利用转录组测序对不同贮藏温度处理玉米种子的苗期差异表达基因分析

利用常温与低温贮藏3个月的玉米杂交种种子进行标准发芽试验,取发芽7 d玉米幼苗进行转录组测序分析,通过GO、KOG、KEGG数据库分析处理差异表达基因的功能和参与的调控路径。以常温贮藏处理为参考,对转录组测序数据进行比较,低温贮藏处理共获得35个差异表达基因,其中上调基因28个、下调基因7个。在GO功能注释分析中,有26个差异基因被注释,可为分为18个功能分类。KOG功能注释分析发现,这些差异表达基因共获得19个功能注释,涉及到8个功能类别。KEGG通路分析发现,共有23个差异表达基因注释到13个代谢通路中,其中,谷胱甘肽代谢、抗坏血酸和肌醇代谢、甘油磷脂代谢等通路显著富集。低温贮藏处理玉米种子活力指数显著高于常温贮藏处理。通过两个处理转录组分析,RNA-seq数据揭示,谷胱甘肽、抗坏血酸和肌醇、甘油磷脂等中涉及的基因优先表达于低温贮藏处理中,表明LTS可以促进谷胱甘肽代谢,从而提高植物抗氧化性,同时可以提高玉米抗逆性。     

DAC对玉米DNA甲基化影响及基因表达量变化的研究

以5-氮杂-2脱氧胞苷(DAC)处理相应对照玉米幼苗叶片为材料构建转录组测序文库,采用Illumina测序平台进行测序,对差异表达基因进行GO功能分类和KEGG通路分析.最终筛选到差异基因1072个,其中,上调表达基因为646个,下调表达基因为426个.将差异基因富集的生物过程和信号通路进行GO分析,发现主要集中于细胞...     

黔麦1175茎秆抗倒伏机制的转录组测序分析

为明确抗倒伏小麦品种黔麦1175茎秆形成的关键因素,在扬花期和成熟期分别测定黔麦1175及易倒伏对照品种黔麦18的生长特性、茎秆特性、纤维素和木质素的含量等性状指标,利用转录组测序技术挖掘调控两个品种茎秆形成的差异表达基因,并对其进行GO功能注释和KEGG富集分析。结果表明,在扬花期,黔麦1175的株高、茎秆重心高度和穗长均显著低于黔麦18,但两品种间的穗重以及茎秆、基部1～2节间的长度和干重均无显著差异;在成熟期,黔麦1175的穗长以及茎秆长度、干重和鲜重均显著低于黔麦18,但穗重、基部1～2节间的长度和干重均无显著差异。黔麦1175的茎秆抗折力、纤维素和木质素的含量均显著高于黔麦18。转录组测序结果表明,各样品的有效数据(clean data)均达到13.85 Gb以上,Q30碱基百分比在93.8%以上。对差异表达基因进行GO功能分类,发现差异表达基因主要涉及催化活性、结合、代谢过程、细胞部分、膜部分、细胞过程、细胞器膜、刺激应答、生物调控、转运活性、转录调控活性等通路;KEGG富集分析结果显示,苯丙烷生物合成、DNA复制、光合作用-天线蛋白、植物激素信号转导等通路富集到的差异表达...     

滨麦叶片转录组分析

滨麦（Leymus mollis）是小麦的野生近缘种,具有良好的耐盐抗旱和抗病虫害的能力,是小麦遗传育种的良好资源。为了深入了解和挖掘滨麦的基因信息和优异资源,本研究利用高通量测序技术对生长于滨海沙地的野生滨麦的叶片转录组进行了深度测序并组装,对得到的所有Unigene进行COG、GO和KEGG分类和功能注释,对Na⁺转运相关蛋白基因和氧化胁迫响应基因进行了挖掘,并通过实时荧光定量反转录PCR（qRT-PCR）对随机选取的12个基因的表达模式进行了验证。结果显示,转录组测序共获得112 846条Unigene,其中的59 380条得到功能注释,占总数的52.62%。COG分类结果表明,15 786条Unigene归属于25个类别。GO分类结果表明,20 350条Unigene被注释到三个大类中,其中,属于“生物学过程”的Unigene数量最多,占总数的43.56%。KEGG分析结果表明,18 550条Unigene得到注释,共涉及到128条代谢途径。其中,含Unigene数量最多的类别是“代谢通路”,涉及到的Unigene占总数的27.86%。“植物病原互作”和“植物激素信号转导途径”涉及的Unigene数量也较多,分别为1 367条和861条。对Na⁺转运相关蛋白基因和氧化胁迫响应基因进行挖掘,发现了15条注释为Na⁺/H⁺反向转运蛋白的Unigene和175条响应氧化胁迫的Unigene。随机选取的12个基因的qRT-PCR结果与转录组测序结果基本一致。     

