科研产出
茶树茎叶并联变异差异表达基因的WGCNA分析
《茶叶科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：茶树茎叶并联突变是一种新型变异，是开发芽头茶、特异性茶产品以及食用观赏两用茶的优质材料。因此，研究茶树产生并联变异的原因，挖掘其关键控制基因，可为当前茶树育种多元化的需求提供新的靶点。以发生并联变异的茶树茎叶为研究材料，以正常茎叶为对照，采用石蜡切片的方法进行组织结构观察，并利用转录组测序技术、加权基因共表达网络分析（Weightedgeneco-expressionnetworkanalysis,WGCNA）技术，挖掘茶树发生茎叶并联现象的关键控制基因。组织结构观察结果表明，并联变异除了可以增加茶叶芽头数量，提高产量以外，还可有效增加茶树茎叶导管面积和导管数量，提升茶树光合能力及抗逆性。转录组测序研究发现，差异基因主要富集在ABC转运蛋白和植物与病原体相互作用两个通路上，分析挖掘关键基因9个。WGCNA共鉴定到26个共表达模块，挖掘性状相关特异性模块2个，筛选核心基因8个。这17个关键控制基因通过3种形式进行调控：ABCB(ATPbindingcassettesubfamilyB)和ABCC(ATPbindingcassettesubfamilyC)家族、RAC3(RAC familysmallGTPase3)、FKBP(FK506-bindingproteins)主要通过参与生长素、细胞分裂素等途径调控茶树新梢细胞分裂、分化；ABCG34(ATPbindingcassettesubfamilyG34)、CDPK2(Calcium-dependentprotein kina2)、 KCS2 (β-ketoacyl-CoAsynthase2)、 LAC11 (Laccase11)、 EP1 (Epidermis-specificsecreted glycoprotein1)、LTP(Lipidtransferprotei))等基因介导参与了茶树细胞壁中的纤维素、木质素、果胶等的生物合成，通过调控细胞壁的合成及延展方向等调节细胞形态发生，从而实现茶树茎、叶脉的并联分化；二甲基甲萘醌甲基转移酶以及组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶则通过DNA甲基化调控基因表达，最终导致茶树茎叶并联这一表观形态的发生。
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综合转录组和代谢组分析揭示嫁接提高烟草钾利用效率的分子机制
《天津农业科学 》 2025
摘要：为了探明嫁接后烟草叶片钾含量增加的分子机制，采用转录组和代谢组学结合的方法，选取钾高效烟草品种五峰2号和主栽烟草品种云烟87为研究对象，比较分析不同烟草砧木之间钾利用效率差异的生物学基础。结果表明，嫁接烟草叶片的钾含量较未嫁接对照云烟87显著增加了90.1%(P<0.05)。通过转录组分析，共鉴定出2 044个差异表达基因，大多数基因富集在植物激素信号转导和MAPK通路中。代谢组分析显示，有175种代谢物存在显著差异，主要涉及氨基酸和碳水化合物等初级代谢物。其中，嫁接烟草叶片中，与糖酵解、氨基酸代谢和三羧酸循环（TCA循环）通路相关的代谢物水平有所增加。通过对上述通路中关键代谢物和基因进行Mantel检验与Pearson相关性分析，确定了2个基因（IAA、CIP1）和3种代谢物（D-果糖、延胡索酸和α-酮戊二酸），这些代谢物和基因与嫁接烟草中钾含量的增加显著相关（Mantel R>0.8或者Mantel R<-0.2,P<0.05）。综上，钾信号转导相关基因的上调和有机酸及糖等初级代谢物的显著增加是嫁接烟草高钾吸收和利用效率的关键因素。
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辣椒果实类胡萝卜素调控因子转录组和靶向代谢组分析
《园艺学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：分析了辣椒自交系1189不同发育时期果实转录组和类胡萝卜素靶向代谢组，基于加权基因共表达网络分析（weight gene co-expression network analysis,WGCNA）鉴定了可能参与调控辣椒类胡萝卜素生物合成相关基因的转录因子。靶向代谢组共鉴定出60种类胡萝卜素代谢物，分析发现，幼果期和绿熟期果实类胡萝卜素主要组分均为叶黄素（73.4%和64.5%），转色期叶黄素含量急剧下降，红熟期主要为辣椒红素（32.5%），无法检测到叶黄素。转录组分析共鉴定出14 148个差异表达基因和15个类胡萝卜素代谢相关差异表达基因。通过WGCNA将筛选所得的12286个差异表达基因划分至16个模块，发现MEdarkseagreen4、MElightcyan1和MEbrown2模块与11种主要类胡萝卜素组分显著相关。基于3个模块中类胡萝卜素相关差异表达基因构建代谢调控网络，并通过分析启动子结合基序，筛选出bHLH48、SEP3、CMB1、AGL27、YABBY2、GT-3B、NF-YA3、NAC2、HOX5和GATA26等10个转录因子可能在类胡萝卜素积累中发挥重要调控作用。
