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    发布时间: 2018 - 05 - 03
    摘要白粉病抗病基因Pm4b来源于波斯小麦(AABB),是一种有效的抵抗小麦白粉病菌的基因。在分子辅助育种的工作中,缺少和该基因紧密连锁的分子标记。本文利用转录组测序结合集群分离分析(BSR)技术对VPM1/7(NIL) x Bainong 3217 F2:3家系(237个)进行Pm4b的定位并开发紧密连锁分子标记。抗病、感病RNA混池分别获得20.7Mb/25.8Mb高质量read pairs,其中80%都是单独比对到小麦基因组草图上的,混池间的SNP和indel共有283,866个。和白粉病相关性最高的SNPs定位在2AL,其中84个变异位点是和抗病性状相关的,46个几种在2AL染色体远端的25Mb范围内,其中有4个SNP是和Pm4b连锁的。通过这些SNP在中国春基因组上的定位结果,设计了98对SSR(Pm4b附近)。其中3对标记被添加到新的遗传图中,将Pm4b定位到3cM遗传距离(对应6.7Mb区间)。该区间和短柄草5号染色体、水稻4号染色体、高粱6号染色体间存在共线性关系。其中预测出7个和抗病相关的基因,包括C2结构域蛋白、过氧化物酶酶活性蛋白、PKc类家族蛋白激酶、Mlo家族蛋白、丝氨酸/苏氨酸催化结构域。 材料方法VPM1/7∗Bainong 3217 F4 × Bainong3217 F2:3家系(237个),各挑选50个纯合抗、感材料混池。测序方案:Illumina HiSeq 4000,抗池(22.7M raw read pairs),感池)25.8M raw read pairs),基因组:中国春组装结果(IWGSC WGS v1),比对参考基因组:STAR v2.5.1b,SNP/indel鉴定:GATK v3.6,关联分析:SNP深度≥6,AFD(等位基因频率变化)0.6,pe-8,遗传图QTL定位:Mapmaker/Exp Version ...
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    发布时间: 2018 - 04 - 12
    植物的根通过根际内的化学通讯与微生物以复杂的方式沟通,从而导致有益微生物的生物膜的形成,在植物生长促进根瘤菌/-细菌(PGPR)的情况下,导致防御的启动,或在植物寄主中诱导抗性。近年来,植物-植物以及植物-微生物相互作用的有了更深入的认识;然而,引发的化学通讯远非人们所知。此外,地下和地上植物生理过程之间的联系也增加了复杂性。在代谢组学研究中,主要目的是定性和注释参与生理过程的生物系统中的所有外代谢物和内源性代谢物。这一领域的最新进展使研究人员能够在短时间内分析一个样品中的100种化合物。在这里,重点介绍了通过LC-MS代谢组学研究根际(植物根与植物有益的根际细菌和真菌相互作用)和ISR或RMPP作为对抗病原体和植食性动物的环境友好方法。预先形成的屏障和植物免疫反应植物使用预先形成的防御机制,旨在防止病原体进入和植食性动物取食(图1)。无论是在地面以上还是地面以下导致植物激活被称为微生物/病原体相关分子模式(MAMP)-触发免疫(MTI)的免疫应答,其依赖于通过细胞外跨膜受体(PRRs)检测保守的微生物标志分子(MAMPs)。一些病原体可以通过分泌效应分子来降低MTI,从而导致效应触发易感性(ETS)。为了克服这一问题,植物抗性(R)蛋白识别这些分子并激活第二道防线,这是一种称为ETI的快速而强健的反应,这与超敏反应(HR)有关。植物以类似于MAMP的方式识别由坏死、损伤或应激细胞产生的分子,并通过激活防御信号级联来响应。这些植物防御反应被严格控制,以尽量减少资源消耗和微调信号级联。这一关键作用是由植物激素如SA,JA,和ET作为必要的信号分子对局部和系统的反应。为了在植物和PGPR之间建立有效的共生关系,这些预先形成的屏障和先天免疫防御必须通过植物和微生物之间的化学交流来绕开(图1)。 FIGURE 1 | Overview of physical barrie...
