高、低产双黄蛋高邮鸭卵巢结构及生殖激素和相关基因差异

为从组织学、生化指标及分子水平研究双黄蛋高、低产高邮鸭卵巢结构、生殖激素和繁殖关键基因的差异性,选择双黄蛋高、低产高邮鸭各6只,测定静脉血中相关激素含量,采用q RT-PCR技术检测下丘脑、垂体、肝脏以及卵巢组织中相关基因的表达,并对卵巢组织切片进行HE染色和FSHR免疫组化染色,观察卵巢形态结构。结果表明,高邮鸭双黄蛋高、低产组卵巢形态结构有显著差异,高产组卵巢卵泡发育良好,内外膜分界明显,颗粒细胞排列紧密;低产组卵巢卵泡发育不良,颗粒细胞松散。高产组血清中促卵泡素(FSH)、雌二醇(E2)和孕酮(P)水平显著高于低产组(P0.01)。q RT-PCR结果显示,高、低产高邮鸭下丘脑、垂体及肝脏中生殖激素受体基因FSHR、ERβ和Gn RHR的m RNA表达存在极显著性差异(P0.01),而在卵巢中差异不显著。可见,双黄蛋高、低产高邮鸭的卵巢结构存在显著差异,下丘脑、垂体以及肝脏是调控高邮鸭双黄蛋产蛋性能的重要因素。     

大尾寒羊和小尾寒羊尾部脂肪lncRNA差异表达分析

【目的】通过识别影响绵羊尾部脂肪沉积的长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA),深入研究lncRNA参与绵羊尾部脂肪沉积的规律。【方法】采集大尾寒羊和小尾寒羊2个品种各3只公羊的尾部脂肪组织样本，通过Illumina NextSeq500高通量测序技术对样本RNA进行转录组测序，对所获得的reads进行lncRNA分析，筛选出差异表达lncRNA,通过GO和KEGG富集分析挖掘lncRNA靶基因参与的生物学过程和代谢途径。【结果】研究共筛选获得22个差异表达的lncRNA,对其进行靶基因预测，获得20个顺式靶基因。通过对靶基因功能分析，检测到包括调控血管生成、细胞迁移、胰岛素反应和MAPK级联反应正调控的4条生物学过程，以及胞外区、细胞外间隙的2条细胞组分。KEGG富集分析筛选到20个靶基因参与脂肪细胞因子信号通路、进入脂质代谢、代谢途径、AMPK信号通路和磷脂酶D信号通路等19条信号通路。【结论】本研究鉴定了影响绵羊尾部脂肪沉积的差异表达lncRNA及其靶基因，为进一步研究绵羊尾部脂肪沉积过程的作用机理奠定基础。     

基于RNA-seq技术对不同品种猪背最长肌差异表达基因的筛选与注释

【目的】筛选皖南花猪和大约克猪背最长肌组织差异表达基因。【方法】采集皖南花猪和大约克猪背最长肌(各3头),测定其肉质性状指标,并提取其RNA,采用高通量转录组测序(RNA-seq)技术进行测序,对所获序列进行GO和Pathway显著性富集分析。【结果】测序后皖南花猪3个样本得到的总序列数分别为65 584 126,64 327 738和59 244 502,其中有效序列达到94.4%,94.3%和94.2%;大约克猪3个样本得到的总序列数分别为57 969 134,68 254 168和72 298 142,其中有效序列达到93.8%,93.7%和93.8%。测序饱和度良好,证明测序数据真实可靠。差异表达分析结果显示,共筛选到347个差异表达基因,其中包含94个上调基因,253个下调基因。GO功能显著性富集和Pathway显著性富集分析发现,差异表达基因富集在与糖酵解代谢和肌肉发育相关的生物学过程中以及与脂肪酸代谢和生长性状、胴体性状相关的信号通路上。【结论】获得了猪背最长肌组织基因表达谱,筛选出了一些与肉质性状和生长性状有关的候选基因。     

