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灰杨异形叶发育的全转录组调控研究

灰杨异形叶发育的全转录组调控研究

作者：王佳宁塔里木大学

学位级别：硕士

灰杨(Populus pruinosa)属于杨柳科(Salicaceae)杨属,是生长在极端干旱沙漠和半沙漠环境中的优势树种。灰杨具有异形叶性,其成年植株叶片形状从树冠底部到顶端呈现长椭圆形、圆形和阔卵形。然而,目前灰杨异形叶叶片功能与叶形变化涉及... 详细信息

灰杨(Populus pruinosa)属于杨柳科(Salicaceae)杨属,是生长在极端干旱沙漠和半沙漠环境中的优势树种。灰杨具有异形叶性,其成年植株叶片形状从树冠底部到顶端呈现长椭圆形、圆形和阔卵形。然而,目前灰杨异形叶叶片功能与叶形变化涉及的分子调控机制尚不明确。本研究以成年灰杨成熟叶龄的长椭圆形、圆形、阔卵形叶为研究对象,对其叶片结构、生理及全转录组的表达特征进行分析:(1)通过对灰杨三种异形叶的形态学特征研究发现:从长椭圆形到阔卵形叶片,表皮毛结构的数量、气孔密度、光合速率逐渐增加、叶形指数逐渐减小,推测灰杨可能通过降低叶温、避免过度蒸腾失水、控制光吸收等来应对荒漠降水少、光照强的环境。此外,阔卵形叶的维管束鞘、叶肉栅栏组织更为发达,这可能是灰杨阔卵形叶片分布于树冠顶端具有更强的光适应和水分运输能力的原因。由此,灰杨阔卵形和圆形叶发达的叶片结构为灰杨提供了更稳定的能量供给和环境适应能力。(2)通过对灰杨三种异形叶的全转录组测序发现:从长椭圆形到阔卵形叶,m RNA和非编码RNA(mi RNA、circ RNA和lnc RNA)的表达量发生了动态变化。在灰杨的圆形叶vs长椭圆形叶、阔卵形叶vs长椭圆形叶以及阔卵形叶vs圆形叶三个比较组中共鉴定到1073个差异表达m RNA。其中,阔卵形叶、圆形叶(“阔叶”)相对长椭圆形(“狭叶”)上调表达的基因主要与光合作用、氧化还原酶活性、纤维素合成酶活性等过程有关。这些基因可能通过参与光合作用过程和叶细胞结构的调控影响灰杨阔叶功能的建成。值得注意的是,差异m RNA中包含TCP、YABBY、PIN等叶片形态发育的转录因子家族成员。与拟南芥进行直系同源比对发现分别是:At TCP7、At TCP9、At TCP14、At YABBY1、At YABBY2、At PIN3,推测这些基因可能参与灰杨异形叶叶片形态发育调节。此外,阔叶相对于狭叶中共鉴定了41个差异表达的mi RNA,包含已被报道参与叶发育的mi R156、mi R169、mi R319等;鉴定了52个差异表达lnc RNA、42个circ RNA。其中mi RNA靶基因的功能主要与催化活性、乙醇代谢过程和小分子生物合成过程有关;lnc RNA靶基因的功能主要与光系统、光合作用和对胁迫的反应有关;circ RNA靶基因的功能主要与氧化还原酶活性、对细胞外刺激的反应和生物调节等有关。通过构建灰杨异形叶的m RNA和非编码RNA调控网络发现:Ppr TF01G3401-ptcmi R397a-novel＿circ＿0002338;Ppr TF15G1168-ptc-mi R397a-novel＿circ＿0002338;Ppr TF09G0404-ptcmi R156a-novel＿circ＿0000352;Ppr TF04G1095-ptc-mi R6430-LNC＿003350-novel＿circ＿0000500调控网络中的m RNA相对“狭叶”在“阔叶”中上调表达且显著富集在形态建成、对刺激反应的调节、叶绿素a加氧酶活性以及氧化还原酶活性。这些调控网络可能通过调节叶形、光合反应和响应逆境等过程参与调控灰杨阔叶的叶片形态和功能建成。另外包含叶表型发育基因TCP4的novel＿circ＿0000352-TCP4-novel＿186调控网络也被发现。由此,非编码RNA可能参与灰杨异形叶表型和功能发育的调控。(3)为进一步了解TCP在灰杨叶表型调控过程中发挥的作用,本研究进一步对TCP基因家族进行了鉴定。在染色体水平灰杨基因组数据中鉴定了33个非冗余PpTCPs。全基因组复制事件/片段重复是灰杨TCP基因家族扩张的主要驱动因素。此外TCP4、TCP7、TCP19、TCP27在异形叶中差异表达,结合不同异形叶表型特征,本研究推测,PpTCP4、PpTCP19可能通过参与调控叶片细胞分裂、细胞扩张影响灰杨“狭叶”(长椭圆形叶)叶表型的形态建成,PpTCP7、PpTCP27可能通过促进细胞扩张、调控叶柄长度参与灰杨“阔叶”(圆形、阔卵形叶)叶表型的形态建成。本研究的结果为灰杨异形叶功能变化和表型变化的全转录组调控机制研究奠定一定的理论基础。