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    发布时间: 2018 - 04 - 11
    摘要尖孢镰刀菌能引发西瓜枯萎病并大大的降低产量。百里香酚已经被广泛的报道对病原微生物有抗菌活性。在本研究中,尖孢镰刀菌在体外的生长是显著受到百里香酚抑制的,干重显著降低。百里香酚诱导的细胞膜损伤会在侵染24h后出现。本文利用RNA-seq分析百里香酚处理后的尖孢镰刀菌基因表达水平的变化,并揭示百里香酚可能的杀菌机制。总共鉴定到5057个差异表达基因,其中2440上调,2617下调。分析结果表明大多数鞘糖脂生物合成、鞘脂类代谢相关基因都是下调表达的;而和抗氧化活性、壳多糖的生物合成途径、细胞壁修饰相关基因是上调表达的。这些结果利用qRT-PCR进行了验证。表明百里香酚能够产生活性氧积累,通过抑制与细胞壁和细胞膜生物合成相关基因的表达来破坏细胞壁和细胞膜的完整性。材料方法尖孢镰刀菌培养:土豆葡萄糖琼脂培养基(空白对照);80 µg/mL百里香酚(处理);处理72h后,取菌丝,提取总RNA建库测序(各3个生物学重复)。测序平台:Illumina HiSeq 2500;参考基因组:F. oxysporum f. sp. vasinfectum比对参考基因组:TopHat v2.0.12,比对到每个基因的reads:HTSeq v0.6.1,差异基因分析:DEGseq R package (1.20.0),|log2 (Fold change)| 1,fdr。qRT-PCR:Bio-Rad CFX96 Real-Time PCR。研究结果1、百里香酚抑制尖孢镰刀菌生长 不同浓度百里香酚处理尖孢镰刀菌干重   B-E(0、40、80、120µg/mL百里香酚)电镜下尖孢镰刀菌生长状况(百里香酚对真菌细胞壁或细胞膜产生破坏)2、处理和对照间差异基因功能注释分析 处理(80µg/mL百里香酚)和对照(0...
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    发布时间: 2018 - 04 - 10
    昆虫作为传粉者与植物相互作用已有3.5亿多年,但同时也是植食性动物。在持续的进化期间,植物已经获得了复杂的防御系统,以感知由昆虫摄食引起的损害并相应地进行防御。目前人们对植食性昆虫相关的分子模式(HAMPs)或激发子仍知之甚少,例如昆虫口腔分泌物中的某些分子(OS),可以被植物识别并激活特定的防御反应。在早期反应中,植物激素,包括茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)和乙烯(ET))的积累在调节防御中起着重要作用。玉米在世界范围内作为主要作物种植,而昆虫摄食导致大量生产损失。尽管它在农业上很重要,但对玉米对植食性昆虫的反应知之甚少。本研究基于测序和质谱技术的进步,研究了玉米对机械损伤的反应,并通过将其口腔分泌物(OS)应用于伤口来模拟植食性昆虫东方粘虫Mythimna separata摄食。与机械损伤引起的反应相比,OS引起了玉米转录组,蛋白组,代谢组和植物激素更广更长时间的变化。具体来说,许多基因,蛋白质和代谢物被OS特异性诱导或抑制。来自39个家族的近290个转录因子基因参与了OS诱导的反应,其中更多的转录因子基因被OS特异性调控而不是损伤。材料与方法实验材料玉米叶片:W+W、W+OS、Con各处理1.5h和6h检测平台转录组:Illumina HiSeq 2000蛋白组(iTRAQ):LC-ESI-MS/MS(Q Exactive-Easy nLC)植物激素定量(靶标):HPLC-MS/MS(LCMS-8040 system)非挥发代谢物(非靶标):Agilent 1200-Agilent 6510 Q-TOF叶片顶空样本(非靶标):GC-MS-QP2010Ultra主要研究成果总共检测到52012个基因。选择了与Con对照组相比转录水平上调或下调至少4倍的基因,差异有统计学意义(q;总共有4406个基因在所有样本中均有差异表达。处理后1.5h和6h的样品分别为1774(W+...
