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.     

基于LC-MS技术对镉胁迫下地钱代谢组的性别响应差异研究

为探究雌雄异株植物响应重金属胁迫的性别差异,本研究利用超高效液相色谱结合四级杆飞行时间质谱仪（UPLC-Q-TOF-MS）测定了镉（Cd）胁迫下雌雄地钱（Marchantia polymorpha）中的代谢产物,分析了与不同性别相关的差异代谢物和代谢通路.结果显示,未受镉胁迫时,雌性地钱中类黄酮生物合成、嘌呤代谢和玉米素生物合成代谢水平高于雄性,芹菜素、木犀草素、腺嘌呤和腺苷含量显著高于雄性.受镉胁迫后,雌性地钱中类黄酮生物合成、嘌呤代谢和玉米素生物合成代谢水平下降,芹菜素、木犀草素、矢车菊素-3-O-半乳糖苷、腺嘌呤和腺苷含量显著下降.而雄性地钱中上述三条通路的代谢水平上升,刺槐苷、槲皮素、腺苷一磷酸和肌苷的含量显著上调.研究表明,地钱响应镉胁迫的代谢变化出现了性别差异.其中,雌性地钱降低了玉米素和遗传物质的合成水平,诱导谷胱甘肽的合成.雄性地钱上调了玉米素合成,缓解叶绿素的降解,同时上调类黄酮生物合成途径中的槲皮素和刺槐苷等具有抗氧化活性的次生代谢产物.     

盐胁迫下三倍体小黑杨杂种无性系叶片蛋白质差异表达分析

【目的】探究三倍体小黑杨生长迅速原因。通过蛋白质差异表达分析,深入研究三倍体小黑杨生长发育机理,为其优质高产育种提供参考。【方法】以三倍体小黑杨杂种无性系为材料,分别用75 mmol/L NaCl溶液胁迫处理0、4、8、12和16 d,利用蛋白质双向电泳和MALDI-TOF/TOF质谱技术,探讨其不同处理条件下叶片差异表达蛋白。【结果】共检测到4 000多个蛋白点,包含96个差异蛋白点,其中盐胁迫4、8、12、16 d与对照相比,分别鉴定出5、21、36、34个差异蛋白点,对60个蛋白点进行质谱鉴定,这些蛋白按功能可分为8类:其中光合作用占25%、能量代谢占20%、氧化还原作用占12%、抗性蛋白占8%、生物合成和代谢占7%、运输蛋白占3%、信号转导占2%和未知蛋白占23%。【结论】三倍体小黑杨杂种无性系受到盐胁迫后,多种蛋白质共同参与应答,其中主要是光合作用和能量代谢相关蛋白,本研究可以为盐胁迫下林木蛋白质组学研究提供基础。     

铝胁迫下玉米根系生理反应的基因型差异

采用营养液培养方法对2个耐铝性不同的玉米基因型根系分泌物、根系活力等生理特性进行了比较研究.铝胁迫可显著增加耐铝自交系根系苹果酸含量和分泌量.铝处理3d后,耐铝自交系根系可溶性糖分泌量显著高于敏感自交系.铝胁迫可增加2个自交系根系总碳的分泌量,耐铝自交系的伤流液中可检出大量琥珀酸.铝胁迫下耐铝自交系的根系的还原力提高,可维持较高的呼吸代谢活性.     

NaCl胁迫下红砂种子萌动期差异表达基因的转录组分析

【目的】筛选NaCl胁迫下红砂萌发期的差异表达基因,为耐盐碱树种选育提供基因资源。【方法】以前期拟合的萌发阈值浓度(273 mmol/L,记为M)、最适萌发浓度(43 mmol/L,记为L)、蒸馏水(记为C)处理红砂种子,每个处理3次重复,待胚根突破种皮,不超过2 mm时取出,进行转录组测序。【结果】分别在L与C对比组(记为LvsC)、M与C对比组(记为MvsC)、M与L对比组(记为MvsL)中筛选出210、2 273、2 888个差异表达基因,其中LvsC中116个上调表达,94个下调表达; MvsC中1 781个上调表达,492个下调表达; MvsL中2 165个上调表达,723个下调表达; 上调表达基因在KEGG富集中主要集中在核糖体、碳代谢、细胞色素P450代谢、谷胱甘肽代谢等途径,下调表达基因主要富集在蔗糖淀粉代谢、内质网蛋白质加工等过程。【结论】盐胁迫条件下,差异基因诱导相关反应协同发挥作用,最终使胚轴细胞伸长,突破种皮完成萌发。     

