不同温度下TMV侵染枯斑三生烟的LncRNA差异表达

【目的】筛选不同温度下烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)侵染后枯斑三生烟(Nicotiana tabacum var. Samsun NN)差异表达的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),研究lncRNA在枯斑三生烟抗性反应中的作用。【方法】N基因的温度敏感性使枯斑三生烟在25℃时具备对TMV的抗性、在31℃抗性丧失,在这两个温度条件下对枯斑三生烟接种TMV和磷酸盐缓冲盐水(phosphate buffered saline,PBS),48 h后提取系统叶总RNA,构建链特异性文库后进行深度测序。对测序结果进行过滤后利用HTSeq将有效数据与近缘品种TN90(N. tabacum var. TN90)基因组比对,筛选得到lncRNA后利用FPKM法估计lncRNA的表达水平。通过edgeR筛选差异表达lncRNA(differentially expressed lncRNA,DElncRNA),并利用qRT-PCR技术对这一结果进行验证。通过共定位及共表达分析预测DElncRNA的靶基因,通过参考基因组注释、GO和KEGG富集分析研究靶基因的功能。【结果】4个处理共12个样本经lncRNA-seq各测得约8 000万条clean reads,共获得4 737条已知lncRNA、40 169条新lncRNA。其中64个lncRNA在不同温度条件下TMV侵染后存在差异表达,qRT-PCR测定结果显示这些lncRNA的测序正确率在80%左右,表明本研究所得测序数据具备较高的可信度。对DElncRNA进行靶基因预测,发现一些基因同时被25℃下调和31℃上调的DElncRNA靶向。靶基因注释功能丰富,主要参与植物抗病、激素和代谢等生理过程。部分可能与激素通路相关的lncRNA,在25℃下TMV侵染时呈现下调趋势,而在31℃下TMV侵染则呈现上调趋势。GO富集分析显示靶基因主要参与构成膜、囊泡等组分,具备钙、钾离子通道抑制剂活性等分子功能,使相应离子得以转运引发随后的反应,同时也参与发病、抗原加工和呈现、细胞分裂素代谢等生理过程。KEGG分析发现靶基因显著富集在植物激素信号转导通路,25℃下调和31℃上调的DElncRNA靶基因同时富集在激素信号传导、ABC运输蛋白、苯丙烷类生物合成等通路。【结论】不同温度(25℃和31℃)条件下TMV侵染枯斑三生烟后,长链非编码RNA差异表达,DElncRNA通过作用于激素信号传导、物质转运等过程参与寄主系统获得性抗性反应。研究结果可为揭示植物系统获得性抗性中lncRNA的调控功能以及新型抗病毒技术开发提供依据。     

南阳黑猪肌内脂质沉积相关lncRNA鉴定和功能预测

为了探讨长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)在南阳黑猪肌内脂肪沉积中的重要作用，通过分析已发表的南阳黑猪高脂组和低脂组背最长肌转录组数据，通过编码潜能预测获得可能的lncRNA,结合DESeq2软件筛选出在南阳黑猪高脂组和低脂组背最长肌差异表达基因和lncRNA,并通过GO和KEGG通路富集分析，找出与南阳黑猪肌内脂肪沉积相关的差异表达lncRNA。结果表明，通过编码潜能预测获得61个新的lncRNAs,新鉴定lncRNAs和已知lncRNAs与编码基因相比较表现出一些典型特征，如转录本长度较短、外显子数较少。差异表达分析发现，814个编码基因和98个lncRNA在低脂和高脂组背最长肌间差异表达。差异表达的基因参与了多种与脂质代谢相关的信号通路，如甘油三脂代谢、PPAR信号通路、脂肪酸生物合成、脂肪酸降解等。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析表明，一些lncRNA可能作用于潜在的靶基因，参与脂质代谢过程，调控背最长肌脂质沉积。研究结果为进一步深入研究与猪脂质沉积相关的lncRNA生物学功能及调控机制奠定了基础，在未来育种中改...     

不同温度下TMV侵染枯斑三生烟的LncRNA差异表达

【目的】 筛选不同温度下烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）侵染后枯斑三生烟（Nicotiana tabacum var. Samsun NN）差异表达的长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）,研究lncRNA在枯斑三生烟抗性反应中的作用。【方法】 N基因的温度敏感性使枯斑三生烟在25℃时具备对TMV的抗性、在31℃抗性丧失,在这两个温度条件下对枯斑三生烟接种TMV和磷酸盐缓冲盐水（phosphate buffered saline,PBS）,48 h后提取系统叶总RNA,构建链特异性文库后进行深度测序。对测序结果进行过滤后利用HTSeq将有效数据与近缘品种TN90（N. tabacum var. TN90）基因组比对,筛选得到lncRNA后利用FPKM法估计lncRNA的表达水平。通过edgeR筛选差异表达lncRNA（differentially expressed lncRNA,DElncRNA）,并利用qRT-PCR技术对这一结果进行验证。通过共定位及共表达分析预测DElncRNA的靶基因,通过参考基因组注释、GO和KEGG富集分析研究靶基因的功能。【结果】 4个处理共12个样本经lncRNA-seq各测得约8 000万条clean reads,共获得4 737条已知lncRNA、40 169条新lncRNA。其中64个lncRNA在不同温度条件下TMV侵染后存在差异表达,qRT-PCR测定结果显示这些lncRNA的测序正确率在80%左右,表明本研究所得测序数据具备较高的可信度。对DElncRNA进行靶基因预测,发现一些基因同时被25℃下调和31℃上调的DElncRNA靶向。靶基因注释功能丰富,主要参与植物抗病、激素和代谢等生理过程。部分可能与激素通路相关的lncRNA,在25℃下TMV侵染时呈现下调趋势,而在31℃下TMV侵染则呈现上调趋势。GO富集分析显示靶基因主要参与构成膜、囊泡等组分,具备钙、钾离子通道抑制剂活性等分子功能,使相应离子得以转运引发随后的反应,同时也参与发病、抗原加工和呈现、细胞分裂素代谢等生理过程。KEGG分析发现靶基因显著富集在植物激素信号转导通路,25℃下调和31℃上调的DElncRNA靶基因同时富集在激素信号传导、ABC运输蛋白、苯丙烷类生物合成等通路。【结论】 不同温度（25℃和31℃）条件下TMV侵染枯斑三生烟后,长链非编码RNA差异表达,DElncRNA通过作用于激素信号传导、物质转运等过程参与寄主系统获得性抗性反应。研究结果可为揭示植物系统获得性抗性中lncRNA的调控功能以及新型抗病毒技术开发提供依据。     