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    发布时间: 2018 - 04 - 08
    摘要:目前对矮牵牛的花冠自然衰老的遗传调控机制研究尚不明确。为了鉴定出调控该过程的关键基因和通路,本文对矮牵牛四个发育时期(花药开裂:D0,花药扩张:D2,花冠初步衰老:D4,花冠萎蔫:D7)的花冠进行转录组学的研究。不同发育时期的花冠间鉴定到大量的差异表达基因,(D0-D2,4626)、(D2-D4,1116)、(D4-D7,327)。KEGG分析结果表明植物生长素和乙烯合成及信号转导相关通路在花的发育过程中是显著富集的,且在花期开始时显著上调。乙烯的产生出现在D2-D4过渡阶段,而后在D4-D7时期大量释放。此外,大量的转录因子在衰老的过程中被激活。VIGS实验结果表明转录因子被抑制(如乙烯相关ERF,生长素相关ARF、bHLH、HB、MADS-box)显著延长或缩短花的寿命。研究结果表明生长素和乙烯之间的互作对矮牵牛花冠的自然衰老具有重要的意义。植物材料矮牵牛:Mitchell Diploid(四个时期花冠,花药开裂:D0,花药扩张:D2,花冠初步衰老:D4,花冠萎蔫:D7);Primetime Blue(VIGS)。一个重复取样至少是来自5株的5个花冠,每个时期各2个生物学重复。测序方案:Illumina HiSeq2000 PE100;FPKM:cufflinks (version: 2.1.1),DEGs:Cuffdiff software (version: 2.1.1),差异基因标准:fold change ≥2 or ≤0.5,FDR≤0.05。DEGs集群表达模式:STEM。VIGS:烟草花叶病毒,pTRV2/CHS载体。RT-PCR:Applied Biosystems 7300 system(内参:26S rRNA)。乙烯测量:乙烯检测器:ETD-300+进气系统:VC-6(每个时期三个生物学重复,每个实验检测3次)。研究结果1、花的衰老和...
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    发布时间: 2018 - 04 - 03
    植物代谢组学+GWAS/QTL随着许多植物物种的基因组测序,对功能基因组学的需求大大加速了包括代谢组学在内的其他组学的改进。尽管还有大量的代谢物尚待鉴定,代谢组学不仅从反映生物活性终点的小分子化合物的角度对植物生理学和生物学的理解作出了重大贡献,而且在过去的几十年中尝试在正常和压力条件下改善植物行为。目前关于植物生长,发育和胁迫反应的遗传和生化机制的认识越来越深入,人们把更多的关注度投入到代谢组学在作物质量改良和食品安全评估以及植物代谢工程中的实际应用。利用植物代谢表型揭示基因在植物基因组中的作用随着测序技术的进步,数十种植物已被测序。为了全面了解植物发育的功能基因组学,代谢组学结合QTL(数量性状位点)分析、GWAS(全基因组关联研究)和基因敲除技术,在植物科学中得到了越来越多的认可。技术路线图如图1。Figure 1. The schematic presentation of plant metabolomics and its application in plant improvement.图1植物代谢组学原理图及其在植物改良中的应用01从mQTL到mGWAS寻找与遗传变异中代谢表型相关的候选基因众所周知,QTL在植物中分布在染色体的许多区域,并且在驯化过程中出现大量等位基因。分子育种从具有优势基因的片段中获益,从而导致高生产力或质量。与人类遗传学中设计的少数参与者和未实现的杂交相比,植物更适合连锁分析。然而,复杂的QTL定位的局限性之一是获取精确表型数据。尽管高通量植物表型分型平台和相应的植物表型已经提供并整合了一套新技术,但仍需要挖掘更多复杂植物表型的细节。最近,大规模组学数据中的代谢变异等一些特定性状已被纳入人类疾病和小鼠研究的分析中,并且在疾病和药物研究中显示出比典型宏观表现更多的优势,因为它提供了更多信息。因此,利用代谢表型来研究遗传变异,可以从代谢组学...
