转录组学在木本果树植物中的研究进展

转录组是基因调控和功能蛋白质组的中间连接体,狭义上说是生物在某特定状态下细胞或者组织内全部的转录本。介绍了木本植物转录组学的应用现状,阐述了高通量基因测序技术在木本植物研究中的应用和展望,为揭示木本植物的发育调控和胁迫响应机制以及发现新型基因提供了可能性。     

白榆二倍体及同源四倍体的生理特性及转录组差异分析

为了探究白榆二倍体及其同源四倍体的基因表达谱差异情况，以白榆二倍体及其同源四倍体为材料，比较二者成熟叶片的生理特征并采摘幼嫩叶片进行转录组数据分析。结果显示，与二倍体相比，同源四倍体丙二醛含量、可溶性蛋白含量及叶绿素含量增加，可溶性糖含量降低。转录组测序结果共得到2 407个差异表达基因，其中上调基因为1 076个，下调基因为1 331个。在COG蛋白质的同源注释分析得到918个差异表达基因，主要涉及21个方面。共有1 380个差异表达基因被GO注释，主要与细胞组分、代谢功能、催化活性等相关。通过KEGG通路注释发现，共有930个差异表达基因分布到5大类KEGG通路中，其中以代谢机制中差异表达基因被注释到的最多。叶绿素含量的增加使四倍体的叶片颜色变得更加浓绿，丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白的含量的增加与减少与四倍体植物在植物代谢与生长上有一定关系，经过转录组测序分析，糖酵解途径的基因表达为下调，还原性戊糖磷酸循环与光呼吸等与叶绿体有关的基因为上调。     

高通量测序技术及EST-SSR标记在蔬菜研究上的应用

高通量测序技术又称下一代测序技术(Nextgeneration sequencingtechnology),1次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定,与以往的测序技术相比,其特点是通量高、测序成本显著降低、测序时间显著缩短.转录组测序(RNA-seq)是利用高通量测序技术直接对由mRNA逆转录生成的cDNA序列进行测序,产生数以千万计的reads数量,从而使得基因组区域中不同基因的转录水平可以直接通过比对到该基因组区域的reads数来衡量[1].在已完成基因组测序的物种中,可将RNA-seq结果与基因组DNA序列数据进行对比,从而得到基因表达、可变剪切、基因结构优化、新基因发现等分析结果.对于没有参考基因组的物种,可以进行de novo转录组测序研究,即对所得到测序读长片段进行de novo组装,进而得到该物种的单一基因序列集(unigenes)数据[2].     

转录组测序技术筛选安徽乌菜与普通白菜的差异表达基因

乌塌菜是白菜亚种的一个变种,叶面上有皱泡是安徽乌菜区别于其他白菜亚种的一个典型特征。采用Illumina高通量测序技术对安徽乌菜(黄心乌和黑心乌)和叶面平展的普通白菜进行转录组测序,共获得27.75 Gb clean data,各样品clean data均达到4.00 Gb,Q30碱基百分比在90.53%以上。将测序数据进行de novo拼接后得到127 988条转录本和46 950条unigene,平均长度分别为1 327.71 bp和856.26 bp。以FDR(false discovery rate)0.01且差异倍数FC(fold change)≥2为标准筛选安徽乌菜和普通白菜的差异表达基因,共筛选到1 296个差异表达基因。对所得差异表达基因进行不同数据库比对,共有1 156个差异表达基因被注释,其中1 150个差异表达基因注释到nr数据库;864个差异表达基因注释到GO数据库;200个差异表达基因注释到KEGG数据库,分属80条代谢通路。     

矮丛蓝莓品种“美登”叶片转录组测序和生物信息学分析

以矮丛蓝莓品种"美登"为试材,采用第二代测序技术对其嫩叶转录组进行了测序及生物信息学分析,研究了矮丛蓝莓功能基因组信息,以期增加对矮丛蓝莓生长发育分子机理的了解,并为矮丛蓝莓的分子标记辅助育种奠定基础。结果表明:在获得的约1G纯净数据,共拼装了41 929条Unigenes,其中被GO数据库成功注释Unigene分别涉及到生物学过程、细胞成分及分子功能相关的共45类生理代谢功能;KOG数据库注释到19 149条Unigenes,共涉及25条代谢通路;KEGG数据库成功注释13 072条Unigenes,共涉及到5个大类、18个中类、129条代谢通路;Nr数据库成功注释30 738条Unigenes,这些Unigenes共对应32 949条蛋白质的编码区。同时,生物信息学分析还显示,全部Unigenes中,有884条编码转录因子,涉及到55个家族;2 261条编码抗性基因,涉及18个家族;检测到6 591个SSR位点,其中2碱基重复的SSR数目最多,占总SSR位点数的70%。     

