基于转录组分析筛选牛心朴子响应低温胁迫的转录因子家族

[目的]从转录水平分析牛心朴子在低温胁迫下的差异表达基因,筛选响应低温胁迫的转录因子家族,鉴定出牛心朴子低温胁迫响应的关键调控基因,为全面解析逆境胁迫响应分子调控网络及有效挖掘关键调控基因提供理论参考.[方法]通过高通量测序技术对低温胁迫(CT组)和常温处理(对照,CK组)的牛心朴子cDNA文库进行转录组测序分析,对差异表达基因进行功能注释和富集,鉴定出响应低温胁迫的转录因子家族,并选取4个差异表达的转录因子基因进行实时荧光定量PCR检测,以验证转录组测序结果的可信度.[结果]从CK组和CT组共获得30.50 Gb的原始数据,Cycle Q20平均值在96%以上,经数据过滤及去冗余后,拼接组装获得100006条Unigenes,但其功能注释率较低,有47082条至少在一个数据库中被功能注释,占Unigenes总数的47.07%;而在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO和KOG数据库中均被注释的Unigene有7070条,仅占Unigenes总数的7.06%.GO功能富集分析筛选到5545个差异表达基因,其中,上调表达基因2039个,下调表达基因3506个,分别富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类别中.从牛心朴子Unigene中共鉴定到83个转录因子家族的1826个转录因子,其中,以MYB转录因子家族成员数目最多,为136个(占7.45%).从差异表达基因中筛选到与低温胁迫有关的66个转录因子家族的550个转录因子,其中MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族均有大量转录因子能被低温胁迫诱导表达.基于实时荧光定量PCR的牛心朴子低温胁迫下转录因子基因表达水平检测结果与转录组测序分析结果基本一致.[结论]MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族成员在牛心朴子响应低温胁迫时发挥主导作用,同时各家族转录因子间存在共表达性或协同作用,通过复杂的转录调控网络发挥重要调节作用,进而提高牛心朴子对低温胁迫的耐受性.     

海马齿根系响应盐胁迫的转录组分析

【目的】对盐胁迫下海马齿根系进行转录组测序分析,挖掘海马齿根系耐盐相关基因,为揭示海马齿耐盐的分子机制提供参考。【方法】利用Illumina测序技术对0 mmol/L NaCl （对照组）和400 mmol/L NaCl胁迫处理（盐胁迫处理组）下的海马齿根系进行转录组测序分析,从中筛选出差异表达基因,选取13个基因进行实时荧光定量PCR （qRTPCR）检测,以验证转录组数据的可靠性。【结果】在海马齿根系转录组中共鉴定出305145个转录本,平均长度为622 bp,其中,对照组有146177个长度>300 bp的转录本,盐胁迫处理组有72173个长度>300 bp的转录本;共有65535条Unigenes在Nr、GO、Swiss-Prot、COG和KEGG五大数据库注释成功,占Unigenes总数的52.36%。对照组和盐胁迫处理组共有65535个差异Unigenes,其中,有182个热休克蛋白基因。对照组和盐胁迫处理组间共有24042个差异表达基因,从中选取13个基因进行qRT-PCR检测,结果显示,9个基因表达上调,其余4个基因表达下调,与转录组测序结果一致。24042个差异表达基因中,共有10106个显著差异基因富集到129条代谢通路,其中富集程度排名前10的代谢途径为核糖体、次级代谢生物合成、RNA转运、内吞作用、剪接体、甘油磷脂代谢、内质网加工、吞噬、醚脂类代谢和植物-病原体相互作用,参与盐胁迫相关的硫代谢、脯氨酸积累、活性氧（ROS）代谢、与盐胁迫相关的钙信号通路和过氧化氢代谢等途径的差异基因上调。【结论】在盐胁迫下海马齿差异表达基因如小分子量热激蛋白基因、抗氧化酶相关基因及与离子交换相关基因发挥了重要调控作用。     

