GDSL脂肪酶增强棉花对大丽轮枝菌的抗性

大丽轮枝菌是影响棉花生长发育的一种通过土传真菌维管束的病菌,严重影响棉花纤维的产量和品质。为研究棉花GDSL脂肪酶(GDSL lipase,GLIP)在植物响应大丽轮枝菌中的重要功能,本研究利用大丽轮枝菌悬浮液对新陆早42号及其转GhGLIP基因的棉花株系叶片进行处理,分析转GhGLIP棉花株系对大丽轮枝菌的生理生化响应。结果表明,棉花GDSL脂肪酶基因GhGLIP能够响应大丽轮枝菌的刺激,转GhGLIP基因棉花株系可显著抑制大丽轮枝菌导致的叶片细胞死亡。与未处理相比,经大丽轮枝菌处理后的野生型和转基因棉花株系植株的GDSL脂肪酶活力显著增加。同时,转基因棉花株系植株过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化物酶的表达显著提升,说明GhGLIP基因诱导了棉花对大丽轮枝菌的抗性。本研究为棉花抵抗大丽轮枝菌的分子机制解析,及进一步利用基因工程技术培育抗病棉花材料提供了有效参考。     

新疆黑白轮枝菌与大丽轮枝菌核糖体基因ITS区的克隆和序列分析

采用真菌核糖体基因内转录间隔区域(ITS)通用引物ITS1和ITS4扩增黑白轮枝菌与大丽轮枝菌核糖体基因的ITS,并对PCR产物进行了克隆和序列比较。实验结果表明,黑白轮枝菌和大丽轮枝菌的ITS区都由541个碱基组成;供试的2个黑白轮枝菌菌株的ITS碱基序列同源性为100%,供试的2个大丽轮枝菌的ITS碱基序列同源性为99.82%,有1个碱基的差别。黑白轮枝菌和大丽轮枝菌核糖体ITS碱基序列同源性为99.40%,供试的黑白轮枝菌与供试的大丽轮枝菌至少有6个碱基的差别,且差异所在区域较集中。     

不同抗性棉花品种PR基因响应大丽轮枝菌的表达分析

由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的棉花黄萎病每年给我国农业生产造成严重经济损失。为了明确不同抗性陆地棉(Gossypium hirsutum)品种中病程相关基因(GhPR基因)响应不同致病型大丽轮枝菌的表达差异,揭示GhPR基因在棉花与大丽轮枝菌互作过程中的免疫反应变化,本研究用寄主来源的棉花黄萎病菌落叶型菌株V592和非落叶型菌株I6以及非寄主来源的落叶型菌株S1和非落叶型菌株V31分别对2个感病棉花品种和1个抗病棉花品种的无菌根系进行诱导处理,检测GhPR基因的表达情况。结果显示,棉花黄萎病菌落叶型菌株V592和非落叶型菌株I6均能诱导3个棉花品种的GhPR基因普遍上调表达;在感病品种军棉1号上,2个菌株诱导GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数相当;在感病品种新陆早1号上,I6菌株诱导GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数比V592菌株多;表明在棉花感病品种上,非落叶型菌株诱导GhPR基因上调表达的能力与落叶型菌株的诱导能力相当,甚至更强。在抗病品种中植棉2号上,落叶型菌株V592诱导GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数及上调表达量均显著高于I6菌株诱导的上调表达量,表明在棉花抗病品种上,落叶型菌株诱导GhPR基因上调表达的能力比非落叶型菌株的诱导能力强。对非寄主来源的2个大丽轮枝菌菌株,非落叶型菌株V31诱导感病棉花品种GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数比落叶型菌株S1多,落叶型菌株S1诱导抗病棉花品种GhPR基因达到最大相对表达量的基因个数比非落叶型菌株V31多。结果表明,棉花感病品种的GhPR基因对落叶型和非落叶型大丽轮枝菌侵染均有一定的响应能力,棉花抗病品种的GhPR基因对落叶型菌系侵染具有更强的响应能力。     

大丽轮枝菌淀粉酶VdAmy-1的致病功能

大丽轮枝菌是引起棉花黄萎病的病原菌,其分泌蛋白是侵染寄主的主要作用因子.然而目前尚不清楚分泌型淀粉酶在大丽轮枝菌致病过程中发挥的作用.该研究使用BLASTp搜索到大丽轮枝菌淀粉酶VdAmy-1,进而对其功能进行了初步研究.酵母信号肽捕获系统表明VdAmy-1的N端信号肽具有引导蛋白分泌的功能.进一步构建大丽轮枝菌VdAmy-1蛋白编码基因缺失的突变体菌株及其回补菌株,发现突变体菌株对淀粉的利用能力和对棉花的致病性均较野生型明显减弱.以上实验表明VdAmy-1是大丽轮枝菌一个重要的分泌型淀粉酶,在其致病性中起重要作用.     

