黑果枸杞果实发育过程中转录组测序分析

【目的】研究黑果枸杞果实在不同发育阶段基因表达谱的变化情况,为进一步开展黑果枸杞果实发育过程中的分子生物学研究提供基础资料。【方法】以黑果枸杞果实发育过程中青果期、变色期和成熟期的果实为材料,利用新一代高通量测序技术平台Illumina Solexa进行转录组测序和数据de novo组装,并对得到的Unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。【结果】基于转录组测序数据得到N50值为1 743 bp及平均长度为1 262.65bp的黑果枸杞Unigene共有43 573条。在GO、KEGG、KOG、NR和SwissProt数据库上得到注释的Unigene总数为23 723条,占总Unigene的54.44%,有3 726条Unigene在这5个数据库中同时得以注释,但还有19 850个Unigene在这些数据库中没有得到注释。23 559条和17 212条Unigene分别在Nr和SwissProt数据库有同源比对信息。GO数据库中注释到的15 064个Unigene分为细胞组分、分子功能及生物学过程等3大类62个功能组。KOG数据库中注释到的13 128个Unigene功能系统分为25类,其中黄酮类代谢途径所属的Q类(次生代谢产物生物合成、运输和代谢)共获得了520个Unigene注释。以KEGG数据库为参考,将4 951个Unigene定位到215个代谢途径分支,其中有45个Unigene与类黄酮生物合成相关。在黑果枸杞果实转录组中发现16 815个SSR位点:最多的为单核苷酸SSR,占72.92%;最少的是6核苷酸,占0.04%。【结论】共得到43 573条Unigene,有23 723条Unigene在GO、KEGG、KOG、NR和SwissProt 5个数据库中得以注释,筛选出与类黄酮生物合成有关的Unigene 45个,这为与黑果枸杞果实品质有关基因筛选、克隆和功能分析等提供研究基础和理论依据。     

云南干热河谷地区余甘子转录组分析

[目的]对云南干热河谷地区余甘子转录组特征进行描述,旨在为余甘子微卫星标记的开发和功能基因的挖掘提供较全面的背景信息。[方法]采用Illumina Hiseq 4000测序平台对余甘子叶片进行转录组测序,对原始数据进行过滤、de novo组装及聚类去冗余等处理后,再与公共数据库进行比对,对Unigenes进行基本功能注释、CDS预测、TF编码能力预测及R-Gene预测等分析。[结果]本研究共获得10. 52 Gb的Clean reads,Q20、Q30分别为98. 47%、95. 28%。组装并去冗余后获得76 881条Unigenes,平均长度、N50分别为713、1 257 nt。通过与NR、COG、KEGG和Swiss Prot数据库进行比对,44 768条Unigenes获得功能注释。余甘子转录组Unigenes根据COG功能注释信息大致分为25类;按GO功能注释信息划分为生物学过程、细胞组分和分子功能3大类47亚类;参考KEGG注释信息,可归为6大代谢通路、21类代谢途径,其中约3/5为代谢相关通路。根据以上注释结果共检测出42 953个CDS,其余未比对上的Unigenes用ESTScan预测后得到2 058个CDS。同时,预测到56个TF家族以及18种RGene。[结论]本研究获得的余甘子转录组Unigenes序列的组装质量较高、完整性较好、基因丰富、功能多样,极大地扩充了余甘子基因信息库,为今后余甘子乃至叶下珠属植物功能基因挖掘、抗性机理分析、分子标记开发、分子辅助育种等研究提供了重要的基础数据。     

油茶花发育转录组测序及相关基因表达分析

通过对油茶成花过程的转录组测序及其成花相关基因的表达分析,结果表明：转录组测序总共获得28448847个 reads,5742023480 bp 数据量,GC 含量为46.52%;拼接成大于200 bp 以上的 Unigenes 有94476条,N50长度为806 bp,其中1 kbp以上的Unigenes 共12643条,占Unigene总数的13.38%; Unigenes 在各数据库中功能注释数目,在 COG中有9095条,在 GO中有27201条,在 KEGG中有6431条,在 Swissprot中有24534条,在TrEMBL中有36393条,在Nr中有36400条,在Nt中有30858条;茎尖中FLC,FCA和FT基因表达量较 AP1,AP2和 PI 基因低,FT基因( ID：Unigene60063)是油茶成花的关键基因,PI 基因( ID：Unigene56059)与雄蕊发育关系紧密。     