苏博美利奴羊毛囊发育相关lncRNA与mRNA共表达网络的构建

【目的】 随着高通量测序技术的发展和完善,海量的转录组测序数据随之涌现,基因网络的方法也越来越多被用于研究中;细毛羊毛囊发育受多个基因及lncRNA共同调控,单独研究某一分子并不足以发现其调控机制,本研究旨在构建毛囊发育相关lncRNA和mRNA的共表达网络,挖掘细毛羊毛囊发育的潜在候选基因。【方法】 以苏博美利奴羊胎龄65 d（D65）、85 d（D85）、105 d（D105）、135 d（D135）的胎儿以及出生后7 d（A7）、30 d（A30）的羔羊肩胛部皮肤组织,每个时期有3个生物学重复,共18个样本,进行转录组测序以获得6个不同发育时期的lncRNA与mRNA表达谱数据,筛选出相邻时期的差异表达lncRNA与mRNA,运用加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）方法构建共表达模块,使用DAVID在线工具进行GO（gene ontology）和 KEGG pathway富集分析以找到与毛囊发育相关的模块,最后从目标模块筛选高连通度的lncRNA与mRNA使用Cytoscape软件进行网络可视化。【结果】 从表达谱数据中筛选得到9 070个差异表达的lncRNA与mRNA,运用WGCNA方法得到11个模块,使用DAVID富集分析发现honeydew1、paleturquoise、skyblue2模块中的基因富集在皮肤发育、毛囊发育、毛囊形态发生、Wnt信号通路负调控、细胞粘附等生物过程,以及Wnt信号通路、TGF-β信号通路、Hedgehog信号通路、紧密连接、MAPK信号通路、ECM-受体相互作用等毛囊发育相关的信号通路,并筛选这3个模块中连通度高的lncRNA和mRNA构建了子网络,得到包括TGFB2、CTSB、SFN、SPINT1、FAM83G、GSDMA、MPZL3、VIM、CRABP1在内的毛囊发育相关基因,预测出ENSOART00000029117、TCONS_00489976、TCONS_00376759等24个lncRNA的可能靶基因。【结论】 首次运用WGCNA方法构建了苏博美利奴羊毛囊发育相关lncRNA与mRNA的共表达网络,鉴别出3个毛囊发育相关的共表达模块,发现多个与毛囊发育相关的潜在候选基因,并预测出24个lncRNA可能的靶基因。     

亚洲棉短纤维发育相关长链非编码RNA的鉴定及表达

【目的】长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类无蛋白质编码能力，但参与许多重要生命活动调控过程的长度大于200 nt的RNA。通过对亚洲棉无短纤维突变体（GA0149）和野生型（GA0146）纤维发育早期的转录组数据进行分析，挖掘调控短纤维发育的lncRNA，并明确其调控网络，为进一步解析棉花纤维发育机制奠定基础。【方法】选择GA0146和GA0149 2个材料在开花后当天（0 DPA）及花后3 d(3 DPA)、5 d(5 DPA)和8 d(8 DPA)的胚珠和纤维为材料进行转录组测序。鉴定lncRNA并预测其调控的靶基因；通过mRNA和lncRNA的差异表达分析，比较2个材料在不同纤维发育时期的差异。进一步利用KOBAS软件预测对差异lncRNA的靶基因进行富集分析并预测其参与的生物过程；最后通过实时荧光定量（RT-qPCR）技术对25个差异表达的lncRNA转录组数据进行验证。【结果】共鉴定获得15 339个lncRNA，其中11 595个lncRNA位于基因间区，包括2 428个反义lncRNA、350个内含子lncRNA及966个正...     

福清山羊与努比亚黑山羊发情期卵巢组织RNA-Seq分析

【目的】研究福清山羊与努比亚黑山羊发情期卵巢组织转录组差异表达水平,一方面为山羊繁殖性状形成的分子机制提供理论依据,另一方面为利用努比亚黑山羊杂交改良福清山羊提供可加快遗传进展的分子标记。【方法】利用转录组测序方法对福清山羊和努比亚黑山羊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),并对DEGs功能进行注释和若干基因荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)验证;同时通过与参考基因组比对,分析和筛选测序样品中存在的SNP/InDel。【结果】6个样品共得到46.68Gb Clean Data,DESeq分析发现了福清山羊和努比亚黑山羊发情期卵巢组织的DEGs149个(包含25个新转录本),其中表达上调53个,表达下调96个;初步认为输卵管素基因(oviductin,OVN)、类固醇合成快速调节蛋白基因(steroidogenic acute regulatory protein,STAR)、早期生长应答1基因(early growth response 1,EGR1)可作为福清山羊繁殖性能的候选基因。149个DEGs中的108个基因能被GO(gene ontology)数据库注释,30个DEGs能够被COG(Cluster of Orthologous Groups of proteins)数据库注释,91个DEGs能够被KEGG(kyoto encyclopediaof genes and genomes)数据库注释。KEGG通路分析表明DEGs共富集到21条信号通路中,6条通路显著富集。经过进一步的与参考基因组序列比对分析,共发掘1 506个新转录本。经qRT-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。【结论】在转录组水平上筛选出了福清山羊和努比亚黑山羊发情期卵巢组织的149个DEGs,发掘了1 506个新转录本,初步揭示了OVN、STAR和EGR1在山羊繁殖过程中可能发挥重要作用,为进一步探索山羊繁殖性状相关机理提供参考依据。     

