本研究旨在比较泌乳期与干乳期水牛(Bubalus bubalis)差异血清生化指标及差异血清代谢物的组成,探讨血清生化指标与代谢物的相互关联,进一步了解水牛营养代谢过程的调控机制.选取泌乳期(泌乳第100～200天)健康水牛9头和干乳期(停乳后第30～60天)健康水牛9头,每头牛采血清样本两份,一份用生化分析仪进行20项指标检测;另一份用超高效液相色谱-串联质谱法(ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)检测分析水牛血清中内源性代谢物.在生化指标检测结果中,泌乳期的谷草转氨酶/谷丙转氨酶(P＜0.05)、甘油三酯(P＜0.01)显著低于干乳期的,说明水牛在泌乳期时对酯类物质的利用效率更高;而泌乳期的胆固醇(P＜0.01)、低密度脂蛋白(P＜0.01)、高密度脂蛋白(P＜0.001)、尿素氮(P＜0.01)、葡萄糖(P＜0.01)和免疫球蛋白A(P＜0.000 1)等指标显著高于干乳期的,说明泌乳期时水牛的物质代谢更高.对于血清代谢物进行分析得出共有183种代谢产物在2个时期中存在显著差异(P＜0.05,VIP＞1),这些代谢产物共富集到8条显著不同的代谢途径,分别是D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢,精氨酸和脯氨酸代谢,色氨酸代谢,卟啉和叶绿素代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,组氨酸代谢,不饱和脂肪酸的生物合成,以及氮代谢(P＜0.05).这些结果说明在泌乳期时,水牛吸收的营养物质主要用于参与多种氨基酸的合成及脂肪酸的合成与利用.

以条纹自交系西瓜(TD)和网条突变体西瓜(WT)为材料,通过分离群体的条纹性状比例探索西瓜的条性状遗传基础;以转录组测序及表达差异分析为基础,探索网条突变体西瓜在不同发育阶段的表达谱变化,筛选出条纹自交系与网条突变体西瓜之间表达差异显著的基因57个,主要富集于光合作用天线蛋白通路、生物碱生物合成通路、氨基酸代谢通路等7种代谢途径;通过加权基因共表达网络对核心基因的进一步分析,初步挖掘出部分网条突变体西瓜中有关生物胁迫抗性的基因变化情况,进一步筛选确定西瓜深绿条纹基因(ClGS,watermelon dark-green stripe)、类半胱氨酸蛋白酶抑制剂5编码基因、UDP-葡萄糖基转移酶编码基因、类长春碱合成酶编码基因、叶绿素a-b结合蛋白编码基因可能是决定西瓜网条果皮性状的核心基因;qRT-PCR验证结果表明,条纹自交系西瓜与网条突变体西瓜在基因表达上存在明显差异.本研究为西瓜不同果皮条纹育种提供了新的种质资源,也为阐明西瓜不同果皮条纹性状形成的分子调控机制提供了一定的理论依据.

为揭示赤皮青冈叶色黄化变异机制,该研究以赤皮青冈叶色变异植株和正常植株的叶片为试验材料,采用超高效液相色谱串联质谱法和高通量RNA测序技术分别进行代谢组和转录组分析.结果表明:(1)代谢组在正离子(POS)、负离子(NEG)模式下分别检测出正常植株和突变体之间存在 257 个和 357 个显著差异代谢物(SCMs),其中槲皮素、白矢车菊素、杨梅素等多种黄酮类化合物及其糖苷衍生物(吡喃酮啡肽A、异鼠李素 3-葡糖苷酸等)在突变体中显著上调,而叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等色素含量则显著下降.(2)转录组测序检测出 4 146 个差异表达基因(DEGs),其中 1 711 个基因上调表达,2 435 个基因下调表达.(3)KEGG富集分析表明,SCMs和DEGs显著富集到光合作用、卟啉与叶绿素代谢、类黄酮生物合成等途径.综上表明,突变体叶色黄化可能是受到叶绿素合成受阻、叶绿体发育异常及黄酮物质合成增加等因素的综合影响.此外,MYB和bHLH家族基因在突变体中显著上调,证实该两类转录因子参与调控类黄酮生物合成.该研究结果为植物黄化突变的分子机制研究提供了新的见解,也为叶色功能基因挖掘与园林植物育种工作提供了参考.

