水稻响应白叶枯病菌侵染的转录组分析

【目的】分析白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryae,Xoo)侵染不同时间点的水稻转录组数据,了解其响应侵染过程中抗病相关基因的表达情况,为明确水稻对白叶枯病菌感病机制以及培育新的抗白叶枯病水稻品种提供理论参考。【方法】以含有广谱抗性基因Xa23的水稻品系CBB23为试验材料,对其叶片接种高致病性的野生型Xoo菌株N3-1,将接种0、48和72 h水稻样品总RNA进行转录组测序(RNA-Seq)。以|log2Fold Change|≥1,且错误发现率(False discovery rate,FDR)<0.01为标准筛选差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),并进行GO功能注释和KEGG通路富集分析;通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证RNA-Seq结果的可靠性。【结果】RNA-Seq转录组测序结果共获得约54.63 Gb Clean data,样品平均数据量约为6.07 Gb,Q30碱基准确率在94.34%及以上。与对照组0 h相比,水稻CBB23在接种48和72 h两个时间点分别鉴定出2361和2117个DEGs,其中48 h上调基因1650个、下调基因711个,72 h上调基因1440个、下调基因677个。GO富集结果表明,水稻的DEGs显著富集于芳香族氨基酸的代谢及二萜类的生物合成。KEGG通路富集结果表明,DEGs富集于苯丙氨酸和苯丙素类的生物合成。DEGs的分析结果表明,SWEET基因家族中的OsSWEET14基因在接种后表达明显升高,而白叶枯病抗性基因Xa23在接种后几乎没有表达。对转录因子中的WRKY家族进行分析,发现与Xoo抗病相关的WRKY转录因子表达明显下降。钙依赖蛋白激酶(CDPK)表达明显升高,丝裂原活化激酶(MAPK)表达不变。qRT-PCR的基因表达检测结果与RNA-Seq结果趋势基本一致。【结论】水稻CBB23在抵御白叶枯病菌菌株N3-1侵染过程中的氨基酸代谢及次级代谢过程明显增强;感病基因OsSWEET14在侵染过程中被诱导表达,可能是水稻中被调控的关键感病基因之一。与抗病相关的转录因子表达既有上调也有下调。表明水稻在响应病原菌侵染过程中会发生复杂的转录调控网络变化,通过信号通路之间的信号传递,进而调控整个抗(感)病过程。

基于原子力显微镜对黄单胞菌的表面形貌观察及超微剖析

原子力显微镜是1986年发明的一种用于观察样品表面纳米级三维结构的显微技术。近年来,越来越多的生物研究中开始使用原子力显微镜对生物样品的微观结构进行研究。与光学显微镜和电子显微镜的成像原理不同,原子力显微镜的观察主要依靠纳米级的探针对样品表面进行接触式扫描,无需对样品进行染色、包被处理即可获得样品三维高分辨率图像,同时还可以利用纳米探针对样品进行力学以及其它微操作,从而提供更多的生物特性与信息。黄单胞菌属致病菌是一类有广泛寄主范围的致病菌,其侵染对象涵盖众多瓜果、蔬菜,甚至水稻、木薯等粮食作物,危害极大。对黄单胞菌的功能基因组研究方兴未艾,然而,对黄单胞菌突变体的高分辨率个体表型观察、菌体解剖研究一直是空白。本研究利用原子力显微镜成功地对十字花科黑腐病病菌Xcc 8004菌株进行了表面结构观察,并对戊二醛固定样本进行了表面超微解剖,为黄单胞菌的功能基因研究提供了新颖的表型观察和研究手段。

初中物理概念教学提效策略

核心素养已成为新一轮课改的关键词,初中物理概念教学面临着由知识传授向学生学科核心素养发展转变的挑战。在核心素养视域下,通过适时的前沿科技和生活化的实例融合讲解抽象的物理概念,重视连接日常生活实际,创设真实情境,引导学生自主探究,能够提高学生对物理概念的理解与运用能力,发展学生核心素养。