利用转录组测序方法研究獭兔毛色相关基因

利用转录组测序方法分析了不同毛色(白色和海狸色)獭兔皮肤组织中基因的表达差异,旨在找到影响獭兔毛色的候选基因。采用Illumina Hi Seq TM2500测序平台对不同毛色獭兔耳组织中所有m RNA进行高通量测序,所得序列经质控、组装后比对到GO、COG、SWISS-PROT数据库中注释,并进行差异表达基因聚类分析和KEGG通路分析。结果表明:测序共获得Unigene 275 625个,差异表达基因12 408个,其中上调表达基因4 904个,下调表达基因7 504个。KEGG通路分析发现,这些差异基因显著地富集在13个代谢通路中,并在细胞色素代谢通路(metabolism of xenobiotics by cytochrome P450)中有8个差异表达的基因,其中CP2F1和CP2BB属于细胞色素P450家族成员,而GSTA4与黑素细胞分化有关,可能在獭兔毛色中发挥作用。     

共轭亚油酸影响边鸡胸肌脂类代谢的相关差异基因的筛选

旨在通过转录组测序技术筛选出共轭亚油酸(conjugated linoleic acids,CLA)影响边鸡胸肌脂类代谢的相关基因,为日粮中CLA调控边鸡脂类代谢的作用机制提供理论依据。本试验选取90日龄健康边鸡180只,随机分为5组,每组3个重复,每组日粮中分别添加不同比例的CLA 0%(对照组)、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,预饲期1周,正饲期6周。饲养试验结束后采集胸肌组织进行转录组测序,使用DESeq2软件对测序数据进行差异表达分析,对差异表达基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,筛选出与胸肌脂类代谢相关的差异表达基因,利用qPCR对差异表达基因进行验证。通过转录组测序数据分析,共筛选出1 229个差异表达基因,其中594个基因上调,635个基因下调。随机选取9个差异表达基因进行qPCR验证,其相对表达量变化趋势与测序结果一致。GO功能分析发现,差异表达基因主要集中在生物学过程中的细胞过程、单一生物过程、生物调节和代谢过程。KEGG通路富集分析发现,各试验组中差异表达基因显著富集在不同的信号通路中,主要富集在ECM-受体相互作用、黏着斑、吞噬体、细胞凋亡、肌动蛋白细胞骨架调节和细胞因子-细胞因子受体相互作用等通路中。通过GO和KEGG功能注释分析,共筛选出MCAT、APOA1、PTGDS、ALDH3A2、PLTP、FABP3、FOXO1、UCP3和FABP4等18个主要的参与脂类代谢相关的差异表达基因,可能在调控边鸡胸肌脂类代谢中发挥重要的作用。本研究通过转录组测序筛选出CLA影响边鸡胸肌脂类代谢过程中的主要调控基因,发现了日粮中CLA影响差异表达基因作用的主要生物学过程和信号通路,为今后研究CLA影响边鸡胸肌脂类代谢的分子作用机制奠定了基础。     

基于转录组测序挖掘广西麻鸡生长发育相关基因

【目的】通过对1和60日龄广西麻鸡腿肌进行转录组测序(RNA-Seq),筛选出广西麻鸡生长发育关键基因。【方法】选择1和60日龄健康母鸡各3只,分别采集腿肌组织,利用Illumina Novaseq^TM 6000平台进行mRNA转录组测序,利用DESeq2软件进行差异表达基因的分析,并对差异表达基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,进一步筛选出生长发育相关基因,并用实时荧光定量PCR验证转录组测序结果。【结果】转录组测序结果显示,6个样本分别获得34 296 198~41 647 642条clean reads。与1日龄腿肌相比,60日龄腿肌共获得2 304个差异表达基因,其中998个基因上调,1 306个基因下调。GO功能富集分析发现,共获得富集条目572条,其中生物过程381条,细胞组分70条,分子功能121条。KEGG通路富集分析发现,共获得34个显著富集的信号通路,其中心肌收缩、MAPK信号通路、紧密连接、肌动蛋白细胞骨架信号通路、心肌细胞中的肾上腺素能信号传导等与生长发育相关。通过GO功能和KEGG通路富集分析获得5个生长发育相关基因,分别为肌球蛋白重链10(MYH10)、肌球蛋白链15(MYH15)、成纤维细胞生长因子10(FGF10)、成纤维细胞生长因子16(FGF16)、肌肉生长抑制素(GDF8)基因,其中MYH10、MYH15、FGF10为上调差异表达基因,FGF16和GDF8为下调差异表达基因。所选差异表达基因实时荧光定量PCR结果与转录组测序的基因表达水平一致,说明转录组测序结果可靠。【结论】本试验通过对广西麻鸡1和60日龄2个不同生长阶段进行转录组测序分析,获得MYH10、MYH15、FGF10、FGF16、GDF8共5个与生长发育相关的关键基因,为后续进一步探讨广西麻鸡生长发育的分子调控机制提供参考。     