大丽轮枝菌VDmef2基因抗逆及致病相关性分析

【目的】分析转录因子VDmef2在大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)中的功能。【方法】通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的基因重组法获得了VDmef2基因的定点敲除突变体,然后分析了该突变体在不同碳源及逆境条件下的表型以及大丽轮枝菌在MIM培养基上微菌核的形成情况,还分析了大丽轮枝菌对陆地棉(Gossypium hirsutum)的致病力。【结果】大丽轮枝菌转录因子VDmef2定位于细胞核。VDmef2基因突变后,大丽轮枝菌微菌核形成能力降低,同时对H_2O_2更加敏感,也丧失了对陆地棉的致病力。【结论】转录因子VDmef2与大丽轮枝菌微菌核形成、耐氧化及致病力有关。     

大丽轮枝菌VDmef2基因抗逆及致病相关性分析

【目的】分析转录因子VDmef2在大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)中的功能。【方法】通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的基因重组法获得了VDmef2基因的定点敲除突变体,然后分析了该突变体在不同碳源及逆境条件下的表型以及大丽轮枝菌在MIM培养基上微菌核的形成情况,还分析了大丽轮枝菌对陆地棉(Gossypium hirsutum)的致病力。【结果】大丽轮枝菌转录因子VDmef2定位于细胞核。VDmef2 基因突变后,大丽轮枝菌微菌核形成能力降低,同时对H2O2更加敏感,也丧失了对陆地棉的致病力。【结论】转录因子VDmef2与大丽轮枝菌微菌核形成、耐氧化及致病力有关。
     

不同致病力棉花黄萎病菌乙烯含量及相关基因表达量的测定

为了分析大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)乙烯合成与致病力的关系,本研究以棉花黄萎病菌落叶型强致病力菌株V592和非落叶型弱致病力菌株V774为研究对象,分别将2个菌株于非诱导查氏培养液中和添加棉花根提取物的诱导查氏培养液中进行培养,对其乙烯含量进行测定,并通过qRT-PCR分析大丽轮枝菌中6个与乙烯合成相关基因的表达量。结果表明:强、弱致病力菌株均能产生乙烯,强致病力菌株产生的乙烯含量明显高于弱致病力菌株,且强致病力菌株合成乙烯的能力受寄主根诱导后明显加强。非诱导条件下4个基因在强、弱致病力菌株中的表达量存在差异;在诱导条件下6个基因在强、弱致病力菌株中的表达量存在明显差异(P0.05)。这些基因的差异表达可能是造成强、弱致病力菌株乙烯含量不同的主要因素。     

利用宏基因组测序技术对大熊猫阴道菌群的研究

为了阐明大熊猫阴道微生物组成,为合理的进行大熊猫阴道感染治疗提供科学依据,本研究利用宏基因组测序技术对不同地区(组别:WLQ、BFX、DJY)和不同年龄(组别:A1、A2、A3)的14个大熊猫阴道分泌物样品进行微生物菌群分析.结果表明:在物种注释上,占主导地位的微生物为变形菌门、担子菌门、厚壁菌门和放线菌门;在功能注释上,注释为碳水化合物代谢、氨基酸代谢的基因是样品中含有微生物数量最多的功能基因;在抗性基因注释上,变形菌门比厚壁菌门和拟杆菌门更易携带耐药基因,且沙门氏菌耐药基因APH3-lb分布存在于所有样品中.此外,不同年龄组大熊猫阴道菌群差异显著;DJY组衣原体比例最高.耐药基因APH3-lb和衣原体对大熊猫繁育存在一定的威胁,需要持续关注.     

