基于转录组测序分析象草木质素合成的研究

采用高通量测序技术Illumlna HiSeq 2000对高木质素的象草品系eg7和低木质素的象草品系eg87(对照)茎组织进行转录组比较测序。测序获得了169630902个序列读取片段(reads),包含13788439920nt碱基信息。对reads进行序列组装,获得87641个单基因簇(unigene),平均长度580nt。从长度分布、GC含量等方面对unigene进行评估,数据显示测序质量好,可信度高。将获得的unigene与Nr、Nt、Swiss-Prot、COG、GO和KEGG数据库进行序列同源性比较和功能分析,62557个unigene与其他生物的已知基因具有不同程度的同源性,象草与高粱序列同源性最高。共鉴定出33323个差异表达基因,其中上调基因9704个(29.12%),下调基因23619个(70.88%);GO分析显示39968个unigene归为54个功能类别,大量unigene与细胞进程、代谢过程、催化活性等相关;KEGG pathway分析富集得到127条代谢通路,包括光合作用、betalain生物合成、苯丙烷类代谢、苯丙氨酸代谢等,苯丙烷类代谢途径差异基因富集程度高、差异基因数目最多,达285条,该途径中64条木质素单体合成酶基因表达上调,79条ClassⅢ型植物过氧化物酶基因表达下调、22条上调。挑选9个差异基因进行qRT-PCR验证,9个基因的表达趋势与高通量测序结果一致。为象草的分子生物学研究提供了宝贵的基因组数据,对于了解象草茎生物合成与木质素调控基因挖掘和多用途定向育种具有指导意义。     

基于高通量测序的海滨雀稗转录组学研究

采用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq 2000对海滨雀稗叶片转录组进行测序,结合生物信息学方法开展基因表达谱研究和功能基因预测。通过测序,获得了47520544个序列读取片段(reads),包含了4752054400个碱基序列(bp)信息。对reads进行序列组装,获得81220个单基因簇(unigene),平均长度1077 bp,序列信息达到了87542503 bp。另外从长度分布、GC含量、表达水平等方面对unigene进行评估,数据显示测序质量好,可信度高。数据库中的序列同源性比较表明,46169个unigene与其他生物的已知基因具有不同程度的同源性。海滨雀稗转录组中的unigene根据GO功能大致可分为细胞组分、分子功能和生物学过程三大类48个分支,其中有大量unigene与代谢进程、结合活性和细胞进程相关。将unigene与COG数据库进行比对,根据其功能大致可分为25类。KEGG 数据库作为参考,依据代谢途径可将unigene定位到112个代谢途径分支,包括苯丙氨酸代谢通路、植物与病原物互作、植物激素生物合成和信号转导、黄酮类化合物合成、萜类骨架生物合成、脂类代谢、RNA降解等。SSR位点查找发现,从81220个unigene中共找到22721个SSR位点。SSR不同重复基序类型中,出现频率最高的为A/T,其次是CCG/CGG和AGC/CTG。本研究首次对海滨雀稗转录组进行了分析,为草坪草的分子生物学研究提供了宝贵的基因组数据来源。     

基于高通量转录组测序的红花籽油对肥育猪肝脏差异表达基因的影响

18头肥育猪按饲粮均分为2组,添加红花籽油组和不添加油脂组(对照组)。试验期60d结束,全部屠宰,分别采集肝脏组织样品,进行高通量转录组测序,找出2处理组间的差异表达基因和差异代谢通路。利用Illumina HiSeqTM2500高通量RNA-seq测序技术对2组肥育猪肝脏RNA测序,使用TopHat2软件将测序得到的reads序列与猪(Sscrofa10.2)参考基因组序列比对,找出差异表达基因,在Nr、GO和KEGG数据库中进行功能注释、富集分析和聚类分析。结果显示,红花籽油组和对照组肝脏中差异表达基因共有1 114个,与对照组相比,红花籽油组表达上调的基因有579个,下调的基因有535个。GO功能分类注释到细胞组成、生物学过程和分子功能数据库中的差异表达基因分别有902,903,857个。注释到KEGG通路中差异表达基因414个,显著富集通路4个(P0.05)。     

