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    发布时间: 2019 - 03 - 13
    合作单位:江苏大学食品与生物工程学院发表期刊:Food Chemistry影响因子:4.946(SCI二区)研究背景:桔霉素(citrinin,CIT)是一种次生代谢物,最初由桔青霉Penicillium citrinum生产。后来发现它是由曲霉属、红曲属、青霉属等产生的。一些农业食品中报告了CIT的污染情况,包括大米、奶酪、小麦、苹果和其他商业食品。食品中的CIT污染不仅造成重大经济损失,而且对人们构成肾毒性威胁。实验目的:比较10μg/mL CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3的转录和蛋白质组,以揭示酵母对CIT的防御反应及CIT降解的分子机制。实验取材:CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3酵母菌株组学:转录组学和蛋白组学主要研究成果01蛋白的差异表达分析在每个凝胶中总共检测到102个差异表达的蛋白质(平均fold change>1.2)。其中42个差异显著表达蛋白(平均fold change2,p2,p02差异表达蛋白的WEGO分类对所有已鉴定的蛋白质进行了GO功能注释分析,其中被鉴定为细胞和代谢过程的蛋白质为第1位,其次是生物调节和对刺激的反应。所涉及的许多细胞成分是细胞器、细胞成分和生物大分子。结合和催化功能是分子功能中识别最多的蛋白质,其次是抗氧化蛋白、电子携带蛋白、转运蛋白等。03基因的差异表达分析共获得了43928个转录物和17088个unigenes,其N50值分别为2844和2219(补充表S2)。所有基因均用BLAST软件进行注释,其中包括NR、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam和KEGG数据库。共有14550个基因被注释到数据库中。检测所有基因的表达水平,共获得1409个差异表达基因(DEGS,fold change2,p04基因的GO分类根据细胞...
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    发布时间: 2019 - 03 - 11
    摘要草莓属配子体不亲和系统的研究已经广为人知了,但是其遗传机制目前仍是未知的。通过人工自花授粉获得了11个不同亲和性的第二世代绿色草莓,用来代表不同的坐果率水平。本研究对两个较大差异坐果率的自交系进行全基因组重测序,Ls-S2-53(自交不亲和)和Ls-S2-76(强自交亲和)。利用完全自交亲和的野草莓作为参考样品,进行两个绿色草莓全基因组变异检测和注释分析。两测序样品间每条染色体上的多态分布都很相似,但是纯合变异的数量和分布区域是不一致的。基因表达分析表明6个和自交不亲和显著相关的候选基因,用野草莓基因组作为参考,将一个FIP2-like(肌动蛋白骨架合成相关)作为两个自交不亲和自交系的候选基因,该基因编码的肽链在两个材料中均存在不同长短的数量的氨基酸数量的丢失。通过抑制FIP2-like的表达减少了花粉管顶端F-actin的合成,在一定程度上抑制了花粉粒的生成和花粉管的发育。研究结果表明差异的纯合变异分布影响了绿色草莓的果实坐果率,完整编码的FIP2-like能够正常促进F-actin的合成,而较短氨基酸序列的FIP2-like对两个自花授粉草莓的亲和性有影响。材料方法植物材料:F.viridis 42,Ls-S1-2,11个Ls-S1-2自交系;测序材料:Ls-S2-53,Ls-S2-76(幼嫩叶片);Ls-S2-53人工自花授粉后(0h)叶、花梗、花萼、花瓣、雌蕊、花药用来做组织特异表达分析,雌蕊自花授粉后(6,12,24,48,72h)做时空表达分析。测序策略:Illumina Hiseq 2500,Ls-S2-53(80X),Ls-S2-76(75X)。参考基因组:F. vesca reference genome v2.0.a1;比对参考基因组:BWA v0.6.1,过滤冗余序列:SAMtools,变异检测:GATK,变异位点注释:SnpEff,基因功能注释:...
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    发布时间: 2019 - 01 - 29
    小基因组测序,等待您的加入!客户发表文章:”The Complete Plastid Genome of Magnolia zenii and Genetic Comparison to Magnoliaceae species“        壹俺们很优秀,无奈太低调,悄悄告诉您,俺们公司客户叶绿体文章又有一篇发表啦!集思慧远带着自主研发的叶绿体组装软件为您科研道路上添砖加瓦!下面小编就带您看看,一篇叶绿体文章如何造就!贰                      宝华玉兰的完整质体基因组及其与木兰科植物的遗传比较                           IF=3.098宝华玉兰是一种极度濒危物种,仅存于中国江苏省宝华山有18棵。关于它的分子生物学的信息很少,直到现在还没有对宝华玉兰进行质体基因组研究。本文通过对宝华玉兰(Magnolia Zenii)的完整叶绿体基因组进行测序组装,鉴定SSR,并通过对近缘物种基因组结构和序列数据的比较分析,揭示了5个突变热点,对今后木兰科的系统发育和进化研究具有重要意义。这篇文章的研究内容如下:1、叶绿体基因组组装宝华玉兰基因组长160,048 bp,GC含量为39.2%,包括一对26,596 bp的反向重复区(IRA和IRB),一个大单拷贝区(LRC)88,098 bp,一个小单拷贝区(SSC)18,757 bp.2、木兰科物种叶绿体基因组比较分析用28种木兰科物种和2种鹅掌楸的叶绿体基因组进行序列比对。宝华玉兰的叶绿体基因组放...
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    发布时间: 2019 - 01 - 28