干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达

【目的】探明干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达,为深入分析花生抗旱分子机制提供理论依据。【方法】采用转录组测序和miRNA测序技术,对桂花37花生在15%PEG6000模拟干旱胁迫下基因和miRNA的表达模式进行分析。【结果】转录组测序发现有13个显著持续上调的差异基因,其中7个为HSP分子伴侣家族基因,2个RING E3泛素连接酶,1个为谷胱甘肽-S-转移酶,1个柱头特异性STIG1样蛋白1,1个免疫球蛋白结合蛋白和1个DnaJ同源B亚家族成员13;同时筛选出13个显著下调的差异基因;在miRNA测序数据中筛选到8个持续下调表达的miRNA,分别ahy-mir156-3p、ahy-miR159、ahy-miR167-5p、ahy-miR156a、ahy-miR156b-5p、novel_mir103、novel_mir83和novel_mir70。【结论】持续下调表达的miRNA通过负调控方式参与花生干旱胁迫过程。     

干旱胁迫下大苞萱草bHLH转录因子家族鉴定与分析

【目的】为探究大苞萱草bHLH基因家族成员特性，基于对干旱胁迫下大苞萱草叶和根转录组测序结果，鉴定并分析大苞萱草bHLH基因家族成员。【方法】利用生物信息学方法对大苞萱草bHLH转录因子家族基因进行系统发育、理化性质、二级结构、保守结构域及基因表达等分析。【结果】共鉴定出55个大苞萱草bHLH家族基因并分为11个亚族；bHLH蛋白理化性质差异较大，总平均亲水性为负值，均为亲水性蛋白；亚细胞定位预测大苞萱草bHLH蛋白主要分布在细胞核中；基因表达分析表明，叶中有26个上调基因，26个下调基因，根中有32个上调基因，22个下调基因，差异基因HmbHLH50的表达量变化显著，可能与大苞萱草的抗旱能力相关。【结论】本研究为挖掘bHLH转录因子家族基因的功能奠定基础，也为深入解析大苞萱草的抗旱机制提供理论依据。     

基于转录组信息的黑果枸杞MYB转录因子家族分析

【目的】MYB基因家族是植物中最大的一类转录因子家族,广泛参与植物的生长发育和代谢调控过程。目前仍没有针对枸杞等木本作物MYB转录因子家族的系统分析。基于转录组数据鉴定分析黑果枸杞MYB基因家族,可为该类基因生物学功能和代谢调控机制的研究提供参考。【方法】基于黑果枸杞转录组测序(RNA-Seq)数据,利用NR、NT、Swiss-Prot和PFAM 4个数据库和NCBI网站,对黑果枸杞MYB基因进行筛选注释;利用Web Logo3、Prot Comp 9.0、MEGA5.0软件进行保守结构域、亚细胞定位和系统进化等生物信息学分析。基于转录组数据分析MYB基因在黑果枸杞果实不同发育期的差异表达模式,并采用荧光定量PCR方法进行验证。【结果】基于转录组测序数据,注释得到83个黑果枸杞MYB类转录因子基因,根据结构特性将其分为4大类:R2R3-MYB、1R-MYB、3R-MYB和4R-MYB。结构域分析表明:R2R3-MYB类转录因子的R2 MYB基序中包含3个极度保守的色氨酸残基,R3 MYB基序中的第一个色氨酸残基被疏水氨基酸替代。比较分析黑果枸杞MYB家族和拟南芥MYB家族共同构建的进化树发现,黑果枸杞的MYB家族在进化上包括3个大类,6个亚类。亚细胞定位预测结果显示,44个MYB转录因子定位于细胞质中,37个定位于细胞核中。基于转录组数据的MYB差异表达模式分析表明,黑果枸杞MYB基因可能参与了果实不同发育时期花青素变化的调控;基于荧光定量PCR的差异表达数据进一步验证了部分MYB转录因子在果实不同发育时期的花青素合成中可能起到调控作用。【结论】黑果枸杞MYB基因家族注释得到83个黑果枸杞MYB类转录因子基因,为进一步研究MYB家族的基因结构和生物学功能奠定了基础。     

干旱胁迫棉花转录组DNA损伤修复相关基因的分析

【目的】研究干旱胁迫下,棉花DNA损伤修复基因的表达情况,从整体水平探讨棉花DNA损伤修复相关基因表达与抗旱的相关性。【方法】用2.5%PEG6000处理棉花幼苗,利用RNA-Seq技术对干旱胁迫下棉花幼苗的转录组进行测序。【结果】从棉花干旱胁迫响应的转录组中,筛选获得差异表达的DNA损伤修复相关基因共51个,其中差异表达的上调基因23个,差异表达的下调基因28个,干旱胁迫能够影响棉花DNA损伤修复相关基因的表达。选取4个差异基因进行生物信息学分析及qRT-PCR验证,HMGB1、rec A1、UDGs和GMP synthase基因的表达变幅有一定的差异,但基因的表达趋势一致,棉花转录组测序结果通过qRTPCR验证是可靠的。【结论】DNA损伤修复相关基因可能与干旱胁迫有一定的相关性,干旱胁迫能够影响棉花DNA损伤修复相关基因的表达。     