低温胁迫下克恩氏冬青幼苗叶片差异蛋白质分析

【目的】研究克恩氏冬青叶片应答低温胁迫的蛋白表达情况,探讨克恩氏冬青耐寒的作用机理。【方法】以2年生幼苗为试材,对其进行-8 ℃和-16 ℃低温胁迫处理,运用双向电泳技术(2-DE)结合质谱技术(MALDI-TOF/TOF MS)检测并分析叶片差异表达蛋白,并对差异蛋白进行了生物信息学分析。【结果】在低温胁迫下,克恩氏冬青幼苗叶片中蛋白表达发生了明显变化,胁迫前后发现共有31个显著差异的蛋白质点,经质谱检测及数据库检索,成功鉴定了其中23个差异表达蛋白点。对其中的20个蛋白成功进行了功能分类,主要涉及蛋白质和氨基酸代谢、光合作用、氧化还原平衡、防御作用、碳水化合物代谢、脂类代谢、氮素代谢等生物学过程。【结论】克恩氏冬青应答低温胁迫是多种蛋白质共同作用的结果,主要通过调节多种代谢过程中的相关蛋白表达来发挥作用。     

结核分枝杆菌H37Rv株与耐异烟肼菌株间细胞壁蛋白质组双向电泳图谱比较

利用双向电泳技术可以对体外培养的结核分枝杆菌非耐药型菌株和耐药型菌株进行细胞壁蛋白质组学比较,寻找与耐药相关的蛋白质．结核分枝杆菌H37Rv株与耐异烟肼菌株在Middlebrook 7H9 Broth培养基中37℃摇床培养1个月后,从培养物中提取结核分枝杆菌细胞壁蛋白．以pH4～7的IPG预制胶条为第一向等电聚焦,以SDS-PAGE为双向电泳第二向,经过银氨染色,图像扫描后,利用软件分析处理图像．在结核分枝杆菌H37Rv株和耐异烟肼菌株的细胞壁蛋白质凝胶图谱中分别检测出499和582个蛋白质斑点．它们的蛋白质分子质量分布基本相似,其中有102个斑点差异显著．这为研究耐异烟肼菌株的耐药机制提供了蛋白质组学方面的信息．     

玉米杂交种与亲本苗期根系蛋白差异表达谱分析

尽管杂种优势已经在生产上得到了广泛应用,但是对其形成机理的认识仍然非常有限．为了进一步探讨玉米杂种优势形成的分子机理,以玉米杂交种豫玉22及其亲本综3和87—1苗期根系为材料,采用蛋白质双向电泳和质谱鉴定技术进行了杂交种与亲本之间苗期根系差异蛋白表达谱研究．结果表明,发芽后8d的杂交种在根长、根尖数目、表面积和生物量等根系性状上均具有明显的杂种优势．双向电泳分析结果显示,在所检测到的1118个蛋白点中,有172个（15．38％）在杂交种与亲本的根系中发生了明显的表达变化,包括单亲沉默、杂种特异、杂种偏低亲、杂种偏高亲和中亲表达等5种差异表达类型,其中以单亲沉默所占比例最高．另外,鉴定出了56个差异表达蛋白点,发现其功能涉及转录和翻译、代谢、能量、信号转导、细胞结构、胁迫响应和转座元件等．因此,玉米杂交种与亲本在蛋白丰度上存在明显的差异,并且差异表达蛋白涉及到各个生长发育过程,可能与玉米根系杂种优势表现有关．     

镉胁迫下玉米生理生态反应与抗性差异研究

研究了镉对玉米（３个品种）根长,根鲜重等形态指标和叶绿素含量,ＰＯＤ,ＳＯＤ活性等生理指标的影响,镉对根分泌物溶液电导率的影响,以及镉污染期和恢复期幼苗生长情况,ＰＯＤ活性,根分泌物溶液电导率的变化情况,探讨了在镉胁迫下３个玉米品种抗性的差异。新玉７号抗性较强,晋单３６和云试３号抗性较弱。     

玉米杂交种与亲本苗期根系蛋白差异表达谱分析

尽管杂种优势已经在生产上得到了广泛应用,但是对其形成机理的认识仍然非常有限.为了进一步探讨玉米杂种优势形成的分子机理,以玉米杂交种豫玉22及其亲本综3和87-1苗期根系为材料,采用蛋白质双向电泳和质谱鉴定技术进行了杂交种与亲本之间苗期根系差异蛋白表达谱研究.结果表明,发芽后8 d的杂交种在根长、根尖数目、表面积和生物量等根系性状上均具有明显的杂种优势.双向电泳分析结果显示,在所检测到的1118个蛋白点中,有172个(15.38%)在杂交种与亲本的根系中发生了明显的表达变化,包括单亲沉默、杂种特异、杂种偏低亲、杂种偏高亲和中亲表达等5种差异表达类型,其中以单亲沉默所占比例最高.另外,鉴定出了56个差异表达蛋白点,发现其功能涉及转录和翻译、代谢、能量、信号转导、细胞结构、胁迫响应和转座元件等.因此,玉米杂交种与亲本在蛋白丰度上存在明显的差异,并且差异表达蛋白涉及到各个生长发育过程,可能与玉米根系杂种优势表现有关.     

