叶片的光合作用主要发生在叶绿体中,叶绿体的发育受核基因编码蛋白调控。其中,PPR蛋白参与细胞器RNA编辑。在水稻中虽然鉴定出了约450个PPR蛋白家族成员,但只有少数被证明影响水稻叶绿体RNA编辑。利用基因编辑技术创造了新的水稻种质资源和突变体,能够用于水稻育种和基因功能研究。本研究鉴定了一个DYW类型PPR蛋白OsPPR9在水稻叶绿体RNA编辑中的功能。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了Osppr9突变体,该突变体叶片黄化和致死表型;在突变体中,叶绿体发育相关基因表达量降低,光合作用相关蛋白的积累减少。此外,OsPPR9蛋白功能的缺失降低了叶绿体中rps8-C182, rpoC2-C4106, rps14-C80和ndhB-C611 RNA编辑位点的编辑效率,影响水稻叶绿体的生长发育。OsPPR9在水稻叶片中表达量最高和编码一个定位于叶绿体的PPR蛋白。此外,通过酵母双杂验证OsPPR9与OsMORF2和OsMORF9相互作用。总之,我们的研究为探明PPR蛋白在水稻叶绿体发育中的作用提供了线索。
梨果皮的红色主要是由花青苷合成积累导致,以‘巴梨’(‘Bartlett’, BL)和‘红巴梨’(‘Max Red Bartlett’, MRB)为代表的芽变品种是研究梨果皮花青苷合成积累分子机制的理想材料。虽然早前的研究已通过遗传图谱定位了‘红巴梨’果皮色泽的数量性状基因座(QTL),但是决定色泽突变的关键基因及调控机制尚不明确。因此,本研究以‘巴梨’和‘红巴梨’为研究试材,通过对其果皮组织的转录组和DNA甲基化差异比较分析,发现‘红巴梨’的PcHY5 DNA甲基化水平低于‘巴梨’,且PcHY5基因的表达量高于‘巴梨’,由此推测PcHY5 DNA甲基化水平可能与‘巴梨’和‘红巴梨’果皮颜色差异有关,并利用双荧光素酶试验证实了PcHY5不仅能激活花青苷合成相关转录因子PcMYB10和PcMYB114,也能激活花青苷合成基因PcUFGT和转运基因PcGST,说明PcHY5不仅能调控花青苷的合成,还调控了花青苷的转运。进一步,对‘巴梨’和‘红巴梨’PcHY5的关键差异甲基化位点进行了分析,发现‘红巴梨’PcHY5内含子区域的低甲基化水平与果皮红色形成显著相关,而‘巴梨’同一位点的高甲基化水平与果皮绿色显著相关。因此,基于‘巴梨’和‘红巴梨’PcHY5基因差异表达和差异甲基化,结合基因的调控功能验证,推测‘红巴梨’PcHY5 通过DNA低甲基化水平促进其自身基因表达,并调控花青苷合成和转运相关基因的表达,从而促进果皮着色。
本研究比较H/L选育群体和非选育群体的基因组数据和沙门氏菌感染后的脾脏转录组数据,旨在鉴定H/L选育过程中参与脾脏抗菌能力的关键基因。在选择系第10代,从H/L选育系和对照系分别选取41只和31只个体采集外周血样本提取DNA,并基于55K SNP芯片进行基因分型进行选择信号分析;分别选取选育系和对照系群体于7日龄进行鼠伤寒沙门氏菌(ST)感染试验,感染后3d测定肝组织载菌量和血液溶菌酶含量,同时采集脾脏组织(N=9)进行转录组分析;结合选择信号和脾脏转录组结果共同鉴定脾脏中参与沙门氏菌抵抗的候选基因。结果表明,与对照系群体相比,H/L选育群体对鼠伤寒沙门氏菌的抗性更强(P<0.05)。在选育系和对照系之间,鉴定的分化基因主要参与TGF-β信号通路、FoxO信号通路和沙门氏菌感染通路。对所有鉴定得到的脾脏差异表达基因(DEGs)的分析结果表明,沙门氏菌感染途径涉及的G蛋白偶联受体(GPCR)和胰岛素样生长因子(IGF-I)信号通路被显著富集(p<0.01)。基于DEGs和Fst(Fixation index)的综合分析鉴定了参与沙门氏菌感染途径的候选基因,如GPR39、NTRK2和ANXA1。广泛的基因组变化显示了在鸡群中免疫反应的多基因遗传基础。许多与免疫防御功能相关的基因在H/L选育和对照系中差异表达,选育系群体对沙门氏菌表现出更强的抗性。该研究确定了在用ST攻击后易感鸡和抗性鸡中差异表达的基因和通路,以更好地了解宿主对ST感染的免疫抗性。本研究利用动物模型(H/L定向选育系和对照系)的基因组数据和脾脏转录组数据进行了系统性的研究,解析了H/L定向选育后脾脏影响沙门氏菌抗性的分子机制。
冬枣(Ziziphus jujuba cv. Dongzao)是中国优良的晚熟鲜食枣品种。质地是水果的重要感官品质指标。为探究冬枣质地指标间的关系,建立冬枣质地品质评价体系,采用TMS-Touch质地多面分析法(TPA)对采自中国三大主产区的1150个冬枣果实进行8项质地指标测定,包括胶粘性、咀嚼性、内聚性、粘附性、破裂力、弹性、硬度和最大粘附力,其最佳拟合分布分别为弹性—Beta General分布,咀嚼性、胶粘性和硬度—Inv Gauss分布,粘附性和内聚性—Log Logistic分布,破裂力—Pearson分布,最大粘附力—Weibull分布。每项冬枣质地指标均可基于最佳拟合分布,用第10、30、70和90百分位点值划分为极低、低、中、高和极高五个等级。相关分析显示,冬枣质地指标间的28个相关系数中,82%的相关系数达到极显著(p<0.01)。其中,咀嚼性与弹性和胶粘性均呈极显著正相关,相关系数分别达0.8692和0.8096;粘附性与最大粘附力呈极显著负相关,相关系数为-0.7569。在胶粘性、咀嚼性、内聚性、弹性、硬度等5项冬枣质地指标中,各指标均存在关于其余4项指标的多元线性回归方程,决定系数均在0.94以上,平均拟合误差和平均预测误差均小于10%。基于因子分析建立了冬枣质地综合评价模型:Q = 0.370C1 + 0.251C2 + 0.241C3 + 0.138C4,综合得分较高的冬枣果实表现为较高的弹性和咀嚼性,以及较低的最大粘附力和粘附性。通过因子分析和聚类分析,可将8项冬枣质地指标分为4组(内聚因子、粘附因子、梗硬因子和酥脆因子),其代表性指标分别为弹性、粘附性、硬度和破裂力。本研究探讨了冬枣果实8项质地指标及其相互关系,筛选出了代表性指标,并建立了冬枣果实质地评价体系。研究结果可为冬枣质地评价提供方法依据和技术支撑。