基于Illumina高通量测序的泡桐转录组研究

利用新一代高通量测序技术平台Illumina Solexa对泡桐进行转录组测序和数据denovo组装,并对得到的unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。结果表明,N50值为2278bp、平均长度为1410bp的泡桐unigene共有188019条,将其与NCBI的Nr和Swiss-Prot数据库比对后发现,分别有120808条和85880条unigene与其他物种的基因具有同源性。利用COG数据库可将有关的41914条泡桐unigene分成25类,KEGG数据库分析发现共有43553个unigene参与215种代谢通路。找到与木质素合成相关的泡桐unigene。

二倍体和四倍体泡桐对干旱胁迫生理响应差异研究

在土壤相对含水量为75%、55%、40%和25%的盆栽条件下,研究了二倍体毛泡桐(T2)、二倍体豫杂一号泡桐(TF2)、四倍体毛泡桐(T4)、四倍体豫杂一号泡桐(TF4)对干旱胁迫的生理响应。结果表明,随着干旱胁迫的增强,四倍体泡桐与其二倍体泡桐的生理生化指标变化趋势一致,叶片相对含水量和叶绿素含量呈下降趋势,四倍体泡桐的叶片相对含水量和叶绿素含量均高于其二倍体;相对电导率和丙二醛(MDA)含量呈上升趋势,四倍体泡桐小于其二倍体;超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶片可溶性蛋白质含量呈先升高后降低趋势;可溶性糖含量和脯氨酸含量均呈升高趋势,四倍体泡桐高于其二倍体。对25%干旱胁迫下泡桐的各项生理指标利用模糊隶属函数法综合分析,抗旱性大小顺序为T4>TF4>T2>TF2。

四倍体泡桐对盐胁迫生理响应的差异

在不同Nacl浓度(0,0.2%,0.4%,0.6%)下研究二倍体毛泡桐(T2)和二倍体豫杂一号泡桐(TF2)及其四倍体泡桐T4和TF4的生理生态响应特征,并比较四倍体泡桐及其二倍体泡桐的耐盐性。结果表明:随着盐胁迫浓度的增加,2种四倍体泡桐与其二倍体泡桐的生理生化指标变化规律一致,叶片相对含水量和叶绿素含量随盐胁迫浓度的升高呈下降趋势,四倍体泡桐的叶片相对含水量和叶绿素含量均高于其二倍体;相对电导率和丙二醛含量随盐浓度增大呈升高趋势,四倍体泡桐的相对电导率和丙二醛含量均小于其二倍体;SOD活性和可溶性蛋白质含量随盐胁迫的加强先升高后下降;可溶性糖含量和脯氨酸含量随盐浓度的增大呈升高趋势,并且四倍体泡桐高于其二倍体泡桐;对0.6%盐浓度胁迫下四倍体泡桐及其二倍体泡桐的各项生理指标利用模糊隶属函数进行抗盐性评价,抗盐性从强到弱排列为TF4>T4>TF2>T2。

白花泡桐二倍体及四倍体响应盐胁迫的蛋白质组变化的研究

为阐明泡桐多倍体响应盐胁迫的分子机制,本试验以白花泡桐为材料,采用同位素相对标记与绝对定量技术(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)结合液相色谱与串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)定量蛋白质组技术,研究盐处理前后白花泡桐四倍体和对应二倍体的蛋白质表达变化。同时,选择6个差异表达蛋白质进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证。通过比对分析,共鉴定到2 851个蛋白质,有32个是倍性相关的盐应答差异蛋白质。KEGG pathway分析发现,这些差异蛋白质主要参与光合作用,信号转导,植物病原相互作用及淀粉和糖代谢等。其中,2-酮戊二酸脱氢酶E1、过氧化物酶和氢离子转运ATP合酶表达差异显著,表明这些蛋白质可能是潜在的盐应答蛋白质。QRT-PCR验证结果表明,mRNA与蛋白质表达水平不一致。

四倍体南方泡桐和四倍体白花泡桐对盐胁迫的生理响应研究

为了解四倍体南方泡桐(PA4)、四倍体白花泡桐(PF4)及其对应的二倍体南方泡桐(PA2)和二倍体白花泡桐(PF2)耐盐程度的变化,研究了2种四倍体泡桐及其对应二倍体盆栽幼苗对质量分数为0,0.2%,0.4%和0.6%NaCl的生理响应特征.结果表明,随着盐质量分数的增加,2种四倍体泡桐叶片相对含水量和叶绿素含量呈下降趋势,但均高于其对应的二倍体;相对电导率和丙二醛含量呈升高趋势,但均小于其对应的二倍体;SOD活性和可溶性蛋白质含量先升高后下降;可溶性糖含量和脯氨酸含量呈升高趋势,并且高于其对应的二倍体泡桐.对0.6%NaCl胁迫下2种四倍体泡桐及其对应二倍体泡桐的各项生理指标利用模糊隶属函数进行耐盐性评价,耐盐性从强到弱的排列为PF4>PA4>PF2>PA2.

