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[期刊] 华北农学报
[作者]
李川 乔江方 黄璐 张美微 张盼盼 牛军 刘京宝
为了探明我国玉米主要推广品种郑单958、先玉335花粒期高温胁迫下基因表达及代谢物差异,挖掘玉米响应高温胁迫的关键基因及代谢物,利用Illumina HiSeq~(TM) 2500高通量测序技术分别对郑单958、先玉335高温胁迫7,14 d的穗位叶及对照叶进行高通量转录组测序,利用广泛靶向代谢组测序技术对样品进行高通量代谢物测序。转录组测序共获得214.81 Gb干净序列。郑单958高温胁迫7 d后检测到49个差异表达基因,其中24个为上调基因。继续高温胁迫14 d共检测到306个差异表达基因,其中130个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中检测到1 462个差异表达基因,其中647个为上调基因。先玉335高温胁迫7 d后共检测到381个差异表达基因,164个上调基因。继续高温胁迫14 d后共检测到299个差异表达基因,226个为上调基因。高温胁迫7 d与高温胁迫14 d对比组中共检测到2 481个差异表达基因,其中1 275个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫7 d后对比组中检测到6 646个差异表达基因,其中3 253个上调基因。在郑单958、先玉335高温胁迫14 d对比组中检测到5 958个差异表达基因,其中3 110个上调基因。代谢物测序共检测到654个代谢物,郑单958高温胁迫7 d后共检测出28个差异代谢物,共注释到5个代谢通路中。高温胁迫14 d后共检测出54个差异代谢物,共注释到13个代谢通路中,其中9个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫7 d后检测出98个差异代谢物,共注释到24个代谢通路中,其中43个差异代谢物呈上调表达。先玉335高温胁迫14 d后共检测出38个差异代谢物,共注释到13个代谢通路中,其中14个上调表达。郑单958高温胁迫7 d与先玉335高温胁迫7 d对比组共检测出144个差异代谢物,共注释到36个代谢通路中,其中81个差异代谢物呈上调表达。郑单958高温胁迫14 d与先玉335高温胁迫14 d对比组共检测出158个差异代谢物,共注释到40个代谢通路中,其中81个差异代谢物呈上调表达。
[期刊] 草业科学
[作者]
赵玮 赵利 张建平 齐燕妮 王利民 谢亚萍 李闻娟 党照 袁明璐 张艳萍
通过“广靶代谢组+转录组”联合分析方法，对Na Cl胁迫下胡麻(Linure usitatissmum)耐盐种质资源R40和敏感资源R24根部差异表达基因与差异积累代谢物进行共表达分析，以探明代谢物与关键基因的协同变化情况，阐明胡麻的耐盐代谢过程和变化规律，发掘胡麻中可能调控抗盐代谢途径的重要基因。共鉴定出具有显著差异的代谢物741个，其中下调409个，上调332个，鉴定出差异表达基因30 233条，其中上调15 827条，下调14 406条，有注释结果的转录因子13 015个。富集前十的代谢物几乎都有相对应的功能转录因子富集，如黄酮和黄酮醇的生物合成、苯丙素的生物合成、氨基糖和核苷酸糖的代谢、花青素生物合成、类黄酮生物合成等通路均有对应的转录因子参与其中。胡麻根部在盐胁迫下调控抗盐代谢途径的重要基因主要以参与调控糖类代谢为主，增强细胞的渗透压，从而有效降低盐碱胁迫的伤害；筛选出的8个候选基因与5个代谢物具有明显的相关性，每一个代谢物与一个或多个基因相关联，色氨酸–生长素通路发现，GH3基因是一种典型的与植物生长素原初反应相关的基因，在植物的抗逆防卫反应中起重要作用。
