骆驼斯氏副柔线虫雌虫和雄虫比较转录组学分析

为探明骆驼斯氏副柔线虫雌虫和雄虫的转录组差异,挖掘出与性别决定相关的功能基因,采用Illumina HiSeqTM2000分别对其雌虫和雄虫样本进行转录组测序,构建cDNA文库,通过建库质量评估和组装效率评估后对其进行功能注释及相关生物信息学分析。结果显示,比较雌虫和雄虫的转录本,获得6 430个差异表达基因,其中2 131个基因上调;4 299个基因下调。对差异表达基因进行GO功能分类,有341 328和714个Unigenes分别注释到生物学过程、细胞组成和分子功能三大类41个分支中。KEGG数据库分析,有1 116个差异表达基因参与到198条KEGG通路中,显著富集在机体免疫调节,卵母细胞成熟等通路。功能聚类分析中,雌虫样本在生殖发育、产卵、生殖行为中高表达;雄虫在主要精子蛋白、丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白磷酸酶中高表达。此外,在雄虫和雌虫中筛选出Tab-3,Tab-5、Fem-1和Mog-3等10种线虫性别决定相关基因,以及8种雄性性别特异表达基因和4种雌性性别特异表达基因,这些基因在虫体性别决定和性别特异性表达中发挥重要作用。本研究利用生物信息学技术预测出雌虫和雄虫差异表达基因在功能分类和代谢通路等方面的生物学特征,挖掘出性别决定基因和性别特异性表达相关基因,为进一步开展斯氏副柔线虫的功能基因组学研究、药物靶点预测和疫苗候选基因筛选提供有价值的数据资源。     

卵形鲳鲹卵巢不同发育时期的转录组测序分析

【目的】鉴定筛选出与卵形鲳鲹卵巢发育相关的候选基因及信号通路,为揭示其卵巢性成熟过程的分子机制打下基础。【方法】挑选卵巢发育处于?期和Ш期的雌性卵形鲳鲹,分别构建卵形鲳鲹卵巢?期和Ш期的cDNA文库,采用Illumina HiSeqTM 2500进行转录组测序,经过滤、质量控制及拼接组装后获得的Unigenes在七大数据库（Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot、KEGG和GO）中进行比对;通过FPKM及DEGseq筛选出差异表达基因,以GOseq和KOBAS对差异表达基因分别进行功能注释及信号通路富集分析,并采用MISA和GATK3进行SSR鉴定及SNP分析。【结果】卵形鲳鲹卵巢组织转录组测序获得的325156432条Raw reads,经过滤筛选得到317206752条Clean reads,拼接组装后得到59554条Unigenes;69.65%的Unigenes在Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot、KEGG和GO等七大数据库中注释成功,其中有24599条Unigenes被注释到GO数据库,15997条Unigenes被注释到KEGG数据库。在卵形鲳鲹卵巢组织的2个发育时期共鉴定获得56115个基因,经差异表达分析后获得17737个差异基因,其中8169个基因在卵巢Ш期上调表达、9568个基因在卵巢Ш期下调表达。GO功能注释分析发现,卵形鲳鲹卵巢差异表达基因主要注释在细胞过程、氮化合物代谢过程、初级代谢过程、核、核部分、离子结合及水解酶活性等条目上;而KEGG信号通路富集分析结果显示,17737个差异表达基因显著富集在318条代谢途径上,其中前20条KEGG信号通路包括2-氧代羧酸代谢、PI3K-Akt信号通路、甲状腺激素信号通路、磷脂酶D信号通路、Fc εRI信号通路和细胞周期等。卵形鲳鲹卵巢转录组（59554条Unigenes）中共存在30133个SSRs和82490个SNPs。【结论】GnRHR、FSHR、FSHβ、CYP11A、SIRT3和PEG3等差异表达基因及PI3K-Akt信号通路和VEGF信号通路等与卵形鲳鲹卵巢的发育密切相关,共同调节卵巢的发育与成熟,在卵巢性成熟过程中发挥重要作用。     