    摘要油菜是一种重要的油料作物,为了适应不同的气候带和纬度,形成了三种主要的生态型(冬性,半冬性,春性)。这些生态型多样性背后的遗传机制目前还是未知的。本研究这对收集的世界各地的991份资源品种进行全基因组重测序并分析了这些资源的遗传多样性。测序结果分别和油菜“Darmor-bzh”,“Tapidor”基因组比对鉴定到5.56M/5.53M SNPs,1.86M/1.92M Indels。文章通过构建等位基因漂变图揭示主要群落的,利用遗传多样性和连锁不平衡参数研究了甘蓝型油菜两个亚基因组的非对称进化。选择性清除分析表明了调控各种植物发育和胁迫的直系同源基因间的遗传多样性。全基因组关联分析发现在FT和FLC同源基因的启动子区域的SNP,符合不同生态型的油菜。材料方法实验材料:来自39个国家,658种冬性、145种半冬性、188种春性油菜。测序策略:Illumina HiSeq Xten PE150,共7.9T(平均测序深度6.6X)。油菜参考基因组:‘‘Darmor-bzh’’ genome (B. napus v4.1 genome),‘‘Tapidor’’genome。系统发育分析:MEGA5.2(NJ树,Kimura 2-parameter model);LD分析:PLINK,群体结构:ADMIXTURE;PCA:EIGENSOFT(smartPCA)。SNP重组率计算:R package FastEPRR;等位基因漂移分析:TREEMIX,基因流画图:R package ggplot2。选择性清除:PopGenome(Fst),XP-CLR;关联分析:TASSEL(MLM)。研究结果1、991份油菜资源群体结构和遗传变异A/B.991份油菜资源全球分布情况及对应三种生态型;C.991份材料的系统进化分析(与油菜生态型大致相同);D.群体主成分分析,PC1能够区分冬性和半...
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    发布时间: 2018 - 12 - 13
    发表期刊:Postharvest Biology and Technology影响因子:IF=3.112(SCI二区)研究背景草莓(Fragaria×ananassa Duch.)由于其独特的风味和多汁的质地,是一种在世界范围内广受欢迎的园艺作物。它是维生素C和抗氧化剂的良好来源,但由于软化快、机械损坏、真菌腐烂和采后代谢迅速,很容易腐烂。在6℃贮藏1d后,草莓果实中的蔗糖水平由于快速的采后代谢而达到无法检测的水平。虽然草莓品种的贮藏期不同,但平均贮藏期通常只有3-5d。先前研究报道了CO2诱导的生理和机械变化,收获后,草莓果实中含有较高水平的二氧化碳(CO2)以提高可储存性。暴露于20%CO2中12或48h的草莓果实比在环境空气中贮藏3d的水果更结实。高浓度的二氧化碳会影响细胞壁钙的结合,提高果实的硬度。为了深入了解高浓度CO2在分子和生化水平上的影响,多学科方法是必要的。整合基因组学、蛋白质组学和代谢组学将有助于更好地理解植物对外界刺激的全面定性和定量反应。尽管对草莓果实采后对高CO2的响应进行了研究,但对细胞反应的全面了解仍不甚清楚。本研究联合转录组学和代谢组学方法来研究分子和细胞反应,将收获的草莓果实短期暴露于30%CO2,以全面了解改善的果实耐贮性。材料与方法01植物材料与CO2处理草莓于80%红色收获,收获后,果实立即运往实验室。选择大小和颜色一致的果实作为试验材料。分组:0D:环境空气0h(收获后立即)1D:3h环境空气处理后1d1DT:3h 30%CO2处理后1d 02硬度测定随机抽取3个重复容器中的10个草莓果实进行硬度测定(n=30),经硬度测定后丢弃。采用CT-3纹理分析仪进行硬度测量。用直径为100mm、速度为2mm、应变为5mm、直径为100 mm的平板探针,在果实赤道面测量果实硬度(N)。草莓果实表面微生物...
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    发布时间: 2018 - 12 - 13
    集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》英文标题:Comparative transcriptome analysis of roots, stems and leaves Isodon amethystoides reveals candidate genes involved in Wangzaozins biosynthesis杂志:BMC PLANT BIOLOGY影响因子:IF=3.930摘要    王枣子是一种重要的中药植物,具有治疗多种疾病的药理作用,包括肺结核。四环二萜类化合物王枣子素(王枣子甲素Wang zaozin A,王枣子乙素GlucocalyxB)是王枣子的主要生物活性化合物。然而,关于这些化合物生物合成的分子信息仍然不清楚。通过对王枣子中王枣子素积累水平的研究,发现该植物的根、茎和叶组织有很大的变化,表明不同组织间代谢产物生物合成和积累的可能存在差异。为了更好地阐明四环二萜生物合成途径,我们对根、茎和叶组织进行转录组测序,并进行了de novo序列组装和分析。分析了与二萜类生物合成有关的候选基因,如CPS、KSL等。用qRT-PCR方法对8种涉及四环二萜类生物合成的转录本在王枣子不同组织中的表达谱进行了验证,解构该通路的基因表达谱。ISPD、ISPF和ISPH(MEP途径)以及IaCPS和IaKSL(二萜类途径)候选基因在叶片和根中的差异表达,可能是造成王枣子叶片中王枣子素积累较高的原因之一。本文报道的基因组数据和分析为进一步研究这一重要药用植物奠定了基础。材料与方法植物材料:一年生健康王枣子个体的根、茎、叶(3个重复)王枣子素的提取与鉴定(靶标代谢):种类:王枣子甲素、王枣子乙素和王枣子丙素        &...
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生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