沙鞭全长转录组测序及生物信息学分析

为了明晰沙鞭(Psammochloa villosa)的转录组特征，本研究利用PacBio Sequel测序平台首次对其进行全长转录组测序和数据分析，结果共获得323 309个clean reads,自我矫正产生环形一致性序列(CCS)673 540个，预测得到蛋白编码区(CDS)序列28 447个；MISA软件共搜索得到沙鞭93 563个简单重复序列(SSR),分布于56 824条unigene上；转录本基因功能注释，共有166 541条序列得到NR注释，结果显示沙鞭与二穗短柄草(Brachypodium distachyon)亲缘最近；KOG数据库比对将97 892个unigene分为25个功能类别，其中注释较多的功能为翻译后修饰、蛋白质周转和分子伴侣；GO数据库比对共注释到87 930个unigene,分为生物过程、细胞组成和分子功能3大类及62个亚类分支；KEGG结果表明碳水化合物代谢、信号转导、能量代谢通路中注释基因较多。本研究结果丰富了沙鞭的遗传信息，为今后沙鞭关键耐旱基因的挖掘提供了理论依据。     

椰子油对育成猪肝脏转录组高通量测序的影响

试验设计了椰子油组和对照组2个处理。采集育成猪肝脏组织,进行转录组高通量测序,找出2种处理间的差异表达基因及差异代谢通路。利用Illumina Hi SeqTM2 500高通量RNA-seq测序技术测序,使用Top Hat2软件将测序得到的reads序列与猪参考基因组(Sscrofa10.2)序列比对,找出差异表达基因,并在Nr、GO和KEGG数据库中进行功能注释、富集分析和聚类分析。结果表明:椰子油组和对照组肝脏中差异表达基因共有487个,与对照组相比,椰子油组表达上调的基因有222个,下调的基因有265个。在差异表达上/下调前15位基因中,有多个基因是参考基因组中没有的新基因和功能未知基因。GO功能分类注释到细胞组成、分子功能和生物学过程数据库中的差异表达基因数分别有398、368个和398个;注释到KEGG通路中差异表达基因数188个。     

基于转录组测序的奶牛泌乳初期与干奶期肝脏差异表达基因分析

旨在通过对奶牛干奶期和泌乳初期肝脏组织进行转录组测序和生物信息学分析,探明其不同生理阶段的差异表达基因和差异代谢通路。选取305 d产奶量接近、干奶天数一致、怀孕天数接近的中国荷斯坦奶牛3头,分别在干奶期(产前50 d)和泌乳初期(产后15 d)活体采集肝脏组织,利用Illumina Hiseq~(TM)2500高通量RNA-seq测序技术对干奶期和泌乳初期肝脏RNA测序,使用TopHat2软件将测序得到的reads序列与牛(UMD3.1.66)参考基因组序列比对,在GO和KEGG数据库中进行聚类分析和富集分析。结果显示,泌乳初期和干奶期肝脏中差异表达基因共有409个,与干奶期相比,泌乳初期表达上调的基因有235个,下调的基因有174个。GO功能分类注释到生物学过程、细胞组成和分子功能数据库中的GO条目分别有63,41,15条。注释到KEGG的显著富集通路有21条(P0.05)。该研究结果为挖掘奶牛产奶性状的候选基因提供了技术依据。     