小麦品种西农979抗赤霉病基因的转录组测序鉴定

小麦品种西农979对赤霉病具有较好的抗性。为了发掘西农979的抗赤霉病基因,本研究采用禾谷镰刀菌菌株BN-8分别接种抗病品种西农979与感病品种周麦18,取接种前西农979颖壳及接种后12、24和96 h的西农979与周麦18颖壳进行转录组分析,筛选抗感赤霉病差异表达基因,并对其进行GO功能注释及KEGG富集分析。结果表明,接种后12、24和96 h各出现14、1 978和142个差异表达基因,共计2 122个基因。这些基因经GO功能注释分类分成3大类43个亚类,主要涉及代谢过程、细胞过程、应激反应、生物调控、细胞部件、细胞、催化活性、结合、转运活性等。KEGG通路分析结果显示,内质网中的蛋白质加工通路中差异基因最多,有48个;其次是光合作用—天线蛋白通路及淀粉和蔗糖代谢通路,各含41和30个差异基因;显著富集的通路有光合作用—天线蛋白、内质网中的蛋白质加工、萜骨架的生物合成等。植物激素信号转导通路中发现27个差异基因,参与脱落酸和茉莉酸等路径;植物-病原体互作通路中发现19个差异基因,编码钙结合蛋白、WRKY转录因子、抗病蛋白等。此外,还筛选到UDP-葡萄糖基转移酶基因等脱毒相关蛋白基因。     

软腐病菌侵染下菜心叶片的转录组分析

为探讨软腐病菌侵染下菜心转录组功能基因信息,采用BGISEQ-500高通量测序技术对软腐病菌侵染下菜心叶片进行转录组测序,平均每个样获得47.27 M clean reads,Q20值均大于95%,共检测到表达的Unigene为36 760个,其中已知的有35 327个,预测新Unigene有1 433个;共检测出19 549个新转录本,其长度主要集中在300~2000 nt。功能注释结果显示,有32 047个Unigene在Nr数据库获得注释,其中注释到芸薹属白菜上的Unigene最多;GO功能共注释到12 588个Unigene;KEGG数据库注释到18 583个Unigene,涉及到137个代谢通路。共获得21 776个组间差异表达基因（differential expression genes, DEGs）,其中对照与发病前期组间的DEGs有15 007个,6 137个上调表达,8 870个下调表达;发病前期与发病中期组间DEGs有13 118个,10 278个上调表达,2 840个下调表达;发病中期与发病后期组间DEGs有11 293个,1 790个上调表达,9 503个下调表达。DEGs的Ven图分析显示5 110个基因在每组间均存在差异,DEGs功能分析显示DEGs参与泛素蛋白降解途径、过氧化物酶体途径、光合碳固定途径、糖酵解途径等多种生命活动。本研究结果为深入开展菜心抗软腐病基因组学和分子生物学研究奠定基础。     

基于转录组测序的火龙果果肉不同发育时期淀粉和蔗糖代谢途径相关基因差异表达分析

采用Illumina Novaseq 6000测序技术对火龙果果肉3个时期（幼果期、转色期、成熟期）的样品进行转录组测序,对获得的Unigene进行7大数据库注释,共有3617个Unigene成功注释在所有数据库中,进一步筛选与淀粉和蔗糖代谢途径相关的5个酶基因并进行实时荧光定量PCR（qPCR）基因表达验证。结果表明：转录组测序共得到115 193条转录本和47 855条Unigene,N50为2000。GO功能富集分析结果表明,18 582个Unigene在GO功能注释中被分为生物过程、细胞组成及分子功能3大类。KOG功能分类结果表明,6203个Unigene在KOG注释中被分为25个组,其中翻译后修饰、蛋白质周转、伴侣包含的Unigene最多,共854个。KEGG代谢通路注释结果表明,6554个Unigene获得功能注释,共有119条代谢途径,其中碳水化合物代谢所占比例最高。筛选出UGP2、glgC、glgA、Cluster-12747.5831、Cluster-12747.16617等5个参与淀粉和蔗糖代谢合成途径的关键酶基因,qPCR检测表达水平与转录组测序结果一致。     