关键词：灰杨异形叶功能叶表型全转录组

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全转录组学在畜牧业中的应用

遗传 2019年第3期41卷 193-205页

作者：石田培张莉中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193

RNA作为一种大分子参与基因编码、解码、调控、表达等多种生物学过程。目前,对RNA的功能研究主要通过全转录组测序方法来完成。全转录组研究可以对基因结构与功能进行更深层次地分析和探究,揭示基因表达与生命现象之间的内在联系。现阶... 详细信息

RNA作为一种大分子参与基因编码、解码、调控、表达等多种生物学过程。目前,对RNA的功能研究主要通过全转录组测序方法来完成。全转录组研究可以对基因结构与功能进行更深层次地分析和探究,揭示基因表达与生命现象之间的内在联系。现阶段,基于高通量测序技术的转录本结构研究、基因表达水平研究及非编码区域功能研究在模式动物、猪、禽类中已大量开展,但在羊上却鲜有报道。本文介绍了利用RNA-seq及Small RNA-seq技术研究全转录组的一般流程及常用策略,综述了全转录组学技术在畜牧业领域中的研究进展。

关键词：基因表达全转录组 RNA测序技术高通量测序

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牛体内、外囊胚全转录组测序及分析

牛体内、外囊胚全转录组测序及分析

作者：王晶晶中国农业科学院

学位级别：硕士

体外胚胎生产技术以一种高效简单的辅助生殖技术获得广泛应用。体外受精技术是体外胚胎生产技术的重要组成部分。对动物养殖中的优良畜种的培育有重要的实践意义。同样玻璃化冷冻技术相比于其他冷冻保存方法具有花费较短的时间、简单易... 详细信息

体外胚胎生产技术以一种高效简单的辅助生殖技术获得广泛应用。体外受精技术是体外胚胎生产技术的重要组成部分。对动物养殖中的优良畜种的培育有重要的实践意义。同样玻璃化冷冻技术相比于其他冷冻保存方法具有花费较短的时间、简单易操作、产生较高的效率等优点,从而成为备受关注的技术。但体外生产胚胎与体内生产胚胎相比在卵裂率,妊娠率,产犊率等方面仍存在不足,这些可能与转录组异常相关(包括mRNA、lncRNA、circRNA)。本研究采用单细胞全转录组测序技术对牛体内生产的囊胚、新鲜牛卵母细胞体外培养受精的囊胚、玻璃化冷冻牛卵母细胞体外培养受精的囊胚进行全转录组分析(包括mRNA、lncRNA、circRNA),同时由获得的数据进行差异表达mRNA,lncRNA,circRNA的生物信息学分析并进行初步探索,本试验主要研究结果如下:1、对牛体内、外囊胚进行全转录组测序对其mRNA模式进行探讨及生物学信息分析,与In vivo组和IVF组中差异表达基因有78个,其中60个上调,18个下调;In vivo组和VVF组中差异表达基因表达362,其中305个上调,57个下调;IVF组和VVF组中差异表达基因14,其中13个上调,1个下调。对其差异表达基因进行GO注释发现,体内、外囊胚的差异表达基因的GO注释结果中,富集在rRNA加工、有机氮化合物代谢过程、有机氮化合物的生物合成过程等条目中,通过KEGG功能富集分析发现,在糖酵解/糖异生等通路中差异表达基因显著富集,在此通路上29个基因显著上调。2、对牛体内、外囊胚进行全转录组测序对其lncRNA模式进行探讨及生物学信息分析,与In vivo组相比,在IVF组中差异表达lncRNA有187个,其中表达上调数量有124,下调为63;与In vivo组相比,在VVF组中差异表达lncRNA为694,表达上调的数量为223,下调的为471;与IVF组相比,在VVF组中差异表达lncRNA为114,表达上调有27个,下调有87,对其差异表达基因进行GO注释发现,较多的基因富集到细胞生长发育、细胞骨架、ATP结合等条目中,通过KEGG功能富集分析发现,较多的基因在溶酶体、RNA转运以及氧化磷酸化通路,氧化磷酸化通路对早期胚胎发育和成功的妊娠结局至关重要。3、对牛体内、外囊胚进行全转录组测序对其circRNA模式进行探讨及生物学信息分析,获得994个circleRNA,这些circleRNA有437个靶向基因。IVFnvivo组间表达差异的circleRNA的数量28,其中表达有2个表达上升,26个表达下降;VVFnvivo组间表达差异的circleRNA的数量51,其中表达有2个表达上升,49个表达下降;VVFVF组组间表达差异的circleRNA的数量1,对其差异甲基化基因进行GO注释发现,较多的基因富集到染色体组织的正调控、组蛋白H3-K9甲基化的调控等通路上。

