白榆二倍体及同源四倍体的生理特性及转录组差异分析

为了探究白榆二倍体及其同源四倍体的基因表达谱差异情况,以白榆二倍体及其同源四倍体为材料,比较二者成熟叶片的生理特征并采摘幼嫩叶片进行转录组数据分析。结果显示,与二倍体相比,同源四倍体丙二醛含量、可溶性蛋白含量及叶绿素含量增加,可溶性糖含量降低。转录组测序结果共得到2 407个差异表达基因,其中上调基因为1 076个,下调基因为1 331个。在COG蛋白质的同源注释分析得到918个差异表达基因,主要涉及21个方面。共有1 380个差异表达基因被GO注释,主要与细胞组分、代谢功能、催化活性等相关。通过KEGG通路注释发现,共有930个差异表达基因分布到5大类KEGG通路中,其中以代谢机制中差异表达基因被注释到的最多。叶绿素含量的增加使四倍体的叶片颜色变得更加浓绿,丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白的含量的增加与减少与四倍体植物在植物代谢与生长上有一定关系,经过转录组测序分析,糖酵解途径的基因表达为下调,还原性戊糖磷酸循环与光呼吸等与叶绿体有关的基因为上调。     

不同苹果品种抗苹果绵蚜的漆酶基因表达模式及其原核表达载体筛选

【目的】明确不同苹果品种漆酶基因在抗苹果绵蚜过程中的差异表达模式，探索原核表达苹果漆酶蛋白的方法与条件。【方法】基于转录组测序分析抗蚜品种新红星(Starkrimson)、小国光(Ralls Genet)与感蚜品种红富士(Red Fuji)3个苹果品种被苹果绵蚜为害0 h、12 h、5 d后漆酶基因的表达模式，筛选抗蚜候选漆酶基因；选择pET-28a(+)、pET-32a(+)、pGEX-TEV、pHAT2 4种载体，对4个漆酶基因MdLac23、MdLac6、MdLac7、MdLac2进行原核表达，对表达产物进行Western-Blot验证，镍柱亲和层析纯化，以ABTS为底物分析其酶活性。【结果】与对照相比，不同苹果品种被害12 h、5 d后，苹果枝条中漆酶差异表达基因数量为27个。不同苹果品种的漆酶基因表达模式存在差异，抗蚜品种新红星及小国光漆酶差异表达基因上调表达居多，感蚜品种红富士下调表达居多，新红星12个基因上调表达，无下调表达基因；小国光9个基因上调表达，3个基因下调表达；红富士10个基因下调表达，4个基因上调表达。其中新红星特有的上调表达基因数量为6个，小国光特有的上调表...     

利用转录组分析香菇子实体不分化组织

利用转录组分析香菇（Lentinula edodes）不分化组织与正常原基，探讨香菇子实体发育机制。结果表明：与正常原基相比，不分化组织中差异表达水平≥6的基因有62个（上调表达基因49个，下调表达基因13个），其中2个逆转座子核心蛋白基因上调表达，4个热激蛋白基因下调表达。GO功能富集分析结果显示，差异表达基因主要富集于细胞膜组件、细胞膜组成成分、细胞膜固有成分、胞内膜结合细胞器、膜结合细胞器这5个二级分类单元中。KEGG代谢途径富集分析结果表明，差异表达基因主要富集于精氨酸生物合成，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，次生代谢物的生物合成，氧化磷酸化与MAPK信号通路等。     

基于叶球转录组数据比较的甘蓝杂种优势分析

对甘蓝两个杂交组合F_1的杂种优势进行了田间性状统计分析以及叶球转录组测序分析。所调查的9个园艺学性状中,单球质量和球主叶柄质量在F_1代及其亲本之间差异显著,其中单球质量的中亲优势和超亲优势在两个组合F_1中表现突出,即产量杂种优势较为明显。通过叶球转录组分析,分别筛选获得了4组差异表达基因,在相同标准下,两个杂交组合中父本与F_1代的差异表达基因明显多于母本与F_1代的差异表达基因,表明母本的表达谱与F_1更相似,即母本在F_1叶球杂种优势形成中的贡献较大,而且上调差异表达基因的差异倍数明显高于下调差异表达基因,表明上调基因在F_1代甘蓝叶球杂种优势建成中有重要作用。进一步将差异表达基因进行GO(Gene ontology)分类、COG(Cluster of orthologous groups of proteins)分类、KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路富集分析以及可变剪接分析,发现差异表达基因显著富集到生长发育、碳水化合物转运和代谢、信号转导以及氨基酸的合成、转运和代谢等途径。随机选取7个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与RNA-seq数据基本一致,证明转录组数据的可靠性。本研究中获得的与甘蓝叶球杂种优势形成相关的差异表达基因,为后续甘蓝杂种优势分子机制研究提供数据支持。     