亚麻木酚素干预下ApoE基因敲除小鼠肝脏转录组分析

利用转录组测序技术研究了亚麻木酚素干预下ApoE-/-(Apolipoprotein E,ApoE)小鼠肝脏组织中差异表达基因及相关信号通路，为明确亚麻木酚素缓解高脂血症的分子机制奠定基础。结果表明，亚麻木酚素组和模型组之间，共有372个差异表达基因，其中包括234个显著上调基因，138个显著下调基因。这些关键的差异表达基因包括Hsd3b5、Acot1、Elovl3等与脂质代谢相关的基因。GO(Gene ontology, GO)富集分析发现差异表达基因主要富集在脂肪酸代谢等生物过程、细胞外间隙等细胞组分以及单加氧酶活性等分子功能。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)信号通路富集分析表明差异表达基因在PPAR(Peroxisome proliferation activated receptors, PPAR)信号通路被富集。PPAR信号通路的多个基因的表达被激活，如Fabp、Cyp、Acsl、Ehhadh、Fads、Acaa、Scp、Pltp等，推测亚麻木酚素是通过PPAR信号通路调节ApoE-/-小鼠血脂水平的。     

大丽轮枝菌微菌核形成的影响因素研究

为了研究大丽轮枝菌微菌核形成的影响因素及其与微菌核形成相关基因之间的关系,本研究通过微菌核形态观察、重量测定及形成相关基因的表达测定,对不同温度、光照、营养及寄主根系诱导条件下,棉花大丽轮枝菌V592菌株微菌核的形成进行了分析。结果表明:以PDA为基质,26℃比22℃更有利于微菌核形成;连续黑暗的条件比自然光及连续光照更有利于微菌核形成;营养丰富的全营养PDA培养基比半营养PDA及水琼脂平板更有利于微菌核形成;棉花根系及其提取物对微菌核的形成具有促进作用。通过q RT-PCR对7个微菌核形成相关基因的表达量进行测定,结果显示,温度、光照及营养条件改变后12 h,7个基因在26℃时的表达量明显高于22℃时的表达量,6个基因在黑暗中的表达量明显高于连续光照条件下的表达量,6个基因在全营养中的表达量明显高于营养缺乏的培养基中的表达量,表明大丽轮枝菌微菌核的产量与温度、光照和营养条件改变后12 h各基因的表达量密切相关。而寄主根系对微菌核形成相关基因的表达在12 h时有短暂的抑制作用,但是48 h后各基因不断被诱导表达。以上结果表明大丽轮枝菌微菌核的产量与微菌核形成相关基因的诱导表达密切相关。     

迟缓爱德华氏菌刺激对牙鲆转录组差异基因表达的影响

为了研究迟缓爱德华氏菌刺激下牙鲆基因表达作出的响应,采用高通量测序平台(Illumina HiSeq)分别对迟缓爱德华氏菌刺激的牙鲆和未受刺激牙鲆的肾脏进行转录组测序,并对差异基因进行生物信息学分析,包括GO(基因功能注释)、SNP(单核苷酸多态性)分析、SSR(简单重复序列)分析等.结果表明,用Trinity软件对clean reads进行拼接后,聚类得到222 980条转录本,总长200 234 420 bp,平均长度898 bp,N50为1 886 bp.对组装的序列进行基因功能注释后,有99 808条序列得到了注释.筛选出2 502个差异表达比较显著的基因,表达量上调的有1 280个,下调的有1 222个.GOseq结果显示差异基因显著富集在38个GO terms上,包括6个细胞组分、12个生物学过程和20个分子功能.差异基因共获得277个KEGG通路富集,627个差异基因显著富集到20条信号通路上,其中,8个与信号通路有关,3个与发育有关,9个与相关疾病有关.     

棉花黄萎病菌酯酶同工酶的初步研究

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对大丽轮枝菌不同致病性、不同营养亲和群的11个菌系和黑白轮枝菌的2个菌系的酯酶同工酶进行了研究.结果表明,采用酯酶同工酶法可区分黑白轮枝菌与大丽轮枝菌,也可区分棉花黄萎病菌中的落叶型与非落叶型.     