基于单细胞转录组测序技术筛选牛体内囊胚性别特异性基因

【目的】探究牛体内雌性和雄性囊胚在mRNA水平上的特异性差异,挖掘雌性和雄性囊胚发育差异相关候选基因。【方法】参考GenBank中牛牙釉质基因（AMEL）序列（AMELX基因,登录号：NM_001014984.1;AMELY基因,登录号：NM_174240.2）设计引物,以胚胎内细胞DNA为模板,采用巢式PCR扩增技术鉴定单个牛体内囊胚的性别。选用确定性别的单个雌性和雄性囊胚为试验材料,采用Smart-Seq2扩增技术构建单个胚胎测序文库,应用Illumina HiSeq Xten高通量测序平台对单个胚胎进行单细胞转录组测序（scRNA-Seq）,并进行了基因差异表达、GO功能和KEGG通路分析。【结果】通过巢式PCR扩增胚胎内细胞中的AMEL基因,确定了胚胎性别;基因表达分析筛选出两组之间差异表达基因（DEGs）6 160个,其中雌性特异性基因675个,雄性特异性基因305个;GO功能注释发现雌性特异性基因显著注释在核苷酸结合、信号转导调控、多细胞生物发育、细胞骨架等条目,雄性特异性基因显著注释在氧化磷酸化、线粒体、线粒体内膜、核糖体等条目;KEGG通路富集分析发现7条与雌性和雄性囊胚发育差异相关的通路,分别为代谢途径、糖酵解、磷酸戊糖途径、细胞衰老、氧化磷酸化、调节干细胞多能性的信号通路和Wnt信号通路;并利用GO和KEGG结果筛选出5个在牛体内囊胚期胚胎发育过程中具有直接或间接作用的基因：FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B。【结论】牛体内雌性和雄性囊胚之间存在广泛的转录差异,性别特异性基因FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B可能是直接或间接影响胚胎发育的关键基因。     

低海拔与高海拔斑头雁肺脏的比较转录组学分析

为探究高低海拔斑头雁肺脏差异表达基因和差异代谢通路的变化,基于Illumina NovaSeq 6000测序平台对斑头雁肺脏组织进行转录组测序,分析差异表达基因,利用荧光定量PCR对部分差异表达基因进行验证,进一步对差异表达基因进行GO功能富集分析和KEGG信号通路富集分析。结果:与高海拔组斑头雁肺脏相比,筛选出差异表达基因84个,其中上调差异表达基因51个,下调差异表达基因33个。经GO功能注释后富集到21个显著性GO功能,"生物过程"显著富集到11个条目,涉及代谢过程以及内源性刺激的应答等。"细胞组成"显著富集到1个条目,涉及到细胞外区域。"分子功能"显著富集到9个条目,涉及到酶活性、激素、转录因子、钠离子跨膜转运等。注释到KEGG的显著性富集通路有3条,涉及到糖胺聚糖降解通路、丝裂原活化蛋白激酶信号通路以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路。本研究结果丰富了斑头雁的基因资源,为该物种海拔适应相关基因的功能研究奠定了基础。     

