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期刊信息/Journal information
南方农业学报
广西壮族自治区农业科学院
南方农业学报

广西壮族自治区农业科学院

李杨瑞

月刊

2095-1191

nfnyxb@163.com

0771-3243905、3244920

530007

广西南宁市大学东路174号

南方农业学报/Journal Journal of Southern AgricultureCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是由广西农业科学院主办的综合性农业科技期刊,主要报道农业科研新成果、新技术、新方法,农业生产新经验、新产业等。
正式出版
收录年代

    基于高通量转录组测序的牦牛和犏牛附睾尾部差异表达基因分析

    赵旺生李柯锐张婷婷潘美兰...
    1273-1282页
    查看更多>>摘要:[目的]探明牦牛和犏牛的附睾尾部差异表达基因(DEGs),筛选出与精子成熟和贮存密切相关的功能基因,为揭示犏牛精子发生及其成熟过程的分子机制打下理论基础.[方法]以牦牛和犏牛的附睾尾部为研究对象,通过Illumina 127-HiSeq 2000平台完成高通量转录组测序,经过滤、质量控制及拼接组装后,依据FDR<0.05且|log2 Fold Change|>1的筛选标准,通过EBSeq筛选出DEGs,然后进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析,并以实时荧光定量PCR验证高通量转录组测序数据的准确性.[结果]在牦牛和犏牛的附睾尾部共筛选获得76个DEGs,其中43个DEGs上调、33个DEGs下调;76个DEGs在COG、GO、KEGG、KOG、Nr、Pfam、Swiss-Prot和eggNOG等数据库中均有注释信息,尤其在COG和Pfam数据库中的注释率最高(达88.16%).GO功能注释分析结果显示,DEGs被注释到生物过程(Biological process)、细胞组分(Cellular component)和分子功能(Molecular function)三大功能类别上;KEGG信号通路富集分析发现76个DEGs主要显著富集在3条信号通路上,分别是胆汁分泌通路(ko04976:Bile secretion)、ABC转运器(ko02010:ABC transporters)和cAMP信号通路(ko04024:cAMP signaling pathway).随机选择8个DEGs(SERPINA1、MMP7、ATP2C1、ABCC1、NMT1、NAT1、CFTR和PRX)进行实时荧光定量PCR检测验证,结果显示这8个DEGs的表达模式与高通量转录组测序的结果基本一致,表明转录组数据准确可靠.[结论]在牦牛和犏牛的附睾尾部存在76个DEGs(43个DEGs上调,33个DEGs下调),显著富集在胆汁分泌通路、ABC转运器及cAMP信号通路上,与精子获能相关的DEGs有MMP7、IGFBP2和ABCC4基因,且这3个基因在犏牛附睾尾部呈下调表达,即精子获能失败可能是导致犏牛雄性不育的主要原因.

