姜黄根茎的高通量转录组测序与生物信息学分析

为获得姜黄(Curcuma longa)的转录组特征信息,本研究采用Illumina HiSeqΧTen高通量测序平台对姜黄根茎进行高通量转录组测序并进行系统的生物信息学分析。共获得7.18Gb Clean数据,组装了50194条unigenes,平均长度961.3 bp,N50为1 339 bp。数据库比对显示,姜黄根茎转录组unigenes在NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、eggNOG、GO、Pfam数据库中分别注释到38 802条(77.30%)、27 869条(55.52%)、14 725条(29.34%)、22 225条(44.28%)、37 317条(74.35%)、25 863条(51.53%)、26 137条(52.07%)。注释结果显示,姜黄与野生型马来西亚蕉的同源序列最多,unigenes在GO数据库中注释到参与生物过程、细胞组分和分子功能3个大类50小类,KOG功能分类获得25个不同的功能群,涉及128个KEGG代谢通路,其中包括21个次生代谢通路。在植物抗性基因(PRG)数据库中分别注释到3 718条unigenes;借助MISA软件发现7 183...     

外源因子处理下蓝莓不同发育阶段果实的转录组分析

采用Illumina测序技术对在醋酸钙、硫酸铵和蔗糖处理后蓝莓不同发育阶段的果实进行转录组测序,获得Clean Reads 2723731442条,经组装得到平均长度为753.65 nt的87608条Unigene。将转录组Unigene进行基因功能注释,其中39867条Unigene能被NR数据库注释,与葡萄同源序列最多,占8.58%;与GO数据库比对发现,有29661条Unigene获得注释,分别匹配到生物过程、细胞组成和分子功能三大类共59个分支;与KOG数据库进行比对,发现有21992条Unigene具有功能信息,分别涉及25类;根据KEGG数据库的注释信息进行Pathway注释,参与的代谢通路共有246条;共检测到8704个SSR位点,其中双碱基重复的SSR占78.57%。本研究为探索外源物质调控蓝莓果实生长发育、生理代谢的分子机理提供了理论基础。     

药用植物紫红獐牙菜的转录组信息分析

紫红獐牙菜是重要的民族药,本研究采用高通量测序技术对紫红獐牙菜进行转录组测序并分析。结果显示,完成的15个样品的转录组测序,获得112.17 Gb Clean data,各样品Clean data均达到6.18 Gb,Q30碱基百分比在94.96%及以上。组装后共获得47 106条unigene,其中长度在1 kb以上的unigene有18 971条。通过与KEGG、GO、KOG、COG等多个数据库进行比对,对unigene进行功能注释,共获得35 375条unigene。GO数据库中注释到的26 570条unigene,可分为生物学过程、细胞组分和分子功能三大类共44个亚类。以KEGG数据库为参考,21 321条基因被注释,参与的代谢通路分为5大类,分别是细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理、代谢和有机系统,其中与代谢相关的通路最多,约占所用通路的72.5%;KEGG代谢通路分析发现紫红獐牙菜中1 147条unigene参与到22个次生代谢标准通路中,有77条unigene参与编码环烯醚萜苷类合成通路中的25个关键酶。此外,紫红獐牙菜转录组中找到9 027个SSR重复位点,6种SSR...     