鸡白痢沙门氏菌感染对雏鸡脾脏miRNA表达谱的影响

【目的】鉴定感染鸡白痢沙门氏菌后雏鸡脾脏差异表达的miRNA，为阐明miRNA在鸡白痢沙门氏菌感染中的调控机制提供理论基础。【方法】采集感染和未感染鸡白痢沙门氏菌的SPF雏鸡脾脏，提取脾脏RNA，构建6个miRNA文库；利用Illumina Hiseq 2500测序技术和生物信息学分析筛选差异表达miRNA，通过TargetScan和miRanda算法预测差异表达miRNA的靶基因，并进行GO功能富集和KEGG通路富集分析，最后利用RT-qPCR方法验证测序结果。【结果】鉴定到29个差异表达miRNAs，其中15个显著上调、14个显著下调。GO分析表明：脂多糖介导的信号通路正调控以及NIK/NF-κB介导的信号通路负调控等免疫相关生物学过程显著富集；KEGG分析显示：差异表达的miRNA主要参与溶酶体和内吞作用等免疫相关通路。高通量测序结果与RT-qPCR结果一致。【结论】成功鉴定到鸡白痢沙门氏菌感染雏鸡脾脏miRNA表达谱，获得29个鸡白痢沙门氏菌感染潜在相关miRNAs。     

意大利蜜蜂工蜂中肠发育过程中长链非编码RNA的差异表达分析

【目的】长链非编码RNA(lncRNA)在真核生物的基因表达、表观遗传和细胞周期调控等方面发挥重要功能。本研究旨在探究意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)工蜂中肠发育过程中lncRNA的表达谱及其作用。【方法】利用RNA-seq技术和链特异性建库方法对意蜂7和10日龄工蜂中肠(Am7、Am10)进行深度测序,下机的原始数据经过Perl脚本过滤得到高质量有效读段。利用bowtie工具将有效读段比对核糖体数据库,进一步利用Top Hat2软件将未比对到核糖体数据库上的数据比对到参考基因组。利用CPC和CNCI软件对转录本的编码能力进行预测。通过RT-PCR对部分lncRNA进行鉴定。利用edgeR软件进行差异表达lncRNA(DElncRNA)分析,进而预测lncRNA的上下游基因,并对上下游基因进行GO及KEGG代谢通路富集分析。联用RNAhybrid、Miranda和Target Scan软件预测DElncRNA靶向结合的mi RNA及mi RNA靶向结合的靶基因,并通过Cytoscape软件构建DElncRNAs-mi RNAs-m RNAs的调控网络。最后,通过RT-qPCR验证测序数据的可靠性。【结果】Am7和Am10的深度测序分别获得134 802 058和147 051 470条原始读段,经严格过滤分别得到134 166 157和146 293 288条有效读段;共得到3 890个DElncRNA,包括2 005个上调lncRNA与1 885个下调lncRNA。RT-PCR验证结果显示共有8个lncRNA能扩增出符合预期的目的片段,表明预测出的lncRNA真实存在。DElncRNA的上下游基因数为1 793个,它们涉及42个GO条目,包括代谢进程、发育进程、细胞进程、应激反应和免疫系统进程等;这些上下游基因还涉及251条代谢通路,包括碳代谢、嘌呤代谢和脂肪酸的生物合成等物质代谢通路,硫代谢、甲烷代谢和氧化磷酸化等能量代谢通路,Hippo信号通路、Wnt信号通路和Notch信号通路等信号通路,溶酶体、内吞作用和泛素介导的蛋白水解等细胞免疫通路,以及MAPK信号通路、Jak-STAT信号通路和NF-kappa B信号通路等体液免疫通路,上述结果表明DElncRNA在意蜂中肠发育过程中参与物质和能量代谢、细胞生命活动和免疫调控。进一步分析发现TCONS_00020918可通过调控西方蜜蜂王浆主蛋白1编码基因在意蜂工蜂中肠的营养吸收、级型分化中发挥功能。DElncRNA的调控网络分析结果显示DElncRNA与mi RNA、m RNA间存在复杂的调控关系,部分DElncRNA处于调控网络的中心位置且能靶向结合较多的mi RNA,也有部分mi RNA可被多个DElncRNA共同靶向,表明这些DElncRNA可能在中肠发育中发挥重要作用。随机挑取5个DElncRNA进行RT-qPCR验证,结果显示它们的表达量变化趋势与测序结果一致,证实了本研究测序数据的可靠性。【结论】差异表达长链非编码RNA(DElncRNA)广泛参与意蜂工蜂中肠的新陈代谢、细胞活动和免疫调控并作为竞争性内源RNA(ce RNA)发挥作用,研究结果为关键lncRNA的筛选和功能研究提供了必要的数据支持。     