    牦牛犏牛附睾尾部差异表达基因(DEGs)精子雄性不育高通量转录组测序

    火龙果茎溃疡病植株茎组织真菌群落特征分析

    姚姿婷贤小勇李瑞芳韦小妹...
    1283-1292页
    查看更多>>摘要:[目的]明确火龙果茎溃疡病对火龙果植株茎组织真菌群落的影响,为揭示火龙果溃疡病发生机制及防治技术研究提供理论依据.[方法]采集火龙果健康植株和溃疡病发病植株茎组织,利用Illumina高通量测序平台对植株茎组织真菌rDNA的ITS序列进行测序,分析健康植株与发病植株茎组织中的真菌群落特征差异.[结果]火龙果健康植株茎组织的真菌群落多样性显著高于发病植株(P<0.05,下同),且健康植株与发病植株茎组织的真菌群落组成具有明显差异.与健康植株相比,发病植株茎组织的子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)相对丰度较高,分别为49.11%和10.90%,门分类水平的未知真菌(unclassified_k_Fungi)的相对丰度较低(39.97%).在属分类水平上,发病植株茎组织存在8个优势属,其中柱节孢属(Neoscytalidium)的相对丰度最高(33.29%),汉纳酵母属(Hannael-la)、Dirkmeia、丛赤壳科未知属(unclassified_f_Nectriaceae)和刺盘孢属(Colletotrichum)4个优势属的相对丰度显著高于健康植株,未在健康植株检测到柱节孢属、维希尼克氏酵母属(Vishniacozyma)和Meira;健康植株茎组织存在4个优势属,其中地霉属(Geotrichum)和链格孢属(Alternaria)的相对丰度显著高于发病植株.线性判别分析(LEfSe)结果显示,发病植株的柱节孢属和维希尼克氏酵母属以及健康植株的地霉属最能解释健康植株与发病植株间的差异.通过比对FUNGuild数据库预测真菌的营养型,发现发病植株中丰度最高的营养型为病理营养型(15.46%),健康植株中丰度最高的营养型是腐生营养型(7.95%).[结论]火龙果发生茎溃疡病后其茎组织的真菌群落多样性显著下降,真菌群落结构发生改变.当病原营养型真菌显著富集在茎组织中时会破坏茎组织的菌群平衡,可能促进了茎溃疡病的发生.

    火龙果溃疡病茎组织真菌群落多样性

    二斑素瓢虫线粒体基因组全序列测定和分析

    朱国渊张永科孔祥东许丽月...
    1293-1302页
    查看更多>>摘要:[目的]在线粒体基因组水平探讨二斑素瓢虫[Illeis bistigmosa(Mulsant,1850)]完整的线粒体基因组结构特征,分析其在瓢虫科(Coccinellidae)内的分类地位,为揭示瓢虫科昆虫的系统发育和进化关系提供理论依据.[方法]通过Illumina二代测序技术对二斑素瓢虫线粒体基因组进行测序,对基因组序列进行拼装和注释,分析其结构特点和碱基组成;使用最大似然法和贝叶斯法构建瓢虫科16个种线粒体基因组的系统发育进化树,分析其在瓢虫科内的系统发育关系.[结果]二斑素瓢虫线粒体基因组序列全长17840 bp,包含13个蛋白质编码基因,22个tRNA基因,2个rRNA基因和1个A+T富含区(A+T rich region).基因组全序列的AT含量为78.44%,表现明显的A+T偏向性.13个蛋白质编码基因中除cox1基因以TTG为起始密码子外,其余12个基因均以ATN为起始密码子;nad4、nad5、cox2和cox3基因的终止密码子以单独的T结尾.除trnS1和trnP基因外,其余20个tRNAs的二级结构均为典型的三叶草结构,二级结构中有U-U或U-G碱基错配现象.系统发育分析显示,瓢虫亚科的所有物种聚在同一分支,支持该亚科的单系性;二斑素瓢虫与素菌瓢虫属(Illeis)另外2个种[柯氏素菌瓢虫(I.koebelei)和素鞘瓢虫(I.cincta)]聚为一个分支,组成姐妹关系.[结论]获得了二斑素瓢虫的线粒体基因组全序列,二斑素瓢虫线粒体基因组符合瓢虫科昆虫线粒体基因组的一般特征;二斑素瓢虫与柯氏素菌瓢虫和素鞘瓢虫的亲缘关系较近,与传统的形态学分类相一致.