藏鸡与白羽肉鸡垂体转录组差异表达研究

试验旨在通过对藏鸡和白羽肉鸡垂体转录组测序和生物信息学分析,筛选出与鸡生长发育相关的差异表达基因（differentially expression genes,DEGs）及信号通路。本研究选用42日龄健康藏鸡和白羽肉鸡各3只,分别采集垂体组织利用Illumina HiSeq 2000平台进行转录组mRNA测序,对筛选到的DEGs筛选DEGs,GO和KEGG数据库功能注释和富集分析,实时荧光定量PCR验证随机挑选的DEGs表达水平。结果显示,藏鸡和白羽肉鸡分别获得126 094 302和125 666 442条clean reads。与白羽肉鸡相比,藏鸡垂体组织中共有DEGs 392个,其中196个为上调基因,196个为下调基因（P<0.05）,其中包括生长激素（GH）基因、生长激素释放激素受体（GHRHR）基因和胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1（IGF2BP1）基因。GO和KEGG富集分析发现,DEGs显著富集于细胞黏附分子信号通路和神经活性配体-受体相互作用信号通路等细胞通讯相关的信号通路,GH、GHRHR和IGF2BP1基因也显著富集于神经活性配体-受体相互作用信号通路。实时荧光定量PCR结果显示,转录组测序结果准确可靠。综上研究,本研究初步揭示了影响藏鸡和白羽肉鸡生长发育速度差异的关键候选基因和信号通路,为了解鸡垂体组织调节生长发育的分子机制提供了理论依据。     

基于RNA-seq数据鉴定苏姜猪肉质性状相关基因

试验通过对苏姜猪背最长肌和腿肌进行转录组分析,旨在挖掘影响苏姜猪肌肉肉质性状的候选基因。选取90和180日龄苏姜猪各3头,利用RNA-seq技术对90日龄苏姜猪背最长肌、180日龄苏姜猪背最长肌和腿肌进行测序,对差异表达基因进行GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析。结果显示,180日龄苏姜猪背最长肌和90日龄苏姜猪背最长肌中有1 655个基因差异表达,其中474个基因表达上调,1 181个基因表达下调,GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析发现,474个表达上调基因主要参与肌肉纤维、转录调节、钙信号通路、MAPK信号通路、胰岛素信号通路、FOXO信号通路等生物学功能,1 181个表达下调基因主要参与免疫、造血、溶酶体、绑定、酶活性等生物学功能;180日龄苏姜猪背最长肌和腿肌中有383个基因差异表达,其中70个基因表达上调,313个基因表达下调,GO功能和KEGG Pathway显著性富集分析发现,70个表达上调基因未能显著富集,313个表达下调基因主要参与细胞分化增殖、肌肉发育、细胞外基质、cGMP-PKG信号通路等生物学功能。本试验获得了苏姜猪背最长肌和腿肌组织的转录组信息,筛选出6个与苏姜猪肉质性状相关的候选基因：FOXO1、FOXO3、FOXO4、MYF6、A-FABP和H-FABP,为深入研究苏姜猪肉质性状的分子机理奠定基础。     

