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Plant|高NUE(T29)和低NUE(T13)基因型的转录组分析确定苎麻中氮胁迫的不同响应模式

Plant|NUET29)和低NUET13)基因型的转录组分析确定苎麻中氮胁迫的不同响应模式

2020619日,中国农业科学院韧皮纤维作物研究所的谭龙涛等在Plant上发表了题为“Transcriptome Analysis of High-NUE (T29) and Low-NUE (T13) Genotypes Identified Different Responsive Patterns Involved in Nitrogen Stress in Ramie (Boehmeria nivea (L.) Gaudich)”的研究文献,该文献用高NUET29)和低NUET13)基因型的转录组分析确了定苎麻中氮胁迫的不同响应模式。

文章来源






背景:苎麻茎中提取的纤维是最强的天然细纺织纤维之一,近年来,苎麻的已成为作物研究的一个热点。减少苎麻领域的人力和环境成本以及与氮损失和污染相关的风险至关重要。氮利用效率(NUE)对植物的生长和发育有重要影响。研究通过比较高NUE和低NUE苎麻之间的转录组全基因表达在氮缺乏和正常条件下的基因型,以鉴定有助于苎麻对氮缺乏的适应性的转录组表达模式。

 

结果:在缺氮胁迫下处理45天后,两种基因型均显示出茎和根生物量显着下降。因此,缺乏会抑制苎麻的生长,而与NUE的表现无关。

氮不足时苎麻基因型的植物生长性能

1. 氮不足时苎麻基因型的植物生长性能.NDN缺乏条件,NN:正常N条件.

 

对高NUE和低NUE苎麻基因型转录组测序和差异基因表达进行整体分析,所有测序读数均与单基因重新排列,观察到重复之间的显著相关性,这表明重复文库中这些单基因转录本的丰度相似。

两个生物学重复中每个基因的表达水平之间的相关性

两个生物学重复中每个基因的表达水平之间的相关性

2. 两个生物学重复中每个基因的表达水平之间的相关性.

 

上调和下调的DEG数量是通过两种方法和基因型的比较来确定,在这四个比较中,鉴定出1699个单基因,包括1265个唯一的NR数据库匹配。

不同处理的DEG的维恩图


3. 不同处理的DEG的维恩图. A.与对照相比,对N亏缺有响应的DEG,红色代表上调的DEG,绿色代表下调的DEG.B.响应不同基因型的DEG,红色表示高NUE T29中的DEG,绿色表示低NUE T13中的DEG.

 

N缺乏中每个基因在T29_TT13_T倍数变化值中的比率关系表明,在T29N缺乏条件下,基因反应较不敏感,另外,T13中许多上调的基因已经在T29中以更高的水平表达,印证了我们的结果。

高NUE T29和低NUE T13之间的基因表达散点图

4. NUE T29和低NUE T13之间的基因表达散点图.

 

T13_T相比T29中的N缺乏反应较不敏感,并且在T29_C中表达相等甚至更低。结果表明,高NUE基因型T29在氮缺乏时反应减少。

高NUE T29和低NUE T13在187个下调的T13_T与T13_C特异表达基因之间的相对比率散点图

5.NUE T29和低NUE T13187个下调的T13_TT13_C特异表达基因之间的相对比率散点图.

 

为了验证Illumina测序技术的可靠性,在N缺乏下,从两种基因型中随机选择了15个基因用于定量RT-PCR分析。结果表明,这些基因均具有不同的表达水平,基于qRT-PCR的表达变化趋势与DGE分析所检测的相同。

 

结论:苎麻植物以复杂的方式对环境作出反应,在氮缺乏胁迫下,不同基因型的基因表达变化幅度也不同。我们的结果更进一步揭示了苎麻的抗逆性调控机制,解释了为什么高NUE基因型在低氮胁迫下比低NUE基因型具有更高的产量和生长。此外,这三个基因类别提出了苎麻对氮缺乏胁迫响应方式的假设,有助于解释生物和非生物胁迫下植物的其他差异。


论文链接:

https://doi.org/10.3390/plants9060767

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Plant|高NUE(T29)和低NUE(T13)基因型的转录组分析确定苎麻中氮胁迫的不同响应模式
2020年6月19日,中国农业科学院韧皮纤维作物研究所的谭龙涛等在Plant上发表了题为“Transcriptome Analysis of High-NUE (T29) and Low-NUE (T13) Genotypes Identified Different Responsive Patterns Involved in Nitrogen Stress in Ramie (Boehmer
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实验