基于高通量测序的大花序桉顶芽转录组生物信息学分析

为了获得珍贵用材树种大花序桉顶芽转录组数据及预测关键基因功能,本研究基于Illumina HiSeq X Ten测序技术获得大花序桉顶芽转录组原始数据,经Trinity组装拼接获得高质量Unigene,并与NR、Swiss-Prot、GO、KOG、egg NOG和KEGG等生物信息数据库进行序列比对和功能注释,利用MISA软件进行SSR位点搜索和分析。从大花序桉顶芽中共获得26 587条高质量Unigene,平均长度为1 279.69 bp;共有22 099条Unigene至少在一个数据库中被成功注释,其中,11 507条Unigene被注释到KOG数据库中25个功能类别,以参与一般功能基因的数量最多;GO数据库中,所注释到的14 105条Unigene分别匹配到生物功能、细胞组分和分子功能3大类50个功能基因区,其中执行生物过程所占比例最多;KEGG功能注释共发现有7 117个Unigene参与127条代谢通路,以代谢相关的基因最丰富;共有1 021条Unigene注释到转录因子数据库,分布于65个家族,其中比例最大的是bHLH和MYB家族;3 274条Unigene注释到植物抗性基因数据库,分布于13个类别,相匹配基因数量最大的是RLP和TNL。MISA软件共检测到12 366个SSR位点,分布密度为1/2.75 kb,重复基元类型丰富,标记开发潜力大。本研究利用高通量测序获得丰富的顶芽转录组信息,可以为大花序桉分子辅助育种提供丰富的资源。     

滇白前种子转录组测序及功能注释

采用高通量测序技术平台Illumina Novaseq 6000对滇白前种子进行转录组测序,共获得平均长度为753.9 bp的43 663个Unigenes。注释到六大功能数据库(NR,COG,Pfam, Swiss-Prot, GO, KEGG)上的Unigene总数为29 177个。滇白前Unigenes比对到NR数据库共有26 688条,与甜菜、藜麦、栓皮栎、菠菜有较高同源性;25 657条Unigenes在COG数据库得到26 500个注释,分为23类;19 942条Unigenes在GO数据库得到79 481个注释,按功能分为细胞组分、分子功能和生物过程三大类,分别有13、16、23个亚类,其中参与的生物过程较多;11 527条Unigene富集在KEGG数据库的101条代谢通路中,代谢相关的通路占比最大。同时,有527个Unigenes被注释为转录因子;有3 995条SSR标记被挖掘。利用高通量测序获得滇白前转录组信息,有助于从分子水平对滇白前进行深入研究。     

山东栒子全长转录组测序数据组装及功能注释

山东栒子是中国山东省的特有种,现已处于极度濒危状态。目前,山东栒子的分子生物学研究较少,基因数据库资源极度缺乏,急需探究其生物学遗传信息,以加快对山东栒子的保护遗传学工作。本研究以山东栒子叶片、花、成熟果实为实验材料,利用PacBio Sequel测序平台对其转录组进行全长转录组测序。共得到高质量去冗余的转录本53932个,作为最终转录本序列。预测到的CDS区共52490个;对其SSR位点进行分析,对测序得到Unigenes进行单核苷酸至六核苷酸重复的SSR位点搜索,共搜索到26796个SSR位点。对非冗余转录本利用BLAST软件与NR、Swissprot、GO、COG、KOG、KEGG 6个数据库进行比对,一共成功注释了53319个Unigenes,其中与NR数据库进行比对中注释为苹果的的相关基因数量最多,其次是白梨和桃;在GO数据库中有33305条山东栒子Unigenes被注释分类,由生物学过程、细胞成分和分子功能三部分组成;在与COG数据库比对中,共有23910条比对到了同源序列,且一共被分为25类;在与KEGG数据库的一系列比对中,可将Unigenes映射到126条代谢通路中。本研究在高通量全长转录组水平对山东栒子进行了系统研究,这为进一步开展山东栒子的分子标记开发和挖掘优良基因提供了科学依据,从而推动山东栒子的保护与利用。     

基于RNA-Seq技术的乒乓菊转录组分析

为开展乒乓菊基因功能分析、表型差异、分子标记开发和遗传多样性等研究,本试验以‘绿乒乓’和‘粉乒乓’的花朵和叶片混合样品为试验材料,通过转录组测序分析,经de novo组装后获得133 200条Unigenes,进一步利用6大公共数据库对其进行注释,共注释64 601条Unigenes,并基于转录组数据开展SSR和SNP位点预测。结果表明:有25 462条Unigenes参与了KEGG代谢通路,包括与花色、花期和药用成分代谢等相关的途径;共预测到1 444个转录因子,分属于35个家族,包括在植物的生长发育、生物合成、抗非生物和生物胁迫等方面发挥重要作用的AP2/ERF、C2C2、bHLH、WRKY等转录因子家族,以及LBD、MADS和TCP等与花色素苷代谢、花和根系发育、植物进化和发育密切相关的转录因子家族。此外,从13 014条Unigenes序列中搜索到14 905个SSR位点;并分别从‘绿乒乓’和‘粉乒乓’中挖掘到1 081 925个和1 077 818个SNP位点。本研究可为乒乓菊功能基因挖掘和分子标记开发提供基础。     