红脚艾蒿的转录组解析

[目的]利用高通量测序技术解析红脚艾(Artemisia rubripes Nakai)的转录组信息特征.[方法]通过高通量测序平台Illumina HiSeq 2500对红脚艾进行转录组测序,通过Trinity软件de novo组装获得Unigene,并基于序列同源性对Unigene进行功能注释,得到红脚艾的转录组信息.[结果]测序数据经过质控后共获得24126043条高质量的reads,通过de novo组装获得173093个转录本,对组装的转录本去冗余后共获得85991个Unigene,平均长度为616.87 bp,N50为925 bp.共有47216个Unigene在NR、KEGG、COG、KOG、GO数据库获得功能注释,40802个Unigene在NR数据库注释,显示红脚艾与向日葵(Helianthus annuus)的单基因匹配率最高,16846个Unigene被KEGG数据库注释到130条代谢途径中,26171个Unigene被注释到25个KOG功能分类中,23203个Unigene被GO注释到生物过程、细胞组成和分子功能三大类51个功能分类,12810个Unigene被注释到25个COG功能分类中.[结论]利用高通量测序技术获得了红脚艾转录组信息特征,这些数据将为后期开展功能基因鉴定、解析化合物次生代谢途径及其调控机制奠定研究基础.     

紫叶紫薇新品系叶色变化转录组分析

对紫叶紫薇新品系的叶片进行RNA-Seq测序和分析,共获取145 338条Contig,得到组装的Unigene有53 654条,平均长度1 186.25 bp。32 667条Unigene可以匹配到蛋白质数据库获得注释信息,KEGG和GO注释与富集分析显示,差异DEG主要调节激素信号转导、碳水化合物代谢、核糖体代谢等生物学功能。58个表达差异基因分别对比到毛果杨和拟南芥2个模式植物的数据库,筛出与叶绿素代谢相关候选基因9个,其中2个候选基因共同参与了叶绿素兼类黄酮代谢的调控,2个候选基因可能参与类黄酮代谢过程,它们分别属于DUF547、Polyketide_cyc2、Pkinase、Calreticulin、NAD_Gly3P_dh_N、Glyco_hydro_9等13个基因家族,主要经氧化还原反应、物质能量代谢、植物激素信号转导等机制介入紫薇叶色调控。本研究结果为探究紫叶紫薇叶色变异的分子机制提供参考。     

白桦木质部原生质体初生细胞壁再生过程转录组分析

  目的  木质部细胞壁的组成及特性是决定材性的重要因素,研究木质部细胞壁形成的分子调控机制对于木材改良具有重要意义。本研究探究了白桦木质部原生质体初生壁再生过程的分子调控机制,并鉴定出重要调控基因,旨在为林木材性性状研究提供数据和材料。  方法  分别以培养0 h和2 h的白桦木质部原生质体为材料,通过荧光增白剂染色观察初生壁再生过程。利用转录组分析技术研究初生壁再生前后的差异表达基因及其参与的调控途径,将检测到的差异表达基因在GO、KEGG、PlantTFDB数据库中进行比对分析。  结果  荧光显微镜观察结果显示:原生质体分离后不具有细胞壁,培养2 h再生初生细胞壁。以|log₂（FC）| ≥ 1（FC为差异倍数）且q < 0.05为标准筛选差异基因,结果显示:相较于刚分离的原生质体,培养2 h的原生质体中检测到4 396个上调表达的基因,4 056个下调表达基因,总计8 452个差异表达基因。其中GO数据库共注释到10个显著上调条目,KEGG数据库注释到10个显著差异代谢通路,PlantTFDB数据库共注释到16个家族的360个差异表达转录因子。GO注释结果表明,DNA复制、细胞周期相关基因上调表达。KEGG注释结果表明,谷胱甘肽、α-亚麻酸等与抗逆代谢相关的基因下调表达,果胶脂酶相关基因上调表达。PlantTFDB注释结果表明,bHLH、NAC、MYB、bZIP等与细胞壁合成密切相关的转录因子均差异表达。  结论  培养2 h的木质部原生质体处于细胞壁再生及分裂准备状态,DNA复制、细胞周期、多糖合成代谢等相关基因在白桦木质部原生质体培养及初生细胞壁形成过程中起调控作用。      