蜜蜂球囊菌中长链非编码RNA的调控作用

【目的】长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类二、三级结构高度保守,长度>200 nt且不具蛋白编码能力的RNA,在转录和转录后水平广泛参与调控剂量补偿、细胞分化和生长发育等生命活动。本研究基于前期获得的蜜蜂球囊菌（Ascosphaera apis,简称球囊菌）菌丝和孢子混合样品的高质量lncRNA组学数据进行球囊菌lncRNA的顺式（cis）作用、反义lncRNA（antisense lncRNA）作用和竞争性内源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）作用的分析和探讨,以期揭示lncRNA在球囊菌中的潜在功能。【方法】基于lncRNA基因在染色体上的位置,预测lncRNA上下游100 kb以内的蛋白编码基因;使用Blast软件将上下游基因比对到GO和KEGG数据库,以获得功能和通路注释。利用LncTar软件对反义lncRNA的靶mRNA进行预测,并使用Blast软件将上述靶mRNA比对到KEGG和eggNOG数据库。利用TargetFinder软件预测lncRNA靶向结合的miRNA及miRNA靶向结合的mRNA,根据靶向结合关系建立lncRNA-miRNA和lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,进而通过Cytoscape v3.7.1软件进行调控网络的可视化。利用RT-PCR对调控网络中的lncRNA、靶miRNA和靶mRNA进行表达验证。【结果】共预测出371个lncRNA的5 852个上下游基因,可注释到细胞进程、代谢进程和应激反应等48个功能条目,以及新陈代谢途径、次生代谢产物的生物合成和抗生素的生物合成等121条通路,表明部分lncRNA可通过顺式作用调节上下游基因的表达,从而参与调控球囊菌的生长发育及物质能量代谢等基础生命活动。球囊菌的7个lncRNA与7个靶mRNA存在序列互补关系,其中5个mRNA在eggNOG数据库中仅注释为假定蛋白,仅gene3444在KEGG数据库注释为核孔复合体蛋白An-Nup120和假定蛋白,表明上述1个反义lncRNA可能参与调控核孔复合体蛋白的生物合成等生物学过程。此外,共预测出227个lncRNA与73个miRNA之间存在靶向结合关系,其中多数lncRNA(79.02%)仅能结合1—2个miRNA,部分miRNA可被多个lncRNA靶向结合;进一步构建氧化磷酸化通路和MAPK信号通路相关的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,分析结果显示氧化磷酸化通路相关的222个lncRNA靶向78个miRNA及50个mRNA,MAPK信号通路相关的222个lncRNA靶向76个miRNA及46个mRNA,表明部分lncRNA通过ceRNA作用调控此两条通路,从而影响球囊菌的能量合成、环境适应以及生长发育等过程。【结论】部分lncRNA可能通过顺式作用和ceRNA作用调节球囊菌的生长发育、物质能量代谢以及环境适应等生物学过程;MSTRG.5393.1可能作为反义lncRNA调控球囊菌的核孔复合体的蛋白合成。     

激素处理后绵羔羊和成年母羊卵巢颗粒细胞miRNA特征分析

【目的】通过small RNA高通量测序技术,筛选绵羔羊和成年母羊差异表达miRNA,进一步挖掘和鉴定与卵泡发育相关的相关基因,揭示其性状差异的信号通路及分子调控网络。【方法】以绵羔羊和成年母羊颗粒细胞为研究对象,应用高通量测序技术进行small RNA文库构建,获得miRNA表达谱,鉴定差异表达miRNA,进而对这些差异表达miRNA及其靶基因进行功能注释、聚类分析及通路富集等。【结果】从2个样本miRNA库鉴定出238个已知miRNAs和79个新miRNAs。共获得9个差异miRNA,与成年羊相比,羔羊有4个miRNA上调,5个下调。其中,oar-miR-106a上调倍数最大(1. 85),oar-miR-10a下调最为显著(-2. 20)。对差异miRNAs进行GO富集和KEGG通路富集分析表明,新陈代谢途径富集的基因最多。利用qRT-PCR对5个随机挑选的miRNA进行验证,结果与测序数据一致,说明测序结果可靠。【结论】miRNAs可能在激素处理后对绵羊生殖生理中起着重要的作用,包括卵泡和卵母细胞的发育,颗粒细胞的增殖等。     