中华按蚊雌雄蚊转录组比较分析

【目的】对中华按蚊(Anopheles sinensis)雌、雄蚊的转录组测序数据进行差异表达分析,获得两者间差异表达基因,对它们进行功能富集分析,挖据这些基因的功能表现和参与的通路。【方法】基于已知中华按蚊雌、雄蚊转录组数据进行了RNA-Seq数据相关性检查,利用R语言DESeq包比较雌蚊和雄蚊中基因的差异表达情况,并用GOseq和KOBAS对筛选出来的差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。【结果】Pearson相关系数的平方(R2)大于0.92,说明样本在3个生物学重复间具有高度相关性,可用于进一步分析;中华按蚊雌、雄蚊差异表达基因共3 298个,其中1 589个基因在雌蚊中表达上调,1 709个基因在雌蚊中表达下调;差异表达基因明显富集在酰胺生物合成、有机酸代谢、肽代谢过程等功能类别上,参与核糖体在真核生物中的生物发生、RNA转运等KEGG通路。【结论】上述结果对深入研究不同性别的中华按蚊基因表达及差异具有潜在价值。     

流速胁迫对美国红鱼的转录特性研究

水流对鱼类生长发育有着重要的影响,为了在分子水平上研究美国红鱼在流速胁迫下的机理,在给定最大续航游泳速度0.9 m·s~(-1)的条件下,利用转录组测序的方法研究了流速胁迫对美国红鱼肝脏转录组的影响。实验结果如下:测序总共获9.32 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到4.54 Gb,Q30碱基百分比在92.12%及以上。De novo组装后共获得70148条Unigene,其中长度在1 kb以上的Unigene有12 465条。基于Unigene库的基因结构分析,其中SSR分析共获得10214个SSR标记;SNP分析试验组T01和对照组T02的纯合型数目分别为38 020和29 627,杂合型数目分别为57 835和66 088个。经过筛选后得到显著性差异表达的基因有1 173个,其中上调的基因数目为204个,下调的基因数目为969个。通过GO富集分析,有424个富集到生物过程(biological process),有90个富集到胞组分(cellular component),有310个富集到分子功能(molecular function)。差异表达基因的富集分析结果显示,能够注释的差异表达基因数目有1096个,注释到KEGG通路的有423个:富集到新陈代谢通路(metabolic pathways)、环境信息处理(environmental information processing)和细胞过程(cellular processes)的差异表达基因相对较多,分别为136、69和67个;有4条为显著性富集通路,分别为甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、色氨酸代谢、视黄醇代谢和类固醇类的生物合成;应对流速胁迫的相关基因,如Hedgehog信号通路(Hedgehog signaling pathway)中Hh、PKA、CK1、Wnt等基因表现为上调、RNA降解(RNA degradation)中的Dcp1、EDC3基因表现为下调等。为了验证RNA-seq分析的表达谱,对11个基因进行了相关mRNA水平的qPCR测定,经过Spearman的rho测试发现qPCR的数据显著相关(R~2=0.979 7),对比qPCR和RNA测序的数据,上调和下调基因均非常吻合。     

马铃薯近缘种Solanum etuberosum的耐盐性鉴定及相关基因的表达分析

以Solanum etuberosum(etb)和栽培马铃薯为材料,利用200 mmol/L NaCl溶液进行处理,发现etb与栽培马铃薯比较,耐盐性较强.并进一步检测了盐处理条件下etb的鲜重、叶片萎蔫度、相对电导率和叶绿素含量.对植株在0、6、12 h和24 h处理后进行转录组数据分析,发现与0 h比较,etb中共有3 587个基因表达上调,4 311个基因表达下调,其中3个时间点共有的差异表达基因为1 250个,差异表达基因主要富集在代谢途径以及次生代谢生物合成通路.通过Blast比对已知功能的基因,鉴定出了36个持续响应盐胁迫的差异表达基因,其中6个基因来自2C类蛋白磷酸酶(PP2C)家族,21个基因来自类钙调蛋白(CML)家族;还包括离子转运体阳离子质子交换蛋白(CHX20)、钾离子反向转运蛋白(KEA3)、钾离子转运蛋白(KT17)、离子通道钾离子四聚体通道蛋白(KCTD)、慢阴离子通道蛋白(SLAC1)、b型氯离子通道(CLC-b)和c型氯离子通道(CLC-c).对这些基因的表达量进行分析,发现大部分基因在盐胁迫下表达量持续降低,暗示其可能通过负调控参与响应盐胁迫.     