蕨类植物芒萁幼孢子体转录组高通量测序及特征分析

[目的]采用高通量测序技术Illumina Mi Seq250获得蕨类植物芒萁的孢子体转录组数据,以期为芒萁的生长、发育、代谢调控、微进化机制分析等提供重要的分子信息。[方法]应用生物信息学方法对测序获得的大量单基因簇(Unigene)进行基因功能注释、代谢途径及微卫星分析等。[结果]本研究共获得18 463 296条序列读取片段(reads),总碱基数为4.62Gbp序列信息,经序列组装最终得到63 169个Unigene,平均单条Unigene长度为863 bp,N50为1 587 bp,其中分布在200 500 bp长度区间Unigene占总数的55.4%。数据库中的序列同源性比较表明,26 826个Unigene与其他物种的已知基因具有不同程度的同源性。芒萁转录组中的Unigene根据GO功能大致可分为细胞组成、分子功能和生物学过程3大类47个分支,其中有大量的Unigene与细胞进程、绑定活性、代谢过程和催化活性相关。将Unigene与COG数据库进行比对,根据其功能大致可分为26类。以KEGG数据库作为参考,依据代谢途径可将Unigene定位到257个代谢途径分支。此外,利用MISA软件检索2 6碱基微卫星,共找到13 286个SSR。在不同长度微卫星中,三核苷重复数量最多,占总数的40.41%。在各重复基序类型中出现频率最高的为AG/CT(14.45%)与AAG/CTT(12.39%)。利用重复基序开发的多态性SSR标记,可应用于芒萁不同个体的基因型分型鉴定。[结论]本研究获得了较高质量的芒萁转录组数据库,揭示了芒萁孢子体生长发育过程中表达基因的功能总体特征,可为芒萁进一步的功能基因挖掘和分子标记规模化开发奠定基础。     

基于RNA-seq的西藏嵩草转录组分析

嵩草属植物是青藏高原及其周边地区高寒草甸的建群种,分蘖能力强、根系发达,耐寒,是优良的牧草资源。目前对该类植物转录组情况的研究相对不足。该文采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对西藏嵩草(Kobresia tibetica)茎、叶、花及果实的混合样进行转录组分析。经拼接组装共获得63 837个Unigene,序列平均长度890.1bp,N50为1 342bp。将Unigene序列与5个主要的公共数据库(NR,Swiss-Prot,KEGG,GO,KOG)进行比对(Evalue1e-5),共有40 705条Unigene获得了基因注释,占总Unigene的63.76%。通过KEGG pathways分析,共有10 043Unigene参与了274个代谢通路,获得了西藏嵩草分蘖和抗寒相关Unigene 179个。在15 044条Unigene中共搜索到5 310个SSR位点,其中二核苷酸和三核苷酸的重复类型占所有SSR位点的94.63%。这些数据为嵩草相关基因的发掘和SSR分子标记开发提供了重要依据。     

泡桐根系应答铅锌矿胁迫的转录组分析

【目的】白花泡桐Paulownia fortunei (Seem.) Hemsl.为中国南方重要的尾矿造林树种。为了揭示泡桐根系受重金属胁迫后的转录调控机制,明确泡桐根系响应重金属胁迫的相关基因和重要通路。【方法】以生长在铅锌矿、南方红壤的白花泡桐根为实验材料,进行高通量测序,将组装的基因序列在Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、SwissProt、KEGG和GO数据库中进行基因功能注释,同时对在红壤、铅锌矿中差异表达的泡桐根部基因进行了分析。【结果】1)经过测序共得到366 701 960条reads序列,总碱基数为53.90 Gb,GC平均含量达44.58%。将测序所得reads再经Trinity软件组装后得到126 061条基因序列,其中96 133条序列获得了注释信息,占总数的76.25%。2)注释到Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot、KEGG和GO数据库的基因序列数分别为63 938、64 685、68 840、29 886、66 433、28 747、68 840条。3)相对于红壤生长条件,铅锌矿胁迫时泡桐根部分别有154个基因上调和4 143个基因下调表达。4)差异表达基因的GO富集性分析发现,这些基因的功能主要集中于结合(Binding)、细胞器(Organelle)、细胞蛋白代谢(Cellular protein metabolic process)。将差异表达基因在KEGG数据库中比对发现,差异基因主要富集于核糖体、内质网蛋白加工、剪接体、胞吞作用、RNA转运、吞噬代谢、mRNA监测等7个代谢通路。其中,核糖体是最主要的代谢途径。q RT-PCR所检测的6个差异基因表达模式与RNA-seq结果保持一致,证实了RNA-seq结果的可靠性。【结论】本研究提供了泡桐根部在铅锌矿和红壤条件下的转录组信息,并分析了泡桐根部转录组变化情况,为寻找泡桐根部响应重金属胁迫的基因打好基础。     