[目的]通过组学技术研究持续喷水处理对芒果叶片产生的影响,揭示喷水处理影响"午休"的分子机制,进一步优化喷水处理条件,为达到最佳效果提供科学依据,并对提高芒果产量和品质以及响应国家减肥增效政策具有理论意义.[方法]以元江"台农一号"芒果为材料,对坐果期芒果在"午休"时段(12:30-14:10)喷水3次,每次喷水20 min,间隔20 min,以不喷水为对照,并以2组3个不同时期叶片进行Illumina Hi SeqTM 6000高通量转录组测序分析,用GO和KEGG数据库分析"午休"时段喷水和不喷水处理的差异表达基因(DEGs).用差异表达基因分析工具(DESeq)对基因表达进行差异分析,以|log2αFC|＞1,P＜0.05为筛选差异表达基因的条件.[结果]3个时期分别获得3 789,2 885,1 667个差异表达基因.GO分析表明差异基因与细胞组分分类中的膜、膜的固有成分、膜的组成成分等密切相关,KEGG分析差异表达基因主要富集在植物激素信号转导、植物MAPK信号通路、植物昼夜节律、氨基糖和核苷酸糖的代谢、类黄酮生物合成、光合生物碳固定、角质和亚硫酸盐及蜡的生物合成、卟啉和叶绿素的代谢、淀粉和蔗糖代谢以及甘油酯质代谢等途径.根据富集结果筛选8个差异表达基因,经实时荧光定量验证,基因表达趋势与转录组测序结果相符.[结论]CAO和POR基因表达延后,表明喷水处理可延长叶绿素的合成时间;FBP和SBP的基因表达略微降低,表明叶面喷水调控基因的表达量降至缓解芒果"午休"的最适范围内,有利于树体积累碳同化物,从而提高光合效率.

为阐明珍珠芦荟叶色突变的变异机制,以珍珠芦荟(Aristaloe aristata)叶色失绿突变体'MT-1'及其叶色正常种质'WT-18'为试材,对其表型特征、叶片超微结构、光合色素含量、叶绿素荧光参数、差异代谢产物等方面进行了对比研究.结果表明,与'WT-18'相比,突变体'MT-1'从幼叶开始呈现出黄化条斑现象,且株型变小、生长缓慢;气孔数量少且小,形状由长方形变成正方形;叶绿体数量及内部片层数量变少、体积也明显变小;光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量和叶绿素荧光动力参数(Fo、Fm、Fv/Fm、ФPSⅡ、qP、qN和ETR)均显著降低.'MT-1'和'WT-18'的代谢产物差异明显,KEGG代谢通路分析表明,大多数差异代谢物富集到氨基酸代谢、糖代谢、脂类代谢、核酸代谢、次级代谢产物生物合成等途径.因此,叶绿体相关基因的改变可能是发生叶色失绿突变的重要原因.

目的 采用代谢组学技术,分析识别结肠组织的代谢模式,探讨针灸抑制腹泻型肠易激综合征(irritable bowel syndrome with predominant diarrhea,IBS-D)模型大鼠肠道炎症反应的作用机制.方法 随机将45只SD大鼠分为3组,即对照组、模型组、针灸组.模型组与针灸组采用急、慢性应激相结合方法制备IBS-D模型大鼠.针灸组在造模同时给予针灸"足三里""关元""内关"治疗,每日1次,共28日.通过观察稀便率、结肠组织病理学变化、ELISA检测血清和结肠黏膜肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素(interleukin,IL)-6、IL-1β 含量及测定结肠转运功能评价肠道功能.利用TM广靶代谢组学技术对三组大鼠的结肠组织样品进行代谢轮廓分析,利用PCA和OPLS-DA等多元统计分析方法,并结合数据库筛选差异代谢物,利用KEGG找到富集代谢通路.结果 造模后,模型组稀便率较对照组升高,差异有统计学意义(P＜0.01).与模型组比较,针灸组稀便率降低(P＜0.01).模型组与对照组比较血清TNF-α、JL-6、IL-1β含量上升,差异有统计学意义(P＜0.05);针灸组与模型组比较血清TNF-α、IL-6、IL-1β含量下降,差异有统计学意义(P＜0.05).模型组与对照组比较结肠黏膜TNF-α、IL-1β含量上升,差异有统计学意义(P＜0.05).模型组与对照组比较,结肠黏膜IL-6含量差异无统计学意义(P＞0.05).针灸组与模型组比较,结肠黏膜TNF-α、IL-6、IL-1β含量差异均无统计学意义(P＞0.05).与对照组比较,模型组玻璃小球排出时间减少(P＜0.05);与模型组比较,针灸组玻璃小球排出时间增加(P＜0.05).模型组大鼠结肠组织可见明显粘膜层厚度变薄,较多腺体消失,局部可见明显腺体损伤,同时可见较多细胞核固缩胞体消失,空洞明显;针灸组大鼠有较多炎症细胞浸润于粘膜层顶端,少量腺体损伤.与对照组比较,模型组的代谢物肉碱C13:0上调,肉碱C7:DC水平下调,L-苯丙氨酸-L-亮氨酸水平上调,环(酪氨酸—亮氨酸)水平上调,甘油2-磷酸水平下调;与模型组比较,针灸组代谢物肉碱C13:0水平下调,肉碱C7:DC水平上调,L-苯丙氨酸-L-亮氨酸水平下调,环(酪氨酸-亮氨酸)水平下调,甘油2-磷酸水平上调.模型组与对照组对比差异代谢途径有2条,分别是色氨酸代谢、类固醇激素生物合成.针灸组与模型组对比差异代谢通路有1条,是卟啉与叶绿素代谢.结论 从结肠组织代谢组学的角度,针灸可能是通过调节代谢物肉碱C13:0、肉碱C7:DC、L-苯丙氨酸-L-亮氨酸、环(酪氨酸—亮氨酸)、甘油2-磷酸的水平,调节卟啉与叶绿素代谢通路,发挥抑制肠易激综合征肠道炎症反应的作用.