基于转录组测序的青蟹寿锦化相关基因分析

【目的】以青蟹寿及其全锦突变体qj为材料,研究多肉植物锦化变异分子机理。【方法】利用分光光度计法、转录组测序(RNA-seq),分别测量其叶绿素、类胡萝卜素含量及其相关基因的表达水平,并筛选差异显著的相关代谢途径。【结果】结果表明,qj的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量显著下降;对青蟹寿及qj叶片转录组测序分别获得44 988 938和37 271 576条Reads,经过滤拼接组装得到45 226条Unigene;所得Unigene的Nr注释分类中有26 999条,Swissport注释有20 279条,KOG注释有16 943条,KEGG注释有10 775条;筛选获得表达差异显著基因共20 305条,涉及130个途径,其中21个途径差异显著。筛选得到的叶绿素合成途径(ko00860)、天线蛋白(ko00196)和光合作用途径(ko00195)的基因表达对比分析,结果表明这3个途径的基因普遍显著下调表达。【结论】初步探索了多肉植物锦化变异的转录组信息,筛选到表达差异显著的基因及途径,为进一步研究多肉植物锦化变异机制提供了基础。     

干旱耐受型和敏感型玉米应答干旱的比较转录组学分析

【目的】比较分析干旱耐受型（Han21）和敏感型（B73）玉米自交系响应干旱胁迫的转录组数据,为理解玉米应答干旱胁迫的分子机制提供依据。【方法】利用高通量测序技术获得Han21、B73在正常和干旱条件下的转录组,随后利用一系列生物信息学方法进行转录组数据质控（FastQC）、测序数据与基因组的序列比对（HISAT2）、基因表达定量分析（StringTie）、差异表达分析（edgeR）、转录本转换事件分析（deepTS）以及基因功能富集分析（topGO）。【结果】B73和Han21玉米自交系在正常和干旱条件下的差异表达基因分别有917和2 832条,其中转录因子分别有80和214条;干旱胁迫下,双因素分析发现1 475条基因在B73和Han21中的表达存在显著差异,这些基因参与细胞壁合成、碳水化合物及多糖代谢等生物学过程;1 475条差异表达基因中,B73和Han21分别有28和36条基因发生了TS事件,其中15条基因在B73和Han21中的转录本转换事件呈现出相反的转换模式。【结论】基因和转录本层面的比较转录组研究,有助于发现玉米响应和抵御干旱胁迫的重要候选基因。     

匍匐翦股颖接种立枯丝核菌后基因表达变化的转录组学分析

【目的】确定匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)接种立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,明确草坪草病原菌侵染响应的关键基因。【方法】匍匐翦股颖生长14 d后采用麦粒培养物接种立枯丝核菌,接种3 d后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,用Trinity组装匍匐翦股颖转录组,以组装子为参考,以|log2(fold change)|1,q-value0.005为阈值选取感病和健康匍匐翦股颖叶片转录组的差异表达基因,并用i TAK软件分析其转录因子家族及表达变化,与植物R基因库进行blast分析R蛋白分类、利用Mapman软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。【结果】高通量测序得到125 253 092条高质量待分析reads。经Trinity从头组装后,得到466 761条转录本。过半数的转录本长度为700 bp以上,组装结果 N50=1 100 bp。使用CD-HIT选择334 212条转录本(所有转录本的71.60%)作为Unigene,平均长度573 bp,N50=791 bp。接种后植物比接种前植物基因有7 937个上调表达,1 570个下调表达。上调基因中296个,下调基因有142个都可被定义为转录因子,分布在58个转录因子家族中,其中锌指蛋白包含转录因子C2H2最多,有54个,C3H次之,为22个。差异基因中451个可定义为植物R蛋白表达基因,可分为33类,其中包含NBS-LRR结构域的抗病蛋白、LRR受体蛋白激酶、ABC-2类型的转运蛋白、U-box结构域蛋白激酶和热激蛋白这5类基因变化最显著。差异基因中大量上调表达基因可富集在病原识别、活性氧消除、信号传导、细胞凋亡、病程相关蛋白等生物胁迫相关基因类别,下调基因显著富集在植物生长发育相关类别和通路。q RT-PCR验证了随机挑选差异基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致,其中包括12个C2H2转录因子基因,10个C3H转录因子基因,以及12个R蛋白基因。【结论】病原菌侵染后,引起匍匐翦股颖大量基因表达变化,其中转录因子、R蛋白以及抗性相关基因多为上调表达,作用为抑制病原菌扩散,而生长发育相关基因表达下调,这些进程共同使匍匐翦股颖产生对立枯丝核菌的先天基础抗性。     