育成期高能饲喂下开产与未开产蛋鸡肝脏miRNA表达谱差异分析

【目的】对育成期高能饲喂下开产与未开产蛋鸡的肝脏进行miRNA高通量测序分析,探明高能饮食状态下蛋鸡肝脏中影响其开产的miRNA,为提高产蛋性能打下基础。【方法】以代谢能水平为12.14 MJ/kg的高能饲粮饲喂育成期蛋鸡,通过Illumina NextSeq500高通量测序平台对开产与未开产蛋鸡肝脏进行small RNA测序,使用DESeq分析miRNA表达量,并以实时荧光定量PCR进行验证;采用miRanda对差异表达miRNA进行靶基因和靶位点预测,同时以超几何分布对差异表达的靶基因进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析。【结果】 6个样本（3个开产蛋鸡样本,3个未开产蛋鸡样本）能注释到的miRNA均超过300个,约占miRBase中已鉴定鸡miRNA的30.00%,且前体鉴定结果显示各样本注释到的miRNA有部分定位在同一前体上。与未开产组样本相比,开产组样本有9个miRNA表达上调、3个miRNA表达下调。其中,gga-miR-132c-5p、gga-miR-132b-5p、gga-miR-2184a-5p、gga-miR-132c-3p、gga-miR-132b-3p及gga-miR-2184a-3p属于同一miRNA基因簇,且gga-miR-1682、gga-miR-132b-3p和gga-miR-2184a-3p等3个上调miRNA在未开产蛋鸡样本中不表达。通过miRanda共预测得到129个差异表达潜在靶基因,以miR-203a预测得到的靶基因最多,为32个;其次是gga-miR-2184a-5p、gga-miR-148a-5p和gga-miR-12211-5p,分别预测到30、25和23个靶基因;而miR-132c-5p预测得到的靶基因最少,仅为9个。129个靶基因显著注释到8条GO功能条目上,生物学过程（Biological process）主要注释到脂质代谢过程、细胞脂质代谢过程、脂质生物合成过程、磷脂生物合成过程、磷脂代谢过程、甘油磷脂生物合成过程和解剖学结构发育,分子功能（Molecular funcion）仅注释到1条GO功能条目,即利钠肽受体活性,未发现涉及细胞组分（Cellular component）的GO功能条目;在注释到的8条GO功能条目中有6条与脂质代谢相关,涉及的靶基因有22个,占总潜在靶基因的17.10%。KEGG信号通路富集分析结果显示共显著富集到7条KEGG信号通路,其中脂肪酸降解、脂肪酸生物合成、酮体合成与降解及PPAR信号通路等4条信号通路与脂质代谢相关。【结论】育成期高能饲喂下开产与未开产蛋鸡中共存在12个差异表达miRNA,涉及129个差异表达潜在靶基因,且主要富集在肝脏脂质代谢相关过程和信号通路,说明miRNA是通过调控脂质代谢及其相关基因表达而影响蛋鸡开产。     

泡桐丛枝病相关lncRNAs的表达和调控

为揭示与泡桐丛枝病相关的长链非编码RNA(lncRNA),探讨其调控模式,利用高通量测序平台Illumina HiseqTM2000对泡桐的健康苗、丛枝病苗和利福平处理的丛枝病苗进行测序,筛选出差异表达的lncRNAs和靶基因,并对靶基因进行基因本体论(GO)功能及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集性分析。结果表明:共鉴定出的3 237个候选lncRNAs,其中PT/PTI、PT/PTIL-100和PTI/PTIL-100中差异表达并且相同的lncRNAs有147个,靶基因富集于40个GO和119条代谢通路。通过比较分析,发现72个lncRNAs可能与泡桐丛枝病发生相关,其靶基因主要参与的KEGG代谢途径有磷脂酶D信号通路、Wnt信号通路、ABC转运、糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚定生物合成途径、次生代谢产物的生物合成、泛素介导的蛋白水解、玉米素生物合成、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢等。预测lncRNAs(TCONS_00009507、TCONS_00019521、TCONS_00012917、TCONS_00030963和TCONS_0002705)调控靶基因参与泡桐丛枝植原体与泡桐互作和影响细胞周期改变泡桐形态建成,为泡桐丛枝病发生机理的研究奠定基础。     

藏黄牛与宣汉黄牛心脏miRNA表达谱比较

【目的】miRNA作为一类非编码RNA,广泛参与机体多种生命活动,研究旨在挖掘miRNA在藏黄牛和宣汉黄牛心脏组织中的差异miRNA,为进一步研究藏黄牛低氧适应的分子机制提供基础数据。【方法】随机选取健康的藏黄牛和宣汉黄牛各3头,迅速采集其心脏组织,使用Trizol法提取RNA,琼脂糖凝胶电泳切胶选取18—30nt的片段,连接3'端和5'端,反转录后进行扩增,凝胶电泳切胶纯化后建立藏黄牛和黄牛各3个文库,利用Illumina HiSeq4000测序平台进行高通量测序;将测序得到的序列进行过滤,比对GenBank和Rfam数据库,筛选出藏黄牛和宣汉黄牛的差异miRNA,进行功能注释及信号通路富集分析;随机选择8个miRNAs,利用实时荧光定量PCR检测其在心脏组织的表达量,以验证测序数据的准确性。【结果】藏黄牛和宣汉黄牛心脏组织的高质量读值的序列分别为17 463 446条和13 662 812条,干净读值为16 552 296条和12 055 304条,且在藏黄牛和宣汉黄牛中高质量核酸序列长度富集最多的均是21nt,分别为37.5%和32.1%;且共筛选出219个差异miRNAs,其中48个显著上调,171个显著下调;GO功能注释得到差异miRNA靶基因分子功能中显著富集的条目有22条,如,GO:0005488(结合)、GO:0005515(蛋白质结合)和GO:0043167(离子结合);细胞组分中显著富集的条目有20条,如,GO:0005623(细胞)、GO:0044464(细胞组分)和GO:0005622(细胞内);生物过程中显著富集的条目有13条,如,GO:0035556(细胞内信号转导)、GO:0032774(RNA生物合成过程)和GO:0006351(转录,DNA模板化),KEGG信号通路分析得到差异表达miRNAs靶基因显著富集到胰岛素信号通路(139个靶基因)、mTOR信号通路(38个靶基因)和HIF-1信号通路(92个靶基因)等232个信号通路中,其中有12个靶基因共同作用于这3个信号通路,说明miRNAs可能通过这3个信号通路,共同参与藏黄牛低氧适应性的调控;随机选取8个miRNAs进行荧光定量验证,其表达趋势与测序结果表达趋势基本一致,表明高通量测序数据可信度较高。【结论】得到了miRNA在藏黄牛与宣汉黄牛心脏组织中的表达谱,为揭示藏黄牛低氧适应性的调控机制研究奠定了基础。     