基于马尾松干旱转录组的抗旱功能SSR位点分析

[目的]了解马尾松干旱胁迫转录组序列的功能分布和SSR位点分布特征,并探索与干旱关联的SSR位点。[方法]对马尾松幼苗进行持续干旱胁迫,选取干旱10、15、25 d及正常供水对照的马尾松针叶样品,通过总RNA提取、Illumina测序、raw reads去冗、Trinity拼接获得unigenes。利用Blast比对,对Unigene序列进行GO、KOG、KEGG功能注释及分类;利用Misa软件进行SSR位点批量搜寻,primer 3. 0软件进行规模化SSR引物设计;利用GOSeq(1. 10. 0)、KOBAS(v2. 0. 12)软件对差异表达的含SSR位点Unigene进行GO、KEGG显著性富集分析。[结果]马尾松转录组194 821个Unigene中,101 806个Unigene获得注释,包含64 943个GO功能注释、35 880个KOG功能注释及30 882个KEGG注释。搜寻到6 728个SSR位点,分布于6 367个Unigene中,SSR出现频率为3. 45%;重复类型以单、三、二核苷酸为主,分别占总SSR的35. 82%、33. 03%和25. 22%;重复基序以A/T、AT/AT、AG/CT、AGC/CTG、AAG/CTT为主;基序长度以10 20 bp的短序列SSR为主;基序重复次数以5～10次重复占优势;批量设计13 338对SSR引物。422个含SSR位点Unigene具有差异表达; KEGG富集分析发现,有11个含SSR位点的差异Unigene参与了光合作用、植物激素信号传导及类胡萝卜素合成等3个与干旱响应相关的代谢途径。[结论]从较高质量的马尾松转录组中获得101 806个具有注释的Unigene;从6 367个Unigene中挖掘出6 728个SSR位点; 422个含SSR位点的差异表达Unigene中筛选出11个与干旱关联的SSR功能位点,为抗旱功能基因定位及马尾松抗旱分子机制研究奠定基础。     

基于油脂合成期油桐种仁转录组数据的α－亚麻酸代谢途径解析

【目的】油桐种仁中产出的桐油经济利用价值极高。桐油中α－桐酸的含量高达70%,然而植物体内α－桐酸代谢通路的研究还未见报道,这对直接筛选油桐α－桐酸代谢通路相关酶基因造成一定的困难。α－亚麻酸作为α－桐酸的同分异构体,其代谢通路的研究则较为深入,能为α－桐酸代谢通路的解析提供参考。因此,本研究期望在油桐种仁转录组数据的基础上,解析油桐的α－亚麻酸代谢途径,为油桐α－桐酸代谢机理的阐明提供理论参考。此外,通过调控这些基因的表达模式以及开发与之紧密连锁的分子标记,可大大加快油桐遗传改良和分子育种的进程。【方法】采用 RNA-Seq技术对油桐种仁3个不同油脂合成期的转录组进行比较,获得大量差异表达的Unigene,并将这些Unigene归类于128个代谢途径。在此基础上,通过GO分类和Pathway富集性分析,解析油桐α－亚麻酸代谢通路并分析通路中相关酶基因在油脂合成期的表达变化规律。【结果】通过对Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ期的油桐种仁RNA测序,共获得长度为200～3000个核苷酸的非冗余Unigene序列58439条,其中能够比对到公共数据库中已知基因序列的 Unigene共有41059条,占所有非冗余基因的70.3%。不同长度的非冗余 Unigene序列与数据库中序列匹配的效率不同,越长的序列匹配效率越高。序列长度大于2000 bp的序列匹配效率达到98.28%,而500～1000 bp和100～500 bp的序列分别只有78.86%和48.99%的匹配效率。3个种仁油脂合成期的转录组数据中共有105个 Unigene可被富集于α－亚麻酸代谢途径,占所有非冗余 Unigene的0.47%。从3个转录组数据的两两比较中鉴别出一些差异表达Unigene,其中也有一些可被富集于α－亚麻酸代谢途径。通过在KEGG数据库中进行检索后发现,105个 Unigene序列分别对应于14个α－亚麻酸代谢途径关键酶基因,这些基因在其他物种中都有同源基因与之对应。通过基因表达模式分析发现,整体上与合成代谢相关的基因在油脂合成期呈现上调的表达模式,而与分解代谢相关的基因则呈现下调的表达模式。【结论】在油桐种仁转录组数据的基础上,解析油桐α－亚麻酸代谢途径,获得与α－亚麻酸代谢相关的重要酶基因并分析它们在油脂合成期的表达模式,这对后续研究具有重要的启示作用。     