不同腹脂率番鸭回肠转录组差异分析

【目的】解析番鸭回肠组织中与腹脂沉积相关的主效基因。【方法】从2 000只番鸭中随机选取200只70日龄的番鸭进行屠宰,采集腹脂并称重,计算腹脂率。按腹脂率大小排序,选取腹脂率最高的5只和最低的5只番鸭的回肠组织进行转录组测序分析。利用Illumina NovaSeq 6000高通量RNA-Seq测序技术对2种腹脂率番鸭的回肠进行转录组测序,使用RSEM软件将测序得到的reads序列与Trinity拼接的参考基因组进行序列比对,筛选出差异表达基因,利用GO和KEGG数据库进行功能注释、富集分析和聚类分析,并利用皮尔森相关性分析方法分析了腹脂重和腹脂率与差异表达基因的相关性。【结果】高腹脂率和低腹脂率番鸭的回肠差异表达基因共有602个;与低腹脂率番鸭相比,高腹脂率番鸭回肠中有285个基因上调,317个基因下调。GO和KEGG富集分析显示,有5个与脂肪代谢相关的GO条目(脂质应答、类固醇激素介导的信号通路、类固醇激素应答、类固醇激素刺激的细胞应答和脂质的细胞应答)和4个KEGG通路(PPAR信号通路、初级胆汁酸的生物合成、花生四烯酸代谢和胆汁分泌),并筛选出与脂肪代谢显著相关的6个基因(P＜0.05),包括NR5A2、ACBP、ACOX2、FABP2、FABP4和FABP5,其中,ACOX2和FABP5基因与腹脂重和腹脂率呈显著正相关(P＜0.05),ACBP基因与腹脂重和腹脂率呈极显著正相关(P＜0.01)。【结论】不同腹脂率番鸭回肠转录组存在差异,发现5个GO条目和4个KEGG通路,NR5A2、ACBP、ACOX2、FABP2、FABP4和FABP5等基因与番鸭腹部脂肪沉积相关。     

基于高通量转录组测序的红花籽油对肥育猪肝脏差异表达基因的影响

18头肥育猪按饲粮均分为2组,添加红花籽油组和不添加油脂组(对照组)。试验期60d结束,全部屠宰,分别采集肝脏组织样品,进行高通量转录组测序,找出2处理组间的差异表达基因和差异代谢通路。利用Illumina HiSeqTM2500高通量RNA-seq测序技术对2组肥育猪肝脏RNA测序,使用TopHat2软件将测序得到的reads序列与猪(Sscrofa10.2)参考基因组序列比对,找出差异表达基因,在Nr、GO和KEGG数据库中进行功能注释、富集分析和聚类分析。结果显示,红花籽油组和对照组肝脏中差异表达基因共有1 114个,与对照组相比,红花籽油组表达上调的基因有579个,下调的基因有535个。GO功能分类注释到细胞组成、生物学过程和分子功能数据库中的差异表达基因分别有902,903,857个。注释到KEGG通路中差异表达基因414个,显著富集通路4个(P0.05)。     

基于转录组数据的蒙古牛皮肤组织抗寒相关信号通路及候选基因的筛选

本研究旨在通过对冬夏两季蒙古牛皮肤组织进行转录组测序和生物信息学分析,找到与蒙古牛抗寒性状相关的信号通路及候选基因。用Ion ProtonTMSequencer分别对冬季和夏季成年蒙古牛的皮肤组织进行转录组测序,随后对转录组数据进行处理、与参考基因组比对、差异表达分析、GO和KEGG富集分析以及候选基因筛选,并用Real-time PCR方法对转录组数据进行可靠性检测。结果显示,冬季组和夏季组分别得到86 954 060和69 837 009条reads;冬季组与参考基因组的唯一比对率为73.21%,夏季组为75.55%;冬夏两组共有182个差异表达基因(DEGs),与夏季组相比,其中117个在冬季组中上调,65个在冬季组中下调;Real-time PCR分析显示,转录组测序结果可靠;GO分析结果显示,细胞组分、分子功能、生物学过程分别富集到21、39和224个term;KEGG分析结果显示,差异表达基因(DEGs)显著地富集在脂类代谢、凝血、酪氨酸代谢、类固醇合成和视黄醇代谢相关通路上;共筛选出8个候选基因。综上表明,脂类代谢、凝血、黑色素合成相关通路和基因,以及与毛发发生相关的基因可能在蒙古牛抗寒过程中发挥重要作用。     