基于高通量测序的铁皮石斛叶片转录组分析

采用新一代高通量测序技术Illumina Hi Seq 2000对铁皮石斛(Dendrobium officinale)转录组进行测序,共获得11 153 295 000 nt数据。对测序获得数据(reads)进行序列拼接组装,共获得121 596个单基因簇,序列平均长度为660 bp,整体序列信息达到了40.16 Mb。再应用生物信息学相关数据库进行比对,结果表明,本测定获得的52 345个Unigene能够在数据库中检索到相关功能注释。通过GO数据库比对,测序获得Unigene功能分类可分为3大类57个分支,其中有大量的Unigene与细胞、催化活性、细胞部分、细胞器等相关功能。通过COG数据库比对,测序获得Unigene功能注释到25类直系同源蛋白分类中如转录、复制,重组和修复、翻译,核糖体结构和生物起源等。以KEGG数据库作为参考,依测序获得Unigene可定位到128个代谢途径分支,如脂类代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢等。进一步利用软件查找SSR位点发现,从Unigene中共找到9 892个SSR位点。SSR不同重复基序类型中,出现频率最高的为AG/CT,其次是AAG/CTT、CCG/CGG和AGG/CCT。     

基于Illumina HiSeq 2000测序技术对大花序桉根的转录组特性分析

大花序桉(Eucalyptus cloeziana)是中国重要用材林树种,但目前对其生物信息学研究缓慢,在一定程度上限制了大花序桉分子育种以及品种改良。采用Illumina Hi Seq TM 2000高通量测序平台对1年生大花序桉根系转录组测序和de novo组装,将得到的Unigene与公共数据库比对,同时进行转录组分析。结果显示,组装获得53 433条Unigene,其平均长度890 bp,N50长度为1 587 bp;有34 700条Unigene获得注释信息,占全部Unigene的64.94%,其中19 327条Unigene注释到KOG数据库,被分到25个类别中,共得到32 302个KOG功能注释信息;有11 197条Unigene注释到GO数据库中,共获得了54 971个GO注释功能,归于细胞组分、分子功能和生物学过程三大类;有12 181条Unigene得到KEGG注释,其中6 493条Unigene归入128条代谢途径,发现有57条Unigene参与氮代谢途径。通过软件查找获得13 290个SSR位点,二核苷酸重复类型占的频率最高,其次是三核苷酸、四核苷酸和六核苷酸,五核苷酸重复频率最低。本研究首次对大花序桉转录组进行分析,为深入开展大花序桉分子生物学研究提供基础数据来源。     

马尾松转录组测序和分析

本研究首次构建了马尾松均一化cDNA文库,采用Illumina高通量测序技术对转录组进行了测序,利用生物信息学方法开展基因表达谱的研究、功能基因的预测。EST序列拼接获得83680个contig,其中33772个contig被注释为相应的331669对生物学功能,10647个contig被注释具有酶功能。根据KEGGpathway数据库,对马尾松转录组的contig进行Pathway生物学通路的注释和预测,共识别出10647个contig具有对应的1029种酶功能,并关联到135条生物学通路。SSR查找发现,从83680个contig中找到889个SSR位点,占contig总数的比例为1.06%。其中,三核苷酸重复所占比例最高,达到48.37%,其次是六核苷酸重复,为19.12%,比例最低的是四核苷酸重复,仅为4.72%,二核苷酸重复和五核苷酸重复基本相同,分别为14.62%和13.16%。SSR不同重复基元类型中,出现频率最高的为AT/AT,其次是AGC/CTG和AAG/CTT。     