关键词：全转录组体内体外囊胚玻璃化冷冻

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德州驴骨骼肌的全转录组学研究及基因鉴定

德州驴骨骼肌的全转录组学研究及基因鉴定

作者：马程中国农业科学院

学位级别：硕士

肉用性状是驴的重要经济性状。驴的肌肉发育直接影响其生产性能和利用年限。为深入探究驴骨骼肌的表达机制,本研究利用全转录组学测序技术对德州驴两个品系（乌头驴和三粉驴）的24月龄背最长肌和臀肌进行分析,从分子层面揭示基因和非编... 详细信息

肉用性状是驴的重要经济性状。驴的肌肉发育直接影响其生产性能和利用年限。为深入探究驴骨骼肌的表达机制,本研究利用全转录组学测序技术对德州驴两个品系（乌头驴和三粉驴）的24月龄背最长肌和臀肌进行分析,从分子层面揭示基因和非编码RNA（non-coding RNA,nc RNA）在德州驴两个品系骨骼肌间的表达特点。本研究首次构建了驴的全转录组表达谱,共鉴定到24 683个m RNAs和49 265个非编码RNAs,其中非编码RNA包括16 937个lnc RNAs、16 881个circ RNAs和4 417个mi RNAs。基于条件|log2|≥1且p-value≤0.05筛选获得895个差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,119个差异表达lnc RNAs（differentially expressed lnc RNAs,DElnc RNAs）,227个差异表达circ RNAs（differentially expressed circ RNAs,DEcirc RNAs）和135个差异表达mi RNAs（differentially expressed mi RNAs,DEmi RNAs）。运用实时荧光定量PCR技术对转录组的测序结果进行验证,试验结果表明定量的相对表达量变化趋势与测序结果基本保持一致。GO和KEGG的结果表明差异表达基因和差异表达非编码RNA的靶基因在驴骨骼肌发育、蛋白质合成、DNA模板转录、泛素蛋白酶活性的调控、肌细胞迁移分化等生物过程中发挥了积极作用,同时显著富集于Hippo、p53、MAPK、Wnt、TGF-β、胰高糖素等信号通路。在DEGs中CYR61、FRMD1、TCF7、TGFB2、WISP1、WWTR1、ZNF12等富集到Hippo信号通路;BAG3、BIRC3、JUNB、JUN、MAP2K1、PTGS2、TRAF3等富集到TNF信号通路。在DEcirc RNAs中,其靶基因PHKA1、PPARGC1A、ACACB、ITPR2富集到胰高糖素信号通路;NR2C1富集到MAPK通路;ACTR3B、PCDH17富集到Hippo通路。在DEmi RNAs中,其靶基因显著富集于Wnt信号通路,其中PC-5p-84483＿31、hsa-mi R-186-3p＿R-3和cfa-mi R-329b＿1ss19CT所对应的靶基因最多。通过共表达网络分析,筛选出重要的候选基因（NR2C1、ZNF12、PANK1）、lnc RNA（MSTRG.9787.1、MSTRG.1618.14）、circ RNA（circ RNA1249）、mi RNA（eca-mi R-10a＿R-1、bta-mi R-4286＿R+2＿1）,这些m RNAs和非编码RNAs可能对驴的肌肉组织具有一定的调控作用。本研究结果为揭示德州驴骨骼肌生长发育的遗传机制提供了新的理论基础,同时为开展德州驴分子育种提供参考。