[期刊] 华北农学报
[作者]
汤彬 耿存娟 曾强 郭欢乐 李涵 曹钟洋 邓力超 彭明 周虹 陈志辉
玉米籽粒发育时期对高温胁迫十分敏感，严重影响玉米的产量和品质。为研究不同耐高温玉米自交系籽粒响应高温胁迫的基因表达差异，在基因水平解析不同玉米种质响应高温胁迫的分子机制，以前期筛选的耐高温自交系XN202和敏感自交系CT110为材料，利用RNA-Seq技术挖掘正常和高温胁迫下授粉后15 d玉米籽粒的差异表达基因(DEG)。与对照相比，XN202和CT110分别检测到1 517,1 012个DEGs,共同的DEGs有142个，包含7个转录因子。不同耐高温玉米自交系的籽粒对高温胁迫的响应存在明显差异，通过基因本体(GO)功能注释和全基因组及代谢途径数据库(KEGG)信号通路富集分析筛选出DNA复制、核小体、微小染色体维持复合物、DNA引物酶-多聚酶α复合体、营养库活性、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等共同参与响应高温胁迫的应答过程。通过生物信息学分析，共有374个DEGs位于已报道的玉米耐高温相关性状QTL区间，其中42个DEGs为已报道的耐高温相关基因。综上所述，高温胁迫下玉米籽粒会形成复杂的细胞保护和防御系统，AP2/ERF、MYB、bHLH、NAC、HSF、HSP等耐高温相关的DEGs可能在分子调控网络中发挥重要作用。
[期刊] 华北农学报
[作者]
李川 乔江方 朱卫红 代书桃 黄璐 张美微 刘京宝
为了探明玉米重要自交系花粒期高温胁迫下转录组基因的表达差异,发掘玉米响应高温胁迫的关键基因和蛋白质,明确高温胁迫引起玉米减产的机理,从而利用分子生物学技术手段提高玉米耐高温胁迫性。首先,利用Ampha~(TM)Z30花粉活性分析仪检测高温胁迫和正常生长条件下玉米自交系昌7-2、郑58的花粉活性。然后收集花粉提取总RNA,利用Illumina Hiseq2000~(TM)高通量测序技术分别对昌7-2、郑58花粒期高温胁迫材料和正常生长条件下的对照材料进行全转录组测序,序列结果分析后获得差异显著表达基因。通过差异基因维恩图(VENN图)重叠区域分析、GO功能分类和富集统计、KEGG pathway通路分类和富集分析以及转录因子分析,获得玉米花粒期高温胁迫相关的重要差异表达基因和蛋白质。花粉活性检测结果显示,高温胁迫后和正常生长条件下,昌7-2花粉活性分别为24. 37%,42. 89%,郑58花粉活性分别为35. 57%,64. 83%。高温胁迫后在昌7-2花粉转录组中共检测到4 176个显著差异表达基因,郑58花粉转录组中共检测到5 487个显著差异表达基因。KEGG pathway通路分类和富集分析结果显示,高温胁迫后郑58的花粉转录组中有2 062个差异表达基因富集到399个相关通路上,昌7-2的花粉转录组中有1 943个差异表达基因富集到352个相关通路上。转录因子分析结果表明,共获得55个转录因子家族,其中,有45个转录因子包含10个以上差异表达基因。研究表明,通过对玉米自交系花粒期高温胁迫后花粉转录组测序获得了大量的差异显著表达基因信息,昌7-2、郑58对高温胁迫响应机制存在明显差异,热激蛋白(Hsps)、热激转录因子(Hsfs)、生长素(IAA)基因和磷脂酰基醇-4,5-二磷酸基因家族(PIP2)在响应玉米花粒期高温胁迫过程中起着重要作用。
[期刊] 华北农学报
[作者]
朱凡 徐芷琪 段雨洁 李阳阳 宋有洪