花后高温胁迫下匀播春小麦旗叶的转录组分析

为研究不同播种模式下花后高温胁迫对春小麦旗叶转录组的影响,以宁春50号为试验材料,采用人工模拟高温的方法,设条播和匀播两种播种方式,灌水施肥方式均为水肥一体化,对高温处理后的春小麦旗叶分别构建转录组测序文库,采用FPKM法计算基因的相对表达量,并对差异表达基因进行KEGG通路分析。结果表明,相较于常温处理,高温胁迫下条播和匀播滴灌处理分别有199和1 819个基因上调表达,55和 1 335个基因下调表达,说明高温胁迫下匀播滴灌处理对春小麦旗叶转录组的表达影响明显。KEGG通路富集分析结果显示,高温胁迫下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦光合作用-天线蛋白通路注释到的差异表达基因最多,有52个,其次为淀粉和蔗糖通路（注释到50个差异表达基因）;而常温条件下与条播滴灌处理对比,匀播滴灌处理的春小麦淀粉和蔗糖代谢通路注释到的差异表达基因最多,有49个,其次为光合作用-天线蛋白通路（注释到41个差异表达基因）。因此,高温胁迫下匀播滴灌技术可以更好地改善植物的光合系统,有效缓解高温引起的小麦植株早衰。     

干旱胁迫下过表达TaER小麦的转录组及光合特性分析

为探究小麦TaER基因调控蒸腾效率及抗旱性的分子机制,以2个T_3代转TaER基因株系及其野生型为材料,对其正常灌溉和干旱胁迫处理下的灌浆期旗叶进行转录组(RNA-seq)测序,分析其差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析,探究其功能及可能参与的调控通路,同时测定光合及蒸腾参数。结果表明,与野生型相比,TaER过表达株系在正常灌溉和干旱胁迫下分别获得1 439和607个共同的差异表达基因;GO富集分析发现,光合作用、脂质和膜脂代谢基因响应干旱胁迫;KEGG富集分析表明,亚油酸和α-亚麻酸代谢中的酯氧合酶、甘油脂代谢中的糖基转移酶基因均上调表达,光合作用相关基因响应干旱胁迫;干旱胁迫下,TaER过表达株系的净光合速率和水分利用效率较高,蒸腾速率较低。综上所述,TaER过表达株系可能是通过调控脂类代谢及光合作用等生物过程,提高光合速率及水分利用效率,从而适应干旱胁迫的。     

玉米穗粒腐病差异表达基因的生物信息学分析

结合基因功能分类体系(Gene Ontology,GO)对筛选得到的玉米穗粒腐病差异表达基因片段进行全面生物学功能注释。以抗玉米穗粒腐病的自交系Bt-1为材料,接种串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme),对接菌后96 h的玉米苞叶样品以玉米全基因组基因芯片进行大规模筛选,利用分子注释系统(Molecular Annotation System,MAS)对筛选得到的基因片段进行GO分子功能注释,分析特征基因的功能。结果表明,利用基因芯片从抗性材料Bt-1中获得的482条差异代表序列,GO注释获得大量重要信息,对应的基因注释包括分子功能、生物过程和细胞组分3个层次。GO能够准确预测与玉米穗粒腐病相关抗病基因的功能,对于了解表达基因之间的相互关系和深入挖掘、理解高通量数据等方面的具有重大帮助,是研究抗病基因不可或缺的生物学信息手段。     

大麦根系响应湿害胁迫的转录组分析

湿害是影响大麦产量和品质的主要非生物胁迫之一。为进一步明确大麦响应湿害胁迫的应答机理,本研究以耐湿大麦品种泰兴9425为材料,利用高通量转录组测序(RNA-seq)技术,比较不同湿害胁迫时间下的基因表达差异。结果表明,湿害胁迫12 h后获得1 436个差异表达基因,而胁迫48 h后获得2 090个差异表达基因,其中共同上调表达基因286个。GO富集分析发现,涉及代谢过程、细胞膜、催化活性等的差异表达基因占比最多。KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集于糖酵解、类黄酮生物合成、乙烯合成等代谢通路。对7个耐湿相关的候选基因进行qRT-PCR分析,发现差异表达基因的表达量变化趋势与RNA-seq结果一致。     

茶树叶片响应茶饼病侵染的转录组分析

采用高通量测序技术对被茶饼病病菌侵染的茶树叶片进行转录组测序,筛选得到差异基因359个,其中248个上调表达,111个下调表达。差异基因中有216个获得GO（Gene ontology）数据库功能注释,主要涉及到生物合成过程、催化活性、细胞过程等诸多生理生化过程;KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）数据库富集分析发现,共有106个基因被注释到47个代谢通路中,其中,单萜生物合成、卟啉和叶绿素代谢、核糖体、氮代谢、双萜生物合成、植物病原互作等通路显著富集。有32个差异基因被鉴定为转录因子,分布在16个转录因子家族中。利用实时荧光定量PCR（Real time quantitative PCR,qRT-PCR）验证了随机挑选的差异基因在感病叶片和未感病叶片中的相对表达量,与转录组测序结果的变化趋势一致。结果表明,茶树响应病原菌侵染是一个复杂的过程,大量基因被诱导或抑制表达,与抗病相关的转录因子被大量激活且上调表达。本研究为深入挖掘茶树抗病基因及进一步研究抗病分子机制提供了理论依据。     