中国美利奴羊羊毛弯曲相关microRNA的筛选

【目的】 研究miRNA在不同羊毛弯曲中国美利奴羊皮肤组织中的表达差异及其可能参与的调控通路,筛选出与中国美利奴羊羊毛弯曲相关的miRNA,为进一步探究细毛羊羊毛弯曲性状的调控机理提供理论依据。【方法】 运用高通量测序技术对羊毛弯曲频率有极端差异表型值(大弯曲组与小弯曲组)细毛羊个体皮肤的miRNA组进行测序与比较分析。【结果】 共鉴定出425个miRNAs,其中包括143个已知miRNAs和282个新发现的miRNAs。在大弯曲组与小弯曲组共筛选到8个上调和17个下调的miRNAs。对差异miRNA的预测靶基因进行简单的Gene Ontology与KEGG Pathway富集分析。差异表达的miRNA的靶基因主要参与跨膜信号受体活动、信号转导活动、分子转导活动、膜的组成等过程。15 761个靶基因注释到252个信号通路。【结论】 筛选出了25个与细毛羊羊毛弯曲性状相关的候选miRNAs。     

福清山羊与努比亚黑山羊发情期卵巢组织RNA-Seq分析

【目的】 研究福清山羊与努比亚黑山羊发情期卵巢组织转录组差异表达水平,一方面为山羊繁殖性状形成的分子机制提供理论依据,另一方面为利用努比亚黑山羊杂交改良福清山羊提供可加快遗传进展的分子标记。【方法】 利用转录组测序方法对福清山羊和努比亚黑山羊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）,并对DEGs功能进行注释和若干基因荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）验证;同时通过与参考基因组比对,分析和筛选测序样品中存在的SNP/InDel。【结果】 6个样品共得到46.68Gb Clean Data,DESeq分析发现了福清山羊和努比亚黑山羊发情期卵巢组织的DEGs149个（包含25个新转录本）,其中表达上调53个,表达下调96个;初步认为输卵管素基因（oviductin,OVN）、类固醇合成快速调节蛋白基因(steroidogenic acute regulatory protein,STAR)、早期生长应答1基因(early growth response 1,EGR1)可作为福清山羊繁殖性能的候选基因。149个DEGs中的108个基因能被GO（gene ontology）数据库注释,30个DEGs能够被COG（Cluster of Orthologous Groups of proteins）数据库注释,91个DEGs能够被KEGG（kyoto encyclopediaof genes and genomes）数据库注释。KEGG通路分析表明DEGs共富集到21条信号通路中,6条通路显著富集。经过进一步的与参考基因组序列比对分析,共发掘1 506个新转录本。经qRT-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。【结论】 在转录组水平上筛选出了福清山羊和努比亚黑山羊发情期卵巢组织的149个DEGs,发掘了1 506个新转录本,初步揭示了OVN、STAR和EGR1在山羊繁殖过程中可能发挥重要作用,为进一步探索山羊繁殖性状相关机理提供参考依据。     

山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织转录组分析

【目的】探明山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织的转录组差异,丰富蛋鸭转录组数据信息。【方法】选取6份山麻鸭卵巢组织样品（开产期和产蛋高峰期各3份）,利用Illumina HiSeq^TM 2000进行高通量测序,构建山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织转录组文库,并用测序评估、基因功能注释等生物信息学方法进行分析。【结果】经过测序获得质量不低于20的碱基比例（Q20）均高于93%;开产期获得了43 489 798条reads,4 380 847 061 bp数据量;高峰期获得了42 782 676条reads,4 307 499 083 bp数据量;分别有70.92%和72.70%的reads能比对到鸭参考基因组序列上。对开产期与产蛋高峰期转录组进行比较,发现开产期有26 808个表达基因,产蛋高峰期有27 013个表达基因,与开产期为参考,在高峰期卵巢组织中共获得1 929个差异表达基因,其中上调基因989个,下调基因940个;进一步将这些差异基因在Nr数据库进行注释,发现获得注释的基因有1 423个,其中上调基因695个,下调基因728个;COG功能注释分析发现这些差异表达基因共获得663个功能注释,涉及25个功能分类;GO 功能注释分析表明,有1 122个基因获得GO 功能注释,可以分为61个功能分类,这些分类主要涉及到分子绑定、催化活性、细胞过程、生物调节等诸多生理生化过程,其中涉及到发育繁殖生物学过程的相关注释基因有406个;KEGG分析发现共有425个基因注释到160个代谢通路中,其中GnRH信号通路、GPI-anchor生物合成、TGF-β信号通路、核糖体生物合成等通路显著富集。GnRH信号通路和TGF-β信号通路在卵巢的生理生殖活动发挥了重要作用,而GPI-anchor生物合成和核糖体生物合成,这两类代谢通路在卵巢生理生殖活动的作用尚不明确。【结论】利用高通量测序技术对山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织的转录组进行测序和分析,揭示了山麻鸭不同生理状态下卵巢组织差异表达基因的数量,获得了差异表达基因的功能、分类和代谢通路。为丰富蛋鸭卵巢组织转录组信息,为开展蛋鸭产蛋性状相关基因的研究及分子调控机制研究奠定基础。     