美国短毛黑水貂快速生长过程中转录组差异表达分析

旨在对美国短毛黑水貂快速生长过程中转录组差异表达进行分析。本试验将美国短毛黑水貂45、90日龄各3只健康公貂的胸肌组织作为试验材料,利用Illumina HiSeq~(TM)2500高通量测序平台建立转录组文库,对两个生长阶段差异显著性的基因进行GO功能富集和KEGG Pathway分析,寻找调控水貂快速生长期的相关候选基因和代谢通路,并利用qRT-PCR对转录组测序结果进行验证。结果表明,以P0.05,|log_2FC|1为条件筛选到279个显著差异基因,对这些差异基因进行GO和KEGG分析,筛选到与肌肉生长相关显著富集GO条目有66条、相关差异表达基因44个,其中上调20个,下调24个;与肌肉生长相关显著富集KEGG通路12条,如p53信号通路、PPAR信号通路、FOXO信号通路等。这些差异基因可能在水貂的快速生长过程中起到调控作用,可以作为后续研究水貂生长发育的候选基因。本研究结果为探究水貂生长发育调控机制及培育大体型水貂品种奠定基础。     

基于高通量测序技术的敖鲁古雅驯鹿鹿茸转录组分析

试验旨在通过高通量测序技术获得驯鹿的遗传信息和鹿茸组织的转录组特征,并进一步挖掘其中与鹿茸经济性状相关的关键基因信息。对驯鹿鹿茸组织提取RNA,检测RNA纯度、完整性及是否有污染,合格后构建文库,文库构建成功需要进行库检,库检合格后使用Illuminanovaseq平台进行转录组测序分析。利用Diamond、HMMER、KAAS、Blast2GO等软件对驯鹿鹿茸转录组序列进行了功能注释、基因丰度分析和其他分析。结果显示,测序获得47 818 202条raw reads,经过滤和质量检查得到了46 964 478条clean reads,组装后得到49 171个Unigenes,表明本次测序获得了高质量的鹿茸转录组。基于序列一致性分析,Unigenes与NR、Swiss-Prot、KOG、KEGG、Pfam、GO数据库比对注释成功总共占89.54%,共44 029条序列。Corset聚类后得到49 171个Unigenes,在这些Unigenes中共找到13 795个SNPs位点和18 446个SSRs位点。GO注释结果显示22 955个Unigenes得到注释,占总注释结果的46.68%。与KEGG数据库进行比对分析,发现49 171个Unigenes可能参与或涉及代谢途径,其中20 258个Unigenes共注释到32个KEGG代谢通路。此外,在转录组结果中发现了一些高丰度的基因,如OPN、TMSB4、TMSB10等,它们的功能可能与驯鹿生茸有关。本试验结果不仅对驯鹿的基因组数据进行了补充,而且还初步揭示了生长期驯鹿鹿茸的基因特征,为驯鹿分子遗传学研究、资源保护与利用及种群资源恢复提供了参考。     

基于转录组学分析自然感染绵羊肺腺瘤病毒患羊肺肿瘤组织中转录差异基因及病毒致瘤机制的研究

绵羊肺腺瘤病(OPA)是由绵羊肺腺瘤病毒(JSRV)引起的绵羊传染性肺肿瘤疾病。为探究JSRV对绵羊肺脏的致瘤机制,本研究从自然感染JSRV的羊(OPA患羊)肺肿瘤组织和健康羊肺组织中提取总RNA,构建二者的cDNA文库后采用Illumina Hi Seq 4000高通量测序平台进行转录组学测序(RNA-Seq),采用DESeqR筛选健康绵羊与患病绵羊肺组织中的转录差异基因,并以P<0.05和log2(Fold change)≥1筛选转录显著差异基因。通过GO和KEGG数据库对转录显著差异基因进行GO功能和KEGG信号通路的富集分析,并采用RT-qPCR对随机选择的10个转录显著差异基因进行验证。结果显示,与对照组相比,OPA羊肺肿瘤组织中共筛选到1 360个转录上调基因和783个转录下调基因,其中154个转录显著上调基因,212个转录显著下调基因。GO功能分析显示,转录显著差异基因显著富集在178个GO条目中,包括114个生物过程(BP)、19个细胞成分(CC)和45个分子功能(MF),主要涉及生长因子活性、复制后修复、NAD⁺二磷酸酶活性、核苷代谢过程和...     