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发布时间: 2018 - 04 - 10
昆虫作为传粉者与植物相互作用已有3.5亿多年,但同时也是植食性动物。在持续的进化期间,植物已经获得了复杂的防御系统,以感知由昆虫摄食引起的损害并相应地进行防御。目前人们对植食性昆虫相关的分子模式(HAMPs)或激发子仍知之甚少,例如昆虫口腔分泌物中的某些分子(OS),可以被植物识别并激活特定的防御反应。在早期反应中,植物激素,包括茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)和乙烯(ET))的积累在调节防御中起着重要作用。玉米在世界范围内作为主要作物种植,而昆虫摄食导致大量生产损失。尽管它在农业上很重要,但对玉米对植食性昆虫的反应知之甚少。本研究基于测序和质谱技术的进步,研究了玉米对机械损伤的反应,并通过将其口腔分泌物(OS)应用于伤口来模拟植食性昆虫东方粘虫Mythimna separata摄食。与机械损伤引起的反应相比,OS引起了玉米转录组,蛋白组,代谢组和植物激素更广更长时间的变化。具体来说,许多基因,蛋白质和代谢物被OS特异性诱导或抑制。来自39个家族的近290个转录因子基因参与了OS诱导的反应,其中更多的转录因子基因被OS特异性调控而不是损伤。材料与方法实验材料玉米叶片:W+W、W+OS、Con各处理1.5h和6h检测平台转录组:Illumina HiSeq 2000蛋白组(iTRAQ):LC-ESI-MS/MS(Q Exactive-Easy nLC)植物激素定量(靶标):HPLC-MS/MS(LCMS-8040 system)非挥发代谢物(非靶标):Agilent 1200-Agilent 6510 Q-TOF叶片顶空样本(非靶标):GC-MS-QP2010Ultra主要研究成果总共检测到52012个基因。选择了与Con对照组相比转录水平上调或下调至少4倍的基因,差异有统计学意义(q;总共有4406个基因在所有样本中均有差异表达。处理后1.5h和6h的样品分别为1774(W+...
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发布时间: 2018 - 04 - 03
植物代谢组学+GWAS/QTL随着许多植物物种的基因组测序,对功能基因组学的需求大大加速了包括代谢组学在内的其他组学的改进。尽管还有大量的代谢物尚待鉴定,代谢组学不仅从反映生物活性终点的小分子化合物的角度对植物生理学和生物学的理解作出了重大贡献,而且在过去的几十年中尝试在正常和压力条件下改善植物行为。目前关于植物生长,发育和胁迫反应的遗传和生化机制的认识越来越深入,人们把更多的关注度投入到代谢组学在作物质量改良和食品安全评估以及植物代谢工程中的实际应用。利用植物代谢表型揭示基因在植物基因组中的作用随着测序技术的进步,数十种植物已被测序。为了全面了解植物发育的功能基因组学,代谢组学结合QTL(数量性状位点)分析、GWAS(全基因组关联研究)和基因敲除技术,在植物科学中得到了越来越多的认可。技术路线图如图1。Figure 1. The schematic presentation of plant metabolomics and its application in plant improvement.图1植物代谢组学原理图及其在植物改良中的应用01从mQTL到mGWAS寻找与遗传变异中代谢表型相关的候选基因众所周知,QTL在植物中分布在染色体的许多区域,并且在驯化过程中出现大量等位基因。分子育种从具有优势基因的片段中获益,从而导致高生产力或质量。与人类遗传学中设计的少数参与者和未实现的杂交相比,植物更适合连锁分析。然而,复杂的QTL定位的局限性之一是获取精确表型数据。尽管高通量植物表型分型平台和相应的植物表型已经提供并整合了一套新技术,但仍需要挖掘更多复杂植物表型的细节。最近,大规模组学数据中的代谢变异等一些特定性状已被纳入人类疾病和小鼠研究的分析中,并且在疾病和药物研究中显示出比典型宏观表现更多的优势,因为它提供了更多信息。因此,利用代谢表型来研究遗传变异,可以从代谢组学...