青花菜花蕾转录组测序分析及蜡粉合成相关基因挖掘

【目的】对青花菜花蕾进行转录组测序分析，并挖掘与蜡粉合成相关基因，为探明青花菜花球表面蜡粉形成的分子机制提供理论参考。【方法】分别提取野生型和蜡粉缺失型青花菜花球总RNA，采用Illumina HiSeqTM 2500平台进行转录组测序，获得高质量Clean reads，采用Trinity进行序列组装后获得青花菜Unigene库，将获得的Unigene序列与Nr、Nt、KEGG、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot和GO数据库比对，获得基因功能注释信息；使用DESeq2进行差异表达分析。【结果】共获得44.68 Gb Clean data，De novo组装得到41244条Unigenes，N50长度为1847 bp。从所获得的Unigenes中筛选出8685个差异表达基因（DEGs）（上调基因5747个，下调基因2938个），共有8038个基因被注释到不同数据库，其中，5220个基因注释到Pfam数据库； 2066个基因注释到COG数据库，3866个基因注释到KOG数据库； 2580个差异表达基因被注释到75个转录因子家族中，注释最多的是MYB家族（235个）；GO数据库中6095个差异表达基因注释到细胞组分、分子功能和生物学过程三大类的52个功能分类； KEGG数据库中，1671个差异表达基因富集到138条代谢通路，其中13个差异表达基因与脂肪酸合成有关，7个差异表达基因与蜡粉生物合成途径有关。【结论】转录因子MYB家族在调控青花菜蜡粉合成中发挥重要作用。蜡粉合成过程中相关酶基因的差异表达是调控青花菜蜡粉合成的关键，尤其是野生型和蜡粉缺失突变体中特异性表达的差异表达基因，可作为后续研究青花菜花球表面蜡粉形成分子机制的对象。     

‘红颜’草莓体细胞胚发生过程中AP2/EREBP家族转录因子的表达分析及FaEREBP基因的克隆

【目的】筛选并克隆‘红颜’草莓(Fragaria×ananassa Duch.cv.‘Benihopp’)体细胞胚发生过程中AP2/EREBP家族特异性表达的基因,以期为草莓体细胞胚发生的分子调控机理研究提供理论依据。【方法】以‘红颜’草莓非胚性愈伤组织、胚性愈伤组织以及体细胞胚为试验材料,应用RNA-seq测序技术,筛选出差异表达的AP2/EREBP转录因子,并通过qRT-PCR技术,检测上调转录因子在非胚性愈伤组织、胚性愈伤组织、体细胞胚以及幼苗根、茎、叶等组织中的表达量,以同源克隆技术获得特异性表达的转录因子FaEREBP。【结果】FaEREBP编码区核苷酸序列全长822bp,编码273个氨基酸,其表达水平在胚性愈伤组织和体细胞胚中显著高于其他组织。【结论】FaEREBP是‘红颜’草莓体细胞胚发生潜在的重要转录因子。     

基于转录组测序番茄抗南方根结线虫相关基因的挖掘

【目的】筛选番茄抗南方根结线虫侵染相关基因,为其克隆及番茄抗病育种提供参考依据。【方法】用Illumina HiSeq~(TM)4000对南方根结线虫侵染和未侵染番茄抗性材料F5样本的转录组进行测序,基于差异表达基因本位数据库(GO)和Pathway显著性富集(KEGG)分析,挖掘参与抗南方根结线虫的相关基因。【结果】筛选到1116个差异表达基因,其中731个为上调基因,385个为下调基因,其功能归类于生物过程、细胞组分和分子功能三大类1830个条目,富集于94条KEGG代谢通路。差异表达基因的GO和KEGG分析结果表明,植物与病原互作相关的22个基因差异表达,其中18个抗性相关基因上调表达,上调表达明显的抗性基因包括12个Ca~+-CaM/CML信号相关基因(11个类钙调蛋白、1个钙调蛋白)、3个WRKY转录因子和1个环核甘酸门控离子通道蛋白。【结论】Ca~+-CaM/CML信号、WRKY转录因子和环核甘酸门控离子通道是番茄抗性材料F5对南方根结线虫抗性反应的重要机制,可作为深入探索根结线虫与番茄互作及挖掘番茄关键抗性相关基因的参考依据。     