基于转录组测序的高羊茅分蘖与株高相关差异表达基因分析

分蘖与株高是禾本科草类植物重要的农艺性状,明确参与调控分蘖与株高的基因类型对牧草和草坪草分子辅助育种具有重要意义。以表型差异明显的两个高羊茅品种“Kentucky-31”（K31）和“Regenerate”为材料,旨在构建高羊茅分蘖节转录组图谱,挖掘在分蘖节部位调控生长发育相关的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。基于高通量测序技术平台Illumina HiSeq 2500×Miseq 300进行转录组测序,并将得到的数据进行de novo组装,结果共获得77872条单基因簇（unigene）。将获得的unigenes与非冗余蛋白数据库（non-redundant protein database,NR）、蛋白质数据库（universal protein,Uniprot）、基因本体数据库（gene ontology,GO）、东京基因与基因组数据库（kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）以及直系同源蛋白簇（clusters of orthologous groups,COG）数据库进行比对,结果显示：分别有59927、40213、44447、15146和13767条unigenes成功获得注释。“Regenerate”与“K31”对比有1573个上调DEGs和1441个下调DEGs。GO富集分析发现,DEGs主要富集在细胞、细胞组分、大分子复合物组装等生物过程。DEGs中共注释到42个差异表达转录因子,主要包括TCP、WRKY和ARF等19种类型。还注释到与8类植物激素相关的DEGs,包括生长素、细胞分裂素、脱落酸、赤霉素、乙烯、油菜素甾醇、水杨酸和茉莉酸。利用实时荧光定量PCR对DEGs进行表达模式验证,发现其与RNA-Seq测序结果一致,证实了测序结果的准确性。研究结果丰富了高羊茅的转录组序列资源,初步获得控制株高及分蘖发育的候选因子,为进一步开展基因功能及分子育种研究提供了理论支持。     

不同品种紫花苜蓿转录组分析及营养品质差异的探讨

为了丰富紫花苜蓿转录组数据信息,找出不同品种紫花苜蓿的差异基因及代谢通路。通过Illumina HiSeq 4000平台对准格尔和WL319HQ的苜蓿叶片的RNA文库进行de novo组装。得到了约39G总的核苷酸,2亿多个reads,组装得到66734个Unigenes,平均长度为869 bp。将所得到的Unigenes与NCBI nonredundant protein(Nr),A manually annotated and reviewed protein sequence database(Swissprot),Clusters of eukaryotic orthologous groups(KOG)和Kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)数据库比对,分别获得44888(67.26%),29190(43.74%),24844(37.23%)和15647(23.45%)条序列的注释信息。在2个紫花苜蓿叶片中找到1098个差异表达基因 (DEGs) ,其中有706个上调,392个下调(准格尔-vs-WL319HQ)。对其差异基因做了Gene ontology(GO)功能分析和KEGG途径分析,初步分析了2个品种营养品质差异的内在原因。极大地丰富了紫花苜蓿转录组数据信息,为今后紫花苜蓿的转录组测序提供理论依据,同时为紫花苜蓿生产实践提供参考。     

紫花苜蓿耐苏打盐碱相关基因的转录组学分析

为了揭示紫花苜蓿适应苏打盐碱环境胁迫机制,本试验采用Illumina HiSeq 4000测序技术对紫花苜蓿叶片进行转录组测序并对基因进行功能预测,测序共获得91 853个Unigenes,总碱基数为65 369 474 bp。Unigenes序列长度分布显示,测序质量较好,可信度高,其中,45 540个Unigenes与其它生物的基因有不同程度的同源性,通过GO,COG及KEGG数据库注释,将Unigenes具体定位到次生代谢物的生物合成途径、抗生素合成途径、光合作用途径等。紫花苜蓿叶片苏打盐碱胁迫响应中GH3,MYB,HSF等转录因子均发生不同程度的上调,而EREBP转录因子总体受到抑制,同时候选了4CL,PP2C基因及相关转录因子。从91 853个Unigenes中共检测到10 949个SSR位点,包括6类核苷酸基序,A/T出现频率最高,其次为AG/CT和AAG/CTT。qRT-PCR荧光定量检测5个基因的表达趋势与RNA-Seq分析结果一致,证明RNA-Seq测序的可靠性。本研究通过对紫花苜蓿转录组研究,为优质牧草的分子生物学研究提供数据库来源。     