冷冻胁迫转金柑MLP2–1基因拟南芥的转录组测序和代谢通路

利用农杆菌介导的花序浸润法,将金柑(Fortunella margarita(Lour.)Swingle)MLP2–1基因转入野生型拟南芥(Col–1),对转MLP2–1基因拟南芥在冷冻胁迫下目的基因的转录组数据进行分析。结果显示:转MLP2–1基因拟南芥的抗冻能力强于野生型拟南芥;转录组测序分析表明,转MLP2–1拟南芥与野生型拟南芥植株差异表达基因为1 422个,其中551个表达上调,871个表达下调;差异表达基因数目在GO数据库注释到1 208个,在KEGG数据库中注释到474个,在COG数据库中注释到603个;KEGG代谢通路富集结果表明,差异表达基因主要集中在植物激素与信号转导代谢通路。     

荸荠优良品种‘桂蹄3号’球茎发育过程转录组测序分析

【目的】开展荸荠球茎发育过程转录组测序研究,为研究荸荠球茎发育过程相关基因表达信息提供参考。【方法】运用高通量测序技术,对荸荠球茎不同发育时期进行转录组测序研究。【结果】组装共得到223 182条转录本和90 542条Unigene,平均长度为809 bp,N50为1119。组装完整性较高,效果较好。对所得Unigene进行不同数据库注释,共有50 583条Unigene成功注释到7个数据库(NR、GO、NT、Pfam、KEGG、KOG及Swiss-prot)。对差异表达基因分析,发现球茎膨大初期的差异表达基因数目最多,为最活跃阶段。GO功能富集分析结果表明,33 205个基因获得功能注释,分为分子功能、细胞组分和生物学过程等3大类和54个亚类。COG功能分类结果表明,17 743个基因分布于25个功能区域,其中碳水化合物代谢占重要地位。KEGG代谢通路注释结果表明有20 667个基因获得功能注释,共有116条代谢途径,其中淀粉-蔗糖代谢占主要作用。【结论】利用高通量转录组测序技术首次建立了荸荠优良品种‘桂蹄3号’球茎的转录组数据库,为进一步研究荸荠球茎淀粉生物合成相关基因的功能及形成的分子机制提供了数据基础。     

基于高通量测序的半夏变异珠芽转录组分析

基于三叶半夏叶基部长珠芽与不长珠芽两个组织转录组测序数据的基础上,筛选和分析出差异表达的基因(differential expressed gene,DEG)。利用高通量测序技术,借助RPKM(reads per kilo base of exon model per million mapped reads)方法计算半夏转录组测序获得的unigene在半夏叶基部长珠芽和不长珠芽中的表达量,根据叶基部长珠芽和不长珠芽之间RPKM的log2倍数绝对值大于1且错误发现率小于0.05筛选DEGs,比对至NR、GO、KEGG等数据库注释,找出参与半夏珠芽激素合成和信号传导过程的DEGs。结果表明,筛选出符合条件的DEG共13 656条,包括6 139条表达上调的DEG和7 517条表达下调的DEG。比对到GO和KEGG数据库,分别获得了4 595和3 551条注释信息。涵盖GO数据库的50个功能亚类和KEGG数据库的239条代谢途径。在挖掘到的31个与半夏珠芽激素合成和信号传导过程的DEG中,6个为上调表达基因,11个为下调表达基因。本文通过转录组测序数据较全面地提供了半夏叶基部长珠芽和不长珠芽基因的差异表达情况,为半夏珠芽功能基因的克隆和功能分析等提供了研究基础和理论依据。     

遗传和温度因素对鱼类性别分化相关基因表达及性别比例的影响

鱼类的性别决定机制较为复杂,是遗传和环境共同作用的结果,具有很大的可塑性。随着分子生物技术的不断更新,对鱼类性别决定及分化相关基因的鉴定和研究有了新的进展,环境因子如温度、光照、p H、低氧、水压等均能影响大多数鱼类的性别决定和分化过程。本研究中,阐述了鱼类遗传型性别决定(GSD)和温度依赖型性别决定(TSD)方式,并对TSD与遗传型性别加温度影响(GSD+TE)性别决定机制下,性别决定相关基因在雌雄异型中的表达及结合温度诱导性逆转进行概述,分析了温度对鱼类性别比例的影响,并提出今后应加强对性别决定基因的鉴定、解析和基因功能研究,为科学制定鱼类繁殖计划提供指导。     