大豆胞囊线虫侵染诱导五寨黑豆早期的转录组分析

利用Illumina Hi SeqTM2000对大豆胞囊线虫侵染前后的抗病大豆品种五寨黑豆的转录组进行检测。将测序的两个文库进行拼接,得到长度大于200bp的reads共20 980 831条,总长度约为4.23Gb,筛选到1 045个差异表达基因。Gene ontology功能显著性富集发现差异表达基因在生物过程注释基因最多,共有1 007个差异表达基因。在COG数据库中对基因产物进行直系同源分类,结果表明众多基因参与到碳水化合物及氨基酸的运输和代谢、次生代谢物质合成及信号传导机制过程,并受胞囊线虫侵染的诱导表达。KEGG代谢通路分析显示差异表达基因在苯丙烷类及氧化磷酸化代谢通路显著富集,说明这两个代谢通路在五寨黑豆抗胞囊线虫病中起重要作用。     

不同品种茶树新梢响应"倒春寒"的转录组分析

为探究“倒春寒”冻害对不同品种茶树新梢转录水平的影响,本研究以茶园“倒春寒”发生时受冻害和未受冻害的龙井43和中茶126新梢为研究材料,对两组样品进行转录组分析,分别鉴定到1 012个和1 079个差异基因,以及284个共同差异基因。从中选取18个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序结果基本一致,证明转录组数据可靠。利用GO和KEGG数据库,对差异基因进行代谢通路富集分析,发现两个品种的差异基因主要集中在光合作用、碳代谢和细胞色素P450等代谢进程,说明“倒春寒”对新梢生长发育相关的基础代谢造成了严重损伤,抑制了相关基因的正常表达;随后对284个共同差异基因进行表达聚类分析,结果表明,其中99个差异基因在两个茶树品种中的表达模式完全相反,涉及的生物过程包括MAPK信号通路、谷胱甘肽和苯丙烷代谢等,推测这些差异基因与龙井43和中茶126在受到低温胁迫后产生的不同信号传导模式有关。     

燕麦植物激素信号转导通路中响应干旱胁迫的关键基因

植物激素信号转导通路是响应胁迫的重要通路，该通路中基因的表达调控作物的抗旱性。为挖掘燕麦植物激素信号转导通路中响应干旱胁迫的关键基因，本研究对燕麦幼苗进行不同干旱胁迫处理，取叶片进行转录组测序，分析不同处理下基因的表达。结果表明，与正常水分条件相比，轻度干旱胁迫（PEG 10%）诱导624个基因表达发生显著变化（DEGs），重度干旱胁迫（PEG 20%）诱导13 063个。GO富集分析显示，重度干旱胁迫下，DEGs主要富集在对胁迫反应的调节；KEGG分析显示，轻度干旱胁迫下，植物激素信号转导通路中1个ARF和2个CRE1基因表达显著下调，表达量较高，可能为燕麦在该通路中响应轻度干旱胁迫的基因；而重度干旱胁迫下，植物激素信号转导通路富集169个DEGs，其中生长素和脱落酸信号转导过程DEGs较多，分别占植物激素信号转导通路总DEGs的20.7%和15.9%；在8条激素信号转导过程中筛选出12个表达量较高的基因，可能为燕麦在该通路中响应重度干旱胁迫的关键基因。本研究将为今后燕麦抗旱基因的克隆和验证提供依据。     

玉米苗期根部比较转录组分析揭示耐盐性差异机制

以耐盐自交系郑58和盐敏感自交系昌7-2为材料,分析供试材料在无胁迫(CK)和200 mmol/L NaCl溶液胁迫下5 h的转录组数据。与无胁迫(CK)相比较,在郑58和昌7-2分别鉴定出390和421个上调、390和421个下调差异基因。对耐感材料间共同上调和郑58特有上调DEGs进行GO富集、REVIGO分析和KEGG富集分析以及重点通路分析结果表明：郑58和昌7-2间共同上调DEGs显著富集的条目包括对活性氧代谢过程的调节、内质网应激反应等GO条目;郑58特有上调显著富集含氧化合物的反应、对化学物质的反应等GO条目。共同上调DEGs仅在共单萜生物合成的代谢通路上显著富集;郑58特有上调DEGs在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成等6个通路上显著富集。在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成两个通路上分别有9和7个相关基因,耐盐自交系郑58上调的转录因子在MYB和NAC家族分布数量较多。植物激素信号转导、苯丙烷生物合成通路相关的基因以及MYB和NAC家族基因可能与玉米耐盐性密切相关。