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。     

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。     

RNA-seq技术开发油茶目的基因SSR标记

油茶是中国南方重要的木本油料。利用MISA软件从油茶(Camellia oleifera)果实和叶转录组测序获得的25 297条Unigenes中共搜索挖掘出30 899个SSR标记。在这些SSR标记中,除单核酸苷酸(36.02%)外,主要重复类型是二核苷酸重复(45.79%),其次是三核苷酸重复(16.37%),四以上核苷酸重复占1.81%。Unigenes功能注释中,共648条涉及调控油茶油脂合成和脂肪酸形成积累、产量、花芽分化、生长发育及抗病虫害等目的性状,从这些Unigenes中共搜索挖掘到163个SSR标记,以民玉1号油茶基因组DNA为模板对这些SSR标记的有效性进行初步验证,共筛选出56对具有清晰扩增条带的SSR标记。以选取的5份二倍体油茶种质为材料,对初筛的56对SSR引物进行多态性检测,获得48对具有多态性的SSR标记引物。这些基于高通量数据新开发的油茶目的基因SSR标记可为油茶的指纹图谱构建、遗传多样性分析和分子标记辅助选择育种等奠定基础。     

桐花树叶片的转录组分析

为了进一步了解桐花树耐盐的分子机制,本研究采用Illumina HiSeq 2000高通量测序平台对桐花树叶片转录组进行测序,经de novo组装后获得73 721个Unigenes,进一步利用7个公共数据库(NR, NT,GO, COG, KEGG, SwissProt和InterPro)进行比对,注释了50 338个Unigenes。结果表明,有34 991个Unigenes参与到136条KEGG通路上,其中在花青素和类黄酮合成途径中的Unigenes分别有49个和176个,这些基因可能参与了桐花树应对逆境的调控过程;此外,从转录组序列中搜索到34 509个SSR位点,其中二碱基重复出现次数最多,出现频率为65.75%;从转录组的数据中预测到了2 255个转录因子,分属于58个家族。本研究结果为桐花树的基因功能分析、分子标记开发和遗传多样性研究提供一定的理论参考。     

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。     

西红花转录组SSR信息分析及其多态性研究

为开发西红花转录组SSR标记,利用MISA软件筛选了西红花球茎转录组测序获得的29 572条Unigenes,对其SSR信息进行分析;利用Primer 3.0软件设计SSR引物,并随机选取30对SSR引物对6个西红花品种进行SSR引物筛选及多态性分析。结果发现,在西红花转录组中共搜索到个7 804个SSR位点,分布于6 306条Unigenes,SSR发生频率为18.73%,平均每5.85 kb含有1个SSR;SSR重复基元中单核苷酸重复出现频率最高,占总SSR的47.83%,其次为三核苷酸(32.94%)和二核苷酸重复(17.41%);二核苷酸重复基元以AG/CT为主(86.68%),三核苷酸重复基元以AAG/CTT为主(24.43%)。利用Primer 3.0软件共设计出11 508对候选引物,随机选择30对引物对6个西红花品种进行SSR引物筛选及多态性分析。30对引物均能扩增出预期大小的条带,有效扩增效率为100%,30对引物在6份西红花品种间未表现出多态性。本研究开发的SSR标记可为西红花遗传图谱构建、抗病虫及抗逆功能基因定位、分子标记辅助育种及西红花遗传多样性分析等提供丰富的候选标记。     

基于高通量测序技术的杭白芷(Angelica dahurica)根转录组数据分析

为获得杭白芷转录组信息特征,本研究利用Illumina HiSeqⅩTen测序平台对杭白芷根进行高通量转录组测序,获得高质量序列(Clean reads)47742445条,Trinity denovo组装后得到47044条Unigenes,平均长度1164.20 nt。BLAST分析显示分别有32208(68.46%)、23049(48.99%)、10479(22.27%)、17883(38.01%)、28201(59.95%)、20731(44.07%)、55(0.12%)条Unigenes在数据库NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、eggNOG、GO、Pfam中获得注释,可归为GO分类的生物过程、细胞组分和分子功能3大类57分支,涉及205个KEGG代谢通路,其中包括27个次生代谢通路。蛋白编码框序列32303个,高等植物转录因子58个家族,借助MISA软件发现10020个SSR,其中二碱基重复最丰富,有4336个,出现频率为43.27%;五碱基重复SSR最少仅占0.37%。本研究获得了大量基因序列信息以及SSR信息,为今后开展相关分子机制研究提供了数据资源和理论基础。     

