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.     

白粉菌对抗、感白粉病小麦品种叶片组织侵染情况的研究

采用透明染色法对白粉菌15号生理小种侵染的小麦叶片进行处理,观察不同时间段白粉菌对京411,Brock及其杂交后代近等基因系（NIL）叶片的侵染情况。结果表明：Brock,NIL抗病耐受性均强于京411,此结果可为今后抗病基因的克隆、植物抗性信号转导机制等研究提供细胞学上的依据。     

对白粉病敏感、抗性栽培小麦及杂交后代的蛋白质组分析

感病小麦京411、抗病小麦Brock及杂交后代近等基因系感染白粉菌后,发现京411感病,Brock和近等基因系抗病,因此白粉病抗性呈显性．对上述3种小麦的叶片进行蛋白质组分析,在感小麦的京411中有一个8kD／pI 5．3的特异蛋白,该蛋白在抗病品种Brock和杂交后代近等基因系中不存在,后者的蛋白质谱型与Brock相同．上述结果表明,幼苗抗白粉病特性的遗传与蛋白质谱型的遗传相类似,此结果也许可以为生产上筛选抗白粉病小麦品种提供生化依据．     

小麦与白粉菌互作中TaSTPK-CCR3基因功能的初步研究

为了探究蛋白激酶在小麦与白粉菌互作中的作用,从白粉菌敏感型小麦品种京411中克隆得到1个丝/苏氨酸蛋白激酶基因,命名为TaSTPK-CCR3.该基因包含开放阅读框1 644 bp,预测编码547个氨基酸残基.经NCBI/Blastx比对分析,发现TaSTPK-CCR3包含蛋白激酶超家族类似催化结构域(PKc_like superfamily),与粗山羊草中预测的STPK-CCR3蛋白激酶(XP_020154056.1)具有74.21%的同源性.在感病小麦京411中,该基因表达量在白粉菌侵染2 hpi后迅速下调,4 hpi降至最低,8 hpi出现明显回升,由此推测TaSTPK-CCR3参与小麦对白粉菌胁迫的早期应答反应.利用病毒诱导基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)技术敲减京411中TaSTPK-CCR3基因后,白粉菌孢子的成功侵染率有所下降,且畸形率明显上升.在接种白粉菌7 d后,实验组(BSMV:TaSTPK-CCR3)小麦叶片上的白粉病菌斑明显少于对照组(BSMV:GFP,GKP Buffer对照组),说明该基因表达量的降低在一定程度上改变了京411小麦对白粉菌的敏感程度.上述结果表明,TaSTPK-CCR3基因可能参与小麦-白粉菌互作的早期应答反应.     

VIGS技术初步鉴定RgMLO6和RlMLO7基因对白粉病的负调控功能

为了探讨蔷薇科植物MLO基因在抗白粉病中的作用,研究应用病毒诱导的基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)抑制了大花香水月季RgMLO6基因和长尖叶蔷薇RlMLO7基因的表达,随后接种白粉菌对这2个基因进行抗性鉴定. 研究发现在VIGS载体转化植株叶片20 d后,RgMLO6和RlMLO7基因的相对表达量显著下降了80%～90%,沉默效果明显. 分别对2个基因沉默后的嫩叶进行白粉病抗性鉴定,大花香水月季和长尖叶蔷薇的抗性水平较对照组均提高. 显微镜观察白粉菌接种2个基因沉默后植株叶片中菌丝体的生长情况,整体表现出沉默植株叶表皮细胞上的白粉菌生长较对照组生长缓慢. 结果表明RgMLO6与RlMLO7基因对蔷薇科植物的白粉病有负向调控作用.     

不同抗性淀粉含量的小麦品种(系)SBEⅡa基因启动子序列分析

为了从分子水平上揭示不同小麦品种(系)间抗性淀粉含量差异的原因,本试验利用q RT-PCR技术研究了抗性淀粉含量高和抗性淀粉含量低的小麦品种(系)淀粉合成关键基因SBEⅡa表达差异。根据Genebank中公布的小麦SBEⅡa基因启动子(AY357072.1)基因序列设计特异性引物,利用RT-PCR技术克隆SBEⅡa基因启动子,利用Clustal.W对测序结果比对分析,利用数据库PLACE和Plant CARE对启动子序列中各特征元件进行预测,以发掘影响SBEⅡa基因表达量的重要作用元件的等位变异位点。结果显示:抗性淀粉含量高的小麦品种(系)中SBEⅡa基因的表达量低于抗性淀粉含量低的品种(系)。克隆了10个抗性淀粉含量不同的小麦品种(系)SBEⅡa基因编码区上游2896 bp序列,10个小麦品种(系)SBEⅡa基因启动子序列相似性达到了99.92%,抗性淀粉含量高和抗性淀粉含量低的小麦品种(系)SBEⅡa基因启动子序列间无规律性差异。推测,SBEⅡa基因启动子可能不是造成SBEⅡa基因表达差异的主要原因。     