    二斑素瓢虫线粒体基因组全序列测定系统发育关系

    云南瘤蚱线粒体基因组特征与蚱总科系统发育分析

    韦春梦陈亚珍刘静邓维安...
    1303-1316页
    查看更多>>摘要:[目的]通过分析云南瘤蚱(Thoradonta yunnana)线粒体基因组结构特征,重建蚱总科系统发育关系,为进一步明确蚱总科各类群间的亲缘关系和进化位置提供理论依据.[方法]通过Illumina HiSeq 2500测序平台的二代测序技术对云南瘤蚱线粒体基因组进行测序,并结合已有的23种蚱类昆虫及2种蚤蝼科昆虫的线粒体蛋白编码基因(Protein-coding genes,PCGs)分别利用最大似然法(ML)和贝叶斯推断法(BI)构建蚱总科系统发育关系.[结果]云南瘤蚱线粒体基因组全长17859 bp,包括2个rRNA基因、22个tRNA基因、13个PCGs及一段非编码控制区.13个PCGs中,除nad6基因以TTG为起始密码子、nad5基因以不完整的T为终止密码子外,其余PCGs均以ATN作为起始密码子且以完整的TAA或TAG密码子终止.22个tRNA基因中,仅trnS1基因缺少DHU臂,其余基因均能折叠成三叶草二级结构.在云南瘤蚱线粒体基因组控制区中共发现6种重复序列,重复单元长度在29~204 bp不等.基于13个PCGs构建的ML法和BI法系统发育进化树拓扑结构基本一致,股沟蚱科和三棱角蚱科位于系统发育进化树的基部,属于较为原始的类群;刺翼蚱科、枝背蚱科及短翼蚱科位于发育进化树中部,属于中间类群;蚱亚科所有物种聚为一支,位于发育进化树顶部,属于较进化类群.[结论]研究结果支持蚱亚科为单系群,刺翼蚱科为并系群的观点,并在一定程度上验证了股沟蚱科属于较原始类群,蚱亚科属于较进化类群的观点.

    蚱总科云南瘤蚱线粒体基因组全序列测定系统发育分析

    龟瓢虫(鞘翅目:瓢虫科)线粒体基因组全序列测定与分析

    张永科张利娟卢迎春何霞红...
    1317-1326页
    查看更多>>摘要:[目的]明确龟瓢虫[Epiverta chelonia(Mader,1933)]线粒体基因组结构特征,分析其系统发育关系,为龟瓢虫的起源、分化和遗传多样性研究提供数据支持.[方法]利用Illumina二代测序技术测定龟瓢虫线粒体基因组,对基因组序列进行注释和分析;基于瓢虫科(Coccinellidae)3亚科[食植瓢虫亚科(Epilachninae)、瓢虫亚科(Coccinelli-nae)和小毛瓢虫亚科(Scymninae)]11种昆虫的线粒体基因组13个蛋白编码基因(Protein-coding genes,PCGs),采用最大似然法和贝叶斯法构建系统发育进化树.[结果]龟瓢虫线粒体基因组全长17347 bp,包含37个基因(13个PCGs、22个tRNA基因和2个rRNA基因)和1个非编码的控制区,基因重叠区域共11处,间隔区域共9处.基因组拥有鞘翅目昆虫典型线粒体基因组的基因组成和排列顺序,AT含量为75.77%,表现明显的AT偏向性.13个PCGs中除cox1基因以TTG为起始密码子外,其余均以ATN为起始密码子;nad1和nad3基因以TAG为终止密码子,其余11个基因以TAA为终止密码子.除trnS1基因外,其余21个tRNA的二级结构均为典型的三叶草结构,二级结构中出现少量的G-U碱基错配现象.系统发育进化分析结果表明,龟瓢虫与苜蓿瓢虫(Subcoccinella vigintiquatuorpunctata)处于同一分支上.[结论]龟瓢虫线粒体基因组符合瓢虫科昆虫线粒体基因组的一般特征;龟瓢虫与苜蓿瓢虫的亲缘关系较近,与传统的形态学分类相一致.