服务简介
一、酵母单杂交

酵母单杂交技术是在酵母双杂基础上发展而来的一种研究核酸-蛋白相互作用的工具,被广泛用于研究真核细胞内基因的表达调控,如鉴别DNA结合位点发现潜在的结合蛋白基因、分析DNA结合结构域信息等。

 

 二、酵母双杂交

酵母双杂交及系统是一种鉴定和检测活细胞内蛋白质相互作用的研究方法,是在真核模式生物酵母中进行的,因其具有灵敏性高、功能强大、适用范围广等特点,现已被应用于多个研究领域。分为膜蛋白和核蛋白双杂交。


应用领域
植物:自交不亲和机理研究

病毒:朊蛋白、病毒蛋白相互作用蛋白筛选

信号通路:转录因子、雌激素α受体相互作用蛋白筛选

癌症医学:癌症相关蛋白、凋亡相关蛋白相互作用蛋白筛选

寄生虫医学:毒力因子致病机制研究、半乳糖凝集素互作蛋白筛选

基础原理研究:肌球蛋白、蛋白酶体调节因子相互作用蛋白筛选、受精卵发育

   

项目名称

内容

交付标准

服务周期

酵母双杂文库构建

RNA提取、反转录、 cDNA处理、基因与载体的连接、文库质粒提取、文库产品指标

酵母双杂交文库甘油菌、酵母双杂交文库质粒、文库构建报告、文库构建图片

25个工作日,如需转化酵母延长15个工作日

酵母双杂文库筛选

诱饵质粒构建与活测、与双杂库共转感受态酵母、文库筛选、阳性克隆鉴定、回转验证

完整的筛库流程实验报告、鉴定出的阳性克隆测序

2个月左右

 

订购信息

 

文库构建流程

总RNA提取——mRNA分离——cDNA合成——基因与载体的连接——文库质粒提取——文库产品指标

单/双杂筛选流程

诱饵质粒构建与活测——与单/双杂库共转感受态酵母——文库筛选——阳性克隆鉴定——回转验证——报告整理

 

样品要求
细胞样本:细胞数量大于1×10^7;动物样本:大于1 g;植物样本:大于2 g;总RNA:大于200 µg
筛选服务:客户提供诱饵基因或构建好的诱饵质粒

 案例分析

1载体构建
根据客户提供序列构建 BD 重组载体,进行引物设计和测序验证。
2自激活检测结果

  

                                     pGADT7-LargeT/pGBKT7-p53 为阳性对照

                               pGADT7-LargeT/pGBKT7-LaminC 为阴性对照

实验现象结论

对照菌株在 SD-TL 缺陷平板上都能正常生长,而仅有阳性对照可在 SD-TLHA缺陷平板生长。pGADT7+pGBKT7-ABC 转化子中随机挑选的 6 个菌落在 SD-TLHA 缺陷平板上不能生长,生长状态同阴性对照,因此不存在自激活。

结果:ABC 诱饵克隆没有自激活作用。

3文库筛选

4阳性克隆鉴定

 

      筛库阳性克隆 ADE2 和 HIS3 报告基因检测

编号 1-34 分别是筛到的 34 个初始阳性克隆,编号“+”为阳性对照,编号“-”为阴性对照。

 

在 ADE2 和 HIS3 报告基因的检测结果中,可以看到,阳性对照在SD-TL和SD-TLHA 都能正常生长,而阴性对照由于不会激活 ADE2 和 HIS3 报告基因,在 SD-TL 可以正常生长,但在缺少 Histidine 和 Adenine 这两种成分的 SD-TLHA 平板上不能生长。因此,在34个初始阳性克隆中,除 4、8、26、28、30、32、33、34 号之外均能在SD-TLHA 生长,表明激活了HIS3和ADE2 报告基因。

 

5)回转验证

 

阳性克隆回转验证 His Ade 报告基因检测

 

15 种阳性克隆在SD-TLSD-TLHA 缺陷平板的生长情况。标注“+”为阳性对照,标注“-”为阴性对照。

 

结果显示,15 个阳性克隆中 22 号不能激活 HIS3 ADE2 报告基因;其余均能激活 HIS3 ADE2 报告基因。

 

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