药用植物猴耳环的转录组测序分析

利用Illumina HiSeq 4 000对猴耳环Pithecellobium clypearia的主要药用部位嫩枝和叶进行了转录组测序分析。共获得24 748 936个高质量的reads,拼接组装到63 299个Unigenes,平均长度为1 117 bp。其中26 101个Unigenes在Nr、Uni Prot、KOG、GO和KEGG数据库获得注释信息。鉴定到了192个和黄酮类化合物生物合成相关的Unigenes,主要涉及了苯丙烷、黄酮、异黄酮、黄酮醇和花青素等化合物的生物合成通路。此外还鉴定到了136个和萜类化合物生物合成相关的Unigenes,主要参与了萜类骨架、单萜、倍半萜、二萜和四萜等化合物的生物合成通路。最后在15 740个Unigenes中检测到45 573个SSR标记,出现频率为33.84%。综合表明猴耳环嫩枝和叶的转录组测序结果可靠,SSR标记丰度高。     

基于中麻黄萌发种子转录组的黄酮类化合物合成途径基因的挖掘

应用新一代高通量测序技术(Illumina Solexa),对中麻黄(Ephedra intermedin)同萌期的种子进行转录组测序,数据重头(denovo)组装后,共获得52 007条Unigene序列,总长为25 043 596 bp。COG功能注释、GO分类及KEGG代谢通路分析后,获得了64 751个GO功能注释,17 701个COG功能注释以及16 942个KEGG注释,并从KEGG通路中找到参与黄酮类化合物合成途径的关键基因片段283个,其中包含了查尔酮合酶基因、细胞色素相关基因和花青素还原酶等基因。中麻黄转录组测序工作的完成,极大地扩充了麻黄的基因资源,为麻黄属植物分子系统进化分析、抗性和药用功能基因的发掘与利用、遗传改良等研究奠定基础。     

干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片SSH文库构建及CkWRKY1基因克隆

为研究柠条锦鸡儿抗旱的分子机制,挖掘干旱响应相关基因,成功构建干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片的抑制性差减杂交(SSH)文库,获得1 286条高质量的EST序列,平均长度475 bp,拼接得到Unigenes 645条.对这些Unigenes进行Blast比对注释后发现很多抗旱相关基因,例如LEA蛋白、DHN蛋白编码基因,MYB、bZIP、WRKY、NAC和bHLH转录因子等.通过RACE技术克隆其中1个WRKY转录因子的cDNA全长,命名为CkWRKYI,GenBank登录号为JX987095.CkWRKY1编码330个氨基酸的蛋白质,氨基酸序列中有1个“WRKYGQK”的WRKY转录因子家族保守序列,属于第Ⅱ类WRKY转录因子.利用实时荧光定量PCR技术检测发现,CkWRKY1基因在干旱处理后mRNA的表达水平明显上升,预示该转录因子可能与柠条锦鸡儿抗旱的分子机制相关.     

基于马尾松转录组测序的产脂相关SNPs初步分析

为明确与产脂紧密相关的SNP分子标记在马尾松(Pinus massoniana)育种中的适用性,加快产脂性状遗传改良,基于马尾松高产脂无性系与普通产脂无性系3个组织(顶芽、针叶和韧皮部)的转录对数据进行基因表达分析,并开发ESTSNP标记,为产脂性状的分子标记辅助选择提供适合标记。通过对2 329个差异表达序列进行筛选,在374条Unigene中检索到2 192个SNP位点。韧皮部独有、针叶与韧皮部共有及3个组织共有的Unigene 125条。转换和颠换分别占61.59%和38.41%。通过GO分类,参与生物过程、细胞成分和分子功能的Unigene分别为93、49和92条;在KEGG注释中,新陈代谢通路的Unigene最多,有21条。数据显示GO分类和KEGG通路的注释结果一致,相关基因主要参与代谢过程。进一步开发SNP标记,可为马尾松产脂性状候选基因关联分析提供理想工具。     