    龟瓢虫线粒体基因组全序列测定系统发育

    柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族鉴定及表达分析

    王亚娜卢闯杨云龙唐腾...
    1327-1340页
    查看更多>>摘要:[目的]对柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族成员进行鉴定,并分析其在蔗糖积累有明显差异的2个柠檬品种果实发育过程中的表达情况,为揭示柠檬蔗糖代谢关键酶在果实发育中的作用机制及柠檬与其他柑橘类果实蔗糖代谢分子机制提供理论依据.[方法]运用生物信息学方法鉴定柠檬蔗糖代谢关键酶[蔗糖合成酶(SUS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖转化酶(INV)]基因家族成员,对其基本理化性质、保守基序、基因结构、系统进化、蛋白质保守功能域、顺式作用元件和进化模式等进行全面分析.基于转录组数据分析柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族成员在不同组织中的表达模式,并利用实时荧光定量PCR检测其在果皮和果肉发育过程的表达情况.[结果]从柠檬基因组共鉴定获得6个ClSUS基因家族成员(ClSUS1~ClSUS6)、4个ClSPS基因家族成员(ClSPS1~ClSPS4)和15个ClINV基因家族成员(ClINV1~ClINV15),其中ClSPSs基因编码的氨基酸数量最多,ClSUSs、ClSPSs和ClINVs基因编码的保守基序数量和种类大致相同,ClSUSs基因内含子数目为12~14个,ClSPSs基因的内含子数目为12~13个,ClINVs基因的内含子数量为1~11个.ClSUS基因家族成员和ClINV基因家族成员各分为3个亚家族,ClSPS基因家族分为2个亚家族.ClSUS6、ClINV1和ClINV8蛋白均扩张出新的结构域,依据结构域不同,ClINV蛋白家族成员分为2种不同水解酶类型.ClSUSs、ClSPSs和ClINVs基因启动子区域均含有激素响应、光响应、胁迫响应和生长发育调控元件.共25个基因不均匀地分布在染色体上,出现基因串联和片段复制现象.基于转录组数据分析,发现仅有21个基因表达,其中7个基因在柠檬不同组织中特异性表达.21个基因的相对表达量与葡萄糖、果糖和蔗糖含量呈不同程度相关性,其中有9个基因与柠檬葡萄糖、果糖和蔗糖含量呈明显正相关或负相关.实时荧光定量PCR检测结果显示,ClSUSs、ClSPSs和ClINVs基因整体上在果皮中的表达量均比果肉中的表达量高,在果皮中高表达的基因有ClSUS4、ClSPS2、ClINV14和ClINV1,推测这些基因在柠檬果实可溶性糖积累过程中起重要调控作用.[结论]鉴定出的25个柠檬蔗糖代谢关键酶基因家族成员在理化性质与基因结构方面均存在明显差异,具有明显的组织表达特异性,部分成员如ClSUS4、ClSPS2、ClINV1和ClINV14等是调控柠檬果皮和果肉可溶性糖含量差异的关键基因.

    柠檬蔗糖合成酶(SUS)蔗糖磷酸合成酶(SPS)蔗糖转化酶(INV)基因家族鉴定表达分析

    辣椒DUF966基因家族鉴定及表达模式分析

    韩晓文韩硕朱永兴王飞...
    1341-1351页
    查看更多>>摘要:[目的]鉴定辣椒DUF966基因家族成员,并分析其表达模式,为揭示该家族基因对辣椒生长发育和逆境响应的调控机制及辣椒抗逆育种提供理论参考.[方法]从Pfam数据库下载DUF966(PF06136)的隐马尔可夫模型种子序列,并以拟南芥和水稻DUF966家族蛋白序列作为参考序列,从辣椒基因组中鉴定出DUF966家族成员,利用生物信息学方法对其基因结构、保守基序、蛋白质特征、启动子顺式作用元件及miRNA和DUF966基因家族间的靶向关系进行系统分析,并利用转录组数据分析辣椒DUF966基因家族成员在不同组织生长发育及不同激素和胁迫处理下的表达模式.[结果]共鉴定到7个辣椒DUF966基因家族成员,将其命名为CaDUF966-1~CaDUF966-7.将辣椒DUF966基因家族成员分为3个亚群,其中,CaDUF996-2和CaDUF996-7属于I亚群,CaDUF996-3和CaDUF996-5属于II亚群,CaDUF996-1、CaDUF996-4和CaDUF996-6属于III亚群.7个CaDUF966s基因分布在1、2、6、11和12号染色体上.7个CaDUF966s基因含有2~5个内含子,外显子数为3~6个.所有CaDUF966s均为亲水的不稳定蛋白,亚细胞定位于细胞核内,共含有20个Motif(Motif 1~Motif 20),同一亚群CaDUF966s蛋白含有的Motif越相似.除CaDUF966-3蛋白外,其余6个CaDUF966s蛋白的二级结构和三维结构相似,均以无规则卷曲所占比例较大(36.31%~51.80%),以β-转角所占比例较小(8.56%~10.71%).基于非同义替换率/同义替换率的比值(Ka/Ks)分析发现,DUF966基因家族成员在辣椒品种间和茄科物种间高度保守,同源基因对的Ka/Ks均小于1.000,表明其在进化过程中经历了强烈的纯化选择压力.7个CaDUF966s基因启动子区域共含有17个生物和非生物胁迫相关顺式作用元件、7个生长发育相关顺式作用元件及10个植物激素反应相关顺式作用元件.7个CaDUF966s基因具有明显的组织和时空特异性,说明CaDUF966s基因参与辣椒的生长发育和胁迫响应.9个miRNA通过切割作用靶向CaDUF966-3和CaDUF966-6基因,5个miRNA靶向CaDUF966-6基因,4个miRNA靶向CaDUF966-3基因.[结论]7个辣椒DUF966基因家族成员在不同组织生长发育过程及响应生物和非生物胁迫过程中具有调控作用.