关键词：德州驴全转录组骨骼肌发育生物信息学分析

基于DElncRNA-miRNA-mRNA网络化解析藏鸡低氧适应性

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中国家禽 2023年第4期45卷 25-29页

作者：张增荣蒋小松邱莫寒余春林杜华锐李晴云彭涵熊霞宋小燕胡陈明夏波杨礼陈家磊杨朝武四川省畜牧科学研究院四川成都610066 动物遗传育种四川省重点实验室四川成都610066

为了探讨藏鸡低氧适应机制,试验对藏鸡和大恒鸡胚胎心脏组织进行全转录组测序分析,构建了包括5个DElncRNAs、3个miRNAs、19个靶基因参与的ceRNA网络,通过实时荧光定量PCR验证5个候选lncRNAs。结果显示:ENSGALG00000050044、ENSGALG00000... 详细信息

为了探讨藏鸡低氧适应机制,试验对藏鸡和大恒鸡胚胎心脏组织进行全转录组测序分析,构建了包括5个DElncRNAs、3个miRNAs、19个靶基因参与的ceRNA网络,通过实时荧光定量PCR验证5个候选lncRNAs。结果显示:ENSGALG00000050044、ENSGALG00000008047和ENSGALG00000053982在藏鸡中的表达水平显著低于大恒鸡(P<0.05),获得42条网络化通路与氧化代谢或能量代谢有关。研究表明,藏鸡对低氧的适应不是通过单一途径实现的,可能是通过协调多个miRNAs的表达变化,触发不同的靶基因和代谢途径来实现,结果为研究生物适应低氧条件提供了新的思路。

关键词：藏鸡全转录组网络化图谱构建低氧适应机制

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青钱柳降血糖组分合成途径的多组学分析

青钱柳降血糖组分合成途径的多组学分析

作者：肖惠宝福建师范大学

学位级别：硕士

青钱柳(Cyclocarya paliurus)为胡桃科青钱柳属植物,是继柳树(Salix)和红豆杉(Taxus)之后,被发现具有较高药用价值的乔木树种。民间早有饮用青钱柳茶的习惯,有清热降火和消肿消炎的功效,研究表明青钱柳叶的提取物中有降血糖和降血脂作... 详细信息