为探究花丝对干旱胁迫的分子响应，以安农591和先玉335为材料，设置土壤含水量为80%田间持水量(CK)和60%田间持水量(DS)的2个处理，在玉米花丝伸长速增期取样，进行转录组测序。通过对比2个品种干旱组和对照组的基因表达差异，明确玉米花丝响应干旱的关键通路和相关候选基因。结果表明：苯丙烷类生物合成途径(ko00940)和淀粉和蔗糖代谢途径(ko00500)为玉米花丝响应干旱的关键通路。在苯丙烷类生物合成途径通路中编码4-香豆酸-辅酶A连接酶(4CL)、肉桂酰辅酶A还原酶(CCR)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和过氧化物酶(POD)的基因在干旱的玉米花丝中低表达。相关分析表明，编码4CL、CCR、CAD和POD的基因下调与木质素含量降低有关。在淀粉和蔗糖代谢途径中转化酶和蔗糖合酶基因在干旱的玉米花丝中低表达；相关分析表明，转化酶和蔗糖合酶基因下调与蔗糖代谢有关。综上所述，本研究确定了参与蔗糖和木质素代谢的关键基因和代谢物，木质素合成可能与玉米花丝耐旱相关，4CL、CCR、CAD和POD是木质素合成通路中玉米花丝耐旱的候选基因；此外，淀粉和蔗糖代谢途径可能与花丝伸长和花丝耐旱有关，转化酶和蔗糖合酶可能是调控花丝耐旱的关键酶。
[期刊] 水产学报
[作者]
曾霖 宋炜 谢正丽 王永红 熊逸飞 张惠
为探讨大黄鱼对低温和饥饿氧化损伤的响应机制，实验将体重为(21.38±2.46) g的大黄鱼在低温(8°C)或/和禁食条件下饲养。实验组可分为4个处理组：对照组(C组)、低温组(CC组)、饥饿组(F组)和饥饿+低温组(CF组)，每组3个平行。低温和饥饿胁迫30 d后，计算成活率；采取肝脏样本，进行组织学观察，并利用化学荧光法和LC-MS非靶向代谢组学技术分析处理组间活性氧(ROS)和代谢产物的差异。结果显示，与C组相比，CC组、F组和CF组的成活率显著降低，而ROS含量显著升高，且肝细胞均出现不同程度的空泡和核萎缩现象，表明低温和饥饿胁迫对大黄鱼产生了氧化损伤。大黄鱼低温应激后，从CC vs. C和CF vs. F组中分别筛选出84种和154种差异代谢物，有5种重要的重叠代谢途径：甘油磷脂代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚生物合成和自噬等，表明细胞膜流动性和自噬在大黄鱼低温适应过程中发挥重要作用。大黄鱼饥饿应激后，从F vs. C和CF vs.CC组中分别筛选出184种和50种差异代谢物，有4种重要的重叠代谢途径：甘油磷脂代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚生物合成、ABC运输体和自噬等，表明能量代谢和自噬在大黄鱼饥饿过程中发挥重要作用。从CF vs. C组中筛选出差异代谢物126种，主要富集在糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚生物合成、甘油磷脂代谢、氧化磷酸化、淀粉和蔗糖代谢、FoxO信号通路、自噬和谷胱甘肽代谢等，表明细胞膜流动性、能量代谢、自噬和抗氧化系统在大黄鱼适应低温和饥饿联合胁迫过程中发挥重要作用。本研究结果为深入研究低温及其诱导的饥饿对大黄鱼生理功能的影响提供科学依据。
[期刊] 林业科学
[作者]
陆小雨 陈竹 唐菲 傅松玲 任杰
【目的】红花槭秋彩叶的形成,与叶片中花青素苷的含量密切相关。本文旨在揭示红花槭中花青素苷的生物合成机理,为其叶色的定向改良提供理论依据。【方法】为解析花青素代谢物积累和基因表达水平的变化,以转色期同时具有绿叶、红叶和黄叶的红花槭特殊单株为材料,用超高效液相色谱串联质谱和高通量RNA测序的方法分别进行代谢组和转录组分析。【结果】1)在红叶-绿叶、黄叶-绿叶、红叶-黄叶3个比较组中,代谢组正离子模式下分别检测出1 377、1 793、1 098个差异积累代谢物,负离子模式下分别检测出789、699、6 778个差异积累代谢物:红叶与绿叶相比,矢车菊素苷衍生物、天竺葵素苷元和飞燕草素苷元及其衍生物含量大幅上升;黄叶与绿叶相比,矢车菊素苷衍生物、飞燕草素苷及其衍生物含量增加,而天竺葵素苷及其衍生物减少。