仁用杏花芽3个发育时期转录组表达谱研究

为给仁用杏分子育种提供理论依据,培育仁用杏晚花新品种,通过Illumina Hi SeqTM2000高通量测序——转录组测序(RNA-seq)技术,对采于花芽萌动前后3个发育时期的仁用杏花芽进行转录组测序。经组装分析获得43 469条unigenes;将所得到的unigenes与基因库数据进行比较,对unigenes进行功能注释,共22 874条unigenes获得功能注释,并预测出21 910条unigenes蛋白编码区;将3个发育时期仁用杏花芽的花转录组通过GO功能分类,将17 237条unigenes分别归类为46个GO Term;通过将所有unigenes与KOG数据库比对,共有8 379条unigenes与其它植物相似,归为26类,未知功能的unigenes有409条,预测这些基因为仁用杏的新基因;通过与KEGG数据库比对,共获得6 203条unigenes,参与259个代谢途径,其中与植物节律代谢通路相关的unigenes有33条。     

楸树雄性不育花芽转录组测序及分析

【目的】以自然突变的楸树雄性不育花芽为研究材料,分析与楸树雄性不育相关基因的表达模式,从基因的表达水平上揭示楸树雄性不育的分子机制,为楸树及木本植物的雄性不育研究提供有价值的参考。【方法】采用高通量测序技术对自然状态下楸树的雄性不育的花芽以及可育的花芽进行转录组测序,通过生物信息学对可育花芽与不育花芽的转录本进行比较分析,预测和筛选出与楸树雄性不育有关的基因。【结果】转录组测序共产生27.18 Gb数据,组装并去冗余后得到86 076个Unigene,然后将Unigene比对到7大功能数据库(NR,NT,GO,COG,KEGG,Swissprot,Interpro)进行功能注释,最终被7大数据库中任意一个数据库注释上的Unigene总数为64 600(75.05%)。将试验组(雄性不育花芽,SL)与对照组(可育花芽,FL)所测得的Unigene进行表达量的分析后,筛选出表达量有差异且可信度高的差异表达基因。在噪音分布中(差异表达倍数在2以上,可信度在0.8以上)共筛选出试验组中有6 915个基因上调表达,3 504个基因下调表达。在泊松分布中(差异表达倍数在2以上,错误发生率在0.001以下),SL-1 vs FL-1、SL-2 vs FL-2、SL-3 vs FL-3三个生物学重复中得出差异上调表达基因分别有13 979,13 513,13 055个,差异下调表达基因分别有12 170,13 807,10 411个。差异基因的GO功能分析表明,在生物过程中显著性富集的条目集群频率较高的是生殖过程、生殖发育过程、生殖系统发育、生殖结构发育,在分子功能中只有生长素流出跨膜转运蛋白活性显著性富集。差异基因KEGG通路分析中,差异基因映射到127个不同的生物途径,显著富集代谢通路中差异基因的生物途径主要为:代谢途径、次生代谢产物的生物合成、剪接体、RNA转运以及甘油磷脂及淀粉和蔗糖的代谢。在用差异基因与同源基因比对分析中,共比对出246个同源性高的Unigene,其COG功能分类多聚集在RNA加工和修饰,细胞周期控制、细胞分裂、染色体分区,转录等,同时将这些同源性高的差异表达基因映射到了丙酮酸代谢、植物激素信号转导途径中。【结论】楸树雄性不育的形成与生殖发育的多个过程、丙酮酸代谢途径、生长素流出跨膜转运蛋白活性以及油菜素内酯介导的信号转导通路密切相关。根据分析的结果和已经完成的相关细胞学观察,推测楸树雄性不育的形成可能是楸树体内丙酮酸代谢过程异常,抑制油菜素内酯的合成,使绒毡层发育异常并进一步影响到小孢子减数分裂,最终导致不育花粉的形成。     