氮是植物生长发育中重要的营养元素,是构成蛋白质和核酸等生命物质的主要成分,同时又是叶绿素、生物碱和植物激素等的组成部分,参与植物体内重要的物质代谢过程.在植物组织培养中,氮同样具有重要作用,能够促进组培产物的生长发育、诱导、分化以及促进次生代谢产物累积.该文对药用植物组织培养基中氮源的组成、氮源吸收与同化、氮源对组织培养物生长发育以及氮对组培物中次生代谢产物生物合成的影响及作用机制进行综述,旨在探讨氮对植物组织培养的作用,为氮在植物组培中的应用提供理论依据.

[目的]维生素B1(vitamin B1,VB1)是生物所必需的微量元素,其作为多个酶的辅因子,参与重要的细胞代谢途径,而水稻中维生素B1 合成途径还有待深入研究.本研究旨在解析水稻维生素B1 合成相关基因OsTHIC的生物学功能.[方法]综合运用诱变技术、色素测定、Mutmap+、基因编辑及非靶向代谢组分析等手段克隆目的基因并解析其功能.[结果]从EMS诱变的水稻突变体库中发现一个心叶白化致死突变体wll1(white leaf and lethal 1).wll1 从四叶期开始出现心叶白化表型,白化表型逐渐扩展到其他叶片并导致幼苗死亡.与野生型相比,wll1 的叶绿素含量与类胡萝卜素含量显著降低.利用Mutmap+及基因编辑技术,确定目的基因为维生素B1 合成相关基因OsTHIC.OsTHIC在叶片具有较高表达量,OsTHIC蛋白定位于叶绿体.wll1 及OsTHIC的敲除突变体中维生素B1 含量均显著低于野生型,外施维生素B1 可以恢复wll1 的突变表型.外施维生素B1 及OsTHIC突变均会影响维生素B1 合成相关基因的表达.非靶向代谢组测序分析表明,野生型与wll1差异代谢物在氨基酸的生物合成、辅因子的生物合成、ABC转运器及氨酰基-tRNA的生物合成等方面显著富集.[结论]OsTHIC通过调控维生素 B1 含量,参与氨基酸合成等代谢过程,在水稻生长发育过程中发挥重要作用.

为了探究光信号引起AmRosea1过表达84K杨(Populus alba×P.glandulosa'84K')植株颜色变化的原因,以野生型和AmRosea1过表达84K杨为试验材料,开展LED光、自然光、LED红光、LED蓝光和LED红蓝光处理,测定不同光强和光质下野生型和转基因株系的生理指标变化情况.结果显示:在不同光强下,与LED光处理相比,自然光处理下转基因株系叶片变红,花青素和可溶性糖含量升高,叶绿素含量和POD活性降低.不同光质处理30 d后,与LED红光和蓝光相比,在LED红蓝光诱导下,转基因株系叶片变红,且花青素含量升高,可溶性糖含量和POD活性下降,叶绿素含量略有降低.根据试验结果推测,强光和红蓝光质能激活AmRosea1过表达84K杨的花青素生物合成通路,使转基因株系积累大量的花青素,从而使植株叶片变红.

枫香因其树形优美,入秋后叶色红艳或橙黄,极具观赏价值,是优良的景观生态树种.为了解枫香叶片变色及其次级代谢过程的遗传基础,该文以枫香 5 个叶片变色期叶片混合样品为材料,利用单分子实时测序技术(PacBio平台)对其进行全长转录组测序.结果表明:(1)全长转录组测序共获得 41.04 Gb的高质量数据,从中鉴定出全长非嵌合序列 563180 条,通过聚类和去冗余,获得 27269 条高质量全长转录本.在 27269 条全长转录本中预测到 2035 条长链非编码RNA(lncRNA),并检测出 14892 个简单重复序列(SSR)位点和1856个转录因子.(2)基因注释结果表明,NR、GO、COG、KEGG 等 8 个数据库共注释了24857条转录本,KEGG数据库共获得了 124 个条代谢途径,主要有核糖体、碳代谢、氨基酸生物合成等,在类黄酮和叶绿素代谢途径中分别有 49 和 71 个转录本参与.上述结果初步揭示了枫香叶片变色期转录组信息以及功能特性,为后续研究枫香叶片变色分子机制、色素代谢合成途径和调控、相关功能基因克隆以及叶色改良提供基础数据.