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。     

基于转录组测序的槜李EST-SSR标记开发

为开发槜李EST-SSR标记,本研究利用MISA软件筛选了槜李花转录组测序获得的35584条Unigenes,对其SSR信息进行分析后,利用Primer Premier 3.0软件设计EST-SSR引物,并随机选取40对SSR引物对12个李品种进行EST-SSR引物筛选及多态性分析。结果发现,在槜李花转录组中共搜索到个10791个SSR位点,分布于8433条Unigenes,SSR发生频率为23.70%,平均每3.71 kb含有1个SSR;SSR重复基元中二核苷酸重复出现频率最高,占总SSR数量的52.98%,其次为三核苷酸重复(占24.00%)和单核苷酸重复(占20.95%);二核苷酸重复基元以AG/CT为主(85.95%),三核苷酸重复基元以AAG/CTT为主(31.24%)。利用Primer Premier 3.0软件共设计出9870对候选引物,随机选择40对引物对12个李品种进行SSR引物筛选及多态性分析。40对引物均能扩增出预期大小的条带,有效扩增效率为100%,40对引物中有5对引物在12个李品种中表现出多态性。本研究开发的EST-SSR标记可为李属植物遗传多样性分析提供丰富的候选标记,同时可为槜李发育相关功能基因定位、遗传图谱构建、及分子标记辅助育种等研究提供帮助。     

基于高通量测序的野百合转录组分析

本研究基于新一代高通量测序技术平台Illumina Hi SeqTM4000对野百合进行转录组测序,对物种的转录组序列进行统计,并将得到的数据进行de novo组装,结果共获得47 605条Unigenes,总长度为33 972 306 bp,平均长度为713 bp,N50为1 204 bp。将获得的Unigenes与Nr、Swiss-Prot、KEGG以及KOG数据库进行比对,结果显示,分别有28 104、17 739、11 984及14 682条Unigenes成功注释。通过与KOG数据库进行比对,可分为25个不同的功能注释。与GO数据库进行比对,结果显示,共有33 254条Unigene获得注释,这些功能注释分为三大类50个功能亚类。其中,生物过程最多。以KEGG数据库参考,共有11 984条Unigenes参与133条代谢途径分支,以代谢相关的通路较为集中,找到了与花青素合成关键酶的Unigenes。本研究极大地丰富了野百合的基因资源,为进一步开展野百合功能基因及分子标记育种等方面的研究提供了一定理论支持与依据。     

NaCl胁迫下柳树的转录组测序与初步分析

从组学水平分析盐胁迫下柳树内在分子机制,为柳树耐盐研究及耐盐基因的挖掘利用提供理论依据。本研究通过转录组测序技术对‘盐柳1号’(Salix psammophila’Yanliu No.1’)和‘渤海柳1号’(Salix matsudana’Bohailiu No.1’)经150 mmol/L NaCl胁迫处理后的叶片和正常叶片(对照)进行高通量转录组测序,并对获得的unigene进行从头组装和注释分析。结果表明:转录组测序共获得183987条Unigenes,平均长度为1080.18 bp,分别有120130条、140813条、98066条、88425条、47982条、83732条Unigenes被注释到NT、NR、COG、SwissProt、KEGG、COG和GO数据库,共有149864条(81.45%)Unigenes得到注释。在GO功能注释中,共得到55个GO功能小类,在KEGG代谢通路分析时,获得了135条KEGG通路。该转录组测序数据质量高,结果覆盖面广,为柳树耐盐基因挖掘和研究提供了一定的理论参考。     

基于RNA-seq牡丹SSR标记开发及通用性分析

从牡丹花色候选基因中开发一套SSR标记,为牡丹花色分子遗传学研究和分子标记辅助育种提供帮助。本研究基于高通量转录组测序技术(RNA-seq)获得了278条涉及调控牡丹花色形成的Unigenes序列,利用SSRIT在128条Unigenes中检测到215个SSR位点,出现频率为46.04%。其中优势重复基序为二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸重复,分别占总SSR位点的18.60%、41.86%和36.28%,优势重复基元为TC/GA和AT/TA,分别占二核苷酸重复的30.00%和27.50%。在此基础上,从中选择100对SSR引物合成,以牡丹品种基因组DNA为模板,验证其有效性和多态性。结果表明,有效引物50对(占50%),多态性引物12对(占24%)。12对多态性引物在芍药属12个不同种质内进行通用性检测,转移率范围为83.33%~100%,平均转移率为96.53%,表明牡丹SSR标记在芍药属内具有较高的通用性。利用高通量RNA-seq开发牡丹候选基因SSR标记可为牡丹功能基因挖掘、品种分子身份证构建、遗传多样性分析和分子标记辅助选择育种等提供重要的遗传资源。     