云南金花茶转录组SSR的分布及其序列特征

分析云南金花茶转录组中的SSR位点信息及其序列分布特征,为SSR引物的大量开发奠定前期基础。利用MISA软件分析了云南金花茶转录组数据155 011条Unigenes的SSR位点信息,在云南金花茶转录组中共检测到30 435个SSR位点,出现频率为19.63%,平均3.46 kb就出现1个SSR位点。而重复基元类型从二核苷酸到六核苷酸均有出现,其中二核苷酸重复基元为主要类型,占SSR总数的71.44%;其次是三核苷酸,占SSR总数的25.48%;四核苷酸到六核苷酸仅占3.08%。AG/TC与CT/GA是二核苷酸的优势重复基元,分别占总基元的26.75%与25.17%;CTT/GAA与AGA/TCT是三核苷酸的优势重复基元,分别占总数的2.64%与2.23%。根据云南金花茶转录组测序结果,云南金花茶转录组的SSR位点出现的频率较高,具有丰富的基元类型,并且有较高的重复次数,具有较高的多态性潜力。随机选出50对设计的SSR引物用于检测,其中有14对引物能扩增出清晰且单一的谱带。对云南金花茶转录组数据中SSR位点信息进行分析,可为其SSR引物的设计与筛选、SSR遗传多样性分析以及种质资源的保护提供理论依据。     

油茶炭疽病菌果生刺盘孢效应子的筛选

【目的】采用生物信息学研究方法,筛选分析果生刺盘孢效应子,并验证其功能,为其致病相关基因研究提供理论依据,同时为油茶病害管理提供参考。【方法】对果生刺盘孢非侵染期(分生孢子)和侵染时期(油茶叶片病斑组织)进行RNA-seq测序,并利用生物信息分析软件BUSCA、Target P、big-PI Predictor和GO、KEGG、PHI数据库分析转录组数据,选出符合条件的候选效应子,再利用qRT-PCR技术对效应子进行相对定量分析;克隆候选效应子全长基因,通过烟草瞬时表达系统和DAB染色验证相应基因功能。【结果】1)转录组结果数据显示,侵染时期相对于非侵染时期有7 850个差异表达基因。对差异表达基因的编码蛋白进行预测分析,345个为经典分泌蛋白,占总数的4.39%。经典分泌蛋白氨基酸长度在各区间段分布较为均匀,而符合效应子筛选条件(300 aa)的蛋白约占经典分泌蛋白总数的36%,数量相对较少。信号肽长度集中在18～20 aa(占48.7%),信号肽切割位点以SPase Ⅰ型为主(占88.41%)。KEGG功能富集分析得到164条Pathway信息,多为真菌代谢途径、次生代谢产物、淀粉和蔗糖代谢相关的通路。PHI致病菌数据库同源比对结果表明,在经典分泌蛋白中含有80条与真菌致病力相关的基因,其中包括1个已知效应子。以氨基酸长度300和半胱氨酸残基数≥4为筛选条件,并过滤已经注释过功能的蛋白后,在果生刺盘孢中筛选出17个候选效应子。2)随机抽样选取9个候选效应子做qRTPCR分析,结果显示9个基因均为上调表达,与转录组数据结果相符。3)克隆出4个候选效应子,并通过烟草瞬时表达系统和DAB染色,验证出4个候选效应子均能引起植物细胞坏死。【结论】果生刺盘孢在侵染油茶时期有多个效应子表达,而在分生孢子时期此类蛋白多为不表达或少量表达,这验证了效应子是植物与病原菌相互作用的关键因素。     

星天牛转录组及三大解毒酶家族相关基因系统发育分析

【目的】研究星天牛转录组信息及体内细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)三大解毒酶系的表达谱情况,通过构建系统进化树,探析其这3种酶系基因家族的类别及其系统演化关系,为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂的抗药性机制研究提供依据。【方法】采用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq TM 2500 对星天牛进行转录组测序与数据分析,通过数据筛选并进一步与鞘翅目近缘物种的解毒酶同源蛋白进行系统发育分析。【结果】经测序、序列拼接得到55 260条unigenes,将其与公共数据库进行同源比对,注释了32 247条unigenes,在Swiss-Prot数据库注释的unigenes的数量最多(99.11%);注释到Nr数据库时与赤拟谷盗的unigenes同源性最高(60.25%);在GO数据库中,共有8 083个unigenes被成功注释,根据其功能大致可分为3 类47 亚类;在KEGG数据库中,4 600 条unigenes与162个预测路径可以匹配。通过基因注释发现248条解毒酶系基因在星天牛体内表达,包括139条CYP基因、72条CarE基因、37条GST基因。系统发育分析发现,星天牛的大部分CYP基因都至少与一种鞘翅目近缘物种的CYP基因聚类在一起,P450基因中的CYP6家族数量与其他近缘物种(鞘翅目)类似,包含的基因数量最多;CarE解毒酶蛋白基因主要为β-酯酶、神经趋化蛋白、外源性代谢酶、未知等4种类型,分别可能参与星天牛的一些激素以及信息素的加工、神经和发育过程、消化与解毒等生理过程;星天牛的GST基因聚类主要包含Microsomal GST、Sigma GST、Omega GST、Delta GST、Theta GST等亚家族,具有保护生物大分子免受氧化损伤、催化活力等功能。【结论】本研究获得星天牛的转录组信息,初步探明星天牛体内三大解毒酶系的表达谱及分化情况,可为星天牛对多寄主种类的适应性与杀虫剂抗药性的产生及遗传机制研究提供基础数据和参考。     