马蓝转录组中SSR位点信息特征分析

本研究利用Illumina HiSeq~(TM)2000对马蓝转录组进行高通量测序,使用软件MicroSAtellite (MISA)分析转录组中的SSR位点信息。通过组装马蓝转录组数据获得了51 381条Unigene,并对获得的Unigene进行SSR检测,共检测到8 471个SSR位点,其分布在6 782条Unigene中,出现的频率为16.49%。SSR中以二核苷酸和三核苷酸重复类型为主,其中二核苷酸以重复单元AT/TA为主,占18.14%,其余类型的重复单元相对较少。SSR所在序列功能注释结果显示在Nr和SwissProt中分别有5 932和4 285条序列被注释,同时SSR所在序列还被注释到47个GO分类,25个KOG分类和29个KEGG代谢通路中。通过设计、筛选,共获得5 819对引物组合,随机挑选的18对引物中有13对引物扩增出符合预期大小的条带。马蓝SSR出现的频率高,重复种类丰富,为研究马蓝遗传多样性、基因定位和品质改良等提供了科学依据。     

青花菜全长转录组测序分析

青花菜(Brassica oleracea L. var. italica)为十字花科芸薹属甘蓝种作物,具有较高的经济和营养价值。本试验对青花菜自交系进行全长转录组测序,获得非冗余转录本24 365条,预测出20 399个完整CDS区,检索到17 116个SSR位点,多数SSR属单核苷酸类型(45%)。非冗余转录本注释结果表明有24 173个(99.21%)转录本被成功注释。NR数据库中注释为甘蓝型油菜(Brassica napus)的相关基因数最多(70.63%),其次为白菜型油菜(Brassica rapa)(25.07%)。GO数据库中有22 584个(92.69%)转录本被成功注释,可分为细胞组成、分子功能、生物过程3大类。COG数据库中有10 880个(44.65%)转录本得到注释,分为25大类。KEGG代谢途径分析中,有10 439个(42.84%)转录本被注释,分布在126条代谢通路中。本研究结果可丰富及深化青花菜转录组信息,也为重要农艺性状定位、生长发育调控机理、抗性机制等方面的研究提供重要的数据支持。     

基于转录组测序分析的黄精种子休眠解除相关差异基因研究

旨在获得黄精转录组数据库并挖掘参与其种子发育和休眠解除相关基因,以休眠解除前后的黄精种胚为试材,利用新一代高通量测序手段对供试样品进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析。黄精种子休眠解除前后样品中共得到79716个差异表达基因,上调的表达基因有60074个,下调的表达基因有19642个。休眠解除前后的黄精种胚中共有130284个差异表达基因被GO功能注释到生物进程、分子功能和细胞组分3个大类56个亚类,注释的差异表达基因与代谢过程、生物调控、细胞组分合成和酶催化活性等密切相关。KEGG代谢通路结果表明,共有65038个差异表达基因,涉及138个代谢通路,主要参与碳代谢、次生代谢产物的生物合成和多糖的代谢。基于KEGG数据库中注释结果,共发现15条与黄精种胚休眠解除相关的代谢通路。黄精种子发育与休眠解除过程,大量的种胚形态建成、多糖分解及蛋白质合成差异基因参与表达,并涉及到多个代谢途径的相互作用,构成复杂的休眠解除调控网络。     