矢竹地下茎转录组测序及节间生长相关基因表达分析

【目的】揭示竹子地下茎生长发育的分子机制。【方法】利用高通量转录组测序对矢竹含不同发育阶段节的地下茎转录组图谱进行了分析研究,并利用qRT-PCR对节间生长相关基因进行表达模式分析。【结果】共获得了11 976 条平均长度为1 008 bp的单基因簇(unigenes)。NCBI注释显示,63.8%的单基因簇具有注释结果,其中16 254 条unigenes被注释到137 个KEGG(京都基因与基因组百科全书)代谢通路中。MapMan分析共获得了1 864 个转录因子及603 个激素代谢及信号转导相关单基因簇。在功能基因方面,共获得564 个与细胞壁构建相关的代谢基因,其中92 个与木质素合成相关。此外,对9 个与赤霉素、细胞壁合成及细胞骨架组织相关的基因,通过实时荧光定量PCR,分析了它们在节间不同发育阶段的表达模式。结果显示:细胞壁、细胞骨架下游功能相关基因在矢竹地下茎节间快速生长阶段表达最高; 而赤霉素合成及信号传导相关基因则在节间伸长起始阶段最高。【结论】矢竹地下茎生长发育受到从各类激素、转录因子到其下游功能基因等组成的复杂分子网络的协同调控。     

白粉菌诱导的小麦品种Brock的差异表达基因解析

为了解抗病小麦品种Brock对白粉菌的抗性机制,采用m RNA差异显示技术(DDRT-PCR)和反向Northern杂交技术分析小麦Brock在白粉菌诱导下的差异表达基因.对照组共获得5 072个片段,诱导组获得5 366个片段,反向Northern杂交筛选后,获得94个差异表达片段.基因测序和Blast比对后,共有71个片段得到功能注释,涉及抗病防御相关基因、能量代谢相关基因、转录因子、次级代谢相关基因以及信号转导基因等.选取与RPP13同源的片段7和与MYB44同源的片段10进行半定量表达模式分析,发现白粉菌诱导后这2个基因的表达明显上调,在染菌8 h后达到峰值,表明二者可能参与Brock白粉菌侵染的早期应答反应.     

月季插穗不定根起始的转录组分析和关键基因筛选

为研究月季插穗在不定根发生过程中的关键基因调控机理,利用Illumina平台测序技术对切花月季品种‘卡罗拉’插穗的3个发育阶段(不定根未启动期、愈伤组织形成期和不定根伸长期)插穗基部1 cm皮层进行转录组测序分析,结果表明:月季插穗不定根发生的3个阶段中,在不定根未启动期与愈伤组织形成期之间共筛选出差异表达基因5 033个,其中2 313个基因上调,2 720个基因下调;在愈伤组织形成期与不定根伸长期之间共筛选出差异表达基因1 865个,其中1 332个基因上调,533个基因下调;GO功能分析表明,差异表达基因主要参与生物过程、分子功能和细胞组分3大功能;KEGG富集分析结果表明,差异表达基因主要参与植物激素信号转导、次生代谢产物的合成以及碳水化合物的合成等代谢通路;将月季插穗生根过程中差异性最为显著的8个基因通过实时荧光定量PCR检测其转录水平变化,结果表明: 实时荧光定量PCR的验证结果与转录组测序结果基本一致.     

棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体功能基因及生物学性状分析

【目的】分析棉花黄萎病致病菌相关基因的功能揭示其中致病机制。【方法】通过ATMT法构建了大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)650个T-DNA插入突变体。利用hiTAIL-PCR技术获得17株T-DNA插入体侧翼基因序列,通过blast比对分析表明,其中16个基因序列编码酶或蛋白。【结果】突变体的生物学性状与野生型菌株Vd991相比,出现黄色菌丝型2株,中间菌丝型6株;部分突变体在生长速率(7株)、产孢量(14株)和粗毒素产量(4株)上都发生了具有统计学意义的变化(p0.05);致病力测定表明,9株突变体的致病力较野生型有所降低,在p0.05水平具有统计学意义。【结论】该研究为大丽轮枝菌致病基因的筛选和鉴定提供了理论基础。