番茄含糖量不同的两个材料果实转录组初步分析

以高含糖量（8%）和普通含糖量（4.5%）番茄为研究材料,选取绿熟期、转色期、粉红期和红熟期的果实样品,通过转录组测序比较两种材料间的基因表达差异。分析表明,普通番茄与高糖番茄4个时期共有的差异基因有288个,其中下调的有174个,上调的有114个,转色期特有的差异表达基因数量最多。GO分析表明,差异表达基因显著富集在转色期,且富集的GO功能类也最多。KEGG分析表明,转色期富集的差异表达基因及相关通路最多,主要集中在糖、酸代谢等通路。对糖、酸代谢过程关键酶的相关基因进行聚类分析,发现有30个关键差异表达基因。     

基于转录组测序挖掘人工培养冬虫夏草僵虫颜色变化相关基因

为探讨人工培育冬虫夏草（Ophiocordyceps sinensis）颜色较野生冬虫夏草更黑的原因，以人工培养冬虫夏草僵虫和野生冬虫夏草僵虫为材料，利用Illumina Hiseq 2500高通量测序技术进行转录组测序，通过DESeq筛选获得890个差异表达基因，其中上调表达基因479个，下调表达基因411个。GO富集分析结果显示：在生物过程中，差异表达基因主要富集于细胞过程、代谢过程、单一生物过程、生物调节、生物过程调节、响应刺激等二级单元；在细胞组成中，差异表达基因主要富集于细胞、细胞器、膜、大分子复合物等二级单元；在分子功能中，差异表达基因主要富集于结合、催化活性、运输活性等二级单元。KEGG通路富集分析结果显示，差异表达基因主要富集于氨基酸代谢、折叠-分选-降解、翻译、糖代谢、脂代谢、转运和分解代谢等途径。筛选到49个与活性氧代谢、酚氧化酶类、氧化还原酶类、过氧化物酶类、黑化反应相关的差异表达基因，其中tyr1可能是冬虫夏草僵虫颜色变化的关键酶基因。     

外源山梨醇对桃苗叶片基因表达网络的影响

【目的】研究外源山梨醇对桃叶片基因表达网络的影响。【方法】采用100 mg·L~(-1)山梨醇溶液喷施桃幼苗,以清水喷施为对照。转录组测序,分析山梨醇处理样品中成熟叶(喷施山梨醇)和幼叶中(未喷施山梨醇)相关基因表达的变化。【结果】转录组测序表明,成熟叶(喷施山梨醇)中差异表达的基因数多于幼叶(未喷施山梨醇)。成熟叶中与胁迫相关的基因表达上调,次级代谢物代谢通路发生变化。幼叶中碳水化合物代谢相关基因表达发生改变。一些与环境应激相关的基因在成熟叶和幼叶中表达均上调,与离子平衡、细胞内脂质代谢相关的一些基因表达均下调。【结论】山梨醇喷施后,成熟叶中胁迫响应机制启动,影响次级产物代谢。当相关信号传递到幼叶后,碳水化合物代谢平衡发生相应变化,响应相关刺激。基本明确了桃对高浓度外源山梨醇溶液喷施的响应过程及涉及的代谢通路。     