日期: 2018-03-29
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生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

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<0.001)具有更大的冠层生物量(图1a)。在移栽后第6周进行番茄植株对灰葡萄孢的易感性分析。在生物碳改良培养基中生长的植物上的感染番茄叶灰霉菌的平均面积比未改良培养基中生长的小70.5%(由AUDPC值计算,P<0.001)(图1b)。

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,P<0.001,图1c),观察到灰霉病可感性降低40%。

生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

Fig. 1 Effect of biochar soil amendment on tomato growth and Botrytis cinerea gray mold severity.

1生物炭土壤改良对番茄生长及灰霉病菌严重程度的影响


此外,生物炭改良和未改良土壤中生长的植物叶片中72种已鉴定的代谢物(包括氨基酸,羧酸和脂肪酸以及糖和磷酸化中间体)的浓度没有显著差异。尽管代谢物测定的单个比较分析未能显示总体处理之间的显著差异,但基于Bray-Curtis距离矩阵的20个植物生理参数(图2a)和72个植物代谢物(图2b)的分层聚类分析产生了四个主要植物生长周期相关的集群。在植物代谢物的情况下,基于生物炭处理,每个与生长周期有关的簇进一步分离(图2b);然而,生理参数并非如此(图2a)。

生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

Fig. 2 Temporal effect of biochar soil amendment on tomato physiological parameters measured in Experiment I.

图2试验生物炭土壤改良对番茄生理参数的影响


基于Bray-Curtis不相似距离矩阵的非对称多维尺度(NMDS)显示随着植物生长而变化的根部相关细菌组成的时间变化。生物炭改良和未改良的群落之间的细菌群落结构在第3周和第6周的早期发育阶段显著不同(图3a)。这些结果通过加权和未加权UniFrac分析进行验证,其显示与使用Bray-Curtis观察到的趋势类似的趋势。

另外,天然生物炭和CFB改良均导致根部相关细菌群落相对于未改良样品的显著差异(图3b)。当比较两种生物炭处理的细菌群落与未经改良的样品时,检测到明显的统计学显著差异。在CFB和生物炭改良的处理之间也观察到细菌群落的显著差异;尽管根据加权UniFrac距离矩阵的差异不如对照与生物炭和对照与CFB比较的明显。

生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

Fig. 3 Effect of biochar soil amendment on root-associated microbial community composition.