2种不同生长规格墨瑞鳕肌肉组织转录组测序分析

【目的】掌握不同生长规格墨瑞鳕个体间差异表达基因的表达特点,为其功能相关基因深度挖掘及分子遗传育种提供科学依据。【方法】挑选同一养殖条件下极大个体和极小个体的墨瑞鳕,构建肌肉组织cDNA文库后,采用Illumina HiSeqTM 4000测序平台对存在生长差异的墨瑞鳕肌肉组织进行转录组测序分析,获得的Unigenes在Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot、KEGG和GO等数据库中进行比对;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GO功能注释及KEGG信号通路富集分析,并采用MISA进行SSR鉴定分析。【结果】从墨瑞鳕肌肉组织中共测序获得39749条Unigenes,其长度范围在301~55230 bp,平均长度为1705 bp。注释到Nt、Nr、Swiss-Prot、Pfam数据库的Unigenes分别有27046、20824、18268和17772条,在7个数据库中均得到注释的Unigenes共计6742条,占Unigenes总数的16.96%。根据差异表达基因筛选条件P<0.05且|log₂ Fold Change|>1,共筛选出722个差异表达基因,其中上调基因308个、下调基因414个。差异表达基因GO功能注释分析结果表明,注释基因数目较多的GO功能条目包括细胞过程、代谢过程、膜、细胞器及结合等;KEGG信号通路富集分析发现,差异表达基因被成功富集到234条信号通路上,主要涉及磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶信号通路、MAPK信号通路、胰岛素信号通路及FoxO信号通路等。在39749条Unigenes中鉴定筛选出22120个SSRs,占Unigene总数的55.65%,SSR的平均间距为3063 bp。【结论】基于转录组测序分析获得的墨瑞鳕肌肉组织差异表达基因以发挥结合、细胞过程及代谢过程等功能为主,且主要富集在PI3K-Akt信号通路、核糖体信号通路、FoxO信号通路及细胞凋亡等能量代谢相关通路上,通过共同协调而对墨瑞鳕的生长发育起调控作用。     

安格斯牛和南阳牛肌内脂肪组织中差异表达circRNAs分析

【目的】筛选牛肌肉脂肪组织中差异表达的circRNAs,为进一步探索circRNAs在牛肌内脂肪沉积和代谢过程中的潜在作用及肉牛改良提供理论基础。【方法】采集安格斯牛和南阳牛右侧背部最长肌第12/13肋骨间肌肉,分离其脂肪组织并提取RNA,采用RNA-seq和生物信息学方法分析2种牛肌内脂肪组织中circRNAs的表达情况,筛选差异表达的circRNAs,并对其进行GO和KEGG富集分析。选取4个差异表达的circRNA(circRNA.9560、circRNA.7431、circRNA.2083、circRNA.6528),对其表达水平进行qRT-PCR验证。【结果】在所有牛样本肌内脂肪组织中共检测到14 649个circRNAs,从中筛选并初步鉴定出111个安格斯牛与南阳牛差异表达的circRNAs,其中有75个在安格斯牛肌内脂肪组织中表达上调,36个表达下调。差异表达的circRNAs主要富集于细胞进程、单有机体进程、代谢过程、细胞、细胞部分、细胞器、分子结合、催化活性、核酸结合转录因子活性的GO条目中。KEGG富集分析结果发现,差异表达的circRNAs共富集到66条信号通路中,其中具有显著差异(P0.05)的信号通路有10个。qRT-PCR验证结果显示,circRNA.9560和circRNA.7431表达量显著下调,circRNA.2083和circRNA.6528表达量显著上调,与测序结果一致。【结论】筛选出111个安格斯牛与南阳牛差异表达的circRNAs,这些circRNAs可能在牛脂肪沉积和脂质代谢过程中发挥着一定的调控作用。     

高邮鸭卵巢中双黄蛋性状相关lncRNA表达差异分析

【目的】为探究lncRNA对高邮鸭双黄蛋性状调控机制,采用全转录组测序方法对高邮鸭双黄蛋高、低产组的卵巢组织转录组进行分析,筛选影响高邮鸭双黄蛋性状的候选关键长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA).【方法】通过个体笼养筛选高邮鸭双黄蛋高、低产组个体各3只,采取卵巢组织并通过Illumina HiSeq2500高通量测序进行转录组测序,结合参考基因组对所获得的序列进行序列比对、基因注释和差异表达等分析,筛选出差异表达lncRNA并进行GO富集分析.通过荧光定量PCR(Real-time PCR,RT-PCR)方法检测部分lncRNA表达水平,验证测序结果的可靠性.【结果】通过参考基因组比对和差异表达分析,初步获得279条差异表达lncRNA,其中显著性上调差异表达lncRNA 109个,显著性下调差异表达lncRNA 170个.结合GO分析和向无环图分析,最终获得了18条候选lncRNA,它们参与细胞质翻译、内皮细胞分化正向调控和磷脂酰肌醇-3-磷酸结合等多个生物过程.在此基础上,对上述18条候选lncRNA进行靶基因分析,显示有2对差异表达lncRNA和靶基因之间存在着潜在调控关系:XLOC_000924和LOC106018336以及LOC106018964和LOC113843289.另外,TCONS_00001086的靶基因ADAMTS1与卵巢排卵功能关系密切.qRT-PCR验证结果表明,筛选出的lncRNA表达趋势与转录组测序中表达的趋势相似,说明测序结果可靠.【结论】对高邮鸭双黄蛋高、低产组卵巢组织进行了转录组测序分析,初步筛选出了18个差异表达lncRNA和对应的靶基因可能参与高邮鸭双黄蛋性状的调控,为进一步了解高邮鸭双黄蛋性能的综合调控机制提供了新的参考依据.     