套袋对‘马家柚’果肉主要类胡萝卜素积累及相关基因表达的影响

【目的】通过对江西特色品种‘马家柚’进行套袋处理,了解套袋对其果肉主要类胡萝卜素积累及相关基因表达的影响。【方法】以不套袋处理为对照,分析套袋处理后‘马家柚’果肉色泽、果肉主要类胡萝卜素(番茄红素和β-胡萝卜素)含量以及类胡萝卜素代谢相关基因的表达水平变化。【结果】‘马家柚’果肉a*值、H值和CCI值从套袋后15 d开始显著高于不套袋处理果肉,表现为套袋后果肉颜色更红,综合性状更好。番茄红素含量自套袋后15 d开始,及β-胡萝卜素含量从套袋后30 d开始显著高于不套袋处理。进一步分析类胡萝卜素代谢相关基因表达情况发现:与不套袋相比,套袋前中期,番茄红素和β-胡萝卜素合成的大部分相关基因表现为上调表达,其中与番茄红素和β-胡萝卜素合成相关的PSY2、PDS、β-LCY1、β-LCY2上调显著,分别上调17.23、1.72;8.15、16.36;4.56、1.57;31.78、1.17倍,而与β-胡萝卜素降解相关的BCH基因在套袋前期显著高于不套袋处理,但在套袋中期显著低于不套袋处理,下调3.07倍。【结论】因此推测套袋与促进番茄红素和β-胡萝卜素的积累与二者合成相关基因PSY2、PDS、β-LCY1、β-LCY2的上调表达有关,而β-胡萝卜素降解相关基因BCH在中期时的下调表达可能也起到一定作用。     

GA_3和IAA组合调控华重楼种子萌发机理初探

运用高通量转录组测序技术分析华重楼种子萌发前后激素信号转导途径和合成通路中的差异表达基因,旨在初步揭示GA_3和IAA组合处理华重楼种子萌发的调控机理。结果表明:600 mg·L~(-1) GA_3+40mg·L~(-1)IAA可使华重楼种子萌发率在8个月时达到87.33%。结合转录组测序结果,将差异表达基因与KEGG数据进行比较发现:外源施加GA_3和IAA可使GA分解代谢基因GA_(2ox)下调表达,GA合成基因GA_(20ox)上调表达,GA信号转导通路中GID_1下调表达,PIF4上调表达,推测在外源施加的GA_3和内源GA增加的共同作用下GA信号转导增强。外源施加IAA可使IAA合成通路中YUCCA和ALDH上调表达,IAA信号转导通路中生长素的受体蛋白基因AUX1、AUX/IAA、SAUR等上调表达,推测在外源施加IAA和内源IAA增加的共同作用下IAA信号转导增强。GA_3和IAA组合促进种子萌发的调控机理可能与GA、IAA合成代谢和信号转导相关。     

大白菜pol CMS育性恢复基因的表达分析

 为进一步探明pol CMS育性恢复基因作用的分子机理,利用数字基因表达谱技术,选用不育系与恢复系杂交的F₂代分离群体,对大白菜polCMS育性恢复相关基因的差异表达进行了分析,并选取部分基因进行了实时荧光定量PCR验证。共有2 826个基因差异表达,其中441个上调表达,2 385个下调表达。GO功能注释表明,差异表达基因显著富集的细胞位置为细胞质、细胞器及大分子复合物等位置,细胞器包括线粒体、叶绿体及质体等,分子功能主要为核酸外切酶的活性,参与的生物过程是花粉壁的形成和组装。与pol CMS显著相关的通路主要是核糖体、糖和氨基酸代谢、核苷酸切除和修复、RNA降解等通路。表达谱和RT-PCR结果表明恢复基因主要通过下调表达调控育性恢复,有4个差异表达基因与育性恢复密切相关。     

仁用杏花芽3个发育时期数字基因表达谱分析

以仁用杏‘优一’为试材,运用转录组、数字基因表达谱技术,研究了仁用杏花芽萌动期前后相关基因的表达规律。结果发现,仁用杏花芽在花芽萌动期前后进行着各种旺盛的生物合成和代谢活动,且4个开花调控途径（光周期途径、春化途径、自主途径、GA调控途径）均已启动,光周期途径在花芽萌动时发挥重要作用,涉及到了74条基因,其中有38条差异基因上调表达,29条下调表达;GA途径在花芽萌动期对花芽的生长发育调控表现为抑制作用,涉及到了60条基因,其中有13条差异基因上调,9条差异基因下调;其他两条途径于花芽萌动前作用,其中春化途径涉及到了23个基因,其中有4条差异基因上调,15条差异基因下调;自主途径涉及到了24条基因,其中有3条差异基因上调,11条差异基因下调。本研究通过数字基因表达谱分析,初步了解仁用杏花芽萌动前后的网络途径,为后期对仁用杏花芽相关开花基因的研究、探明仁用杏早花的分子机理及通过分子育种方法培育仁用杏晚花品种提供坚实的理论依据。     

