如何进行植物转录调控研究?最新参考思路分享
创始人
2025-05-17 13:41:21

转录组在解析植物基因调控网络、时空动态变化规律、逆境胁迫机理、蔬果花卉的营养代谢等研究方向都发挥着不可替代的作用,是植物研究中应用最广泛的技术之一。

转录组作为基迪奥的强项产品,一直口碑实力双在线,每月见刊合作文章数量不断!本期继续为大家分享部分4-5月最新见刊的植物转录组项目文章,涉及茶叶、苹果、槲栎、小麦、金线莲、菠萝等物种,发表于Environmental Pollution(IF=7.6)、Plant Biotechnology Journal(IF=11.2)等期刊。欢迎有测序意向的老师随时与我们联系,基迪奥为您定制专属的个性化分析方案和发文策略。

案例1

转录组揭示低温提升乌龙茶(鸭屎香单枞)香气的机制

英文题目:Multi-omics Analysis of the Low Temperatures in Enhancing the Aroma of Oolong Tea (Camellia sinensis cv. Yashixiang Dancong)

发表期刊:LWT

影响因子:6

物种样本:茶叶

公司产品:RNA-seq

合作单位:华南农业大学

随着茶叶(Camellia sinensisL.)消费量的持续增长,其化学与挥发性成分对品质的界定愈发重要。该研究分析了"鸭屎香"茶树在不同温度(8°C、12°C、16°C、20°C、24°C)及16°C下不同处理时长(0h、0.5h、1h、3h、6h、9h、12h)的芳香成分。通过气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)检测挥发性物质,并结合转录组解析香气物质与萜类代谢通路。结果表明:16°C条件下,鲜叶经12小时处理后,以花香与木香为主的芳樟醇、水杨酸甲酯、香叶醇、邻苯二甲酸酯、A-二氢萘烯、芳樟醇氧化物-I及芳樟醇氧化物-II等香气物质显著富集。萜类生物合成的两条主要途径——甲基赤藓糖醇磷酸(MEP)与甲羟戊酸(MVA)途径中,位于萜类合成通路末端的CsTPS7、CsMK、CsFPS、CsHMGS、CsMVD、CsAACT、CsISPECsTPSs基因均呈现高表达,这些化合物对16°C条件下茶叶香气强度与持久性具有显著贡献。转录因子MYB、bHLAH与WRKY与萜类生物合成关键基因表达呈显著相关性。该研究为低温通过调控萜类物质含量及基因表达提升茶叶香气提供了重要理论依据。

Fig1 16℃不同时期鲜茶叶香气萜类合成途径相关基因的表达模式

案例2

转录组揭示三个苹果品种贮藏期间挥发性有机化合物的变化及相关调控机制

英文题目:Changes in volatile organic compounds of three apple cultivars in storage and related regulation mechanism

发表期刊:Postharvest Biology and Technology

影响因子:6.4

物种样本:苹果

公司产品:RNA-seq

合作单位:中国科学院植物研究所

挥发性有机化合物(VOCs)是决定果实香气与风味的关键代谢物。本研究调查了三种苹果品种在两种贮藏条件下的VOCs形成特征:1-甲基环丙烯(1-MCP)处理后0°C贮藏与室温(RT)贮藏。气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析显示,未贮藏果实中酯类、醛类和醇类是主要VOCs组分。品种间比较表明,‘维纳斯黄金(Venus Golden)’和‘王林(Wanglin)’的酯类含量显著高于‘富士(Fuji)’,而‘富士’醛类含量较高,‘王林’醇类含量显著优于其他两个品种。对RT贮藏0、2、4周的‘富士’苹果进行转录组分析,鉴定到4990个成熟相关的差异表达基因(DEGs)。对比RT贮藏与1-MCP处理+0°C贮藏2、4周的样本,发现7491个DEGs。联合数据集筛选出3532个独特DEGs。KEGG通路富集分析显示,这些基因主要参与能量、碳水化合物、脂质、氨基酸及萜类代谢通路。O2PLS分析鉴定出10个可能与‘富士’VOCs形成相关的DEGs。对‘维纳斯黄金’与‘王林’VOCs相关基因的表达分析显示品种特异性响应,尤其表现在苯丙氨酸解氨酶(PAL)与脂氧合酶(LOX)基因的差异调控。该研究表明,1-MCP处理联合0°C贮藏对苹果VOCs形成的影响因苹果品种而异,并与PALLOX基因的差异表达相关,为苹果采后香气与风味调控的分子机制提供了新见解。

Fig2 ‘富士’在RT和1-MCP处理加0℃存储后的差异表达基因(DEGs)

案例3

转录组和代谢组揭示氮沉积减轻了臭氧诱导的槲栎氧化应激

英文题目:Nitrogen deposition mitigates ozone-induced stress in Quercus aliena: Tranomic and metabolomic perspectives

发表期刊:Environmental Pollution

影响因子:7.6

物种样本:槲栎

公司产品:RNA-seq,代谢组

合作单位:河北农业大学

Fig3 热图显示了臭氧(O3)和氮(N)处理下参与类黄酮生物合成的差异表达基因(DEGs)和差异积累代谢物(DAMs)的途径

案例4

转录组和DAP-seq揭示体细胞胚胎发生受体样激酶TaSERL2通过影响TaBZR2蛋白稳定性和转录活性来调控小麦的热胁迫耐受性

英文题目:Somatic embryogenetic receptor kinase TaSERL2 regulates heat stress tolerance in wheat by influencing TaBZR2 protein stability and tranional activity