用高通量测序技术研究松辽黑猪与长白猪背最长肌 mRNA和lncRNA的差异表达

【背景】肌肉生长和脂肪沉积是猪生产中非常重要的经济性状,同时也是复杂的数量性状,受到众多因素的影响。长白猪原产于丹麦, 是目前世界上使用最为广泛的瘦肉型猪种之一, 具有生长速度快, 瘦肉率高等特点,但肉质欠佳。松辽黑猪是以民猪、长白猪和杜洛克猪为素材经过三元杂交育成的黑色母系地方培育品种,具有繁殖率高、肉质优良、适应性强、耐粗饲等特性。二者在肉质方面存在较大差异。【目的】采用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪的背最长肌转录组进行分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）,为猪肉品质研究提供新的参考信息。【方法】采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌作为样本,提取其RNA,将每个品种内的个体取等量RNA混池,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对混池后的样本RNA进行测序,然后对所获得的Reads进行比对、注释和差异表达等分析,筛选出差异表达mRNA和lncRNA并进行相关生物学功能富集分析。而后在筛选出的差异表达mRNA和lncRNA中各挑选10个基因,包括5个上调基因和5个下调基因,采用荧光定量PCR（Real-time PCR, RT-PCR）方法鉴定所选mRNA和lncRNA的表达水平,并验证测序结果的可靠性。【结果】将得到的原始数据进行质量控制后,每个样本分别得到103 M和150 M reads,其中98%以上reads质量较高,满足进行下一步分析的要求。将reads比对到参考基因组上,共得到26 774个转录本,其中包括8 428个新的转录本。采用edgeR软件包进行差异表达分析,参考标准是错误发现率（false discovery rate, FDR）小于0.05和差异倍数大于2（fold change, FC）。在2个猪种中共得到4 239个显著差异表达的mRNA,其中在松辽黑猪肌肉中2 023个上调,2 216个下调。其中HLCS、BTD、DGKα、LPIN1、FGF1、FGF10、FGFR1和ZNF7等基因参与脂类代谢和肌肉发育相关的调控。差异表达的mRNA的生物学功能富集分析发现,其主要富集在细胞发育、生物代谢调控、肌肉发育、脂类代谢等相关的信号通路和生物代谢途径上。同时,在2个猪种中还检测到的178个差异表达显著的lncRNAs,其中在松辽黑猪肌肉组织中有84个上调,94个下调。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析,显示有4个差异表达的lncRNA与差异表达mRNA存在潜在的调控关系,分别是TCONS-00041713、TCONS-00041712、ENSSSCT00000034982、ENSSSCT00000034269。同时10个差异表达mRNA和10个差异表达lncRNA的RT-PCR结果显示：其表达水平在两组中同样差异显著,且与转录组测序中表达的趋势相似,表明高通量测序结果具有可靠性。 【结论】 获得了影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和lncRNA,同时发现了几对差异表达lncRNA和mRNA之间可能存在着潜在的调控关系。这些潜在调控关系的发现,可能对于研究调控肌肉组织代谢活动的分子机制的具有一定意义,并为其提供新的参考信息。     

东方蜜蜂微孢子虫孢子中长链非编码RNA的竞争性内源RNA调控网络及潜在功能

【背景】 长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类长度>200 nt且不具有编码能力的转录本,能够在真核生物的转录水平和转录后水平通过顺式（cis）、反式（trans）或竞争性内源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）机制调控基因的表达,已被证明在生物体的生长和发育等生物学过程中发挥重要的调控作用。【目的】 结合测序得到的东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）纯化孢子的small RNA（sRNA）组学数据和前期获得的lncRNA组学数据对lncRNA的调控方式进行深入细致的分析和探讨,揭示lncRNA在东方蜜蜂微孢子虫孢子中的潜在功能。【方法】 利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子进行测序,通过相关的生物信息学软件对测序数据进行质控。根据lncRNA与mRNA的位置关系预测lncRNA的上下游基因;使用Blast软件比对GO和KEGG数据库,对上下游基因进行功能和代谢通路注释;利用Target Finder软件预测lncRNA-miRNA及lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,进而通过Cytoscape v3.7.2软件对调控网络进行可视化;利用RT-PCR对调控网络中的部分lncRNA、miRNA和mRNA的表达进行验证。【结果】 东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子样品的sRNA-seq分别得到16 597 883、15 451 791和12 248 316条raw reads,经质控分别得到15 608 370、14 249 255和11 440 684条clean reads,各样品的Q30≥98.58%。共预测出lncRNA的上下游基因310个,它们可注释到代谢进程、细胞进程、催化活性、结合和细胞等相关的35个功能条目;此外还可注释到56条代谢通路,涉及嘌呤代谢、碳代谢和丙酮酸代谢等物质代谢通路,以及甲烷代谢、氧化磷酸化和糖酵解/糖异生等能量代谢通路。上述结果表明相应的lncRNA可能通过cis作用调节上下游基因的表达,从而参与调控东方蜜蜂微孢子虫孢子中的物质和能量代谢以及细胞生命活动。进一步构建lncRNA-miRNA调控网络,分析结果显示MSTRG.3636.1、MSTRG.4498.1和MSTRG.4883.1可靶向结合4个miRNA（nce-miR-7729、nce-miR-7502、nce-miR-8639和nce-miR-8565）,说明此3个lncRNA可作为ceRNA在东方蜜蜂微孢子虫孢子中发挥潜在作用。LncRNA-miRNA-mRNA调控网络分析结果显示,三者之间形成较为复杂的调控网络关系,miRNA处于调控网络的中心并联系lncRNA和mRNA,nce-miR-7502和nce-miR-8639结合的mRNA最多,达到28个;与MSTRG.3636.1、MSTRG.4498.1和MSTRG.4883.1存在靶向关系的miRNA结合多个mRNA,表明上述3个lncRNA可能通过ceRNA机制发挥作用,从而影响东方蜜蜂微孢子虫孢子中的新陈代谢和生命活动。【结论】 lncRNA可能通过cis作用调控上下游基因的表达,以及作为ceRNA通过吸附miRNA间接影响靶基因的表达,从而参与调节东方蜜蜂微孢子虫孢子中的物质和能量代谢等基本生命活动。     