福清山羊和戴云山羊夏季发情期卵巢组织比较转录组分析

试验旨在从分子遗传学角度探讨戴云山羊夏季维持较高繁殖力的遗传机制,从中发掘有用的遗传变异信息。利用转录组测序方法对福清山羊和戴云山羊夏季发情期卵巢组织进行研究,筛选品种间的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,利用基因本体（gene ontology,GO）、蛋白相邻类的聚簇（cluster of orthologous groups of proteins,COG）和京都基因与基因组百科全书（kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）数据库对筛选的差异表基因进行功能注释,并进行差异表达基因聚类分析,通过实时荧光定量PCR验证测序结果。结果显示,福清山羊和戴云山羊发情期卵巢的DEGs共357个,其中上调基因221个,下调基因136个。357个DEGs中的287个基因能够被GO数据库注释,78个DEGs能够被COG数据库注释,219个DEGs能够被KEGG数据库注释。KEGG数据库注释结果显示,这些差异基因显著富集的信号通路为蛋白消化吸收（protein digestion and absorption）、吞噬体（phagosome）、肺结核（tuberculosis）、胞外基质受体互作（ECM-receptor interaction）、金黄色葡萄球菌感染（Staphylococcus aureus infection）、同种异体移植物排斥（allograft rejection）等通路。经实时荧光定量PCR验证,所选基因（转录本）表达变化模式与转录组测序结果一致,表明测序结果可靠。本试验利用高通量测序获得大量山羊卵巢转录组信息,有助于从分子水平对山羊卵巢进行深入研究。     

基于猪小肠上皮细胞炎症模型分析产肠毒素大肠杆菌诱导的转录组表达变化

【目的】分析产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli，ETEC）诱导猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）炎症反应的主要宿主调控基因及相关分子通路，为进一步揭示ETEC感染引发炎症反应的作用机制提供理论依据。【方法】用感染复数（multiplicity of infection，MOI）为100的ETEC菌液感染IPEC-J2细胞，18 h后收集细胞上清，通过ELISA方法检测炎性因子白细胞介素1β（interleukin 1 β，IL-1β）的分泌水平。由Illumina PE150测序平台进行高通量转录组测序，通过edgeR v 3.12.1软件对测序结果进行差异表达分析，利用GOseq和KOBAS 2.0软件对得到的差异表达mRNA进行GO功能和KEGG通路富集分析，随机挑选5条差异表达mRNA，利用实时荧光定量PCR对其验证。【结果】试验成功建立了ETEC感染诱导的IPEC-J2细胞炎症模型。与对照组相比，炎症模型组共发现529条差异表达mRNA，其中236条表达上调，293条表达下调，包括HSP90AA1、CGNL1、CADPS2、EHBP1等免疫相关基因。GO功能分析表明，ETEC感染后差异表达mRNA显著富集于细胞组分和生物过程，包括细胞内成分（intracellular part）、细胞质（cytoplasm）、核成分（nuclear part）、胞内膜结合细胞器（intracellular membrance-bounded organelle）、膜结合细胞器（membrance-bounded orgabelle）及细胞进程（cellular process）等。KEGG通路分析表明，炎症模型中差异表达基因大多数被注释到疾病相关通路及Toll样受体信号通路、mTOR信号通路、细胞周期、黏附连接等免疫相关信号通路。利用实时荧光定量PCR验证随机挑选的5条差异表达mRNA，结果与测序报告中差异表达mRNA变化趋势一致，证明测序结果可信。【结论】HSP90AA1、CGNL1、CADPS2和EHBP1等基因可能在ETEC黏附IPEC-J2细胞并诱导炎症反应中发挥关键作用，并通过Toll样受体、mTOR等信号通路进行免疫调控。研究结果为进一步揭示ETEC感染诱导炎症反应的分子机制及相关调控网络提供参考依据。     