南方泡桐二倍体及其同源四倍体AFLP和MSAP的差异

以南方泡桐（ Paulownia australis）二倍体及其同源四倍体幼苗为材料，分别采用AFLP和MSAP分子标记技术研究其DNA碱基序列及其甲基化的变化情况。研究结果表明：AFLP中平均每对引物扩增出50～70条谱带，南方泡桐二倍体染色体加倍前后DNA碱基序列在AFLP水平上没有发生变化；统计MSAP在100～500 bp的扩增带，二倍体南方泡桐与四倍体南方泡桐酶切位点分别有2059和2214个，发生甲基化的位点分别为34．34％和36．77％，而发生DNA全甲基化的位点则分别为9．76％和11．74％。四倍体南方泡桐与二倍体南方泡桐相比40．80％位点甲基化模式发生了变化，并且同源四倍体南方泡桐的总甲基化水平和半甲基化水平比其二倍体高。

豫杂一号泡桐二倍体及其同源四倍体的AFLP和MSAP分析

植物多倍化既是对自然环境适应的结果,也是推动其进化和物种形成的重要因素。自然界大约70%的被子植物在进化史中经历过一次或多次多倍化过程（Masterson,1994;Wendel,2000）。多倍体植物具有器官和生物量增大的特征及较强适应生物和非生物胁迫的能力（Hilu,1993;Liu et al.,2002）。植物多倍化过程中,在染色体结构（Swapna et al.,

甲基磺酸甲酯对毛泡桐丛枝病苗DNA甲基化的影响

分别采用扩增片段长度多态性(AFLP)和甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术,研究不同浓度甲基磺酸甲酯(MMS)处理毛泡桐丛枝病幼苗后DNA碱基序列及其甲基化的变化,并对发病相关特异DNA片段对应蛋白的功能进行预测。结果表明:健康和丛枝病幼苗及MMS处理后丛枝病幼苗的DNA碱基序列在AFLP水平上相同。随着MMS浓度的升高,处理后丛枝病幼苗的总DNA甲基化水平逐渐升高,但最大浓度(100 mg·L-1)MMS处理后的DNA甲基化水平仍低于健康苗。与毛泡桐丛枝病幼苗相比,MMS处理后丛枝病幼苗的DNA去甲基化多态性皆低于DNA甲基化多态性。序列同源性功能分析结果表明特异DNA甲基化片段对应蛋白功能可能涉及物质和能量代谢、转录和转运、信号转导及致病相关。毛泡桐丛枝病发生可能与其DNA甲基化水平降低和DNA甲基化模式变化密切相关。

泡桐丛枝病发生过程中的蛋白质组学研究

为鉴定与泡桐丛枝病发生密切相关的蛋白质,以毛泡桐健康苗、患丛枝病苗、20 mg/L或60 mg/L甲基磺酸甲酯(MMS)处理的丛枝病苗为实验材料,用同位素标记相对与绝对定量(iTRAQ)技术检测毛泡桐幼苗4个样品的蛋白质表达变化,并进行比对分析。结果表明:在鉴定到的1 622个蛋白质中,共得到35个与泡桐丛枝病发生相关的差异表达蛋白质。在这35个差异表达蛋白中景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase),质膜ATP酶和光合系统Ⅱ 10 kDa多肽等蛋白质表达差异显著,且主要参与了光合生物碳固定、光合作用和氧化磷酸化等生物学过程。