用高通量测序技术研究松辽黑猪与长白猪背最长肌mRNA和lncRNA的差异表达

【背景】肌肉生长和脂肪沉积是猪生产中非常重要的经济性状,同时也是复杂的数量性状,受到众多因素的影响。长白猪原产于丹麦,是目前世界上使用最为广泛的瘦肉型猪种之一,具有生长速度快,瘦肉率高等特点,但肉质欠佳。松辽黑猪是以民猪、长白猪和杜洛克猪为素材经过三元杂交育成的黑色母系地方培育品种,具有繁殖率高、肉质优良、适应性强、耐粗饲等特性。二者在肉质方面存在较大差异。【目的】采用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪的背最长肌转录组进行分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA),为猪肉品质研究提供新的参考信息。【方法】采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌作为样本,提取其RNA,将每个品种内的个体取等量RNA混池,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对混池后的样本RNA进行测序,然后对所获得的Reads进行比对、注释和差异表达等分析,筛选出差异表达mRNA和lncRNA并进行相关生物学功能富集分析。而后在筛选出的差异表达mRNA和lncRNA中各挑选10个基因,包括5个上调基因和5个下调基因,采用荧光定量PCR(Real-time PCR, RT-PCR)方法鉴定所选mRNA和lncRNA的表达水平,并验证测序结果的可靠性。【结果】将得到的原始数据进行质量控制后,每个样本分别得到103 M和150 M reads,其中98%以上reads质量较高,满足进行下一步分析的要求。将reads比对到参考基因组上,共得到26 774个转录本,其中包括8 428个新的转录本。采用edgeR软件包进行差异表达分析,参考标准是错误发现率(false discovery rate, FDR)小于0.05和差异倍数大于2(fold change, FC)。在2个猪种中共得到4 239个显著差异表达的mRNA,其中在松辽黑猪肌肉中2 023个上调,2 216个下调。其中HLCS、BTD、DGKα、LPIN1、FGF1、FGF10、FGFR1和ZNF7等基因参与脂类代谢和肌肉发育相关的调控。差异表达的mRNA的生物学功能富集分析发现,其主要富集在细胞发育、生物代谢调控、肌肉发育、脂类代谢等相关的信号通路和生物代谢途径上。同时,在2个猪种中还检测到的178个差异表达显著的lncRNAs,其中在松辽黑猪肌肉组织中有84个上调,94个下调。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析,显示有4个差异表达的lncRNA与差异表达mRNA存在潜在的调控关系,分别是TCONS-00041713、TCONS-00041712、ENSSSCT00000034982、ENSSSCT00000034269。同时10个差异表达mRNA和10个差异表达lncRNA的RT-PCR结果显示:其表达水平在两组中同样差异显著,且与转录组测序中表达的趋势相似,表明高通量测序结果具有可靠性。【结论】获得了影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和lncRNA,同时发现了几对差异表达lncRNA和mRNA之间可能存在着潜在的调控关系。这些潜在调控关系的发现,可能对于研究调控肌肉组织代谢活动的分子机制的具有一定意义,并为其提供新的参考信息。     

持续感染口蹄疫病毒VP1蛋白对细胞转录组的影响

【目的】通过转录组测序（RNA-Seq）方法分析持续感染口蹄疫病毒结构蛋白VP1诱导的PK-15细胞基因表达谱的变化,探索VP1蛋白对宿主细胞信号通路的影响。为后续开展VP1影响FMDV持续感染相关机制研究提供基础数据和理论支持。【方法】PK-15细胞分别转染pCAGGS-HA（对照载体）、pCAGGS-HA-Pi-VP1质粒,转染36 h后,Western blot检测VP1蛋白表达,同时提取两组细胞总RNA进行转录组测序（每组3个重复,2组6个样本）。将测序所得的序列进行过滤比对,获得差异表达基因后,对差异表达基因进行了生物信息学分析。采用qRT-PCR验证关键差异表达基因的表达。【结果】RNA-Seq共鉴定出3 376个差异表达基因（DEGs）|log2(Fold Change)|>0和padj<0.05,其中上调基因1 744个,下调基因1 632个。许多参与免疫反应和炎症的效应基因差异表达。GO和KEGG富集分析显示,差异基因GO条目绝大部分与核糖体有关,而KEGG富集中涉及了与天然免疫相关的信号通路,如TNF信号通路、Toll受体信号通路。【结论】pCAGGS-...     