基于RNA-Seq技术的换锦花转录组分析

换锦花是我国重要的观赏和药用花卉,其植株富含多种生物碱成分,具有良好的经济价值和社会价值。但是换锦花同许多药用植物一样,缺乏基因信息,这限制了其基因功能的挖掘和研究。本研究以盛叶期换锦花的鳞茎和叶片混合样品为材料,利用Illumina Next SeqTM500测序平台对其进行转录组测序,共获得42 509 194条干净数据(clean reads),总碱基数为6 242 970 322 bp。Clean reads经de novo组装后获得86 243条unigenes。进一步利用五大公共数据库进行同源比对,共注释到42 818个Unigenes。对Unigenes进行GO和KEGG功能分类,分别获得67个功能群和263个Pathway,发现了部分生物碱合成途径的候选基因,并查找到11 626个SSR位点。本研究为换锦花生物碱合成分子机理的研究和遗传多样性分析奠定基础。     

铁筷子嫩叶转录组信息及SSR标记初步分析

铁筷子是毛茛科植物,既是重要中药材,也是新兴的高档宿根花卉。本研究以中国原产铁筷子幼嫩叶片为试材,采用二代测序技术对材料进行转录组测序,通过对原始数据进行质量控制,并用Trinity软件等对处理后数据进行拼接,获得了高质量转录本和Unigenes。对Unigenes进行序列比对、功能注释和分类、基因编码区预测及单核苷酸多肽标记(SSR)分析,结果显示,本次测序共获得转录本94 067条,代表的Unigene共有70 119条;Unigenes在非冗余蛋白数据库(Nr)比对,E值得分最高的物种中,睡莲占比最高;Unigenes在GO分类中注释到46个次级功能条目,在KOG功能分类中"翻译后修饰,蛋白开关和分子伴侣"功能注释到的基因最多;通过Nr数据库和软件分析,共有58 403个基因编码区被预测到;同时软件分析共获得SSR分子标记9 057条。本研究较早地为铁筷子的分子研究提供了转录组数据,相关研究结果对促进今后铁筷子基因发掘、分子标记育种等工作将产生积极意义。     

星油藤转录组SSR序列特征分析及其分子标记开发

基于星油藤(Plukenetia volubilis L.)转录组信息,分析其表达序列标签-简单序列重复(expressed sequence tag-simple sequence repeat, EST-SSR)并设计引物进行验证,为星油藤的SSR分子标记开发提供数据支持。本研究利用MISA软件对星油藤雌雄花序芽转录组测序所获得的57 664条Unigenes进行分析,共检测出10 572个SSR位点;其中8 825条Unigenes分布有SSR位点,占总Unigenes的15.30%。SSR位点的平均分布频率为每5.34 kb出现1个SSR位点。各类型的SSR位点共有154种,其中单核苷酸重复(40.48%)、二核苷酸重复(25.82%)和三核苷酸重复(28.89%)为主要的重复类型,A/T、AG/TC和AAG/CTT分别为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸类型中主导的重复基序。利用Primer 3.0设计EST-SSR引物,并随机挑选75对SSR引物,以星油藤及其2个近缘种(亚洲星油藤和大果星油藤)为材料进行筛选验证,其中31对引物可进行有效扩增,并最终获得7对在3个物种间具有多态性的引物。本研究结果表明,星油藤转录组测序产生的Unigenes序列信息作为开发SSR分子标记是可行的,开发的这些SSR分子标记可用于星油藤及其近缘种的遗传多样性评价、种质资源鉴定和分子标记辅助育种等研究。     