    辣椒未知功能结构域的蛋白家族(DUFs)鉴定系统发育分析表达分析

    武夷名丛叶绿体基因组序列特征及系统发育分析

    黎巷汝赵雅琦张艳赵佳林...
    1352-1362页
    查看更多>>摘要:[目的]分析武夷名丛叶绿体基因组序列特征及系统发育进化关系,为加强武夷名丛种质鉴定及其资源多样性的开发利用提供参考依据.[方法]利用PacBio和Illumina高通量测序技术对5个武夷名丛品种(白鸡冠、半天妖、肉桂、水金龟和铁罗汉)叶绿体基因组进行测序、组装和注释,并结合已发表的大红袍叶绿体基因组序列进行叶绿体全基因组序列比较及系统发育进化分析.[结果]6个武夷名丛品种的叶绿体基因组的长度为157024~157126 bp,均由环状双链DNA组成,包含2个反向重复区(IR)(25944~26095 bp)、1个大单拷贝区(LSC)(86594~86859 bp)和1个小单拷贝区(SSC)(18276~18291 bp),共注释到92个蛋白编码基因、37个tRNA和8个rRNA,鉴定得到1276个简单重复序列(SSRs)、65个长重复序列和93个插入缺失突变.6个武夷名丛品种的叶绿体基因组表现出高度相似的密码子偏好性,筛选出高频密码子(RSCU>1)个数均为30个,其中,以A和U结尾的密码子数量最多,且对UUA偏好性最强.在基于叶绿体基因组构建的系统发育进化树中,并非所有的茶亚属和山茶亚属的品种均分别聚为一支,且6个武夷名丛品种也并未聚为一支,其中大红袍和肉桂与龙井43的分支较近,半天妖与安化茶聚为一支,水金龟与铁观音聚为一支,白鸡冠和铁罗汉分别聚成单个分支.[结论]武夷名丛叶绿体基因组大小和结构及密码子偏好相似,但具一定的多样性,叶绿体基因组可作为超级条码用于武夷名丛品种鉴别和群体遗传研究.