利用大麦寡核苷酸芯片分析小麦种间杂交种与亲本之间根系基因表达谱

大量报道表明，杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关.为了深入研究小麦杂种优势形成机理，分析了小麦种间杂交种3338/2463在分蘖盛期地上部以及9个根系性状的杂种优势.结果表明总根长、根表面积、根体积、根干重和叶干重等5个性状表现明显的杂种优势.在测定小麦种间杂交种3338/2463根系性状杂种优势基础上，利用大麦寡聚核苷酸芯片，研究了上述杂交种与其亲本之间根系基因差异表达.结果发现，有1187个基因在杂种与亲本之间存在表达差异.差异表达模式可以分为8种类型，即杂种特异型、杂种沉默型、亲本特异型、亲本沉默型、杂种上调型、杂种下调型、杂种偏高亲和杂种偏低亲.利用半定量RT-PCR技术对14个差异表达基因的表达模式进行验证，发现9（64.29%）个基因与芯片的表达类型完全一致.利用GeneOntology分析对差异表达的基因进行分类，表明差异表达基因涉及植物生长代谢的各个过程.将差异表达基因进行电子定位分析，发现差异表达基因散布在小麦的各条染色体的Bin上，分布在第一到第七部分同源群上的差异表达ESTs分别为158，148，121，140，132，94，127个.     

利用大麦寡核苷酸芯片分析小麦种间杂交种与亲本之问根系基因表达谱

大量报道表明，杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关．为了深入研究小麦杂种优势形成机理，分析了小麦种间杂交种3338／2463在分蘖盛期地上部以及9个根系性状的杂种优势．结果表明总根长、根表面积、根体积、根干重和叶干重等5个性状表现明显的杂种优势．在测定小麦种间杂交种3338／2463根系性状杂种优势基础上，利用大麦寡聚核苷酸芯片，研究了上述杂交种与其亲本之间根系基因差异表达．结果发现，有1187个基因在杂种与亲本之间存在表达差异．差异表达模式可以分为8种类型，即杂种特异型、杂种沉默型、亲本特异型、亲本沉默型、杂种上调型、杂种下调型、杂种偏高亲和杂种偏低亲．利用半定量RT—PCR技术对14个差异表达基因的表达模式进行验证，发现9（64．29％）个基因与芯片的表达类型完全一致．利用GeneOntology分析对差异表达的基因进行分类，表明差异表达基因涉及植物生长代谢的各个过程．将差异表达基因进行电子定位分析，发现差异表达基因散布在小麦的各条染色体的Bin上，分布在第一到第七部分同源群上的差异表达ESTs分别为158，148，121，140，132，94，127个．     

利用大麦寡核苷酸芯片进行小麦苗期叶片热胁迫基因表达谱分析

植物感受热胁迫时基因表达发生变化，而这些差异表达的基因对植物耐热性起着至关重要的作用.为揭示小麦热胁迫响应的分子机理，以38℃热胁迫的小麦幼苗为处理组(HS)，同期未经处理的小麦幼苗为对照组(CK)，分别提取叶片RNA与Affymetrix Barley1基因芯片杂交.杂交结果显示，在总共22840个探针中，对照组(CK)和热胁迫组(HS)共检测到8486个阳性探针，占总探针数的37.15%.利用半定量RT-PCR技术对11个差异表达基因的表达模式进行验证，发现10个基因与芯片的表达类型完全一致. 利用Gene Ontology的GO information对差异表达的基因进行了分类，表明差异表达的基因涉及逆境胁迫、信号转导、物质运输、光合作用、蛋白代谢、脂肪代谢、碳水化合物代谢等多个方面.其中有大量热激蛋白和分子伴侣相关基因上调表达.上调表达的热激蛋白包含热激蛋白各个家族，且上调表达的平均倍数明显高于其他基因的上调倍数.另外泛素—蛋白酶体通路中的多个关键酶的基因也发生了差异表达，预示着负责蛋白质选择性降解的泛素—蛋白酶体通路也参与了植物对热胁迫的应答机制.     