氮胁迫下小麦叶片转录组分析

氮素是小麦生长发育过程中重要的营养元素,利用转录组技术鉴定参与小麦低氮胁迫分子调控网络的基因,对揭示小麦耐低氮分子机理、开展耐低氮育种具有重要参考意义。采用Illumina HiseqTM 2500高通量测序技术,对小麦品种晋麦47正常生长和低氮胁迫下的叶片进行转录组测序,筛选差异表达基因并在GO、KEGG 数据库中进行比对注释,分析小麦低氮胁迫响应相关基因。结果显示,对照组与低氮组分别获得高质量序列52 383 726和52 192 061条,检测到差异表达基因1 267个,其中上调表达基因179个,下调表达基因1 088个。差异基因GO功能注释到3个大类的44个功能组。差异表达基因被注释到178个途径上,主要富集于氨基酸代谢、碳水化合物代谢、脂类代谢和信号传导等途径。转录因子分析发现,在低氮条件下变化明显的转录因子家族包括WRKY、MYB和NAC等。     

花魔芋响应软腐病菌侵染初期的转录组分析

为探讨花魔芋抵御软腐病害的分子机制,分别以染病初期和健康的花魔芋球茎为材料进行转录组测序。结果表明,健康和染病初期花魔芋两组出现3 222个差异表达基因,其中2 660个基因上调表达,562个基因下调表达,差异表达基因主要涉及细胞组分、生物学过程及分子功能等生理生化过程。表达量上调和下调最大的前10个基因包含编码MiAMP1抗菌蛋白、热激蛋白、胰蛋白酶与蛋白酶抑制剂、胰凝乳蛋白酶抑制剂等与抗病相关的基因。GO功能分类和KEGG通路分析表明,类黄酮和苯丙烷类物质在花魔芋抵御软腐病菌侵染初期发挥重要作用。值得关注的是,硒化合物代谢、维生素B6代谢、类黄酮生物合成、N-聚糖生物合成及链霉素生物合成通路等抗病相关的差异表达基因在花魔芋染病初期全部或大部分受诱导表达。利用高通量测序获得大量花魔芋转录组信息,有助于挖掘与花魔芋抗软腐病相关的关键基因,也为魔芋抗病分子育种提供理论参考。     

基因本体论在福氏志贺菌转录组研究中的应用

利用RNA-seq技术进行环丙沙星敏感和耐药的福氏志贺菌2457T株的序列测定与组装,对其碱基序列借助基因本体(Gene Ontology,GO)在生物进程、细胞组分、分子功能三方面进行注释和生物学分析。研究经过耐药诱导的转录组差异表达情况,并探讨差异表达基因在耐药性产生过程中的作用及相互关系。结果表明,通过耐药诱导有3 641个基因差异表达,其中961个GO条目注释到39个功能类别。同时发现硫酸盐、硝酸盐氧化还原相关酶系,电子/H+传导基因,膜转运蛋白,ABC外排泵家族4类耐药相关的功能基因组分。     

低温条件下日本医蛭各组织基因表达转录组测序及qPCR验证

为解析日本医蛭(Hirudo nippnica Whitman)繁殖的分子机理,研究不同温度下饲养的日本医蛭各组织基因表达差异情况。利用转录组学测序检测不同温度饲养条件下日本医蛭肌肉、环带和头部组织的基因表达情况,筛选出11个差异表达基因,并对其进行qPCR验证。qPCR结果显示一种具有去饱和酶功能的膜蛋白编码基因G6,在日本医蛭环带中的表达随温度的升高而降低,与转录测序结果一致,暗示G6基因可能为日本医蛭繁殖相关的关键基因。进一步对G6蛋白进行功能域预测,结果显示其属于一种跨膜蛋白。其他10个差异表达基因的转录组测序结果和qPCR结果基本保持一致,通过蛋白功能域预测结果显示预测出假定蛋白均含有的功能结构域;通过miRNA亲和预测,非编码RNA(G13)具有高亲和miRNAs特性。研究发现了10个潜在的功能基因和一个非编码RNA基因。     