    武夷名丛叶绿体基因组序列特征系统发育

    陆地棉H+-PPase基因家族全基因组鉴定及表达分析

    朱心慧王冬梅曹孜怡冯群...
    1363-1373页
    查看更多>>摘要:[目的]鉴定陆地棉跨膜质子泵焦磷酸酶(H+-PPase)基因家族成员,并分析其表达模式,为探究该家族基因的功能和调控机制及优质纤维棉育种提供理论依据.[方法]从Pfam数据库获取H+-PPase基因家族(PF03030)的隐马尔可夫模型文件,从陆地棉基因组中筛选包含H+-PPase家族保守结构域的成员,运用生物信息学方法对其理化性质、进化关系、基因定位、共线性关系、基因结构、顺式作用元件和表达模式进行分析,并利用实时荧光定量PCR检测10个在棉纤维发育中表达的侯选基因表达情况.[结果]从陆地棉全基因组水平上鉴定出20个H+-PPase基因家族成员(GhH_PPase1~GhH_PPase20),分布在12条染色体上,基因长度为2531~11810 bp,编码的氨基酸残基数为575~803个,蛋白分子量为60087.76~85197.58 Da,均为疏水性的酸性蛋白,可分为亚族Ⅰ(4个)、亚族Ⅳ(4个)和亚族Ⅴ(12个)三大分支.片段复制事件是陆地棉H+-PPase基因家族扩张的主要驱动力,位于染色体A05和D05上的H_PPase1、H_PPase2、H_PPase11和H_PPase12可能是进化过程中种间传播的主要基因,且陆地棉基因与单双子叶植物的共线性均较低,可能经历了独立的进化事件.有14个GhH_PPases蛋白含有10个保守基序,且排列顺序完全相同;其余6个基因的保守基序差异较明显,可能具有不同的功能.20个GhH_PPases基因启动子区域存在大量光响应元件、胁迫响应元件和激素反应元件.陆地棉H+-PPase基因家族成员的表达具有时空特异性,且相对于其他亚家族,亚族Ⅴ的较多基因在棉花纤维发育过程中发挥更重要的作用.[结论]陆地棉H+-PPase基因家族发生了一定程度的功能分化,多种响应元件协同参与生长发育和逆境应答,部分基因在陆地棉纤维伸长期和次生壁加厚期发挥重要的调控作用.

    陆地棉H+-PPase基因家族全基因组分析纤维发育表达分析

    大麦VQ基因家族鉴定及表达分析

    倪守飞母景娇耿梓瀚王孜逸...
    1374-1386页
    查看更多>>摘要:[目的]鉴定大麦VQ基因家族成员并进行表达分析,为大麦VQ基因的功能挖掘提供理论依据.[方法]从大麦基因组中鉴定VQ基因家族成员,利用生物信息学方法对其结构特征及编码蛋白序列进行分析,基于转录组测序数据及实时荧光定量PCR方法进行大麦组织表达模式、盐胁迫和生物胁迫分析.[结果]在大麦基因组中鉴定出29个HvVQ基因(HvVQ1~HvVQ29),HvVQ蛋白序列平均长度较短(214 aa),多数HvVQ蛋白为碱性或偏中性蛋白,HvVQ基因不均地分布在大麦染色体上,定位于细胞核中.29个HvVQ蛋白均含有保守基序FxxxVQxhTG,近90%的HvVQ基因不含内含子.进化分析将大麦、拟南芥与水稻的VQ基因家族成员分为7个亚族(Ⅰ~Ⅶ),HvVQs基因不均地分布在Ⅱ~Ⅶ亚族中.大麦与水稻的共线性基因对数(17对)远多于与拟南芥的共线性基因对数(1对),种内共线性分析发现1对共线性基因对,非同义替换率/同义替换率(Ka/Ks)计算发现HvVQ蛋白主要处于纯化选择状态.HvVQ基因启动区富含生长发育作用元件、非生物胁迫反应元件和激素反应元件,种类及分布均呈多样性.对蛋白网络预测分析推断其与HvWRKY的2类亚族(Ⅱ-c和Ⅲ)存在互作关系.大多数HvVQ基因在组织中表达,HvVQ19在受到盐胁迫时表达量明显上调,在根尖和根伸长区表达量分别上调1.40和1.10倍;对其中10个HvVQ基因进行实时荧光定量PCR检测,HvVQ2基因在蚜虫和黄矮病毒胁迫下表达量均显著下调(倍数变化<0.5为显著抑制,>2.0为显著诱导),HvVQ7和HvVQ15基因在蚜虫和黄矮病毒胁迫下表达量上调最显著,其他7个HvVQ基因也均表现出差异表达.[结论]HvVQ基因家族成员存在序列保守性和进化性,其表达具有组织特异性,大多数成员表达水平受盐胁迫调控,有大量的激素响应元件,推测在生物和非生物胁应答中发挥重要调控作用.

    大麦VQ基因家族鉴定生物信息学表达分析