2) 3个比较组中,转录组测序分别检测出28 536、43 017、27 110个差异表达基因:红叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中89. 5%的基因表达量增加;黄叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中66. 7%的基因表达量增加。3)红花槭花青素苷的生物合成中,有29个差异积累的相关代谢物和48个差异表达基因。4)差异代谢物和基因的网络互作分析显示,ANR和LAR基因正向调节类黄酮产物而逆向调节花青素苷衍生物,ANS和UFGT基因正向调节花青素苷衍生物而逆向调节类黄酮产物。【结论】当红花槭叶片秋季变色时,花青素苷通路中大量基因的表达量上调,同时矢车菊素-3-(6″-乙酰半乳糖苷)和矢车菊素-3-阿拉伯糖苷含量大幅上升,此为红花槭叶片变色的主要驱动因子。
关键词：
红花槭 花青素苷 叶色 代谢组 转录组
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
樊金娟 刘宇 曹樱迪 张微 田静
近年来,土壤重金属污染已成为严重的环境问题,对作物生产、粮食安全和人类健康构成巨大威胁。镉(Cd)由于在环境中具有潜在的毒性和高流动性,使其成为重金属中毒性最大、分布最广泛的污染物之一。玉米作为我国和世界上主要的农作物,具有生物量大,叶片、茎秆Cd富集能力高,其向籽粒转运能力较低的特点,是比较理想的Cd污染土壤修复植物。玉米生长会受到Cd胁迫浓度、胁迫时期及环境条件的影响,且品种间存在差异,不同品种对Cd毒害的耐受性不同。本文在介绍玉米对Cd吸收、转运方式及其在不同器官分布的基础上,着重阐述了Cd对玉米生长发育和对水分代谢、矿质养分代谢、光合作用和呼吸作用等主要代谢过程的影响;并从耐逆性和避逆性两方面探讨了玉米对Cd的耐受机制。结合已有研究发现,现阶段主要以不同玉米品种对Cd胁迫的生理生化响应及其耐Cd差异比较研究为主,对其存在差异的生理、尤其分子机制还缺乏深入研究;同时,对玉米Cd耐受性评价标准不一致,是以生长受到影响的程度还是以器官中镉含量作为品种对镉耐受性的判断标准还有待于商榷。未来这些问题的解决将为利用生物技术手段培育适合不同Cd污染区域的玉米品种,实现玉米产业的可持续发展奠定基础。
关键词：
玉米 镉胁迫 响应 耐镉机制
[期刊] 中国农业科学
[作者]
杨欢 沈鑫 陆大雷 陆卫平
【目的】阐明籽粒建成期高温胁迫持续时间对糯玉米籽粒产量和淀粉品质的影响,为糯玉米品质调优提供支持。【方法】以苏玉糯5号和渝糯7号为材料,人工辅助授粉后利用智能温室进行高温(35℃)胁迫处理,胁迫时间分别为花后1—5 d、1—10 d和1—15 d(DAP),研究其对糯玉米籽粒产量,籽粒淀粉和蛋白质含量,淀粉理化指标(粒度大小和分布、链长分布、晶体结构、糊化特性、热力学特性)的影响。【结果】籽粒建成期高温胁迫显著减少每穗粒数和降低籽粒粒重,进而导致产量损失。与对照相比,1—5、1—10、1—15 DAP高温
[期刊] 海洋渔业
[作者]
谢正丽 宋炜 吉群 曾霖