基于转录组测序解析甜玉米耐低温发芽的相关基因

【目的】通过转录组测序分析低温下萌发能力不同的甜玉米自交系,鉴定甜玉米耐低温萌发的相关基因。【方法】利用低温萌发能力强的甜玉米自交系Scil-H7th为供体构建近等基因系,获得不同低温萌发能力的材料,通过生理指标测定、转录组分析和qRT-PCR,筛选分析与低温萌发相关的基因。【结果】对自交系在不同萌发时期和同一萌发时期自交系之间的基因表达量进行比较分析,获得不同材料在相同萌发时期4个比较组中共有的差异表达基因410个,其中,65个基因只在高种子活力材料Scil-H7th和近等基因系L18中表达,在低种子活力的轮回亲本Scil-C4th中不表达;这些基因中有32个基因的功能已知,结合生物信息学分析和表达量分析,筛选出有交集的20个DEGs,推测这些基因与低温萌发密切相关。利用qRT-PCR对其中最有可能参与低温萌发的7个上调表达基因进行表达量验证,其中编码UDP-葡萄糖基转移酶的基因Zm00001d037383(UGT1)在DP胚部表达明显高于其他组织,推测该基因在甜玉米耐低温萌发过程中起关键作用。【结论】通过转录组测序分析,鉴定了甜玉米耐低温萌发的相关基因,为后续创制低温萌发能力更强的甜玉米种质资源奠定了基础。     

芥菜TCP转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

【目的】对芥菜基因组中TCP转录因子家族基因成员进行鉴定和序列分析,并分析TCP家族基因在茎发育时期的表达水平,为研究芥菜TCP基因功能和茎膨大机理提供基因源和理论依据。【方法】从芸薹属基因组数据库下载芥菜基因组数据,结合转录组数据,对芥菜TCP转录因子家族成员进行鉴定,并利用生物信息学方法对该家族成员进行理化性质、亚细胞定位、系统发育关系、基因结构、染色体定位及茎不同发育时期基因表达谱等方面的分析。【结果】芥菜TCP家族共有53个成员;系统进化树分析可分为两个大的亚组;TCP基因大都位于细胞核上,但理化性质差异很大;大部分基因没有内含子,基因结构保守性较高;在染色体上分布不均;表达模式分析显示TCP家族基因可能在芥菜茎膨大中起重要作用。【结论】鉴定了53个芥菜TCP家族基因成员,并发现PCF亚组成员在芥菜茎发育时期特异性表达,可能在芥菜茎的生长发育过程中起重要作用,该研究为芥菜及其他植物中TCP家族的鉴定和功能研究提供了理论基础。     

红螯螯虾转录组高通量测序及分析

【目的】为发掘和研究红螯螯虾功能基因SSR标记奠定基础。【方法】对红螯螯虾肝脏、精巢以及卵巢转录组测序选用新一代高通量测序技术Illumina Hi Seq 2000,同时借助生物信息学法展开基因表达谱探究及功能基因预测。【结果】肝脏组织获得47 629 414条clean reads,精巢组织获得47 018 968条clean reads,卵巢组织获得53 267 362条clean reads。所有reads组装后获得了67 369个Unigene。通过GO分类,16 989个Unigene被分为3个种类,即生物学过程、细胞组分、分子功能。通过COG分类,4 697个Unigene被分为25个种类。通过KEGG分类,9 842个Unigene分属331个代谢途径。【结论】通过对红螯鳌虾肝脏等3个组织转录组的测序,获得了其相关基因的表达图谱及其功能分类。     