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。     

马尾松转录组SSR序列特征分析及其分子标记开发

为了开发马尾松SSR标记,本研究利用MISA软件对马尾松转录组测序获得的148 186条Unigene (序列总长约91 449.7 kb)进行全面分析,共搜索获得6 611个SSR位点,分布在6 003条Unigene上,SSR发生频率为4.05%,平均每13.83 kb出现1个SSR,结果发现单核苷酸重复出现的频率占总SSR的53.60%;二核苷酸为23.46%;三核苷酸为21.33%。通过对含SSR的Unigene的GO分析,显示生物过程包含的Unigene占40.60%;细胞组分包含的Unigene占35.45%,分子功能包含的Unigene占23.95%;转录组中有724个Unigene可被注释到110个KEGG通路中,其中被注释到新陈代谢的Unigene最多有312个,其次是遗传信息处理类有183个。根据含SSR的Unigene序列共设计了4 247对SSR引物,并随机挑选30对SSR引物进行PCR扩增验证,其中12对引物能够扩增出目标条带,引物的有效性为40%。本研究结果表明,马尾松转录组测序获得的Unigene序列可作为SSR标记开发的有效来源,所开发的SSR标记为马尾松的遗传图谱构建、分子标记辅助育种等研究提供丰富可靠的标记。     

火力楠转录组测序与组织差异表达基因分析

火力楠具有重要经济价值与生态功能,但缺乏其基因组信息,限制了其分子生物学、基因功能与分子育种的相关研究。以火力楠根、茎和叶为材料,利用Illumina高通量测序技术进行转录组测序,并对得到的测序数据进行de novo组装,获得97 503条Unigenes,N50为1 010 bp、平均长度852 bp。与公共数据库进行比对,注释到NR、Swiss-Prot数据库的Unigenes分别为60 926、44 249条。将Unigenes与COG数据库比对,有42 344条Unigenes成功注释,根据功能大致分成25类;与GO数据库比对,有15 947条Unigenes获得注释,按功能可分为生物学过程、细胞组分和分子功能3大类55亚类,其中参与的生物学过程较多;以KEGG数据库参考,有26 267条Unigenes参与330条代谢途径分支,以代谢相关的途径较为集中;差异基因表达分析我们得出,根与茎的差异表达基因为2 826个,根与叶之间的差异表达基因为3 230个,这两组差异基因相对校多,除此之外茎与叶差异基因相对较少;差异基因的GO分类、GO富集以及pathway富集分析表明,主要在细胞组分、蛋白质活性、生物合成以及代谢过程等所占比例较高。这些研究结果极大地扩充了火力楠的基因资源,将有助于火力楠基因的发掘与利用、分子标记的开发及其种质资源遗传改良的研究等。     

四川道地中药金龙胆草叶片转录组特性研究

本研究以道地药材金龙胆草叶片为研究对象,利用Illumina Hi Seq 2500高通量测序技术构建了金龙胆草转录组数据库,获得了42 903 527条Reads数据,通过与Nr、GO、COG、KOG、KEGG等数据库比对,最终获得了38 199个具有注释信息的Unigenes。其中以KEGG数据库为参考,依据代谢通路将Unigenes分成117类,包括萜类骨干合成、二萜类合成、黄酮类化合物生物合成及聚糖生物合成等路径,分别有99,23,161及70个Unigenes映射到上述途径,这些Unigenes可能参与金龙胆草主要活性成分三萜皂苷、特征成分苦蒿素、金龙胆草黄酮及金龙胆草多糖的生物合成。金龙胆草转录组测序工作的完成,极大地扩充了金龙胆草的基因资源,为药用功能基因的发掘与利用、遗传改良及有效成分含量的提高等研究奠定基础。     

盐胁迫下不同甘薯品种的转录组测序分析

为了获得甘薯耐盐转录组序列信息,挖掘差异表达基因及其相关代谢途径,本文以盐胁迫处理0 d、3 d和6d的耐盐甘薯品种‘榕薯819’以及不耐盐甘薯品种‘榕薯910’的叶片为材料,借助高通量测序技术进行转录组测序分析。结果表明, 2个品种共获得157,252条Unigenes,平均组装长度为576 bp。其中有83,264条Unigenes在七大数据库中得到注释,占总数的52.95%。NR注释分类结果显示,在牵牛花(Ipomoea nil)中比对到同源序列的Unigenes最多,共43,620条,占总数的57.05%。Unigenes在KOG数据库中的注释主要富集在普通功能预测(8752个)、信号转导机制(5067个)以及翻译后修饰、蛋白转换、分子伴侣(4471个)中。差异表达分析显示,在‘榕薯819’中,盐处理3 d和6d的样品差异表达基因数分别为323个和3752个,共参与了33个GO功能分类项和302条KEGG代谢通路。在‘榕薯910’中,差异表达基因数则分别为5554个和7395个,共参与了50个GO功能分类项,涉及了329条KEGG代谢通路。以部分差异表达基因的转录组数据为基础,...