半枫荷叶片转录组特征研究

半枫荷为特色木本药用植物,药用历史悠久,具有活血通络、祛风除湿、止血化瘀等功效。为探索半枫荷活性成分生物合成的分子基础,本文通过Illumina HiSeq 4000高通量测序技术对半枫荷叶片开展转录组测序分析,共获得了112 361条Contigs,进一步组装得到93 602条unigenes。对半枫荷叶片转录组unigenes进行Blast分析,得到47 798个CDS片段;与Swiss-Prot数据库相比较,得到29 778个蛋白同源序列;与COG数据库比对,有19 279条unigenes被COG功能注释;进行GO功能分类分析,有29 330条unigene注释到GO数据库中;进行KEGG功能注释,发现16 621个unigenes参与了131条代谢通路;通过生物信息学分析,发现多个萜类化合物生物合成途径关键基因。另外,转录组序列中共检测到21 819个SSR位点,其中二核苷酸所占比例最高,达到了47. 93%。研究结果不仅为进一步挖掘半枫荷次生代谢产物合成途径的关键基因提供了丰富的基因资源,同时为半枫荷遗传多样性研究奠定了分子基础。     

基于转录组数据的油茶WRKY转录因子序列分析

为给有针对性地深入研究油茶WRKY转录因子及植物萜类物质合成的遗传改良提供科学依据,以果实膨大期和油脂转化高峰期的油茶种仁为试材构建转录组数据库,通过基因注释分析筛选出4条WRKY转录因子基因序列,然后采用生物信息学软件对其进行分析。结果表明,这4条WRKY基因与已知调控萜类代谢的植物WRKY基因功能结构域高度保守,而且分属于WRKY-1、WRKY-2、WRKY-3型,其中Unigene61424和Unigene2093所属的分支包含调控萜类代谢的WRKY基因。     

银杏性别决定相关基因的筛选

【目的】银杏为典型的雌雄异株裸子植物,成熟雌、雄个体在形态特征和生长习性等方面存在显著差异,这些差异的产生与性别决定机制相关。本文拟通过对银杏性别决定相关基因的筛选为进一步探讨银杏的性别决定机制奠定基础。【方法】利用RNA-Seq技术对来源于同一家系的25年生银杏雌、雄花芽(CY,XY)及大、小孢子叶球(CH,XH)进行转录组测序及生物信息学分析,以期发现可能参与银杏性别决定过程的相关基因。利用实时荧光定量PCR方法对随机挑选的26个差异表达基因的表达量进行验证。【结果】通过对8个c DNA文库的测序共得到大约60 Gb的高质量序列,利用高质量序列进行de novo组装共得到108 307条unigene。unigene的平均长度为796 bp。26个随机挑选差异表达基因的实时荧光定量PCR结果与RNA-Seq结果的相关性较高。在所有的unigene中有51 953条(47.97%)unigene在核苷酸或蛋白质公共数据库中得到功能注释。差异表达分析结果表明分别有4 709和9 802个基因在XY/CY和XH/CH中差异表达。11个在XY/CY和XH/CH中共同差异表达参与植物激素信号转导的基因与转录因子(如PYL、SNRK2和EIN3等)以及编码甲基转移酶的基因(如MET1和COMT1等)可能参与了银杏的性别决定过程。【结论】参与多种调控途径的功能基因可能在银杏的性别决定中发挥作用,性别决定相关基因的筛选可为全面理解银杏的性别决定机制奠定基础。