紫花苜蓿不同发育时期次生壁合成调控的转录组分析

【目的】探讨紫花苜蓿次生壁合成的基因网络调控变化和表达模式,确定一些关键候选基因和转录因子,为紫花苜蓿次生壁加厚调控网络的分子机制研究奠定基础。【方法】对‘中苜1号’紫花苜蓿分枝期（S1）、现蕾期（S2）、初花期（S3）和盛花期（S4）的茎进行近红外光谱法测定次生壁主要物质含量和Illumina HiSeq^TM 2500高通量转录组测序。以紫花苜蓿的近缘物种蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）基因组作为参考基因组进行序列比对并组装构建转录本。利用FPKM法计算基因表达量,以Fold change（差异表达倍数）≥2或≤0.5（表达上调或下调）、FDR（false discover rate）≤0.05为筛选条件,在3个相邻时期转录组比较组合中（S2vs S1,S3 vs S2,S4 vs S3）筛选差异表达基因。通过Gene Ontology数据库和KEGG Pathway数据库对紫花苜蓿不同发育时期差异表达基因的功能和参与的代谢途径进行注释。【结果】共获得41 734个基因在紫花苜蓿不同发育时期的转录表达情况,27个功能注释与紫花苜蓿纤维素、木质素合成密切相关的基因差异表达,其变化趋势与纤维素和木质素含量测定结果基本一致,即随着生长发育时期的变化,表达水平逐渐提高。研究表明,初花期是紫花苜蓿次生壁合成调控的转折期,纤维素和木质素含量与其合成基因表达量在初花期均显著提高。MTR_2g016630（Ces）和MTR_7g103590（Ces A1）等纤维素合成酶基因表达水平在初花期显著上升,木质素合成途径中,MTR_1g064090（PAL1）、MTR_1g111240（C4H）和MTR_2g104960（CCR）基因表达量在初花期或盛花期相比分枝期上调表达倍数达到10倍以上。本研究中27个与植物生长发育相关的转录因子在紫花苜蓿不同发育时期差异性表达,其中NAC家族和MYB家族转录因子有18个,也有少量WRKY、BHLH、ERF、C3H等转录因子。【结论】获得‘中苜1号’紫花苜蓿在4个生长发育时期茎的基因表达谱数据,共获得54个差异表达基因,其中稳定上调基因24个,稳定下调基因30个。这些基因很有可能参与紫花苜蓿次生壁的合成调控。     

火龙果果肉颜色相关MYB转录因子的表达分析

对红肉与白肉火龙果的果实进行转录组测序,通过数据的分析与筛选,得到30个差异表达的MYB类转录因子。运用生物信息学进行了MYB转录因子序列的比对、基因注释分析、进化树分析、基因表达情况分析等,通过qRT-PCR验证,探究红肉与白肉火龙果果实颜色的代谢差异与MYB转录因子之间的调控关系。结果表明:火龙果果肉颜色差异可能受MYB转录因子家族部分成员的调控。     

半番鸭与番鸭精巢组织差异表达转录组测序分析

【目的】研究半番鸭与番鸭精巢组织转录组差异表达基因,为进一步阐明半番鸭不育的遗传机制奠定理论基础。【方法】利用转录组测序方法对半番鸭和番鸭的精巢组织进行研究,筛选其差异表达基因,并对其功能进行注释和荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,QRT-PCR)验证。【结果】测序共获得43.84Gb Clean Data,组装后共获得193 535条Unigene。DESeq分析发现3 597个基因在两个鸭品种间差异表达,其中上调基因1 194个和下调基因2 403个,包括与生殖功能相关的基因,如成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)、蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)、丝裂原活化蛋白激酶7(mitogen-activated protein kinase 7-like,partial,BMK)、生长因子受体结合蛋白2(growth factor receptor-bound protein 2,GRB2)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和肿瘤坏死因子受体超家族成员6(tumor necrosis factor receptor superfamily member 6,FAS)等。GO(gene Ontology)分析发现382个差异基因获得功能注释,其中97个基因涉及发育繁殖生物学过程。KEGG(kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析表明差异表达基因共富集到50条信号通路中,其中17个通路显著富集,包括丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)、甘油酯代谢(glycerolipid metabolism)以及钙信号途径(calcium signaling pathway)信号通路等,与生殖功能密切相关的有促性腺激素释放激素信号通路(gonadotropin releasing hormone(Gn RH)signaling pathway)和MAPK信号转导通路。经QRT-PCR验证,差异基因表达变化模式与转录组测序结果一致,测序结果可靠。【结论】在转录组水平上筛选出半番鸭和番鸭精巢组织差异表达基因,揭示了Gn RH和MAPK信号通路在鸭的生殖活动中发挥了重要作用,为进一步探索半番鸭生殖系统的分化机理提供可靠的参考依据。     