伴矿景天WRKY基因家族鉴定及镉胁迫响应分析

【目的】WRKY转录因子在植物响应非生物胁迫过程中发挥着重要的调控作用,目前超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola) WRKY转录因子的研究较少。进行SpWRKY基因家族的全基因组鉴定及其在镉胁迫下的表达模式分析可为后续SpWRKYs基因克隆和耐镉功能分析提供参考。【方法】对伴矿景天WRKY基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析,利用转录组数据和qRT-PCR技术检测WRKY基因在镉胁迫下的表达模式并进行转基因拟南芥耐镉性的分析。【结果】伴矿景天基因组中共鉴定出77个SpWRKYs,非均匀地分布在各条染色体上;系统进化树分析发现,伴矿景天WRKY成员被分成3大类群(Ⅰ—Ⅲ),第Ⅱ类群又被分成5个亚群(Ⅱa—e);共线性分析发现,伴矿景天WRKY基因家族和拟南芥(Arabidopsis thaliana)之间存在7个共线基因对,和玉吊钟(Kalanchoe fedtschenkoi)之间存在53个共线基因对;SpWRKYs基因之间存在19个片段复制基因对;启动子序列分析发现,SpWRKYs启动子有多种与激素和逆境响应等相关的顺式调控元件;镉胁迫表达分析发现,7个...     

Alterations in phosphoproteome under salt stress in Thellungiella roots

High salinity stress is a major environmental factor that limits plant’s distribution and productivity. An Arabidopsis-related halophyte, Thellungiella halophila, is an emerging model system used for plant abiotic stress tolerance research. Previous studies have suggested that protein phosphorylation has a crucial role in the high salinity response in plants. However, the phosphoproteome differential expression under high salinity stress in halophytes has not been well studied. In this report, phosphoproteome differential expression was analyzed under high salinity stress in Thellungiella roots. Twenty-six putative phosphoproteins were found to have changed expression pattern at the post-translational level. Twenty of these were identified by mass spectrometric analysis, including 18 upregulated and two downregulated phosphoproteins. These proteins were involved in a variety of cellular processes, such as signal transduction, ROS detoxification, energy pathway, protein synthesis and protein folding. While most of these salt-responsive putative phosphoproteins are known salt-stress-related proteins, some of them have not been previously reported. Our results provide not only new insights into salt stress responses in Thellungiella but also a good foundation for further investigation of these high salinity-regulated phosphoproteins.     

铜、锌、镉胁迫下玉米幼苗金属硫蛋白的响应

为研究Zn2+、Cu2+、Cd2+金属离子诱导玉米产生金属硫蛋白,采用实验室溶液培养的方式,通过不同浓度Zn2+、Cu2+、Cd2+(0.05、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 mmol/L)胁迫下,采用电感耦合等离子体(ICP-MS)测定玉米叶金属硫蛋白(MT)的诱导合成量。随着金属离子浓度的升高,MT的含量呈现先升高后下降的趋势。锌、铜、镉胁迫浓度分别为8.0、0.05和0.5 mmol/L时,玉米叶片中MT含量最高,当铜、镉离子浓度大于2 mmol/L浓度时,玉米出现了一定程度的死亡。研究结果表明玉米可作为锌、铜、镉污染的标志物。     

东南景天SaWRKY7基因对镉胁迫的响应研究

【目的】镉对植物具有高毒性,WRKY转录因子广泛参与植物逆境胁迫。研究镉诱导下WRKY基因的胁迫响应和抗性机制。【方法】以超积累型东南景天为试材,通过PCR克隆得到1个东南景天WRKY转录因子家族基因序列,结合生物信息学方法,分析其蛋白质结构和亲缘关系,构建GFP(绿色荧光蛋白)融合蛋白,观察其亚细胞定位,利用酵母验证其转录激活活性,通过qRT-PCR分析在镉胁迫下该基因的表达特性和组织特异性。【结果】获得了1条新的东南景天WRKY转录因子家族基因并命名为SaWRKY7,包含完整的开放阅读框,长度为1 011 bp,共编码336个氨基酸,为WRKY基因家族Ⅱd成员。SaWRKY7定位在细胞核,属于核蛋白,不具有转录自激活活性。SaWRKY7在东南景天的根、茎、叶中均有表达,且在根中相对有较高的表达量。与对照相比,在100 μmol/L CdCl₂处理0.5 h时,SaWRKY7在根茎叶中有较高的表达量,随后逐渐降低,属于早期诱导表达基因。【结论】SaWRKY7为WRKY转录因子家族成员,该基因定位在细胞核,不具有转录自激活活性,在早期响应镉胁迫诱导表达,推测其可能在东南景天镉积累或镉耐受过程中发挥重要作用。     

刚毛柽柳ThPCS 1基因克隆与镉胁迫应答分析

[目的]探究刚毛柽柳(Tamarix hispida)植物络合素合酶(phytochelatin synthase,PCS)基因ThPCS1的镉胁迫应答功能.[方法]通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)对刚毛柽柳ThPCS1基因进行克隆;通过BioEdit、MEGA 5.0等软件对ThPCS1蛋白进行生物信息学分析...     