截形叶螨雌成螨应对高温胁迫的转录组分析

为明确截形叶螨Tetranychus truncatus雌成螨应对热胁迫的差异表达基因，采用Illumina HiSeq 4000进行转录组测序。结果表明，截形叶螨雌成螨热胁迫后共检测到17 577个差异基因，其中12 831个上调，4 746个下调。GO功能富集发现，雌成螨热胁迫后的差异基因主要富集于细胞过程、催化活性和细胞，KEGG通路富集分析发现，差异基因主要富集在代谢途径和溶酶体等。从转录组测序数据中筛选出与高温存在关联的抗氧化酶和热激蛋白等基因。采用RT-qPCR技术检测这些基因在截形叶螨雌成螨上的表达特征，发现17条基因的上下调趋势与转录组测序结果一致。这为后续深入研究截形叶螨与热胁迫相关基因的功能奠定了基础。     

基于高通量测序的山羊卵巢基质、卵泡转录组分析

【目的】比较山羊Capra hircus卵巢基质、大卵泡和小卵泡间的m RNA表达图谱,为探究卵泡发育机制提供一定的研究基础。【方法】采用高通量测序技术对发情期川中黑山羊的卵巢基质、大卵泡和小卵泡进行转录组测序,利用生物信息学方法检测mRNA表达谱,筛选差异基因,对其进行GO和KEGG通路分析,最后随机抽取5个差异基因进行荧光定量PCR验证。【结果】卵巢基质vs大卵泡、卵巢基质vs小卵泡和小卵泡vs大卵泡的差异表达基因分别为524、180和403个。筛选出INHA、TNFRSF19等15个与卵泡发育相关的基因,其主要富集在内质网蛋白质加工、类固醇生物合成、卵母细胞减数分裂等信号通路。通过q RT-PCR验证,定量结果与测序结果基本一致。【结论】川中黑山羊卵巢基质、大卵泡和小卵泡的基因表达模式不同,小卵泡与卵巢基质的基因表达模式更相近。     

ETV5基因敲除对小鼠肌肉基因表达谱的影响

【目的】与野生型小鼠相比较,采用CRISPR/Cas9技术制备的ETV5基因纯合敲除小鼠在表现出内源性精原干细胞消融的同时伴随着体型和体质的明显弱势,本研究的目的是探究ETV5基因敲除对小鼠肌肉表达谱的影响。【方法】采集6周龄的3只野生型公鼠和3只ETV5纯合敲除公鼠的肌肉组织并抽提RNA,进行转录组测序,并对测序结果进行生物信息学分析,对2组小鼠肌肉样品的差异表达基因进行聚类分析、GO和KEGG富集分析。【结果】2组小鼠的肌肉组织共筛选出了574个差异表达基因,其中,上调基因292个,下调基因282个。发现了多个基因影响ETV5敲除小鼠的生长发育,其中,包括影响小鼠肌肉发育的基因Amd1和影响脂肪累积的基因Chrna2。GO和KEGG分析富集到的通路大多与脂肪代谢和生长发育相关。【结论】本研究结果为ETV5敲除小鼠生长发育缓慢和延迟的分子机制提供了解释,为研究ETV5在生理和病理上的相关功能提供了参考。     