黄肉苹果转色期前后类胡萝卜素合成相关差异表达基因鉴定

为了了解黄肉苹果种质成熟时富集类胡萝卜素的分子机制,以黄肉种质‘东北黄海棠’为材料,选择转色期前后(盛花后90 d和115 d)两个发育时期的果实进行RNA-seq测序,分析两个样本差异表达基因,并利用实时荧光定量PCR技术验证获得的类胡萝卜素合成相关差异表达基因的表达水平。结果获得两个样本显著差异表达基因共3 056个,与盛花后90 d果实比较,成熟期果实中有1 270个基因上调表达,1 786个基因下调表达。对这些表达差异基因进行了Pathway富集分析,结果显示差异表达基因涉及类胡萝卜素、苯丙氨酸以及类黄酮等代谢途径,其中类胡萝卜素代谢途径基因有3个上调,4个下调。通过对这7个差异表达基因进一步的qRT-PCR及聚类分析,发现一个新的候选基因MdCCD4b,该基因与菊花以及桃等CCD4聚为一类,与其他作物功能已知的CCD4一样,其表达水平与黄肉种质中类胡萝卜素积累呈负相关,推测黄肉种质果实成熟后类胡萝卜素的富集与MdCCD4b基因显著下调有关。     

基于银杏花芽3个分化时期转录组测序的相关基因筛选与表达分析

鉴定银杏花芽分化调控的关键基因,揭示银杏花芽分化调控的主要分子机制,为缩短银杏童期和选育银杏早花品种提供理论指导。本研究中采用高通量测序技术对银杏花芽分化3个时期（花芽未分化期、花芽分化始期、花芽分化盛期）的样品进行转录组测序,并分析数字表达谱,筛选开花调控相关基因并进行荧光定量PCR（RT-qPCR）表达验证。转录组测序共产生27.52 Gb原始数据,注释到8大功能数据库（GO、COG、KEGG、KOG、NR、Pfam、Swiss-Prot、eggNOG）上的 unigene 总数为35 179个。通过GO分类和KEGG Pathway 富集性分析,将unigene分别归于55个GO类别和126个代谢途径。差异表达基因分析显示,花芽未分化期较花芽分化始期有2 253个基因上调,2 032个基因下调;花芽分化始期较花芽分化盛期有1 770个基因上调,1 901个基因下调;花芽未分化期较花芽分化盛期有1 865 个基因上调,2 042个基因下调。发掘出大量的开花相关的基因涉及5个开花调控途径（光周期途径、春化途径、赤霉素途径、自主途径和年龄途径）。筛选出gene.Gb_17618（GI序列）、gene.Gb_19790（FT/TFL1序列）、gene.Gb_16301（AG序列）、gene.Gb_28337（花发育MADS-box序列）、gene.Gb_01884（SOC1序列）和gene.Gb_41704（CO序列）等6个银杏花芽分化差异表达关键基因序列,荧光定量PCR检测表达水平与转录组结果一致。     

葡萄活性赤霉素合成关键基因VvGA3ox家族的克隆和表达分析

在植物赤霉素合成代谢中,GA3ox可将几种非活性赤霉素转化为具生理活性的赤霉素。以葡萄有核品种‘黑比诺’和无核品种‘无核白’为材料,克隆葡萄的VvGA3ox基因家族成员,分析基因结构、进行染色体定位和系统发育树构建,检测其组织器官表达特性和在胚珠（幼种子）发育过程的表达变化。结果表明,葡萄基因组VvGA3ox家族有3个成员,cDNA长度分别为1 313、1 225和1 480 bp,都包含2个外显子和1个内含子结构。组织器官特异性表达分析表明,VvGA3ox1在胚珠中的表达很低,在根中高表达;VvGA3ox2和VvGA3ox3在花和胚珠中的表达较高。在受精后胚珠（幼种子）发育过程中,VvGA3ox家族基因的表达趋势存在差异,其中VvGA3ox1在‘黑比诺’与‘无核白’中均是在盛花后30 d时上调之后下降;VvGA3ox2在‘黑比诺’中20 ~ 30 d极速上调之后下降,相应地‘无核白’中是先缓慢下降之后上升;VvGA3ox3在‘黑比诺’中逐渐下降,对应地‘无核白’中是在10 ~ 15 d先上升后在20 ~ 45 d呈下降趋势并逐渐与‘黑比诺’中的表达持平。VvGA3ox在有核和无核葡萄品种中表现较大差异表达,与葡萄无核性状有一定关系。     