纳米炭黑对镉胁迫下黑麦草种子萌发和幼苗生长的影响

采用水培方法,分别进行了镉胁迫、纳米炭黑与镉共同作用下黑麦草种子的萌发实验,并应用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对黑麦草幼苗体内的镉含量进行测定。镉溶液浓度低于50 mg/L时对发芽率和发芽指数表现为促进作用,而镉溶液浓度高于50 mg/L则为抑制作用。对幼苗的根长、芽长和种子的活力指数表现为典型的Hormesis效应,在溶液镉浓度为5 mg/L时促进作用最为明显。添加定量纳米炭黑后,在较低镉浓度下(≤10 mg/L)可明显提高黑麦草种子的发芽力,其他种子萌发指标均高于未加入纳米炭黑的各项处理组,且趋势相同。ICP-MS测定结果显示,幼苗体内镉含量随镉浓度增加而增加,在溶液镉浓度小于100 mg/L时,添加纳米炭黑的处理组幼苗体内镉含量低于未添加纳米炭黑的处理组,这说明纳米炭黑对镉有一定的钝化作用,可阻碍幼苗对镉的吸收,降低体内镉含量。     

棉花腺体形成相关的miRNA差异表达研究

植物miRNAs在基因表达、生长、发育等方面有十分重要的作用．本实验以棉花显性无腺体近等基因系为材料,利用miRNA基因芯片杂交技术,分析与腺体形成相关的miRNA的差异表达．结果表明,棉花腺体形成期共有30个miRNA有差异表达,其中表达上调的miRNA有24个,分别属于miR156,miR157,miR166和miR390家族．表达下调的miRNA有6个,分别属于miR149,miR169,miR289,miR705,miR1224和miR1227家族．miRNA家族作用的靶基因分析发现主要分布在发育     

东方蜜蜂微孢子虫胁迫下意大利蜜蜂工蜂的piRNA差异表达谱及潜在功能

为探究东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)胁迫下意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)工蜂的piRNA差异表达表达谱及潜在功能,本研究利用前期获得的东方蜜蜂微孢子虫接种7 d和10 d的意蜂工蜂中肠(AmT1组和AmT2组)及未接种工蜂中肠(AmCK1组和AmCK2组)转录组数据筛选出宿主响应胁迫的差异表达piRNA(Differentially expressed piRNA, DEpiRNA),并通过相关软件预测和分析DEpiRNA的靶mRNA,进而利用Stem-loop RT-PCR和qPCR对随机选取的DEpiRNA进行验证.结果显示在AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组分别筛选出50和207个DEpiRNA;上述两个比较组共有的DEpiRNA为10个,特有的DEpiRNA分别为40和197个;共有的DEpiRNA piR-ame-1128833可靶向3021条mRNA;Stem-loop RT-PCR验证结果显示4个DEpiRNA均真实表达;qPCR结果显示4个DEpiRNA的表达趋势与测序数据中的表达趋势...     

微分电位溶出法测定食用油中镉含量

建立了微分电位溶出法测定食用油中镉含量的方法.优化了试验条件如pH值、电沉积电位、平衡电位等,线性范围:镉0～16 ng;检出限0.24 ng/mL,RSD=2.4%(n=7).该法测定食品样品结果与石墨炉原子吸收法一致.     

Depth-dependent expression of obliquely incident wave induced radiation stress

The vertically dependent expressions of obliquely incident waves induced radiation stress are derived by use of the second order Stokes wave theory within three regions of the water column,that is,above the mean water level,below the wave trough level,and between these two levels.Computations indicate that the wave-induced radiation stress below the wave trough level is from the water wave particle velocity only,whereas both the water wave particle velocity and the wave pressure contribute to the tensor above the wave trough level;the vertical variations of the wave-induced radiation stress are influenced substantially by the velocity component in the direction of wave propagation;the distributions of the wave-induced radiation stress tensor over depth are non-uniform and the proportion of the tensor below the wave trough level becomes considerable in the shallow water;from water surface to seabed,the reversed variations occur for the predominant tensor components.