药食同源植物甘葛藤的全长转录组分析

为了深入了解甘葛藤转录组的整体水平及黄酮类生物合成通路基因。利用高通量测序PacBio Sequel平台,以甘葛藤根、茎、叶的混合样品为材料,使用单分子长读数测序技术(SMRT)对甘葛藤进行全长转录组测序及分析。平台共获得10 994 967个高质量reads和384 072条全长非嵌合序列(FLNC),测序数据经质控后获得90 856个转录本;获得的所有转录本经NR、SwissProt、KOG、KEGG、GO数据库进行注释和功能分类,结果有85 239个单基因被注释,NR注释数量最多为84 675个,占93.2%;KEGG注释的基因最少,22 330个基因被注释到132条途径,代谢途径分布的基因较多(9 368,41.95%)。预测到3 507个转录因子,bHLH转录因子家族的基因最多。14 127个基因被分配到17个R基因类别,主要为RLP类。检测到33 660个SSR序列,多为AG/CT类型。分析黄酮类生物合成途径,发现与黄酮类合成相关的基因110个,其中,26个编码HCT,3个编码CHS,7个编码CHI。PacBio测序平台能获得更长的转录本,SMRT技术能够深入挖掘甘葛藤转录数据,比第二代测序技术能够获得更高的转录本注释率。在高通量全长转录组水平对甘葛藤进行了研究,为甘葛藤的分子生物学研究提供了较可靠、全面的转录组数据,为进一步开发甘葛藤的分子标记和挖掘优良基因提供了科学依据。     

不同倍性桤木属植物的转录组测序和分析

本研究采用Illumina高通量测序技术对3种不同倍性的桤木属植物混合样品进行转录组测序,利用生物信息学方法开展基因表达谱的研究、功能基因的预测。测序结果组装获得85 769个Unigene,总长50 200 910 bp,功能注释到NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、COG、GO库的Unigene分别是45 172、38 673、29 181、25 096、14 968和30 675个,所有注释上的Unigene是48 204个。根据KEGG pathway数据库,对桤木转录组的Contig进行pathway生物学通路的注释和预测,共识别出25 096个Unigene具有对应的功能,并关联到128条生物学通路。SSR查找发现,从85 769个Unigene中找到8 678个SSR位点,占Unigene总数的比例为10.11%。其中,二核苷酸重复所占比例最高,达到65.87%,其次是三核苷酸重复,为28.36%,四、五、六核苷酸重复类型的数量很少,总计5.77%。SSR不同重复单元类型中,出现频率最高的为AG/CT,其次是AAG/CTT和AT/AT。     

长瓣兜兰花2个不同时期转录组分析

为了更好地认识长瓣兜兰,并开发其园艺价值,以长瓣兜兰花器官为材料,利用RNA-seq技术对长瓣兜兰花蕾和花朵进行转录组测序。结果表明,共获得95 659条unigene。将unigene比对到NR、KOG、Swissprot、KEGG等数据库进行注释,共发现有61 629条unigene得到注释,占全部unigene的64.43%。长瓣兜兰转录组unigene在CDD、KOG、NR、NT、PFAM、Swissprot、TrEMBL、GO、KEGG等数据库中被注释的基因数目分别为33 589、28 405、45 568、56 635、23 870、52 141、44 973、54 934、4 893。注释结果显示,长瓣兜兰与油棕同源的序列最多。GO注释中可将其分成3大类71个小组,KOG数据库注释可将其分成25个功能类别;根据KEGG注释和通路富集结果,共有4 893条unigene参与了23类327个代谢途径。经MISA软件对unigene进行SSR检测,发现在95 659条unigene中有7 613条有SSR,共搜索到8 160个SSR位点,其长度范围分布在10～230 bp之间,平均长度为66.95 bp。SSR丰富度最高的是二核苷酸,占比为33.72%,其次为一核苷酸和三核苷酸,分别占比32.12%和26.11%。本研究通过对长瓣兜兰进行转录组测序,获得了大量基因序列,了解了长瓣兜兰花器官基因的大致表达情况,为长瓣兜兰花器官发育相关基因的发掘与利用、SSR分子标记的开发以及其基因组的测序与组装提供了参考,也为后续在分子生物学层面对长瓣兜兰开展深入研究奠定基础。     

