δ9硬脂酰-ACP脱氢酶（^Δ9 stearoyl-ACP dehydrogenase,SAD）是植物中重要的脂肪酸脱氢酶,在调控不饱和脂肪酸合成中发挥着重要作用。本研究以非洲油棕和杂交油棕为材料,在油棕果实油脂积累期,分别测定花后120、140、160 d 3个时期的脂肪酸组分;从油棕中克隆SAD基因,并对其理化性质、进化关系、启动子顺式作用元件进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR检测SAD在2个油棕品种果实成熟期的表达特征。结果表明：非洲油棕中总不饱和脂肪酸（棕榈酸和硬脂酸）比例（55.76%~60.27%）显著高于杂交油棕（37.2%~45.43%）,杂交油棕中不饱和脂肪酸（油酸和亚油酸）比例（51.61%~56.92%）显著高于非洲油棕（35.54%~38.64%）;鉴定了7个基因命名为：EgSAD1~EgSAD4和OeSAD1~OeSAD3;EgSAD基因编码的肽链平均为413个氨基酸,分子量为43.41~45.92 kDa,等电点为5.99~7.13,蛋白不稳定指数为44.07~53.25,总平均亲水性为-0.496~-0.405。OeSAD基因编码的肽链平均为405个氨基酸,分子量为44.94~49.39 kDa,等电点为6.05~7.14,蛋白不稳定指数为43.44~44.61,总平均亲水性为-0.554~-0.489。多序列比对分析,油棕SAD基因氨基酸序列中存在典型SAD特征的保守组氨酸富集区：EENRHG和DEKRHE。在SAD的启动子上鉴定出植物激素响应、逆境胁迫响应、光响应和逆境响应顺式作用元件。EgSADs在油棕果实成熟过程中呈上调表达趋势,EgSAD1和EgSAD2在杂交油棕中表达量显著高于非洲油棕,OeSADs在杂交油棕果实花后140 d中表达量最高,在杂交油棕的3个时期中均呈现先升高后下降的趋势,且在花后120 d的表达量显著高于花后120 d和160 d。本研究结果为进一步研究SAD调控油棕不饱和脂肪酸合成的机制奠定基础。     

高空气球飞行对鸡冠花籽粒产量及籽油脂肪酸组分的影响

利用高空气球搭载了2个品种鸡冠花(CelosiacristataL.)的种子,进行空间诱变处理。飞行高度为40112km,飞行时间近3h54min,回收后播种栽培,采收子一代(SP1)种子,对其千粒重、单株籽粒重、籽油含量和脂肪酸组分进行测定分析,并与地面对照组进行比较。试验结果表明,SP1代种子千粒重、单株籽粒重、分枝穗数均比对照明显增加。2个品种SP1代籽油含量分别比对照提高6.3%、5.1%。籽油中脂肪酸组分无明显变化。但是,主要脂肪酸含量与对照组相比发生显著差异。例如,黄色普通鸡冠籽油中MUFA含量比对照增加38.7%,PUFA则降低8.7%。高空诱变对不同基因型品种的鸡冠花籽油脂肪酸合成产生了不同的效应。      

大豆籽粒不同发育时期的转录组分析

为了从分子水平上研究大豆籽粒不同发育时期的油脂合成与累积机理,对大豆开花20 d(DD20)、30 d(DD30)、40 d(DD40)、50 d(DD50)的籽粒进行了转录组测序。通过对转录组测序数据的分析,共得到原始数据461 566 988条,经过滤获得开花后20,30,40和50 d的clean reads,分别为107 548 920,111 670 776,109 339 672和108 884 270条。DD20/DD30、DD30/DD40、DD40/DD50比较组中的差异表达基因分别为4 759,6 245和13 763个,其中上调基因分别为1 801,2 941和5 695个。差异表达基因的KEGG pathway分析中,分别得到134,133和136条代谢通路,筛选到8个与油脂合成相关的差异表达基因,ACC、FATB、GPAT、DGAT1、G3PDH、KASI、SAD和FAD2。研究结果对深入研究大豆籽粒脂质合成的调控机理及大豆高油育种具有重要参考价值。     

橡胶种子活性物质探讨

采集海南省各地42个品系的橡胶种子,用乙醚提取其种仁,得油状物含量在38%～52%之间,经高效气相色谱—质谱—计算机,随机分析12个品系的油状物,平均含有饱和脂肪酸25.24%,非饱和脂肪酸74.52%。饱和脂肪酸是豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸,非饱和脂肪酸中油酸21.55%、亚油酸35.25%、α-亚麻酸17.72%。分析了30个品系种子中的豆甾醇和谷甾醇,结果有27个含甾醇类化合物高于大豆,最高含量达12.02%,是大豆含量的29倍多。      

低磷胁迫下玉米幼苗生理响应及相关基因表达研究

以玉米品种合344为试验材料,对低磷胁迫下玉米幼苗叶片生理表型指标与玉米叶片转录组差异基因表达数据联合分析,探究低磷胁迫下与玉米幼苗叶片生理表型变化相关的关键响应基因及其调控规律。结果表明,低磷胁迫下玉米叶片的叶绿素荧光参数(FV/FM)以及叶绿素含量均有不同程度的降低,并且叶绿素合成相关基因大部分为下调表达,叶绿素降解相关基因大部分为上调表达。玉米叶片光合特性相关基因大部分呈下调表达,同时光合效率显著降低。在低磷胁迫下,SOD与POD活性随处理时间增长逐渐上升,编码两种酶的基因大部分上调表达。同时检测到8条MDA合成关键基因LOX,磷胁迫下其中7条均有不同程度的上调表达,同时MDA含量也随处理时间逐渐上升。