捻转血矛线虫阿苯达唑耐药虫株给药前后miRNA差异表达谱及网络调控分析

旨在通过miRNA测序技术对捻转血矛线虫阿苯达唑给药前后的耐药虫株差异表达miRNA及网络调控分析,获取其转录本中全miRNA表达谱及耐药相关差异表达基因和miRNA,探究miRNA在捻转血矛线虫阿苯达唑耐药虫株给药前后的差异。采用Illumina Hiseq2 000平台对捻转血矛线虫阿苯达唑耐药虫株给药前和给药后的虫体进行Small RNA-seq测序,将Raw Data与参考基因组和miRBase数据库进行比对分析,使用RNAhybrid、Miranda和TargetScan对miRNA靶基因进行预测,筛选捻转血矛线虫耐药虫株给药前后表达量显著差异的miRNA并通过Stem-loop qRT-PCR验证,同时对差异显著的miRNA-mRNA调控关系采用Cytoscape软件进行可视化分析。将靶基因向KEGG和GO两大权威数据库映射,预测和分析靶基因功能注释情况和参与调控的通路情况。结果显示:1)捻转血矛线虫阿苯达唑耐药虫株给药前和给药后共筛选出显著差异表达的miRNA 188个,其中125个上调,63个下调,且qRT-PCR结果与转录组测序结果表达情况一致。2)显著差异表达的144个miRNA共关联到353个miRNA-mRNA负调控关系,注释到46条GO功能条目以及代谢,运输和降解等327条通路。3)筛选出的候选靶基因主要富集在ABC转运蛋白,HIF-1信号通路,cGMP - PKG 信号通路以及P450药物代谢通路,证实在药物胁迫的影响下捻转血矛线虫主要通过代谢和转运的方式参与耐药性调控。本研究为捻转血矛线虫耐药性诊断辅助分子标记的筛选和虫体耐药性调控因素及作用机制的研究提供参考。     

基于转录组测序的半滑舌鳎长链非编码RNA的初步鉴定与分析

以抗病家系与易感家系半滑舌鳎为材料,进行哈维弧菌感染实验,并对易感家系感染前(CsSU)、易感家系感染后(CsSC)、抗病家系感染前(CsRU)、抗病家系感染后(CsRC)4组进行转录组测序,根据RNA-seq数据挖掘半滑舌鳎长链非编码RNA信息;通过生物信息学分析,筛选出与抗哈维弧菌病相关的差异长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。结果显示,共识别出4 584个lncRNA座位,包含5 714个转录本;其基本特征与编码基因的比较分析,lncRNA的GC含量低于编码基因,单外显子基因数多于编码基因,转录本的平均长度长于编码基因,基因表达量低于编码基因。对4组样品进行两两比较(CsRU vs CsSU、CsRC vs CsSC、CsRC vs CsRU、CsSC vs CsSU)分别筛选出818、813、261、140个差异表达lncRNA,其中CsRU与CsSU之间、CsRC与CsSC之间lncRNA数目差异最多,通过聚类分析确定了各实验组的表达模式之间的联系,CsRU与CsSU之间的表达模式最为相近。通过共表达分析,预测出lncRNA和274个编码基因可能存在14 539种相互关系,并进行了功能注释,进而筛选出7个关键lncRNA。qRT-PCR结果显示,差异表达lncRNAs的表达模式和转录组数据得到的基本一致。研究结果为揭示lncRNA在半滑舌鳎抗哈维弧菌免疫调控反应中的作用提供重要的参考数据。     

基于高通量测序的低温胁迫下赤桉miRNAs的挖掘与分析

目的 预测、挖掘和分析涉及赤桉Eucalyptus camaldulensis低温胁迫应答的miRNA,为研究其调控赤桉低温胁迫应答的分子网络奠定基础。方法 采用高通量测序对低温处理组和对照(CK)组的赤桉组培苗茎尖进行小RNA测序。以miRBase21.0、Rfam14.1和巨桉E. grandis基因组为参考数据库,利用Bowtie、miREAP和miRDeep2等软件进行miRNA预测,使用RNAfold对预测到的miRNA前体进行二级结构的折叠;采用psRNATarget预测靶基因,通过DEGSeq包分析差异表达的miRNA,并对它们进行GO注释和KEGG富集分析。结果 在赤桉中,共预测到隶属于54个家族的392个已知miRNA和97个新miRNA;其中,CK组共预测到282个已知miRNA,65个新miRNA;低温处理组共预测到329个已知miRNA,51个新miRNA。挖掘到80个在低温处理下显著差异表达的miRNA,包括55个上调和25个下调。GO基因功能注释和KEGG富集分析的结果表明,这些差异表达miRNA可能通过参与代谢通路、次生代谢物的生物合成、细胞膜的改变、信号转导和生物调节等响应低温胁迫。此外,还挖掘到25个可能与ICE1-CBFs-COR通路有关的miRNA。结论 借助高通量测序和生物信息学软件初步得到了低温胁迫下差异表达的赤桉miRNA,为进一步分析这些miRNA在赤桉低温胁迫中的分子功能提供一些参考。