普通小麦Brock中一个抗白粉病新基因AFLP标记P13/M13250的筛选

用225对AFLP引物组合，对白粉病敏感小麦品种京411，抗病品种Brock和以京411为轮回亲本、Brock为抗源供体育成的近等基因系（NILs）进行分子标记筛选，其中，引物组合P13／M13能在抗、感材料间稳定产生P13／M13-250bp的多态性片段．用Brock与京411杂交R代抗、感分离单株，对P13／M13 250进行了初步连锁性鉴定，该标记对小麦植物抗病育种分子标记辅助选择有一定用处．     

水分胁迫下马铃薯萌芽出苗期 根系转录组差异表达分析

以马铃薯‘克新1号’为材料,通过Illumina HiSeqTM 4000高通量测序技术,对不同水分胁迫后的马铃薯萌芽出苗期根系cDNA文库进行了RNA-Seq分析,拟探明马铃薯感应水分胁迫的分子机制,挖掘出与抗旱密切相关的功能基因.将比对到基因组上的基因利用RPKM衡量各样本间的基因表达丰度,以P0.05筛选出差异表达基因,通过GO (基因本体,gene ontology)数据库、KEGG代谢途径数据库,对不同水分胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析;选择6个差异表达基因,利用实时荧光定量PCR验证RNASeq结果的可靠性.结果表明:(1)DLWR(重度水分胁迫)样本中,比对到基因组的表达基因30 114 133个,差异表达基因5 241个;LWR(中度水分胁迫)样本中,比对到基因组的表达基因32 858 890个,差异表达基因1 488个.2个样本中同时存在的差异基因369个,其中上调表达基因78个,下调表达基因291个;显著差异表达基因主要与蛋白激酶、水解酶、氧化还原酶、水通道蛋白、转运蛋白、转录因子等相关.(2)在GO富集分析中,2个水分胁迫处理样本在生物学功能中富集的类别并不完全相同,但显著富集的主要是与氧化还原、转运、膜结合、转录调节子等相关的基因.(3)KEGG代谢分析显示,差异表达基因显著富集在谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导等途径,与植物抗逆能力密切相关.(4)利用qRT-PCR验证的6个基因表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性.通过研究得到了不同水分胁迫下马铃薯根系转录组信息,获得了差异基因及其功能信息,阐明了差异基因所参与的代谢通路及与植物水分胁迫的关系.     

15个普通小麦WRKY基因的克隆与表达分析

WRKY转录因子广泛参与了植物对生物与非生物胁迫应答反应、激素响应以及生长发育等一系列生理活动．但是,对小麦WRKY家族基因目前还缺少系统的克隆、表达和功能研究．文中采用EST的电子拼接方法,克隆了15个具有完整开放阅读框的小麦WRKY基因,分属于WRKY家族的3个大类．表达分析发现,除nWRKYIO基因在分蘖节中表达最强外,其他基因的表达水平都是在叶中最高;4个基因随着叶片的成熟和衰老表达量显著增强;8个基因对低温、高温、NaCl或PEG等逆境因子具有响应;另外,WRKY基因在小麦杂交种与亲本之间存在明显的表达差异,并且有些基因对PEG逆境因子的响应在杂种比在亲本中快．表明,小麦WRKY基因参与了叶片衰老和逆境胁迫的响应过程,所检测到WRKY基因在杂种和亲本中的表达差异可能会通过增强杂交种的抗逆性而促进小麦杂种优势的产生．     

大丽轮枝菌响应赤霉素基因差异表达分析

为初步明确大丽轮枝菌响应赤霉素的机理,利用野生型大丽轮枝菌菌株V592为材料,用0. 1μmol·L~(-1)植物来源的GA_3进行处理,3 h后收集样本,利用RNA-Seq技术进行转录组分析,以期筛选和明确大丽轮枝菌响应GA_3的差异表达基因及代谢通路。通过Illumina测序,得到大丽轮枝菌10924条功能基因,其中161个为显著差异表达基因(DEGs),包括70个上调基因,91个下调基因;采用GO、KEGG注释库分别对161个基因进行功能注释,发现主要涉及次级代谢产物合成,丙酮酸代谢、二羧酸代谢,生物合成抗生素和碳代谢等相关通路。本研究为进一步解析大丽轮枝菌响应外源植物激素GA_3分子机制奠定了一定基础。     