湖羊排卵相关基因表达水平与繁殖性能关系的研究

 【目的】研究湖羊卵巢组织COX2、HAS2、TSG6和PTX3的mRNA表达水平与湖羊繁殖性能的相关性,筛选影响湖羊高产的候选基因,为揭示湖羊高繁多胎分子遗传机理提供依据。【方法】选取16只经产湖羊母羊,分为低产组和高产组,于发情后24—36 h屠宰,应用RT-PCR技术检测COX2、HAS2、TSG6和PTX3的组织表达特征,进一步利用实时荧光定量PCR技术分析各基因mRNA在低产组和高产组湖羊卵巢组织中的表达差异。【结果】COX2、HAS2、TSG6和PTX3均在湖羊卵巢组织中表达,在卵巢组织,高产组TSG6和PTX3的mRNA表达极显著高于低产组(P＜0.01),低产组HAS2的mRNA表达极显著高于高产组(P＜0.01),而COX2的mRNA表达在高产组和低产组间无显著差异(P＞0.05)。【结论】HAS2、TSG6和PTX3的mRNA表达在高产组和低产组间差异极显著,可能与湖羊繁殖性能相关,可作为影响湖羊高产的候选基因。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

转录组测序筛选牛卵泡发育相关基因及其表达差异分析

【目的】通过不同生理状态牛卵泡高通量测序筛选与卵泡发育相关的基因。【方法】母牛同期发情后,B超声波连续监测并适时采集第一卵泡波出现偏差前的最大卵泡(the largest follicle at predeviation,PDF1)和第二大卵泡(the second largest follicle at predeviation,PDF2),构建RNA文库后Illumina平台测序,经数据库比对,设定参数筛选高表达基因、差异表达基因并进行GO分析,Genecards基因功能查询进一步筛选与卵泡发育直接相关的调控基因,q RT-PCR对筛选的基因进行表达量验证分析。【结果】两个转录本中共获得263个差异表达基因;GO功能聚类分析共分为三大类90组:其中生物学过程占64.4%,细胞组分占17.8%,分子功能占17.8%;获得一些重要的功能富集通路,如调控信号转导和细胞因子应答的生物途径;基因表达量分析筛选出10个高表达的上调和下调基因,获得参与雌激素合成和胎儿性别发育的CYP17A1、参与类固醇激素合成的LOC785462、细胞发育过程中调节细胞凋亡的DACH1以及调节ERK和MEK1/2信号通路的MAP3K3。Genecards功能查询共获得6个基因与卵泡发育关系较为密切,其中上调基因分别为PRSS35,PTGRF,ARID4B,GPR116;下调基因为APOA1和CPXM1;q RT-PCR结果显示,PRSS35和ARID4B在DF中的表达量显著高于SF(P0.05),CPXM1在SF中的表达量极显著高于DF(P0.01),PTGRF,GPR116和APOA1在DF和SF中的表达量不存在显著差异(P0.05),但其表达变化趋势与高通量测序结果相一致。【结论】转录组测序结果真实可靠,PRSS35和ARID4B在卵泡发育过程中发挥正调控作用,CPXM1在卵泡发育过程中发挥负调控作用,获得的牛卵泡发育相关基因和重要调节途径,对后期深入探讨卵泡发育调控机理的研究具有重要意义。     