干旱胁迫下割手密根系转录组差异表达分析

【目的】探明云南割手密82-114受干旱胁迫的内在分子机制,挖掘与抗旱密切相关的功能基因,提高割手密抗旱基因的研究与利用。【方法】以干旱胁迫24、48和72 h的云南割手密82-114的根系进行Illumina Hi Seq TM 4000高通量转录组测序分析,将组装得到的Unigene分别与Swiss-Prot、Nr、KOG、Pfam和KEGG数据库进行比对,利用RPKM来衡量各样本间的基因表达丰度,以FDR≤0.05和|log2 fold change|≥1来评估样本间的差异表达基因,通过Gene Ontology(GO)数据库、KEGG pathway数据库对不同干旱胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析。【结果】未胁迫处理的CK与胁迫24、48和72 h后的样本转录组分别检测到134 724、130 368、133 564和131 321个表达基因,与CK相比,各胁迫样本显著上调(或下调)的差异表达基因分别有3 061(1 302)、2 304(2 841)和3 236(2 525)个;以FDR值=0为筛选条件,3个样本的极显著差异表达基因主要参与转录激活、水分运输、DNA结合、ATP结合及细胞膜、跨膜运输和防御反应等有关代谢活动。GO富集分析表明:3个胁迫处理的样本在生物学途径中富集最多的类别并不完全相同,其中,胁迫24 h与48 h的样本富集最多的类别是与DNA依赖型转录和转录调节子相关的基因,胁迫72 h样本富集最多的类别是与翻译相关的基因;而在细胞组件和分子功能中,3个胁迫样本富集最多的基因类别均是与内在的膜、核和ATP结合相关的基因。KEGG富集分析表明:胁迫24 h的样本有2 248个差异表达基因参与了107条代谢途径,胁迫48 h的样本有2 114个差异表达基因参与了130条代谢途径,胁迫72 h的样本有2 392个差异表达基因参与了144条代谢途径;经KEGG显著性富集分析,筛选到鞘糖脂生物合成途径、MAP激酶信号途径和ABC转运蛋白等与非生物胁迫或逆境相关。【结论】获得3个干旱胁迫样本与CK样本间差异表达基因的变化及其功能信息,发现参与云南割手密82-114干旱胁迫响应相关的细胞外信号调节激酶、磷脂酶D、β-氨基己糖苷酶和ATP结合盒B亚族(MDR/TAP)-1等,获得在整个干旱胁迫时期稳定上调表达基因70个,稳定下调表达基因11个,通过同源基因序列的比对分析,阐明这些基因在各自的代谢通路中被强烈诱导或抑制表达,显示与干旱胁迫存在密切关系。     

意大利蜜蜂幼虫肠道在球囊菌侵染前期的 差异表达microRNA及其调控网络

【目的】 微小RNA（microRNA,miRNA）是一类重要的基因表达调控因子,可影响宿主与病原间的互作过程。蜜蜂球囊菌（Ascosphaera apis）是一种特异性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原。本研究旨在对意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）幼虫肠道在球囊菌胁迫前期的差异表达miRNA（differentially expressed miRNA,DEmiRNA）及其靶基因进行深入分析,在miRNA组学水平探究意蜂幼虫在球囊菌侵染前期的胁迫应答,并通过构建显著DEmiRNA的调控网络筛选出与宿主应答相关的关键miRNA。【方法】 利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对正常及球囊菌侵染的意蜂4日龄幼虫肠道（AmCK和AmT）进行高通量测序,首先对原始数据进行质控和评估,随后将过滤后的数据与西方蜜蜂（Apis mellifera）参考基因组进行比对;将比对上的序列标签（tags）注释到miRBase数据库,得出已知miRNA的表达量;通过TPM（tags per million）算法对各样本中miRNA的表达量进行归一化处理,以|log₂ fold change|≥1且P≤0.05作为标准筛选得到显著DEmiRNA;利用TargetFinder 软件预测显著DEmiRNA的靶基因,并对其进行GO和KEGG代谢通路（pathway）富集分析。利用Cytoscape软件对miRNA-mRNA调控网络进行可视化。最后,利用茎环反转录PCR（Stem-loop RT-PCR）和荧光定量PCR（qPCR）验证测序数据的可靠性。【结果】 AmCK和AmT样品的测序分别得到13 553 302和10 777 534条原始读段（raw reads）,经严格过滤后得到的有效读段（clean reads）数分别为13 186 921和10 480 913条。各样品的生物学重复间的Pearson相关性系数分别在0.9822和0.9508以上。共有10个显著DEmiRNA,包括4个上调miRNA和6个下调miRNA。显著DEmiRNA在AmT的整体表达水平低于AmCK。10个显著DEmiRNA可靶向结合3 788个靶基因,其中上调miRNA的1 240个靶基因可注释到GO数据库中的39个GO条目,主要富集在结合、细胞进程、代谢进程和应激反应等;下调miRNA的749个靶基因可注释到34个GO条目,主要富集在细胞进程、结合、代谢进程和应激反应等。KEGG数据库注释结果显示,上调miRNA和下调miRNA的靶基因分别注释到95和66条代谢通路,富集基因数最多的分别是Wnt信号通路、Hippo信号通路、光传导以及内吞作用、磷脂酰肌醇信号系统、嘌呤代谢。对于上调和下调miRNA,分别有31和52个靶基因注释到内吞作用,15和7个靶基因注释到泛素介导的蛋白水解,11和5个靶基因注释到Jak-STAT信号通路,1和3个靶基因注释到MAPK信号通路。显著DEmiRNA与靶mRNA之间形成复杂的调控网络,7个显著DEmiRNA靶向结合96个与Wnt信号通路相关的mRNA,8个显著DEmiRNA靶向结合55个与内吞作用相关的mRNA。Stem-loop RT-PCR和qPCR结果验证了测序数据的可靠性。【结论】 对意蜂幼虫肠道在球囊菌侵染前期的DEmiRNA及其靶基因进行预测和分析,并构建和分析了DEmiRNA-mRNA调控网络,研究结果提供了宿主miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示了DEmiRNA通过调控细胞生命活动、新陈代谢以及部分细胞和体液免疫等生物学过程参与宿主的胁迫应答。miR-4331-y、miR-4968-y、miR-8440-y、novel-m0023-5p和novel-m0025-3p共同参与了宿主的Wnt信号通路和内吞作用的调控,可作为白垩病治疗的潜在分子靶标。     

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。