图3生物炭土壤改良对根相关微生物群落组成的影响


根据整个系统发育型丰富度(图4a)和系统发育多样性(图4b)详细分析与根系相关的细菌多样性,结果清楚地表明,对于这两个指标,多样性的意义在每个测得的时间点上,生物炭的存在都能使多样性更高。生物炭改良样品的多样性在早期植物发育阶段更强烈地升高,类似于前面所述的NMDS分析;但在后期阶段也较高。此外,在CFB中检测到比天然生物炭更高的多样性(图4c,d),表明洗涤可能降低了抑制细菌生长的化合物浓度。

生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

Fig. 4 Effect of biochar soil amendment on alpha diversity of root associated bacteria communities.

4生物炭土壤改良剂对根相关的细菌群落α多样性的影响


16S rRNA基因扩增子测序数据的较低分类层次的系统发育特征揭示了许多科和属,在生物炭和CFB改良的样品中丰度与未改良处理相比具有显著不同的丰度(图5;表S5,S7)。在实验I中,大多数生物炭刺激的分类群在第6周观察到。这些分类群包括许多α-变形杆菌科及其相关属,包括慢生根瘤菌科Bradyrhizobiaceae,生丝微菌科Hyphomicrobiaceae,杆菌科Phyllobacteriaceae和疣状肠球菌科Verrucomicrobial(图5a,b)。相比之下,在实验II中,与生物炭和CFB处理中的放线菌科:微球菌科Micrococcaceae,分支杆菌科MicrobacteriaceaeGeodermatophilaceae相关的属丰度显著升高;而在相对于对照的生物炭存在下,γ-变形杆菌科的黄单胞菌科Xanthomonadaceae丰度显著降低(图5c,d)。

生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

Fig. 5 Significant differences in the relative abundances(%)of root-associated bacterial families and genera after 6 wk of growth as determined by next generation sequencing of 16S rRNA gene amplicons.

图5通过16S rRNA基因扩增子测序确定的6周生长后根相关细菌科和属的相对丰度(%)的显著差异


基于碳源利用的生物炭改良和未改良处理中微生物群落代谢潜力的分析揭示了在两个实验中的根相关微生物群落明显分离,分别为第一和第二主成分(PC1和PC2)方差的25%和15%(图6)。在生物炭改良和未改良样品中,所有底物组的微生物代谢利用率在第6周最高,而且大多数Biolog EcoPlate底物组的生物炭改良提高了利用率(图7)。从第3周开始,生物炭改良土壤中的碳水化合物利用率一直较高(图7a);然而,氨基酸的利用不受生物炭存在的影响(图7b)。生物炭改良向生长介质中引入了取代苯酚(甲酚,二甲苯酚和甲氧基苯酚),苯甲酸和苯甲醛。这可能刺激了酚类化合物的利用率,这在生物炭改良后的第6周和第9周样品中显著升高,但与第12周时的未改良样品相似(图7c)。虽然酚类化合物的利用率在未改良样品中逐渐增加,但在生物炭改良后的样品中,在第6周后一直处于较高的水平(图7c)。

生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

Fig. 6 Effect of biochar soil amendment on root-associated microbial community carbon sources utilization.

6生物炭土壤改良对根系相关微生物群落碳源利用率的影响

注:Biolog Ecoplates在实验I(a)中获得的碳底物利用模式的主成分分析(PCA)显示了生物炭改良(黑色符号)未改良(开放符号)处理。Biolog Ecoplates在实验II(b)中获得的碳底物利用模式的主成分分析。


生物炭刺激的植物表现与根际微生物多样性和代谢潜力密切相关

Fig. 7 Effect of biochar soil amendment on root-associated microbial community carbon source utilization rates based on specific carbon families.

图7生物炭土壤改良剂对基于特定碳家族的根系相关微生物群落碳源利用率的影响

总结


研究表明,生物炭改良显著增加细菌多样性和刺激与酚类化合物和碳水化合物代谢相关的群落。虽然生物炭的组成可能会随着起始原料和制备条件的变化而发生显著变化,但在不同类型的土壤和生物炭的多重实验中已证明微生物多样性增加的事实表明,这种现象在生物炭改良中无处不在。提出两种假设,首先是更高的微生物和功能多样性刺激根有关信号抗原决定簇,有助于植物防御反应。这种多样性的丰富可能是由于释放非活化的生物炭相关有机化合物或由生物炭的多孔碳结构产生的物理属性导致的有机多样性增加引起的,生物炭的多孔碳结构被假定为扩大生态位和减少放牧。或者,非活性的生物碳相关的有机化合物被释放到土壤中,可以直接与植物根系相互作用,刺激植物的生长和防御机制。需要进一步的研究来阐明每一个因素的贡献,并确定与“生物炭效应”有关的特定生物炭相关表位。


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