染色质免疫共沉淀测序技术及其在园艺植物中的应用研究进展

近年来，基于染色质免疫共沉淀技术（ChIP）与第二代测序技术结合的染色质免疫共沉淀测序技术（ChIP-seq）已被广泛用于研究DNA与蛋白质的相互作用，对解析园艺植物基因的表达与调控、靶基因筛选与定位、调控网络构建、染色质开放程度确认等方面具有较大的优势。本文综述了ChIP-seq技术的发展简史及其在园艺植物转录因子和组蛋白修饰中所取得的进展，以期为园艺植物DNA—蛋白互作研究提供参考。     

番木瓜转录组学研究进展北大核心

转录组学的发展为挖掘番木瓜的功能基因及探索相关分子机制提供了有效手段。通过检索番木瓜相关转录学研究的文献并进行了分析、总结,发现目前的研究主要集中在组培、性别分化、逆境胁迫、病害、成熟机制等方面。提出了今后在番木瓜转录组研究方面的展望:一是加强转录组、蛋白组、代谢组等多组学的联合研究;二是加强对番木瓜蛋白酶表达起关键调控作用的基因挖掘;三是探索针对番木瓜第三代测序技术的应用研究。     

盐碱胁迫下羊草转录因子的转录组分析

以羊草为试材,采用罗氏454二代测序方法,研究了羊草转录因子家族在逆境胁迫条件下来自38个家族的243个转录因子表达差异模式,以期揭示WRKY、C3HL、NAC等转录因子家族差异基因数量,探讨羊草的抗逆分子机制。结果表明:羊草转录组测序片段经de novo拼接共获得104 105条Unigene序列,对照含有97个转录因子基因,盐碱处理组含有213个转录因子,其中67个转录因子为2组共表达。差异基因表达分析揭示羊草主要通过WRKY、C3HL、NAC转录因子家族的差异表达调控盐碱适应性。该研究为耐盐碱型作物培育奠定了基础。     

‘库尔勒香梨’脱萼组与宿萼组样品差异表达基因的筛选

【目的】系统研究‘库尔勒香梨’脱萼组和宿萼组花器官的转录组表达情况,筛选2者之间的差异表达基因,为进一步阐明‘库尔勒香梨’萼片脱落与宿存分子机理奠定基础。【方法】采用Illumina高通量测序技术对‘库尔勒香梨’脱萼组和宿萼组代表样品进行测序,利用生物信息学方法筛选2者的差异表达基因和进行功能基因预测。【结果】Trinity法拼接后得到48 894条unigenes序列,从中选取了2组样品中共表达和单独表达的SPL转录因子进行了功能探究,发现3条unigenes可能与萼片发育有关。筛选的差异表达基因获得了Gene Ontology和KEGG数据库的注释,涉及植物激素信号转导、光合代谢、苯丙氨酸代谢、芳香族化合物合成、细胞发育等与萼片发育相关过程。【结论】筛出了2组样品的差异表达基因,获得了与萼片发育相关的基因及其对应的功能注释,为今后进一步研究‘库尔勒香梨’萼片脱落与宿存分子机理奠定了良好基础。     

辣椒MYB基因家族的鉴定及与辣味关系分析

利用生物信息学方法从辣椒全基因组数据库中筛选出172个MYB转录因子，并对其序列特征、染色体定位、进化关系、蛋白质保守基序和基因结构等进行综合分析，同时通过辣椒果实不同发育阶段胎座组织转录组测序筛选与辣味可能相关的MYB基因。结果表明，辣椒MYB有1R、2R（R2R3）、3R、6R等类型，其中R2R3型居多，结构域分析表明其具有典型的W型R2R3保守基序；获取20个motif元件并进行位置分析，发现同一支MYB蛋白具有相似的结构特征；进一步与拟南芥聚类得到37个类群，推测具有多种生物学功能。转录组测序发现，CaMYB98、CaMYB168等12个MYB表达量符合‘黄魔王’辣椒果实胎座组织在不同发育期的辣椒素含量变化规律，推测其可能通过特异位点的结合来上调或下调相关蛋白的表达，从而达到对辣椒素代谢路径的调控，可作为辣味调控的重要候选基因进一步研究。