为探讨铜驯化对高温胁迫下大黄鱼(Larimichthys crocea)氧化损伤和基因表达水平的影响，将体质量为(48.92±3.62) g的大黄鱼暴露在铜离子浓度为0和10μg·L~(-1)的水体中14 d,再暴露在温度为32℃的水体中24 h。结果显示，高温胁迫显著增加了大黄鱼肝脏中活性氧(ROS)和脂质过氧化物(LPO)含量(P<0.05)。铜驯化对常温下ROS和LPO含量不产生影响，而显著降低了高温胁迫下大黄鱼ROS和LPO含量(P<0.05),表明铜驯化缓解了高温胁迫对大黄鱼的氧化损伤。从高温胁迫组vs对照组、铜驯化组vs对照组和(铜驯化+高温胁迫)组vs高温胁迫组中分别筛选到828个、2 311个和1 084个差异基因。GO和KEGG分析发现，差异基因主要富集在与TCA循环、氧化磷酸化、谷胱甘肽代谢、内质网蛋白加工、吞噬体和MAPK信号通路等相关功能上。聚类分析表明，高温胁迫下调了TCA循环、氧化磷酸化、谷胱甘肽代谢、吞噬体和MAPK信号等通路中的大部分基因表达，上调了内质网蛋白加工通路中的大部分基因表达，而铜驯化则对高温胁迫下大黄鱼的这些基因表达调控产生了拮抗效应，表明铜驯化通过改善有氧代谢、抗氧化、自噬和凋亡来提高大黄鱼的高温胁迫耐受性。研究结果可为深入研究铜污染物对大黄鱼高温胁迫耐受性的影响及其分子机制提供基础资料。
[期刊] 西南农业学报
[作者]
尹丽兴
【目的】探究盐碱胁迫对玉米中木质素、叶绿素含量的变化，以及其生物合成途径上关键酶基因表达水平的变化，为揭示玉米响应盐碱胁迫的分子机制、培育抗盐碱玉米新品种提供理论基础。【方法】对玉米苗期进行盐碱胁迫处理，并进行高通量转录组测序、叶绿素和木质素含量测定。【结果】转录组测序共获得39 722个基因，其中差异表达基因12 432个。KEGG注释分析表明，差异基因主要富集在碳代谢、苯丙烷生物合成通路、淀粉和蔗糖代谢通路。生化分析表明，盐碱胁迫下玉米叶绿素含量和总木质素含量分别降低30.45%和31.26%，其中H和S型木质素单体含量降低，而G型木质素单体含量升高。对基因表达水平和成分含量之间的关系分析表明，叶绿素合成酶基因的下调和叶绿素b还原酶基因的上调导致了叶绿素含量的降低，苯丙素生物合成途径中的161个差异表达基因导致木质素和木质素单体含量的变化。【结论】盐碱胁迫抑制玉米木质素的生成，且主要抑制H和S型木质素单体的生成；盐碱胁迫通过调控叶绿素合成酶基因的下调和叶绿素b还原酶基因的上调，致使叶绿素的生成量减少。本研究为采用基因工程进行分子育种提高玉米耐盐碱性和调控玉米木质素含量提供了理论依据。
关键词：
玉米 盐碱胁迫 转录组 木质素
[期刊] 中国农业科学
[作者]
于涛 李耕 刘鹏 董树亭 张吉旺 赵斌
【目的】从蛋白质组学的层面探讨玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性,分析其功能,揭示籽粒自身防御系统的分子调控机理。【方法】大田条件下,以玉米品种登海661(DH661)为供试材料,67 500株/hm2密度下种植,开花期人工饱和授粉后第3、5、10、15、20、30、40和50天(DAP)取果穗中部籽粒。TCA-丙酮沉淀法提取籽粒总蛋白,用同位素标记相对定量(i TRAQ)技术进行蛋白质组学分析。通过匹配Uniprot玉米蛋白数据库鉴定籽粒总蛋白,并且用基因本论(GO)注释按照生物过程、分子功能及细
[期刊] 渔业科学进展
[作者]
杨凯 黄智慧 马爱军 刘晓菲 杨双双
为探索大菱鲆(Scophthalmus maximus)耐高温的分子机制,筛选耐高温相关基因,采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq-2500)分别对5个不同高温处理组的大菱鲆肾脏组织开展转录组测序,进行生物信息学分析,包括GO(基因功能注释)、SSR(简单重复序列)分析等。结果显示,通过组装得到Unigenes总数目为68525,长度范围为201～23456 bp,平均长度为1124 bp,N50长度为2316 bp。将Unigenes分别在Nr、Swissprot、KEGG、KOG、GO数据库进行序列比对及功能注释,共注释25498条,其中,Nr数据库注释到的Unigenes最多;按GO功能分类,共分为细胞组分、分子功能及生物学过程3类,包括56个功能组,其中,大量Unigenes与细胞进程、代谢过程、催化活性、生物调节、应激反应相关。