青钱柳(Cyclocarya paliurus)为胡桃科青钱柳属植物,是继柳树(Salix)和红豆杉(Taxus)之后,被发现具有较高药用价值的乔木树种。民间早有饮用青钱柳茶的习惯,有清热降火和消肿消炎的功效,研究表明青钱柳叶的提取物中有降血糖和降血脂作用的活性物质,这些活性物质多为多糖类、黄酮类和萜类物质。过去的研究多数集中在这些成分和药理性研究,尚未见这些青钱柳降血糖组分生物合成相关基因及构建其生物合成途径的报道。解析青钱柳降血糖生物合成的分子机制是遗传改良青钱柳药用品质的重要基础。本文采用多组学(基因组、转录组、代谢组)技术挖掘青钱柳降血糖组分相关基因,并构建其生物合成途径。主要研究内容和结果如下:(1)青钱柳全基因组测序、组装与注释:核型分析结果表明青钱柳的染色体数为2n=4x=64。利用流式细胞仪(以玉米B73为内参),预估青钱柳基因组的大小约为675Mb,杂合度为3.5%,说明在双子叶植物中青钱柳的杂合度属于高水平。基于Pac Bio(Hi Fi-CCS)、Illumina和Hi-C辅助组装对青钱柳进行基因组测序,并对测序的数据进行组装,最终获得青钱柳基因组大小约634.90 Mb,N50达到34.21 Mb,GC含量到达37.35%。利用Hi-C辅助组装技术将青钱柳基因组的scaffolds锚定到16条染色体,挂载率为95.78%。(2)青钱柳比较基因组分析:系统进化树显示,青钱柳与泡核桃(Juglans sigillata)、核桃(Juglans regia)和美国山核桃(Carya illinoinensis)的亲缘关系较近,并在约2.4亿年(24Mya)前与胡桃目(Juglandales)发生了分支进化。与胡桃木属的泡核桃、核桃、美国山核桃和山核桃(Carya cathayensis)有共同的祖先,分化时间迟于壳斗目[约6.8亿年(68 Mya)前]和蔷薇目[约9.4亿年(94 Mya)前]。青钱柳的全基因组复制事件(WGD)发生在3.22-4.86 Mya前。青钱柳基因组中有5406个扩张基因家族和4650个收缩基因家族,扩张基因大多数富集在信号转导、运输、分解代谢、环境适应和其他次生代谢生物合成;而大量收缩的基因则主要富集在苯丙烷类生物合成、光合作用、氧化磷酸化和丙酮酸代谢等。可能青钱柳中蔗糖和黄酮代谢相关基因的显著特性或扩展,促进了多糖和黄酮的生物合成,从而使降低血糖代谢产物的含量提高。共线性分析显示,青钱柳与泡核桃和胡桃有部分染色体出现反转或融合的现象,如Jr Chr12与Cp Chr13之间部分反转、Js Chr03与Cp Chr02之间部分反转、Js Chr08与Cp Chr07之间部分反转、Js Chr02与Js Chr04部分融合成Cp Chr09、Js Chr01与Js Chr16部分融合成Cp Chr09等。(3)代谢组解析青钱柳降血糖组分含量变化规律:广泛靶向代谢组共检测出青钱柳代谢产物751种,其中黄酮类化合物144种(19.17%),酚酸类化合物137种(18.24%),有机酸类化合物81种(10.79%),萜类化合物69种(9.18%),脂类化合物87种(11.58%)。成熟叶和老叶中萜类化合物(6,9-二羟基-7-巨豆烯-3-酮、山楂酸、2-羟基齐墩果酸、阿江榄仁酸)的含量均高于嫩叶组且显著上调。代谢组学数据显示,代谢产物差异主要富集于色氨酸代谢、苯丙类生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、嘌呤代谢、嘧啶代谢和甘油磷脂代谢。代谢组学数据表明,在青钱柳751种代谢产物中,成熟叶组和老叶组的次级代谢产物含量及代谢通路富集没有显著差异,且都比幼嫩叶中显著上调,老叶组的降血糖组分(萜类与多糖类)显著高于成熟叶组和嫩叶组。(4)全转录组解析青钱柳降血糖组分相关基因的表达差异:共鉴定到31247个m RNA、6816个lnc RNA、735个circ RNA、486个mi RNA,通过两两比较,有1405个lnc RNAs差异表达(DE)(763表达上调-642表达下调),8个circ RNAs差异表达(4表达上调-4表达下调),273个mi RNAs差异表达(170表达上调-103表达下调),和6138m RNAs差异表达(2756表达上调-3382表达下调)。DE-circ RNAs主要富集在脂质代谢过程、m RNA分解代谢过程、糖鞘磷脂生物合成、脂肪酸降解、氨基糖和核苷酸糖代谢以及RNA降解有关。DE-m RNAs主要富集在了催化活性和结合。DE-mi RNAs主要富集在单萜类生物合成、戊糖和葡萄糖酸酯相互转化、植物激素信号转导、植物与病原体相互作用和m RNA监控途径中富集。DE-lnc RNAs主要富集在植物激素信号转导、植物与病原菌相互作用、淀粉和蔗糖代谢、内质网蛋白加工和内噬作用。这些结果表明,这些与DE-RNAs相关的基因在植物激素信号转导和植物与病原菌的相互作用中显著富集

关键词：青钱柳基因组全转录组代谢组降血糖组分

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中间球海胆耐高温性能初步研究

中间球海胆耐高温性能初步研究

作者：吴洋磊大连海洋大学

学位级别：硕士

中间球海胆(Strongylocentrotus intermedius)属于冷水型棘皮动物,1989年由大连海洋大学从日本引进,因其生长快,性腺富含不饱和脂肪酸,经济价值高,现已成为我国海胆养殖主要品种之一。但近年来黄渤海域海水温度升高,严重制约了中间球海... 详细信息