牦牛皱胃全长转录组测序分析

【目的】 获得牦牛(Bos grunniens)皱胃全长转录组数据库,深入挖掘牦牛皱胃功能基因。【方法】 采用PacBio Sequel高通量测序系统,使用单分子实时(single molecular real time,SMRT)测序技术对成年牦牛皱胃全长转录组进行测序,对原始数据进行质控和去冗余分析,再比对参考基因组获取过滤后的非重复序列(Unigenes),使用多种生物信息软件对牦牛皱胃全长转录本数据进行功能注释、转录因子注释、编码区预测、简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)分析及可变剪接分析。【结果】 通过测序共获得14467420条子序列,平均子序列长度为3 344.23 bp,质控得到循环一致性序列(CCS)有296840条,全长非嵌合(FLNC)序列有277 402条,过滤和去冗余后对比参考基因组最终获得8 556条Unigenes。通过与NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、eggNOG、GO和Pfam数据库比对,对Unigenes进行注释,其中NR数据库注释了8 544条Unigenes;Swiss-Prot数据库注释了8 475条Unigenes;KEGG数据库注释了1721条Unigenes;KOG数据库注释了6 572条Unigenes;eggNOG数据库注释了8491条Unigenes;GO数据库注释了7 725条Unigenes;Pfam数据库注释了8 162条Unigenes。此外,经鉴定或预测,还获得了943个转录因子、8544个编码区片段、3596个SSR位点和1 825个可变剪接事件。【结论】 本研究获得了较为可靠的牦牛皱胃全长转录组数据,可为进一步研究牦牛皱胃生物学特性、相关代谢途径、信号通路及其分子机制提供数据支持。     

基于高通量测序的水貂胚胎滞育期和激活期卵巢转录组分析

试验旨在获取胚胎滞育期与激活期水貂卵巢组织的转录组信息，挖掘滞育的胚胎激活前后水貂卵巢差异表达基因（DEGs）及其功能信息，为探讨卵巢信号调控水貂胚胎滞育的分子机制提供参考。随机采集8只健康雌性水貂（胚胎滞育期和激活期各4只）的卵巢组织为样本，利用Illumina HiSeq平台RNA-Seq技术对其进行转录组测序，筛选在水貂胚胎滞育期和激活期卵巢中的DEGs并进行生物信息学分析。结果显示，测序获得661 195 568个raw reads，经过滤后获得650 834 900个clean reads，组装后得到389 895个unigenes，通过与Nr、GO、KOG和KEGG数据库比对，对unigenes进行注释，其中Nr数据库注释了156 419个unigenes；GO数据库注释了122 657个unigenes；KOG数据库注释了58 320个unigenes；KEGG数据库注释了72 653个unigenes。滞育期和激活期卵巢中有1 797个DEGs，与胚胎滞育期水貂卵巢相比，激活期卵巢有1 298个DEGs显著上调，499个DEGs显著下调。GO功能分析发现，DEGs显著富集的生物学过程主要有跨膜信号受体活性、信号受体活性、G蛋白偶联受体活性、酶联受体蛋白信号通路、细胞表面受体信号通路、细胞周期阻滞、芳香酯酶活性。KEGG通路分析发现，水貂滞育期和激活期卵巢中的DEGs显著富集于神经活动配体-受体相互作用信号通路。本研究利用高通量测序技术获得水貂胚胎滞育期与胚胎激活期卵巢的转录组信息，为深入探究水貂卵巢调节胚胎滞育的分子机制奠定了基础。     