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发布时间: 2018 - 03 - 29
生物炭的改良可以降低植物对叶和土壤传播病原体引起的病害的敏感性。生物炭土壤改良与叶片病原体之间缺乏物理联系,这表明系统范围内的植物防御系统在生物炭的存在下被激活,其可通过防御相关基因的上调而介导。促进生物炭刺激植物保护的机制仍然是深入研究的主题。这种“生物炭效应”的一个可能的解释是用生物炭改良土壤会改变根际的微生物群落,促进刺激植物生长和诱导植物抗性的有益微生物繁殖。为了阐明产生“生物炭效应”的机制,本研究全面监测了番茄植株的发育和对叶片真菌病原灰霉病的抗性。使用原生生物炭和洗涤生物炭的改良和非改良土壤,由活性化学成分组成;同时通过高通量16S rRNA基因扩增序列和碳源利用谱分析了根际细菌群落的演替。试验设计本研究进行了两个独立的实验。试验(I)旨在了解生物炭土壤改良对植物生长发育和叶面病菌抑制的影响。与根系相关细菌群落的演替和多时间点的微生物代谢潜力有关。试验(II)确定了不同的生物炭组分在单一时间点对叶面病原体抑制和与根相关的细菌群落结构和代谢潜力的贡献。在这两个实验中,植物随机分布在温度控制的温室中,并保持在最佳施肥和灌溉条件下。在实验I中,每个处理的六株植物在四个时间点(第3,6,9,12周)取样,代表植物生长的各个阶段(幼苗,快速生长,开花和第一次果实),以测定植物生理参数,叶片膜稳定性,叶矿物质,光合色素组成以及植物次生代谢物。主要研究成果在生物炭改良土壤中生长的植物相对于未改良的土壤在大多数评估时间(第6,9和12周,P另外,为了确定生物炭的哪一组分在“生物炭效应”中起主导作用,研究者分析了番茄植物在天然和无化学生物炭(CFB)的情况下对灰霉病的抗性实验(实验II)。在用生物炭改良的盆栽混合物中生长的植物相对于在未改良的盆栽混合物中生长的植物(从AUDPC值计算,PFig. 1 Effect of biochar soil amendment on...
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发布时间: 2018 - 03 - 23
位置记忆赋予再生组织两个关键属性。首先,离身体近端的截肢比远端截肢的再生更快。第二,新的组织是有图案的。只有损伤部位远端的结构才能再生。虽然相当多的研究集中在了解不同的生物体是如何开始再生的,并且计算模型已经预测了位置信息如何调节再生生长,然而关于位置记忆的细胞机制知之甚少。跨膜受体Prod1是位置记忆唯一真正的效应者。除Prod1外,小分子维甲酸(RA)也被报道为两栖类肢体位置记忆的效应物。尽管有关Prod1和RA的这些数据,但没有调节位置记忆的分子,在未受伤的附肢中表现出轻微的表达,并且在物种间保守。普遍假设预测位置记忆机制的分子梯度存在于未受伤的附肢中。因此,本研究测定了沿着成年斑马鱼尾鳍近远轴轴线的RNAs,蛋白质和代谢物的全局丰度,鉴定了许多不同的图案分子。这些信息为再生生物学领域提供了丰富的资源。主要研究结果为了鉴定可能参与尾鳍位置记忆的候选分子,本研究对未受伤的斑马鱼尾鳍的近端,中间和远端区域进行了RNA测序(RNA-seq)和无标记定量(LFQ)蛋白质组学(图1A),共鉴定出566个转录本和238个蛋白质,主要存在于近或远的富集梯度中(图1B)。另外,主成分分析(PCA)显示鳍的近端和远端区域之间的转录物(图1C)和蛋白质(图1D)丰度的变化很大。中间区域的转录本聚集成一个独特的组,但更接近于远端区域(图1C)。差异丰富分子的最大差异发生在近端和远端区域之间,包括1,424个转录本和113个蛋白质(图1E)。因此,基因组的表达在整个尾鳍的近远端轴上存在着定量的差异。Fig. 1. Transcriptomic and proteomic mapping of positional information in uninjured caudal fins.图1无损伤尾鳍位置信息的转录和蛋白质组学图谱为了确定沿尾鳍近远端轴线差异表达的分子类型,因此对RNA-se...

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