中间球海胆(Strongylocentrotus intermedius)属于冷水型棘皮动物,1989年由大连海洋大学从日本引进,因其生长快,性腺富含不饱和脂肪酸,经济价值高,现已成为我国海胆养殖主要品种之一。但近年来黄渤海域海水温度升高,严重制约了中间球海胆产业的发展。本研究以体重为26.72～33.72g,壳径33.36～46.25mm,壳高15.27～24.32mm的中间球海胆为研究对象,通过研究中间球海胆耐热性能、生存分析,以及温度胁迫下抗氧化酶活性和热休克基因表达情况,并利用全转录组和TMT蛋白组筛选中间球海胆的差异基因及差异蛋白,初步探讨中间球海胆的耐热性分子机制。获得的主要研究结果如下:(1).耐热性能的测定。本研究通过对中间球海胆耐热指数(UTT)、临界高温值和生存分析测定与分析。结果显示,中间球海胆在温度胁迫下25℃开始出现死亡;耐热指数UTT值范围在115-143℃/h,临界高温值(CTmax)范围在27.5-29℃。红白管足中间球海胆对高温的耐受性结果显示:红管足中间球海胆的耐热指数(UTT)、临界高温值(CT max)、生存时间的估值平均值与估值中位数均显著高于白管足中间球海胆(P组中的四种热休克基因表达情况。温度胁迫下中间球海胆免疫酶活性显示,五种酶活性在温度升高时活性均升高。其中,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性最高,活性范围为249～543U/m L;过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性最低,活性范围分别为0.34～3.42U/m L和7.29～35.20U/m L。实验和对照组中,白管足中间球海胆五种抗氧化酶活性均高于红管足中间球海胆。热休克基因表达情况结果显示,在温度胁迫下,中间球海胆的4种热休克基因相对表达量在1.18～21.71之间,hsp70A、hsp70B、hsp60和hsp90均显著升高(P全转录组的中间球海胆差异基因表达分析。通过温度胁迫下中间球海胆全转录组测序,从12个测序文库共筛选出显著差异表达的mRNAs、miRNAs、lncRNAs以及Circ RNAs,分别有1852个、35个、1254个和71个。通过参考基因组注释和NCBI数据库筛选可能参与耐热性能调控的基因。结果显示,显著差异表达的mRNAs包括PP4C、CYP2J3、PYR1、CP2U1和SRCR1等,通过RT-q PCR证明与测序结果一致,注释表明这些基因参与动物体耐高温、细胞免疫以及细胞凋亡调节;显著差异表达的miRNAs包括spu-miR-133、spu-miR-92b-3p以及novel＿128等,推测这些miRNAs可能参与调控中间球海胆应对温度胁迫;显著差异表达的lncRNAs包括TCONS＿00090931、TCONS＿00065041及TCONS＿00085394等,通过靶基因分别注释为LIMK1、SPRR3和P2RX7基因,注释表明这些基因在细胞免疫、细胞增殖以及细胞凋亡等过程发挥作用;TPM箱线图显示Circ RNAs对中间球海胆响应高温胁迫无显著性影响。差异基因KEGG分析显示内质网蛋白质加工通路,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,Notch信号通路等被显著富集,可能参与调控中间球海胆耐热性。构建了竞争性内源RNA(ceRNA)调控关系,在红管足中间球海胆中,如TCONS＿00132936-novel＿128-(PP4C、CND3、RDH8、PYR1及CP2U1),TCONS＿00179583-spu-miR-133-CLCA4A;在白管足中间球海胆中,如TCONS＿00064455-spu-miR-92b-3p-(SRCR1、EGG1及SISin01G004090.1)。(4).基于蛋白组的中间球海胆差异蛋白鉴定分析。通过温度胁迫下中间球海胆蛋白组研究,结果显示,鉴定蛋白主要富集在蛋白质结合;内质网中的蛋白质加工;翻译后修饰、蛋白质周转、伴侣;金属离子结合等过程。其中,红管足中间球海胆显著富集在蛋白质去磷酸化,磷蛋白磷酸酶活性的调节和抗坏血酸和醛糖代谢;白管足中间球海胆中显著富集在脂质转运蛋白活性和内质网中的蛋白质加工过程。通过蛋白注释和NCBI数据库筛选可能与耐热性能调控有关的蛋白。筛选结果显示显著差异蛋白包括热休克蛋白、钙离子结合蛋白、真核孔蛋白/Tom40、细胞分裂周期蛋白、泛素连接酶等,推测以上蛋白与中间球海胆耐热性能相关。