红橘响应褐斑病菌侵染的转录组学分析

【目的】 明确红橘（Citrus reticulata Blanco, cv. Hongjv）接种褐斑病致病菌——链格孢菌橘致病型（Alternaria alternata tangerine pathotype）后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,确定红橘响应该致病型侵染的关键基因。【方法】 采用链格孢菌橘致病型接种红橘离体叶片,28 h后选取感病叶片和未接种叶片提取RNA,进行转录组高通量测序,然后利用生物信息学分析,以甜橙基因组为参考,以|log₂ fold change|≥1,q-value≤0.01为阈值选取感病和健康红橘叶片转录组的差异表达基因,应用GO数据库对差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）进行功能分类,KEGG分析代谢途径,MapMan软件分析生物胁迫信号通路相关基因的表达变化。采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。【结果】 红橘接种链格孢菌橘致病型28 h后产生大量与胁迫相关的差异表达基因,获得上调差异基因5 173个,下调差异基因6 555个。GO功能分类显示差异基因主要与蛋白结合、膜、氧化还原过程等相关。通过KEGG富集和MapMan软件分析发现,红橘在受链格孢菌橘致病型胁迫的过程中基础代谢被严重破坏。乙烯、水杨酸和生长素等寄主防御相关的植物激素信号转导途径多个基因表达出现差异,其中乙烯起主导作用,乙烯受体ETR 3个成员被不同程度激活,下游激酶和乙烯响应因子均上调,生长素大部分关键信号基因、绝大部分生长素响应因子ARF和水杨酸合成途径的基因均下调表达。同时,黄酮醇、花青素、萜类化合物和生物碱合成相关基因受该菌诱导显著变化,萜类合成中大部分基因下调,而黄酮类合成相关上调基因数量和表达趋势均强于表达下调基因,有抗虫和抑菌作用的硫代葡萄糖苷基因呈上调趋势。进一步研究发现,大量参与抗逆过程的转录因子如WRKY、bZIP、ERF、MYB、NAC被诱导激活,其中大部分WRKY和bZIP转录因子受该菌正向调控,超过50%的ERF家族基因表达上调;在转录因子调控下,PTI及ETI响应基因如受体激酶、R蛋白、NBS抗病蛋白等大量表达,多个PR家族抗菌蛋白基因上调表达,22个抗氧化保护酶系统POD成员基因受到活性氧信号激发大量表达。以上结果表明链格孢菌橘致病型侵染对寄主内部生理状态产生显著影响。选取了19个与植物抗病相关基因进行qRT-PCR分析,其基因表达趋势与测序数据一致。【结论】 获得了红橘响应链格孢菌橘致病型侵染的差异表达基因及显著上调表达基因,其主要富集于代谢过程、应激反应及转录调控等条目中,这些基因的相互协同调控是红橘对该致病型产生防御反应的重要机制。     

荸荠优良品种‘桂蹄3号’球茎发育过程转录组测序分析

【目的】开展荸荠球茎发育过程转录组测序研究,为研究荸荠球茎发育过程相关基因表达信息提供参考。【方法】运用高通量测序技术,对荸荠球茎不同发育时期进行转录组测序研究。【结果】组装共得到223 182条转录本和90 542条Unigene,平均长度为809 bp,N50为1119。组装完整性较高,效果较好。对所得Unigene进行不同数据库注释,共有50 583条Unigene成功注释到7个数据库(NR、GO、NT、Pfam、KEGG、KOG及Swiss-prot)。对差异表达基因分析,发现球茎膨大初期的差异表达基因数目最多,为最活跃阶段。GO功能富集分析结果表明,33 205个基因获得功能注释,分为分子功能、细胞组分和生物学过程等3大类和54个亚类。COG功能分类结果表明,17 743个基因分布于25个功能区域,其中碳水化合物代谢占重要地位。KEGG代谢通路注释结果表明有20 667个基因获得功能注释,共有116条代谢途径,其中淀粉-蔗糖代谢占主要作用。【结论】利用高通量转录组测序技术首次建立了荸荠优良品种‘桂蹄3号’球茎的转录组数据库,为进一步研究荸荠球茎淀粉生物合成相关基因的功能及形成的分子机制提供了数据基础。