基于高通量测序的柚木边材转录组分析

本研究利用Illumina HiseqTM4000测序平台对柚木(Tectona grandis L. F.)边材组织进行转录组测序,获得39.65 Gb的数据。拼接组装共得到90 843个Unigene,平均长度、N50以及GC含量分别为1 415 bp,2 208 bp和41.28%。将获得的Unigene与七大功能数据库进行比对,分别有64 416 (NR:70.91%)、69 281 (NT:76.26%)、28 777 (COG:31.68%)、18 630 (GO:20.51%)、49 594 (KEGG:54.59%)、44 707 (Swissprot:49.21%)以及50 938 (Interpro:56.07%)个Unigene获得功能注释。经过GO数据库的比对分析,18 630个Unigene被注释到生物过程、细胞组分和分子功能3大类别55个亚类。与COG数据库进行比对分析,28 777个注释Unigene按功能被划分为25类。基于KEGG数据库,44 595个Unigene序列注释到6大类,21个亚类代谢通路中。根据注释结果预测出2 772个编码转录因子的Unigene,检测出26 773个SSR位点,以及39 856个SNP位点。本研究为柚木分子育种工作的开展提供数据和参考。     

紫薇叶片转录组分析及叶绿素和类胡萝卜素等途径基因的鉴定

应用新一代高通量测序技术,对紫薇金叶突变体的叶片进行转录组测序和生物信息学分析。本研究中共组装获得45 308条unigenes,平均长度987.51 bp。21 339(47.10%)条可以匹配到蛋白数据库获得注释信息。Unigenes在各数据库中注释的基因数分别为:在COG数据库中有11 512(25.41%)条,在GO数据库中有12 196条(26.92%),在KEGG数据库中有5 709条(27.73%)。通过与NCBI和Uniprot蛋白数据库的比对,共22条叶绿素代谢相关基因和17条类胡萝卜素代谢相关基因被鉴定出来,为突变体基因的筛选提供了候选基因。     

药食兼用植物黄蜀葵全长转录组测序及特性分析

旨在从转录组水平解析黄蜀葵体内进行的主要生物进程及黄酮醇化合物合成的分子机制。利用高通量测序PacBio Sequel平台，以黄蜀葵的花、茎和叶的混合样品为材料，使用单分子实时测序技术(SMRT)进行全长转录组测序。测序数据质控后共获得53925条高质量转录本，其中53329个基因被公共数据库注释。共16574个基因注释到138条途径上，其中注释最多的途径为代谢途径（8556个），其次为次生代谢物的生物合成途径（4650个）。有10700个黄蜀葵基因发生了可变剪切事件，存在7种可变剪切类型。预测到3287个转录因子，bHLH转录因子家族的基因最多。检测到5683个SSR位点，且AAG/CCT类型最多。鉴定出黄酮醇合成相关的基因170个，包含10个关键的糖基转移酶基因，且CHS和F3H基因发生了内含子保留型的可变剪切。本研究揭示了黄蜀葵转录组的整体水平及黄酮醇生物合成的相关基因，为后期遗传改良和功能基因挖掘与利用提供了分子基础。     

薏苡苗期叶片全长转录组测序、注释及SSR预测

为了全面获得和发掘薏苡的基因数据、功能信息以及潜在的SSR标记,本研究采用PacBio SequelTM第三代测序平台对干旱胁迫下薏苡苗期叶片进行全长转录组测序与分析,获得总计98 858条非冗余的高质量Unigenes,其平均长度为2 318 bp,1 kb以上Unigenes占91.74%。利用BLAST等软件在NR、Swiss Prot、eggNOG、GO和KEGG等公共数据中注释了90 339个Unigenes,占91.50%。NR注释表明,在90 093个被注释的Unigenes中,与之匹配数量最多是来源于高粱的序列,其次是玉米和谷子,这与它们之间在进化上的亲缘关系相一致。GO注释显示,34 765个Unigenes被注释到生物过程、细胞组分和分子功能等三大类别;eggNOG注释的89 158条Unigenes分属于25个功能聚类;KEGG代谢通路分析表明,30 579个Unigenes被注释到133条已知代谢通路,其中,1 884条Unigenes涉及信号转导和环境适应途径,包括植物激素信号转导途径、MAPK信号途径和植物-病原互作信号途径,上述代谢通路或途径均与植物响应干旱等逆境胁迫相关。此外,利用MISA程序在38 878个Unigenes中检测到56 540个SSR位点。研究结果将为薏苡耐旱等抗逆基因发掘与克隆、抗逆分子生理机制解析以及分子标记开发提供科学依据和理论参考。