关键词：中间球海胆管足全转录组 TMT蛋白组

大白菜叶柄中优势表达基因pdr1、pdr2、pdr3及pdr4的分离与鉴定

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大白菜叶柄中优势表达基因pdr1、pdr2、pdr3及pdr4的分离与鉴定

作者：姜扬沈阳农业大学

学位级别：硕士

叶是植物光合作用的主要器官,成熟的叶则由叶片和叶柄两部分组成。叶柄在物理上支撑着叶片处于最适合接受光照的位置。因此,调节叶柄的伸长对于最大限度地利用光合作用至关重要。叶的发育是一个受到遗传调控的过程,其中涉及转录因子和... 详细信息

叶是植物光合作用的主要器官,成熟的叶则由叶片和叶柄两部分组成。叶柄在物理上支撑着叶片处于最适合接受光照的位置。因此,调节叶柄的伸长对于最大限度地利用光合作用至关重要。叶的发育是一个受到遗传调控的过程,其中涉及转录因子和小分子RNA等调控,同时还受到内源激素如油菜素内酯和环境因素如温度的影响。对于叶发育分子机制的研究,无论是提高植物光合效率,培育高光合效率品种,还是提高以叶为食用器官的农作物产量,都具有重要意义。本研究以娃娃菜PHL为试验材料,对其成熟期的叶片和叶柄进行全转录组测序,主要研究结果分为以下三个方面:1.全转录组测序结果表明,共鉴定出了 10646个显著差异表达的mRNA(其中有8333个为叶柄中上调表达,2313个为叶柄中下调表达)、7个显著差异表达的circRNA(其中3个为叶柄中上调表达,4个为叶柄中下调表达)、303个显著差异表达的lncRNA(其中有130个为叶柄中上调表达,173个为叶柄中下调表达)、195个显著差异表达的miRNA(其中77个为叶柄中上调表达,118个为叶柄中下调表达),并从中随机挑选了24个基因进行qRT-PCR验证,qRT-PCR结果与转录组测序结果趋势相符。此外还构建了与叶片叶柄发育相关ceRNA调控网络。2.从转录组中挑选了 4个在叶柄中优势表达的基因,分别是编码光激活的短下胚轴蛋白(ALOG 家族)基因:BraA03g031670.3C、BraA05g042610.3C、BraA02g040480.3C以及编码 bZIP 转录因子的 BraA07g027780.3C,并命名 pdr1(petiole development-related gene 1)、pdr2、pdr3以及pdr4。克隆4个基因的cDNA序列并构建了 pBWA(V)HS1-3-GLosgfp、pBWA(V)HS2-2-GLosgfp、pBWA(V)HS6-3-GLosgfp、pBWA(V)HS4-5-GLosgfp融合表达载体,进行亚细胞定位。结果表明,以上4个基因均在细胞核中表达,且信号较好。3.对pdr1、pdr2、pdr3、pdr4进行功能鉴定。将pBWA(V)HS1-3-GLosgfp、pBWA(V)HS2-2-GLosgfp、pBWA(V)HS4-5-GLosgfp、pBWA(V)HS6-3-GLosgfp转入农杆菌后,利用蘸花法侵染拟南芥。利用抗性培养基结合PCR鉴定,获得阳性植株。除pdr4外,均获得T3代纯和植株。结果表明,pdr1和pdr3与野生型相比无显著差异,pdr2、pdr4的生长明显受到抑制。

关键词：娃娃菜叶发育全转录组 ncRNA

外源ABA处理的干旱胁迫下甘蓝叶片生理生化及全转录组分析

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外源ABA处理的干旱胁迫下甘蓝叶片生理生化及全转录组分析