多浪羊与小尾寒羊皮下脂肪组织转录组分析

旨在探索多浪羊（D组）与小尾寒羊（X组）皮下脂肪组织中的特异性表达基因,并研究其潜在的作用,为理解绵羊脂肪组织发育规律以及对脂代谢相关疾病的预防和治疗研究提供依据。本研究选取脂肪沉积能力存在差异、健康无病、体况良好、种内个体体重相近（约50 kg）的雌性成年多浪羊和小尾寒羊为试验材料,分为D组（试验组）和X组（对照组）,每组3个重复,采集位于背最长肌的皮下脂肪组织,应用RNA-Seq技术和生物信息学方法进行转录组测序并对结果进行分析。以|Fold change|≥2,P adjust≤0.05为标准筛选差异表达基因,通过对差异表达基因进行GO功能注释和KEGG通路富集分析,得到与脂肪沉积和脂代谢有关的差异基因。为了验证测序数据的可靠性,本研究随机选取了6个差异表达基因进行qRT-PCR验证。结果显示,在6个样本中共检测到38 672个已知的mRNAs,新的mRNAs为1 606个,在两组中共有839个差异表达基因,其中有320个差异基因在多浪羊组中上调表达,有519个差异基因在多浪羊组中下调表达。通过GO功能注释分析发现,差异表达基因主要参与脂质分解代谢过程、脂质生物合成过程、脂质分解代谢负调控过程、MAPK级联反应调控、对甘油三酯的反应等生物学过程。KEGG通路富集结果显示,差异表达基因显著富集到了PI3K-Akt、MAPK、胰岛素以及PPAR等信号通路中。qRT-PCR结果与测序结果一致,表明测序结果可靠。通过对多浪羊和小尾寒羊皮下脂肪组织进行转录组测序以及生物信息学分析,筛选到与脂肪沉积和脂代谢相关的差异表达基因,这些基因主要参与脂质生物合成、脂质代谢等过程,其中COL1A1、AKT2、SCD、LPL、PCK1与PPP2R5A可能在多浪羊与小尾寒羊的皮下脂肪组织的沉积与代谢中发挥重要作用。     

类志贺邻单胞菌感染杂交鲟肠道组织转录组分析

为探究病原菌感染杂交鲟肠道转录组变化情况,本试验以常见病原菌类志贺邻单胞菌接种约360 d杂交鲟,于接种24 h后,采集杂交鲟肠道组织样本,提取组织总RNA,采用Illumina HiSeqTM 2000进行转录组测序,筛选杂交鲟肠道差异表达免疫应答基因并进行GO功能分类和KEGG信号通路分析,结果显示：与正常对照组比较,试验感染组杂交鲟肠道差异表达基因为13 542个,其中上调基因为9 774个,下调基因为3 768个;GO分析发现,杂交鲟肠道差异表达基因显著性富集到生物学过程的主要有免疫系统过程、免疫效应过程、刺激反应等;显著性富集到分子功能的主要有DNA结合、信号受体活性、核酸转录因子活性等;显著性富集到细胞组分的主要是胞外区、胞外区组成部分、细胞膜等。KEGG分析发现,杂交鲟肠道差异表达基因参与的免疫信号通路有RIG-Ⅰ样受体信号通路、Toll样受体信号通路和细胞溶质DNA传感途径。这些研究结果为深入探究杂交鲟对肠道病原微生物感染的防御分子机制奠定了良好的基础。     

猪源大肠杆菌O157∶H7毒力差异株的转录组测序分析

为了解大肠杆菌O157∶H7毒力差异株转录组差异,丰富O157∶H7转录组数据信息,本研究采用Illumina HiSeq^TM 2000平台对两株大肠杆菌O157∶H7毒力差异株进行高通量测序,测序数据采用测序评估、基因功能注释等生物信息学方法进行分析。结果发现,经过测序,两个菌株分别获得3 113 118和2 944 912条reads,比对到参考基因组上的reads分别占总reads的83.76%和78.97%。以中等毒力株为参考,在高毒力株中共获得941个差异表达基因,其中上调基因637个,下调基因304个。GO功能注释分析表明,差异表达基因主要与催化活性功能、黏附、转运活性、受体活性、酶调节活性、定位、生化调节、运动等诸多生理生化过程相关;KEGG富集分析发现共有425个基因注释到160个代谢通路中,其中新陈代谢、核糖体、鞭毛合成、嘧啶代谢、糖类代谢、细菌趋化等通路显著富集。此次通过大肠杆菌O157∶H7毒力差异株转录组研究对差异表达基因涉及的信号调控及可能的功能基因进行了探索,丰富了转录组信息,为进一步开展大肠杆菌O157∶H7毒力相关基因的研究及分子调控机制奠定了基础。