马铃薯块茎不同发育时期转录组分析

为解析与薯块发育相关的关键基因,以马铃薯匍匐茎、薯块起始期和膨大期的薯块为材料进行转录组分析.结果显示:匍匐茎与薯块膨大起始期、薯块膨大起始期与膨大期比较分别筛选出759个和773个差异表达基因.基因本体分析显示这些基因主要富集到细胞过程、代谢过程和催化活性等生物学过程,代谢通路富集分析显示差异基因主要富集到能量代谢与碳水化合物代谢等途径,这些基因可能在块茎发育过程中的淀粉合成等途径起到关键作用.对富集到上述途径的基因结合转录组鉴定到了14个在薯块起始期上调表达的基因,利用实时荧光定量PCR验证了其中7个差异表达基因,发现其表达模式与转录组结果基本一致.     

簇毛麦中谷胱甘肽硫转移酶基因的克隆与表达分析

利用抑制性消减杂交(SSH)方法克隆差异表达片段EST639,从簇毛麦cDNA文库中筛选到一个类谷胱甘肽硫转移酶基因(GST)的全长cDNA,命名为HvGSTF.该序列长1 232 bp,具完整的开放阅读框(ORF),编码一条含229个氨基酸残基的多肽,推导其分子量为25.6 kDa,等电点为4.89.该多肽的氨基酸序列与小麦、水稻、大麦、玉米、拟南芥的类GST分别具有83%,63%,61%,52%和47%的相似性.Northern杂交表明,HvGSTF在抗、感病簇毛麦叶片中都为组成型高表达,但在受白粉菌侵染的抗、感病簇毛麦中的表达模式不同,却与活性氧的积累模式存在着一致性,推测HvGSTF在簇毛麦细胞免受活性氧毒害方面起着重要作用.     

蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的比较转录组分析

为探究实验室条件下纯培养的蜜蜂球囊菌（Ascosphaera apis）菌丝（AaM）和孢子（AaM）的共有基因、特有基因以及差异表达基因（differentially expressed gene, DEG）与真菌的生长、发育、生殖和致病性的相关性,利用RNA-seq技术和生物信息学方法对AaM和AaS进行比较转录组分析,并结合实时荧光定量PCR验证转录组数据的可靠性.分析结果显示AaM和AaS的共有基因为7 362个,涉及44个功能条目和122条通路;二者的特有基因分别为195和278个.AaM vs AaS比较组含有977个上调基因和687个下调基因,分别涉及32和32个功能条目;此外,上述DEG还涉及糖酵解/糖异生、次级代谢物的生物合成等113条通路.基于比较转录组分析发现球囊菌菌丝和孢子的共有基因、特有基因和DEG可能通过调节细胞活动、代谢进程、内吞作用以及MAPK信号通路等关键途径参与球囊菌的生长、发育和生殖过程.     

外源基因1Dx5在转基因小麦后代中的表达

采用PCR和SDS-PAGE技术,分析研究了转基因小麦后代外源品质基因1Dx5的遗传分离及表达规律,结果显示:转基因小麦后代的遗传分离完全符合孟得尔遗传分离规律,转基因植株都达到了纯合状态,1Dx5基因在转基因植株中已经稳定整合并稳定遗传,并发现了超表达的差异表达现象,在转基因植株中没有发现基因沉默现象.     

中国白粉菌属的聚类分析

为了从现有的白粉菌属分类特征体系出发,客观地研究和评价中国白粉菌属(Erysiphe)的种级分类,根据28个形态学编码性状对66个物种样本进行了类平均法系统聚类分析(UPGMA).结果表明:寄主是白粉菌属种级分类的重要指标之一;白粉菌属下暂不宜分组;不支持将鼬瓣花白粉菌(Erysiphe galeopsidis)分出本属并以之作为模式种建立新白粉菌属(Neoerysiphe)、以及将金丝桃白粉菌(E. hyperici)和车轴草白粉菌(E. trifolii)转入叉丝壳属(Microsphaera)的分类观点.     

陕西关中地区小麦白粉菌越夏问题的再探讨

入夏期在陕西杨凌室外小气候环境下设置小麦白粉菌越夏试验，人工夏播感白粉病小麦品种7期．结果表明，每播期麦苗均能以病菌无性世代分生孢子形态感染罹病，使白粉病菌顺利越夏．越夏期最热，旬平均气温为31℃、平均湿度为62．55％．从关中秦岭北麓和渭北旱塬麦区病菌越夏带调查分析表明，小麦白粉病菌可以分生孢子形态越夏存活；病菌越夏存活数量的多寡与当地越冬前菌源基础量的关系不大．