作者：费思明西北农林科技大学

学位级别：硕士

干旱是世界范围内农业生产力的主要制约因素之一,我国作为一个水资源缺乏的国家,水资源分布不均衡,尤其是西北干旱半干旱地区,培育甘蓝抗旱品种以及开展节水栽培意义深远。以结球甘蓝幼苗为材料,在对正常生长、干旱胁迫以及干旱胁迫下外... 详细信息

干旱是世界范围内农业生产力的主要制约因素之一,我国作为一个水资源缺乏的国家,水资源分布不均衡,尤其是西北干旱半干旱地区,培育甘蓝抗旱品种以及开展节水栽培意义深远。以结球甘蓝幼苗为材料,在对正常生长、干旱胁迫以及干旱胁迫下外施ABA的处理下测定相应生理指标并进行全转录组测序,探究甘蓝响应干旱胁迫的分子机制,并筛选出响应干旱胁迫的相关基因。获得以下结果:1.明确了干旱胁迫和外源ABA处理对甘蓝幼苗生理特性的影响:随着干旱胁迫程度的不断加重,甘蓝幼苗中的叶绿素含量逐渐下降,相对电导率不断升高,丙二醛含量先上升后下降,超氧化物歧化酶、过氧化物酶先上升后下降,可溶性糖、游离脯氨酸等渗透调节物质含量先上升后下降的趋势。喷施外源ABA能够一定程度缓解甘蓝幼苗所受干旱胁迫。2.全转录组测序共获得120.37 Gb Valid Base,小RNA测序共获得5.92Gb Total Base。与对照组相比,干旱处理组差异表达m RNA显著上调1792个,下调1 776个,差异表达lnc RNA显著上调146个,下调80个,差异表达circ RNA显著上调5个,下调4个,差异表达mi RNA显著上调20个,下调12个。与干旱处理组相比,干旱+ABA处理组差异表达m RNA显著上调5个,下调13个,差异表达lnc RNA显著上调2个,下调8个,差异表达circ RNA显著上调4个,下调3个,差异表达mi RNA显著上调9个,下调5个。KEGG富集分析表明:与对照组相比,干旱处理组的样本有1182个差异表达m RNA参与100条代谢途径,330个差异表达lnc RNA的靶基因参与100条代谢途径,有2个差异表达circ RNA的靶基因参与5条代谢途径,有181个差异表达mi RNA的靶基因参与499条代谢途径;与干旱处理组相比,干旱+ABA处理组的样本有7个差异表达m RNA参与了7条代谢途径,有19个差异表达lnc RNA的靶基因参与了17条代谢途径,有2个差异表达circ RNA的靶基因参与了6条代谢途径,有96个差异表达mi RNA的靶基因参与了337条代谢途径。3.经过KEGG富集性分析,发现甘蓝响应干旱胁迫主要是依赖植物激素信号转导途径(ko04075)、类胡萝卜素生物合成(ko00906)、MAPK信号通路(ko04016)、角质、木栓质和蜡质的生物合成(ko00073)等途径的相关基因。选取了18个与干旱胁迫相关的m RNA,circ RNA,lnc RNA进行了q RT-PCR验证,结果显示其趋势与转录组分析结果基本一致。4.构建了甘蓝调控干旱胁迫以及外源ABA作用下甘蓝干旱胁迫应答的ceRNA网络。其中干旱胁迫下ceRNA网络以osa-mi R5077＿L-1＿1ss5GA、bna-mi R824、bnaMIR162a-p5、bol-mi R9408＿L-1、ath-mi R164b-3p＿1ss16AC、ath-mi R166a-5p＿1ss4CA、bna-MIR166e-p5＿1ss4AT这7个mi RNA为核心。并且以这7个mi RNA为核心的ceRNA网络可能通过影响茉莉酸信号通路,ABA信号通路,脂质合成与代谢途径,ABA的合成以及b HLH、WRKY转录因子,进而参与下游干旱响应基因的调控。外源ABA影响干旱胁迫响应的ceRNA网络以osa-mi R5077＿L-1＿1ss5GA、bnami R394a、ath-mi R408-5p这3个mi RNA为核心。并且以这3个mi RNA为核心的ceRNA网络可能通过调控肉桂酰辅酶A还原酶以及酮脂酰辅酶A硫醇酶的表达,从而参与外源ABA处理下甘蓝对于干旱胁迫响应。

关键词：甘蓝干旱胁迫外源ABA 全转录组