关键词： 辣椒 类胡萝卜素 转录组 靶向代谢组 加权基因共表达网络分析 转录因子
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高温胁迫下萝卜苗期的转录组分析
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】对高温胁迫下萝卜幼苗进行转录组测序分析，筛选不同耐热性萝卜品种间的差异表达基因，为阐明萝卜幼苗响应高温胁迫的分子机制提供理论参考。【方法】以耐热萝卜品种1116T和热敏感萝卜品种Wr129为对象，对其进行高温（40℃）胁迫处理0（常温，对照）和24 h，提取各时间点样品总RNA进行转录组测序，以|log2Fold Change|≥1,P<0.05且TPM≥10为标准，筛选出差异表达基因（DEGs），并进行GO功能注释和KEGG代谢通路富集分析。【结果】随着高温胁迫时间的增加，Wr129和1116T幼苗茎叶逐渐发生萎蔫，胁迫24 h后Wr129叶片萎蔫下垂且干枯变黄，而1116T叶片轻度萎蔫下垂，仍保持绿色。12个文库共获得81.45 Gb Clean data，平均有62.30%的reads比对到萝卜参考基因组的一个位置。从2个不同耐热性品种中共鉴定到2701个差异表达基因。GO功能注释结果显示，2629个差异表达基因在GO数据库中得到注释，其中，有559个差异表达基因被注释为细胞组分类别中的叶绿体被膜、叶绿体基质和叶绿体类囊体3个条目，470个差异表达基因被注释为与胁迫响应相关的生物学过程。KEGG代谢通路富集结果显示，1166个差异表达基因富集到124条代谢通路，其中，有74个差异表达基因富集到光合作用和光合作用-天线蛋白代谢通路，23个基因富集到卟啉和叶绿素代谢通路，大部分基因在高温胁迫下被诱导；35个差异表达基因富集到谷胱甘肽代谢途径，其中14个谷胱甘肽-S-转移酶基因（GSTs）在高温胁迫下上调表达。高温胁迫24 h,Wr129和1116T幼苗叶片PSII的最大光化学效率（Fv/Fm）和总叶绿素含量均下降，但1116T的下降幅度较小。【结论】Wr129和1116T的耐热性存在明显差异，其原因是1116T植株可通过调控光合作用和抗氧化系统相关基因的表达，减缓Fv/Fm和叶绿素含量下降速率，从而提高植株对高温胁迫的耐受能力。
关键词： 萝卜 高温胁迫 转录组 耐热性 光合作用 谷胱甘肽代谢
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功能雄性不育茄子差异基因及代谢途径分析
《生物工程学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：以茄子功能雄性不育系（S13）和可育系（F142）为材料,对花蕾不同发育时期的细胞学特征进行观察,发现S13花药中环形细胞簇的解体时期比F142延迟2 d,开花当天F142的裂口组织及内绒毡层的细胞解体,而S13中无此现象发生。转录组测序分析表明,F142和S13开花前8天、5天和开花当天的花药共有1 436个差异表达基因（DEGs）（651个表达上调,785个表达下调）。GO显著性分析表明差异基因主要富集在生物学过程中涉及单细胞生物过程、代谢过程和细胞过程的单基因簇（Unigene）较多,分子功能中涉及较多的有催化活性和结合功能;KEGG注释发现,差异基因主要富集在次生代谢产物的生物合成、代谢途径、内质网蛋白质加工、氨基酸的生物合成、碳代谢和植物激素信号转导。选取16 465个基因进行加权基因共表达网络构建分析（Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）,共鉴定到15个基因共表达模块,其中3个为S13在3个花蕾发育时期高度相关特异性模块（Plum2、Royalblue和Bisque4模块）;KEGG富集表明,特异性模块可以富集到苯丙烷类生物合成、光合作用、卟啉与叶绿素代谢、α-亚麻酸代谢、多糖的生物合成和代谢、脂肪酸降解以及戊糖与葡萄糖醛酸的相互转化等相关通路,这些基因可能在S13花蕾发育过程中发挥重要作用。研究结果为进一步探索茄子花药开裂机制提供了一定的参考。
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不同褐化程度茶树组培的转录组分析
《基因组学与应用生物学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：茶(Camellia sinensis)为山茶属多年生常绿木本植物，内含茶叶多酚类物质，具有广泛的应用。在茶树组织培养过程中，褐化是一个棘手的问题，阻碍茶树快繁体系的建立。为研究茶树外植体褐化过程中的分子机制，以轻、重两种不同褐化程度的茶树外植体为研究材料，运用RNA-seq技术对样品进行转录组测序和功能分析，共筛选出872个差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs)，其中507个显著上调，365个显著下调。通过GO和KEGG数据库，对DEGs进行功能注释分析，显示茶树组培褐化过程中与衰老、酶氧化和脂膜代谢等过程密切相关。进一步分析发现，在872个DEGs中，2个酶褐化相关基因、2个细胞色素P450转录因子和2个WRKY转录因子，其表达水平在两个样本间差异显著。本研究发现茶叶组织在组培过程中与酶促褐化相关的潜在基因，为解析茶树组织培养褐化过程的分子调控提供了理论依据。