发表期刊:Plant Biotechnology Journal

影响因子:11.2

物种样本:小麦

公司产品:RNA-seq,DAP-seq

DOI:10.1111/pbi.70045

合作单位:安阳工学院

热胁迫是限制作物产量的主要因素,而气候变化加剧了这一挑战。前期研究表明, BES1/BZR1可能通过热激反应调控植物耐热性,其机制不依赖于BIN2介导的经典油菜素内酯信号通路,但其分子机制尚未明确。本研究基于耐热小麦品种的转录组分析,鉴定到与耐热性呈显著正相关的小麦BZR2基因(TaBZR2)。过表达TaBZR2可增强小麦耐热性,而RNA干扰该基因则降低耐热性。进一步分析发现,TaBZR2可与小麦体细胞胚胎发生受体样激酶2(TaSERL2)互作并被其磷酸化。过表达TaSERL2通过促进TaBZR2降解并抑制其对小麦热胁迫响应基因的调控,显著降低植株耐热性。然而,热胁迫通过降低TaSERL2TaBZR2的磷酸化水平,减弱TaSERL2TaBZR2的抑制作用,从而增强TaBZR2的蛋白稳定性。该研究揭示TaSERL2-TaBZR2模块通过动态磷酸化修饰负调控植物耐热性,不仅拓展了植物热胁迫响应调控网络的理论模型,还为BES1/BZR1家族基因独立于油菜素内酯信号通路参与热胁迫调控提供了直接证据。

Fig4 TaBZR2直接与TaHSFb2aTaHSP21基因启动子结合

案例5

转录组揭示丛枝菌根真菌提高金线莲产量、品质及茎腐病抗性的生理生态和转录组特征

英文题目:Ecophysiological and tranional landscapes of arbuscular mycorrhiza fungi enhancing yield, quality, and stalk rot resistance in Anoectochilus roxburghii

发表期刊:Plant Physiology and Biochemistry

影响因子:6.1

物种样本:金线莲

公司产品:RNA-seq

合作单位:福建农林大学

金线莲(A. roxburghii)是一种越来越受欢迎的药材, 丛枝菌根(AM)真菌因其与植物根系的共生关系而闻名,能提高宿主植物的养分吸收能力和抗病能力。然而其在A. roxburghii中的具体调控机制尚不明确。本研究将AM真菌Glomus intraradices接种到福建金线莲根部,并观察到其成功定殖。AM真菌定殖后,茎中与光合作用相关的基因显著上调,冠层表型和根系结构也得到改善。因此,AM接种植物的新鲜生物量和干生物量都有所增加,多糖和类黄酮的含量也有所提高。此外,AM接种植株的茎腐病发病率也有所降低。对防御相关酶的分析表明,接种AM的植株对病原体感染表现出快速而有力的反应,减轻了氧化应激。转录组分析显示,与"脂肪酸降解"、"MAPK 信号通路-植物"和"植物-病原体相互作用"相关的基因显著上调,表明它们参与了抗病性的增强。一个以ACX1和钙调蛋白为核心,涉及 WRKY、bHLH、ERF、NAC和HSF等多个转录因子的调控网络与防御反应有关。这些发现证明了AM真菌对金线莲产量、品质和抗病性的有益影响,为其栽培和遗传改良提供了理论基础。

Fig5 参与防御反应的枢纽基因调控网络

案例6

转录组揭示蜡和褪黑素联合处理对菠萝果实成熟的影响及转录组分析揭示的关键调控因子

英文题目:The effect of wax and melatonin combined treatment on pineapple fruit ripening and key regulating factors revealed by tranome analysis

发表期刊:Postharvest Biology and Technology

影响因子:6.4

物种样本:菠萝果实

公司产品:RNA-seq

合作单位:华南农业大学

菠萝作为热带地区重要水果,其采后储存过程中,品质劣变迅速。本研究旨在评估涂蜡、褪黑素及混合处理(蜡+褪黑素)对菠萝果实成熟与采后品质的影响。结果表明,相较于其他处理组,混合处理显著延缓果实成熟并维持品质,具体表现为延迟果皮转色、降低失重率、保持果实硬度及减轻氧化应激(MDA)。转录组分析显示,鉴定出大量差异表达基因(DEGs),主要富集于氨基糖与核苷酸糖代谢、细胞壁代谢、苯丙烷类生物合成及谷胱甘肽代谢通路。涂蜡与褪黑素处理组还鉴定到多个植物激素相关DEGs。此外,混合处理可特异性诱导许多转录因子(TFs)的表达,相关性调控网络分析显示,多数MYBNACGRASTFs与抗氧化机制、抗病性及细胞壁降解相关基因呈显著正相关。这些结果表明,混合处理可以通过维持细胞壁完整性和减轻氧化应激来维持菠萝采后品质。

Fig6 在正常果实成熟条件下,褪黑素、蜡和混合处理菠萝果实样本的转录组分析概述(在处理后0和6d,选择25个样本进行分析)

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