泡桐的microRNAs及其功能预测

以不同种（品种）泡桐叶片为材料，利用第二代高通量测序技术和生物信息学方法构建泡桐小RNA（sRNA）文库，并对其microRNA（miRNA）靶基因功能进行分析。结果表明：在得到的87066707条高质量reads中，能与泡桐转录组完全匹配的有41399208条，占高质量序列的47．55％。sRNA长度主要分布在20—25nt之间，其中，长度为24nt的数量最多，其次为21nt的sRNA。鉴定出的44个保守miRNA分属于14个不同miRNA家族，并且不同miRNA家族的miRNA成员数量也存在差异。对鉴定出的27个新miRNA进行靶基因预测及功能分析，结果为阐明miRNAs在泡桐生长发育过程中的作用奠定基础。

利福平对毛泡桐长链非编码RNA表达谱变化的影响

为阐明lncRNAs对泡桐生长发育的调控作用,以利福平处理前后毛泡桐健康苗为试验材料,利用高通量测序技术研究利福平处理前后毛泡桐长链非编码RNA及其靶基因的表达变化情况。共鉴定出129个差异表达的lncRNAs,其中有83个差异lncRNAs对应289个靶基因,对这些靶基因进行GO功能分类,发现这些差异的靶基因共参与9个GO分类,其中细胞过程、代谢过程及涉及单有机体的靶基因数量最多。KEGG代谢通路分析发现,这些差异靶基因参与了植物激素信号转导、次生代谢生物合成等代谢通路。并采用qRT-PCR技术验证了随机挑选的6个差异表达长链非编码RNA及靶基因,结果与高通量测序数据一致。

白云山自然保护区植物群落多样性分布格局研究

根据白云山自然保护区6个植物群落的样地调查资料,为研究白云山自然保护区植物群落物种多样性的空间分布格局,采用DCCA (detrended canonical correspondence analysis)排序法,从丰富度指数、物种多样性指数、均匀度指数、优势度指数等方面的关系进行了分析。结果表明:在调查样地区域内,乔木层多样性平均指数较低,为1.344,灌木层植物多样性平均指数为3.054,草本植物的多样性指数为2.753,高于乔木层的指数。乔木层丰富度平均指数较低,为2.734,灌木层植物丰富度平均指数为6.447,草本植物的丰富度指数为5.467。通过重要值分析得出华山松的各种指数均高于锐齿槲栎,华山松在调查的群落里占更大优势,更加适应样地内的生长环境,地带性植被总体上表现为向锐齿槲栎(Quercus aliena var. acuteserrata Maxim.)、华山松(Pinus armandii Franch.)林的方向更新。此外,乔木优势树种较为单一,可适当引入当地的其他树种,丰富样地内的物种丰富度,使林分组成更加健全。

基于流式细胞仪对不同品种泡桐倍性及白花泡桐基因组大小的测定

采用流式细胞仪技术,以白花泡桐、台湾泡桐、楸叶泡桐及鄂川泡桐的幼嫩叶片为材料,用LB01解离液获得细胞核悬浮液,并用碘化丙啶(Propidium Iodide,PI)荧光染料进行细胞核染色,建立了一套适于不同品种泡桐倍性及白花泡桐基因组大小测定的方法。利用该方法,以不同品种泡桐的已知二倍体为对照,测得不同品种泡桐四倍体植株的相对荧光强度是二倍体的倍数范围均在2±0.13,符合四倍体细胞核DNA含量的特征;以已知基因组大小的芝麻(Sesamum indicum)和番茄(Solanum lycopersicum)为内标,测得白花泡桐二倍体(B2)的基因组大小为528.24 Mb,白花泡桐四倍体(B4)的基因组大小为1 019.94 Mb。

盐胁迫对南方泡桐基因表达的影响

为阐明泡桐多倍体的耐盐分子机制,以南方泡桐二倍体及对应的四倍体为试验材料,以白花泡桐基因组为参考序列,利用RNA-Seq测序技术,研究了盐处理前后南方泡桐四倍体和对应二倍体的基因表达变化。通过比对分析,共鉴定出与盐胁迫相关的差异表达基因2 940个。对这些差异基因进行GO功能分类,结果显示差异基因共参与了39个分类,集中在细胞、结合、催化等分类功能区的数量最多。KEGG代谢通路分析发现,这些差异表达基因主要参与了Plant hormone signal transduction,Carbon metabolism,Biosynthesis of amino acid等,其中编码MYB、WRKY、bZIP、ATPase等的基因差异表达显著。表明这些基因可能是潜在的盐胁迫响应基因。采用qRTPCR技术验证了随机挑选的9个差异表达基因,结果与转录组测序数据趋势一致。