将Unigenes进行pathway注释,归属于218条代谢通路,分为5类KEGG途径:代谢途径、遗传信息处理、细胞过程、环境信息和生物系统。进行转录因子分析,共检测到65类转录因子,其中,C2H2锌指蛋白家族的基因数目最多。通过对不同温度胁迫下基因表达谱结果进行分析,不同温度组之间存在着显著差异,在不同温度胁迫组中,20℃组与28℃组存在差异最大,差异基因达到4734个,其中,上调基因3386个,下调基因1348个。本研究建立了大菱鲆热应激肾脏转录组数据库,为大菱鲆高温胁迫分子机理研究提供了参考数据。
[期刊] 中国水产科学
[作者]
李姗蔚 韩世成 刘英杰 丁璐 魏晓凤 王鹏 孙言春
为探究高温胁迫下虹鳟（Oncorhynchus mykiss）在细胞层面的代谢响应机制，本研究开展20 ℃（T20）和24 ℃（T24）的高温胁迫实验，以肝脏为靶器官，利用UPLC-QTOF-MS代谢组学技术结合PCA、OPLS-DA等多变量统计分析手段进行差异代谢物筛选，确定与差异代谢物相关的关键代谢通路变化。结果显示，T20组共筛选出65个差异代谢物，主要富集于亚油酸代谢、半乳糖代谢、α-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢、嘌呤代谢、鞘脂代谢和谷胱甘肽代谢等17条代谢通路；T24组共筛选出80个差异代谢物，主要富集于亚油酸代谢、视黄醇代谢、甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、α-亚麻酸代谢、谷胱甘肽代谢和甘油酯代谢等15条代谢通路。其中，脂质代谢受到的影响最为显著，其次为氨基酸代谢。研究结果表明，高温胁迫下虹鳟肝脏发生氧化应激，短期内机体调动谷胱甘肽代谢途径加速清除活性氧，但持续的高温胁迫导致了脂质代谢紊乱，DHA和ɑ-亚麻酸等维持细胞正常功能代谢物的减少，致使机体的免疫和抗氧化系统失衡，进而造成肝细胞受损。本研究可为后续针对特定代谢通路的耐高温靶向调控研究提供方向，同时为多视角探究虹鳟耐高温机制提供理论依据。
关键词：
虹鳟 高温胁迫 肝脏 代谢组学
[期刊] 华北农学报
[作者]
曹丽茹 马晨晨 庞芸芸 叶飞宇 王振华 鲁晓民
bZIP转录因子广泛存在于植物中，在调节植物生长发育和非生物胁迫应答中起着重要作用。为探究bZIP转录因子在玉米干旱胁迫响应中的功能，在玉米苗期干旱胁迫处理5 d和复水3 d时，利用转录组测序技术对转录因子基因的表达变化进行分析，筛选到一个响应干旱和复水处理的bZIP转录因子(ZmbZIP26),共表达网络分析发现，ZmbZIP26处于网络调节的核心节点位置。ZmbZIP26基因含有558 bp的开放阅读框，编码185个氨基酸，属于亲水性蛋白。蛋白质进化树及保守序列分析发现，ZmbZIP26蛋白与高粱和芒草同源蛋白的同源性较高，而且在同一氨基酸位置上的保守基序相同。启动子顺式作用元件分析表明，ATG上游2 000 bp区域内含有干旱响应元件、激素响应元件和光响应元件等。qRT-PCR分析发现，ZmbZIP26是组成型表达基因，在幼茎、雌穗和根中高表达，且ZmbZIP26基因积极响应干旱、高温、高盐、氮胁迫及恢复正常的过程，可能在植物的抗逆过程中发挥着重要作用。亚细胞定位分析发现，ZmbZIP26属于核蛋白，定位在细胞核上。蛋白质互作预测发现，ZmbZIP26可能与锌指蛋白、丝氨酸蛋白、钙依赖性蛋白、谷胱甘肽转移蛋白等互作构建了一张调控网络，协同调控玉米生长发育和胁迫应答过程。
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