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基于RNA-Seq技术的茶树响应高温胁迫转录组差异性分析
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为探索茶树响应高温胁迫的分子生理学机制,本研究通过转录组和数字基因表达谱技术,对高温胁迫前后的'福鼎大白茶'、'早白尖5号'两组茶树的差异表达进行分析,并基于转录组数据筛选鉴定茶树中与适应高温胁迫相关的保护基因和调控基因.结果显示,项目共测序获得53.7 Gb数据,组装并去冗余后获得的各样本Unigene均超过60 976条,总长度,平均长度,N50以及GC含量分别大于53 974 945 nt,840 nt,1 411 bp和41.36%.使用Blast将Unigene比对到七大功能数据库进行注释,在核苷酸序列信息库(nucleotide collection, NT)中被注释的Unigene序列最多,有109 581 (63.53%)条;高温胁迫后,'福鼎大白茶'高温胁迫(fuHT) vs'福鼎大白茶'常温对照(fuCK)和'早白尖5号'高温胁迫(zaoHT) vs'早白尖5号'常温对照(zaoCK)两个比较组分别筛选获得5 256和5 765个差异性表达基因,其中'福鼎大白茶'上调基因4 379个,下调877个,'早白尖5号'上调基因4 997个,下调768个.将差异基因按GO功能分类,'福鼎大白茶'、'早白尖5号'高温胁迫后差异基因均富集到41个类别中,分属于GO功能分类体系的生物学过程、细胞组分和分子功能.将差异基因进行KEGG功能分析,'福鼎大白茶'、'早白尖5号'两个对比组显著富集的代谢通路(pathway)前3名均为代谢途径、内质网中的蛋白质处理、次级代谢物的生物合成.选取17个在高温胁迫后被诱导的基因,利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)对高通量测序数据进行验证,证明测序结果真实可靠.本研究筛选出大量与高温胁迫相关的响应基因,为下一步耐热茶树新品种的选育提供了更多的理论参考.
关键词： 茶树(Camellia sinensis) 高温胁迫 转录组测序 差异表达基因 qRT-PCR
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根肿菌侵染油菜抗感病品种早期防御酶活性及转录组分析
《植物保护学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为探究抗病和感病2种油菜品种抗病机理及基因表达差异,通过水培法观测油菜抗病品种6M80和感病品种中双11号接种根肿菌后的根毛侵染,利用紫外分光光度法和RNA-Seq技术分别测定根部防御酶的活性及所有的转录序列。结果表明,接菌后3~15 d油菜品种6M80的根毛侵染率显著低于油菜品种中双11号,其根内过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性在接菌后第12天达到峰值,且显著高于油菜品种中双11号,分别为382.50、2 044.44和3 342.22 U·g~(-1)·min~(-1)。与未接菌相比,油菜抗病品种6M80和感病品种中双11号接菌后第3、6、9、12天共分别存在6 607个和2 499个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。功能注释结果表明,大多数DEGs参与信号传导、生物代谢、转录过程及防御机制。油菜品种6M80和中双11号中分别存在82个和53个防御酶相关的DEGs。研究表明,根肿菌侵染油菜抗病品种早期防御酶活性较高,其相关差异表达基因参与木质素生物合成和过氧化氢代谢,并在抗根肿病过程中发挥着重要作用。
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玉米转录组学研究进展
《华北农学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：玉米是我国种植面积最大的粮食作物,是人类食物、动物饲料以及部分工业原料的主要来源。获取特定时空基因转录模式信息对于了解与植物特定表型相关基因表达情况至关重要。转录组学分析是当前研究整个基因组在特定时空表达模式的重要研究方法。综述了近年来有关玉米转录组学的研究进展。
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