采后黄瓜响应低温胁迫的转录组学分析

采后黄瓜对低温敏感,在低温贮藏期间很容易发生冷害,会造成较大的采后损失。本研究采用转录组测序结合生物信息学分析的方法,分析了采后黄瓜在短时冷害温度处理后的转录组变化。结果显示,采后黄瓜在5℃贮藏期间,冷害指数和相对电导率逐渐增加,叶绿素荧光逐渐降低,表明采后黄瓜在5℃贮藏期间产生了明显的冷害。与处理前相比(0 h),处理12 h导致1500个基因差异表达,其中706个基因表达上调,794个基因表达下调。与0 h相比,处理72 h导致7799个基因差异表达,其中3995个基因表达上调,3804个基因表达下调。KEGG富集结果显示,低温处理导致的差异表达基因显著富集在植物激素信号转导、苯丙氨酸代谢、植物与病原菌互作和苯丙烷素合成途径中。GO富集分析的结果显示,在生物过程分类下,差异表达基因主要参与以DNA为模板的转录调控、蛋白磷酸化和跨膜转运等过程;在细胞组份分类下,差异表达基因主要富集在细胞膜组份和细胞核;在分子功能分类下,差异表达基因主要与ATP结合、蛋白苏氨酸/丝氨酸激酶活性、DNA结合和转录因子活性等功能有关。在低温处理12 h时,与激素信号有关的基因显著表达。但在低温处理72 h时,与植物-病原菌互作以及苯丙烷素合成有关的基因被显著诱导,表明植物激素参与了早期的低温信号传递,诱导病程相关基因表达以及苯丙烷素合成可能是采后黄瓜提高耐冷性,应对低温胁迫的重要机制。本研究结果为采后黄瓜适应低温胁迫,并对低温胁迫作出抗性的分子机理提供了新见解,也为耐冷黄瓜新品种培育提供了重要基因资源。

粉蕉PAL家族基因的鉴定及其在逆境胁迫下的表达分析

苯丙氨酸解氨酶(PAL)在植物生长发育和对生物/非生物胁迫的响应中起着重要作用,因此有必要对香蕉中的PAL家族基因进行详细的研究。本研究从粉蕉基因组中鉴定出8个MaPAL基因,分别命名为MaPAL1~MaPAL8,在系统发育树中MaPAL6基因单独被分成一支。根据基因系统进化关系、蛋白质结构域和基因结构的分析,8个MaPAL基因属于PAL家族基因。转录组分析结果表明,MaPAL基因参与了粉蕉的发育、成熟以及对生物/非生物胁迫的响应。MaPAL4基因在所有果实发育和成熟阶段都表现出高表达。MaPAL1和MaPAL7基因可能对非生物胁迫有响应,MaPAL2和MaPAL8基因的表达在香蕉枯萎病菌4号生理小种(Foc4)侵染时被明显抑制,可能响应Foc4的侵染。和巴西蕉相比,MaPAL基因在粉蕉中被低温和渗透胁迫诱导的程度要高。本研究结果为进一步研究香蕉PAL家族基因的功能提供了基础,也为香蕉遗传改良提供了潜在基因资源。

木薯UDP依赖型糖基转移酶基因MeUGT25在抗细菌性枯萎病中的功能研究

【目的】克隆木薯中UDP依赖型糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases,UGTs)基因MeUGT25,并进行抗枯萎病功能研究,为木薯抗病分子育种提供新的基因资源。【方法】通过RT-PCR技术从木薯叶片(SC124)中克隆MeUGT25基因。随后,利用病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)和地毯草黄单胞菌(Xamthomonas axonopodis pv.Manihotis,Xam)侵染试验研究MeUGT25基因在木薯中的抗病功能。【结果】病菌Xam能显著诱导MeUGT25基因的表达。在3株阳性干扰植株中,qRT-PCR检测显示它们的MeUGT25基因表达量分别降低71%、70%和69%。Xam侵染试验结果表明,叶片接种Xam 6 d后,MeUGT25V-2和MeUGT25V-3植株叶片上的细菌数量相比对照明显增多,但MeUGT25V-1阳性植株的细菌统计数量和对照叶片相比没有显著差异。然而,从叶片的发病情况来看,3个干扰植株叶片上的菌斑均比对照明显。【结论】降低木薯叶片中MeUGT25基因的表达量会影响叶片抵抗Xam病菌侵染的能力,推测MeUGT25基因在木薯抗枯萎病中发挥正调控作用。