利用葡萄氮代谢基因的表达评价不同氮肥肥效

以‘夏黑’葡萄(Vitis labruscana‘Black Summer’)为试材,选择两个生长关键时期(成花期与转色期),利用半定量RT-PCR和荧光定量PCR技术对5个氮代谢基因(VvGHD、VvNiR、VvNR、VvGS和VvAS)在叶面喷施不同氮肥处理后的表达情况进行分析,并对葡萄新梢增长量、叶面积增长量、落花落果率、果实大小等指标进行统计分析。两个时期叶面喷施不同浓度5种氮肥后,5个基因的表达量整体呈现出增高趋势,因喷施氮肥不同,同一基因在响应强度和时间上存在差异,基因响应强度大、时间长的肥料对葡萄生理性状的提高也较显著。综合基因表达与生理变化两方面验证,得出尿素、硝酸铵对葡萄生长发育所起肥效最好,硝酸钙有助于减少落花落果率,硫酸铵与硝酸钠相对肥效较差。     

柑橘全爪螨代谢抗性相关基因表达差异分析

【目的】为了明确谷胱甘肽S-转移酶(GST)基因、羧酸酯酶(CarE)基因,过氧化氢酶(CAT)基因在柑橘全爪螨Panonychus citri抗性中的作用,【方法】在室内用噻螨酮对柑橘全爪螨进行抗性选育,进一步构建抗/敏品系数字基因表达谱,采用RPKM法对柑橘全爪螨敏感品系和噻螨酮抗性品系3种代谢抗性相关基因进行表达差异分析。【结果】经过20代抗性选育,获得了柑橘全爪螨噻螨酮抗性品系,与敏感品系比较,柑橘全爪螨对噻螨酮的抗性倍数达到3 532.12倍。基因差异性分析发现,抗性品系中有11条GST基因、17条CarE基因和6条CAT基因表达上调;14条GST基因、24条CarE基因和3条CAT基因表达下调。上调倍数最高的GST基因、CarE基因和CAT基因分别为Unigene31530[log2 ratio(RS/SS)=1.05]、Unigene23121[log2 ratio(RS/SS)=2.05]和Unigene31477[log2 ratio(RS/SS)=10.04]。进一步对Unigene31477进行荧光定量PCR分析发现,抗性和敏感品系基因表达水平没有显著差异。【结论】根据柑橘全爪螨抗/敏性品系基因表达差异推断,GST、CarE和CAT基因可能与柑橘全爪螨对噻螨酮产生的抗性没有密切关系。     

Influence of ovariectomy and estrogen replacement on gene expression profile of myocardium in rats

AIM:To investigate the influence of ovariectomy and estrogen replacement treatment on profile of gene expression in myocardium by cDNA microarray,and to characterize the targeting genes of estrogen.METHODS:cDNA microarray containing 1 400 rat cDNAs was used to study the genes differentially expressed in myocardium between sham (Ⅰ),ovariectomy (Ⅱ,OVX) and estrogen replacement treatment (Ⅲ,OVX+E2) group.Then down-regulated genes in myocardium of OVX rats were further confirmed by RT-PCR.RESULTS:177 genes were differentially expressed in myocardium between sham and OVX rats,with 91 genes up-regulated and 86 genes down-regulated in OVX rats.164 genes were differentially expressed in myocardium between OVX and OVX+E2 rats,with 113 genes up-regulated and 54 genes down-regulated in OVX rats.There were 54 genes differentially expressed in OVX compared to sham and OVX+E2.They are involved in membrane channels and transporters (18),cell receptors (9),intracellular transducers/effectors/modulator (7) and metabolism (6).Most of the genes (45) were down-regulated in OVX rats and up-regulated in OVX+E2 rats.RT-PCR test confirmed the results of cDNA microarray.CONCLUSIONS:Long-term estrogen replacement may influence the expression of genes involved in membrane channels and transporters,cell receptors,intracellular transducers/effectors/ modulator and metabolism.Long-term estrogen replacement has some beneficial effects on ionic concentration and cardiac function which partially comes from the results of influence of expression on Na+,K+-ATPase and Na+/H+ exchanger.Estrogen has an inhibitory effect on the expression of dopamine receptor,which partially clarify the myocardial protection of estrogen.