不同桑树品种响应干旱胁迫的比较转录组学分析

【目的】发掘响应干旱胁迫的关键抗旱基因,从转录水平上揭示桑树的抗旱分子机制,为后续开展桑树分子抗旱性育种工作提供科学依据。【方法】以干旱敏感性品种德果1号和耐旱性品种湖桑32号为研究对象,通过盆栽种植方式开展干旱胁迫及复水处理试验,采集24个桑叶样本提取总RNA后构建cDNA文库,在Illumina HiSeqTM 4000测序平台上进行高通量测序,并结合生物信息学对相关基因进行注释分析。【结果】经转录组测序,各样本的Clean reads范围为45723096~67280168条,有效碱基数（Clean bases）集中在6.86~10.09 Gb,GC含量在44.84%~46.48%（平均为45.61%）,Q30在90.36%~93.07%。差异表达基因（DEGs）筛选结果显示,6个差异分组（A2 vs A1,B2 vs B₁,A3 vsA1,B3 vs B₁,A4 vs A1,B4 vs B₁）分别筛选出3510、3399、5677、5507、5124和2734个差异表达基因;经干旱胁迫处理后,桑叶功能组基因中呈下调表达的差异表达基因明显多于呈上调表达的差异表达基因,说明桑树在生长过程中存在不同的功能基因以控制桑叶生长发育。不同抗旱性桑叶转录组测序数据中以涉及生物学过程的差异表达基因最多,且主要集中在小分子代谢过程（Small molecule metabolic process）、跨膜运输（Transmembrane transport）及碳水化合物代谢过程（Carbohydrate metabolic process）等方面;与分子功能相关的差异表达基因次之,主要涉及转移酶活性（Transferase activity）和水解酶（Hydrolase activity）等。干旱胁迫下不同抗旱性桑叶差异表达基因主要富集到59条KEGG信号通路上,可划分为代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程和生物系统五大信号通路;其中,抗旱性桑树品种通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、增强光合作用及脂质代谢来更好地适应干旱胁迫。综合GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析,得到以下可能与干旱相关的基因: LOC21410404、LOC21404884、LOC21409623、LOC21401352、LOC21398977、LOC21388561、LOC21401447、LOC21398764、LOC21385254、LOC21384661、LOC-21410404及LOC21408971。【结论】不同桑树品种的耐旱性存在显著差异,其中抗旱性桑树品种是通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢及光合作用共同应对干旱胁迫。     

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。     

鸭胚胎发育中后期胸肌发育阻滞的RNA-seq分析

【目的】选择两个中国地方品种高邮鸭和金定鸭,对鸭胚胎发育中后期胸肌进行转录组分析研究,旨在探明胸肌发育阻滞的分子变化机制,为鸭骨骼肌调控机理研究打下基础。【方法】在21胚龄和27胚龄两个时间点,分别解剖高邮鸭、金定鸭各3只,采集胸大肌,提取总RNA构建文库,利用Illumina的HiseqTM2000进行高通量测序,并利用生物信息学方法进行差异表达基因挖掘、基因功能注释等分析,探讨21胚龄和27胚龄两个时间点之间胸肌发育阻滞的分子机制。【结果】高邮鸭、金定鸭21胚龄和27胚龄胸大肌组织RNA-seq质量Q20均在94%以上,Q30均在89%以上,测序得到的结果可靠,可用于后续分析。RNA水平相关性检查和基因mRNA表达量聚类图结果都表明,21胚龄(27胚龄)高邮鸭和金定鸭之间表达模式的相关性高于高邮鸭(金定鸭)21胚龄和27胚龄之间的表达模式。不同品种内时间点之间的差异基因数量(高邮鸭6 128个,金定鸭6 452个)远多于同一时间点不同品种间的差异基因数量(21胚龄522个,27胚龄299个)。qRT-PCR验证试验结果与RNA-seq分析结果相关性较强。通过GO和KEGG富集分析发现,高邮鸭、金定鸭胸肌在21胚龄到27胚龄阶段,能量代谢相关基因(主要为辅酶Q相关基因、ATP酶合成相关基因和细胞色素C相关基因)均显著上调,DNA复制和细胞周期相关基因(主要为微型染色体维持蛋白(MCM)相关基因、复制因子C(RFC)相关基因)均显著下调。相关基因表达的变化可能与此阶段成肌细胞增殖速度减慢,逐渐退出细胞周期开始准备下一阶段融合成多核肌管并形成肌纤维有关。对肌肉生长发育相关的关键基因分析发现,促进肌肉生长的IGF1和诱导成肌细胞末端分化的MyoG显著下调,促进肌纤维分化融合的MUSTN1基因、诱导肌祖细胞向成肌细胞转化的MyoD1基因显著上调。【结论】鸭胚胎中后期胸肌发育过程中大量基因差异表达。其中能量代谢相关基因的上调和DNA复制、细胞周期相关基因的下调,以及肌肉发育相关基因MUSTN1显著上调,IGF1、MyoG等显著下调,可能与鸭胚胎中后期胸肌发育阻滞现象密切相关。