藏鸡与白羽肉鸡垂体转录组差异表达研究

试验旨在通过对藏鸡和白羽肉鸡垂体转录组测序和生物信息学分析,筛选出与鸡生长发育相关的差异表达基因（differentially expression genes,DEGs）及信号通路。本研究选用42日龄健康藏鸡和白羽肉鸡各3只,分别采集垂体组织利用Illumina HiSeq 2000平台进行转录组mRNA测序,对筛选到的DEGs筛选DEGs,GO和KEGG数据库功能注释和富集分析,实时荧光定量PCR验证随机挑选的DEGs表达水平。结果显示,藏鸡和白羽肉鸡分别获得126 094 302和125 666 442条clean reads。与白羽肉鸡相比,藏鸡垂体组织中共有DEGs 392个,其中196个为上调基因,196个为下调基因（P<0.05）,其中包括生长激素（GH）基因、生长激素释放激素受体（GHRHR）基因和胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1（IGF2BP1）基因。GO和KEGG富集分析发现,DEGs显著富集于细胞黏附分子信号通路和神经活性配体-受体相互作用信号通路等细胞通讯相关的信号通路,GH、GHRHR和IGF2BP1基因也显著富集于神经活性配体-受体相互作用信号通路。实时荧光定量PCR结果显示,转录组测序结果准确可靠。综上研究,本研究初步揭示了影响藏鸡和白羽肉鸡生长发育速度差异的关键候选基因和信号通路,为了解鸡垂体组织调节生长发育的分子机制提供了理论依据。     

象草全基因组bHLH转录因子家族鉴定及表达分析北大核心CSCD

bHLH转录因子家族不仅参与了植物的生长发育,而且在植物响应逆境胁迫和次生代谢方面发挥着关键作用。在全基因组水平对重要饲草及能源植物象草的bHLH转录因子家族进行了鉴定及分析,并利用转录组数据及定量RT-PCR分析了象草bHLH转录因子对赤霉素(GA_(3))和多效唑(PAC)的响应。结果显示:在象草中共鉴定出229个具有完整保守结构域的bHLH基因家族成员(CpbHLH001~CpbHLH229),不均匀地分布于14条染色体上;系统进化分析结果表明,229个CpbHLHs可被分为18个亚类,其中C亚类的成员数量最多,为41个;此外,相同亚家族中的大多数基因具有相似的基因结构和保守基序;基于转录组数据的表达谱分析结果发现,多数bHLH基因在象草茎尖组织中均对GA_(3)和PAC有响应。随机挑选9个表达量较高的基因进一步通过qPCR进行验证。结果显示,经外源GA_(3)和PAC处理之后,这9个基因因不同处理而差异表达,表明这9个基因可能与GA_(3)和PAC介导的信号通路有关。综上所述,本研究为象草bHLH转录因子家族的生物学功能奠定了基础。     

初情期母牛下丘脑-垂体-卵巢转录组分析

通过对3头18月龄安格斯牛下丘脑-垂体-卵巢组织进行转录组测序和生物信息学比较分析,筛选和挖掘与肉牛繁殖活动相关候选基因和信号通路。通过转录组测序,进行表达基因分析、GO和KEGG富集分析以及信号通路筛选。结果显示,共获得61.92 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到6.88 Gb,Q30碱基百分比在92.42%及以上。有15154个基因在所有组织中都有表达,有4780个基因只在2种组织器官中共同表达,有5809个基因只在其中的一个组织器官中表达。下丘脑-垂体-卵巢各组织所表达的基因中,在GO数据库得到注释的分别为2168,2101,13777个,在KEGG数据库中得到注释分别有12477,12446,12176个。在所有KEGG通路中,Notch信号通路(notch signaling pathway)、神经营养因子信号通路(neurotrophin signaling pathway)和血管内皮生长因子信号通路(VEGF signaling pathway)的表达频率最高,说明这些信号通路可能也参与下丘脑-垂体-卵巢轴对母牛繁殖活动的调节。