基于WGCNA的棉花子叶抗冷相关共表达模块鉴定

权重基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)是系统生物学的一种研究方法,在多样本转录组数据中挖掘与目标性状相关的基因模块应用较广泛.为深入探究棉花应对冷害胁迫的分子机制,以4℃低温处理不同时间点的2个棉花品种(新陆中16和新陆中32)幼苗...     

转录因子调控番茄抗旱性研究进展

番茄原产自热带地区，是全世界栽培面积最大的蔬菜之一。农业生产上，干旱胁迫是限制番茄产量和品质的主要制约因素。因此，挖掘抗旱基因用于番茄抗旱育种意义重大。番茄的抗旱性状是由多基因控制的复杂性状，而转录因子能通过转录级联效应同时调控干旱胁迫响应通路上的多个基因来调节植物的抗旱性，是培育抗旱番茄品种的重要遗传资源。本文对近年来有关转录因子调节番茄抗旱性和参与干旱胁迫响应的最新研究成果进行了归纳总结，综述了bHLH、MYB、NAC、bZIP、ERF、WRKY、HD-Zip等家族转录因子调控番茄响应干旱胁迫的研究进展。在干旱胁迫下，这些转录因子参与的调节网络主要涉及脱落酸(ABA)和活性氧等相关通路。对转录因子在培育番茄抗育品种中的应用进行了讨论，提出增强转录因子遗传改良在时空水平的特异性用于抗旱番茄品种选育的方法，旨在为番茄抗旱育种研究提供新思路。     

玉米开花期转录因子候选基因的关联分析

【目的】生育期相关性状是玉米育种研究的重点之一。作为重要的生育期性状,开花期（抽穗期、吐丝期和散粉期）的提前,可保证玉米充分脱水,适宜机收;也为中国黄淮海地区小麦-玉米一年两熟耕作模式下的小麦播种减轻压力。转录因子是转录水平基因表达调控的重要上游因子,对目标基因发挥转录激活或转录抑制的作用。在全基因组水平上解析转录因子对玉米开花期的调控作用,获得开花期提前且不影响产量的玉米转录因子单倍型组合,进而挖掘优异种质资源,可为培育开花期适宜的玉米育种研究提供基因资源。【方法】使用候选基因关联分析方法,对开花期相关转录因子及显著SNP进行分析;并利用DAP-seq技术捕获了关键转录因子的结合位点和下游基因;随后对转录因子调控的下游基因进行GO分析,探究转录因子通过影响其下游基因对开花期进行调控的基因网络。【结果】玉米开花期3种性状（吐丝期、散粉期、抽穗期）中,与吐丝期和抽穗期性状以及吐丝期和散粉期性状同时关联的转录因子显著SNP均为75个,与抽穗期和散粉期性状同时关联的显著SNP为128个,同时关联到3种表型的显著SNP为58个。表明开花期3种性状可能受相同的转录因子调控。选取含有3个及以上开花期相关显著SNP的转录因子基因,通过DAP-seq,捕获了这些转录因子结合的关键基序及调控的下游基因。转录因子结合的下游基因显著富集于转录因子活性、DNA结合、RNA结合、有机氮化合物的合成代谢过程、与生殖有关的发育过程等;不同的转录因子存在共同调控的下游基因,生育期相关性状关键调控性转录因子为ARF、MYB和NAC。对关键上游转录因子进行单倍型分析,发掘了玉米生育期提前,同时对产量无负向影响的转录因子最优单倍型组合。【结论】运用DAP-seq技术并结合前人研究绘制了全基因组水平上转录因子对生育期相关农艺性状的调控网络,并发掘了既提前玉米生育期又对产量无负向影响的转录因子最优单倍型组合。     

miRNA调控畜禽剩余采食量的研究进展

剩余采食量（residual feed intake, RFI）是评价畜禽饲料利用率的重要指标。microRNA（miRNA）是一类通过转录后抑制基因表达的内源性非编码单链RNAs，长度约为22 nt，是基因表达的重要调控因子。miRNA与动物机体的采食及能量代谢密切相关，参与调控牛、猪、鸡等动物的RFI。针对近年来畜禽RFI的研究现状，特别是miRNA调控畜禽剩余采食量的研究进展进行总结，有助于揭示畜禽RFI性状的分子调控机理，为畜禽饲料利用率的改良与高效生产提供新思路，为优质畜禽的分子选育工作提供理论依据。     

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。     

单细胞转录组测序技术发展及其在甘薯中的应用

单细胞转录组测序（single-cell RNA-sequencing，scRNA-seq）技术是在单个细胞水平通过对mRNA进行高通量测序研究其整体水平基因表达情况的一项新技术。本研究概述了scRNA-seq技术的发展历程和创新；详细介绍了scRNA-seq技术的单细胞捕获/分选、反转录/PCR扩增、建库测序和测序数据基础分析等步骤，以及在植物单细胞图谱、非生物胁迫响应机制、细胞分化发育、转录因子调控网络等研究中的应用；剖析了该技术在甘薯中单细胞图谱、分化、抗逆和基因方面的应用潜力；最后对该技术的应用进行了展望。     

‘仓方早生’桃及其早熟芽变不同发育时期果实的转录组分析

【目的】通过对桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变不同发育时期的果实进行转录组分析，挖掘参与调控桃果实成熟的关键因子，为深入研究桃果实成熟调控机理提供理论依据。【方法】以桃品种‘仓方早生’及其早熟芽变为试材，每个品种分别选择长势一致的样品树5株，分别于花后30 d（对应‘仓方早生’c1、早熟芽变y1）、45 d（对应c2、y2）、59 d（对应c3、y3）、71 d（对应c4、y4）及89 d（对应c5）对不同发育时期的桃去皮果肉进行取样和转录组测序，并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对筛选的差异表达基因进行定量验证；利用GO和KEGG对‘仓方早生’及其早熟芽变的差异表达基因进行分析；基于差异表达基因构建加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA），从中鉴定出与果实成熟密切相关的枢纽模块和枢纽基因。【结果】将处于果实相同发育时期的转录组数据进行比较，得到y1与c1、y2与c2、y3与c4和y4与c5四组对比数据，共筛选出差异表达基因4 395个，其中上调表达基因2 212个，下调表达基因2 183个。其...     

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。     

多穗柯MYB转录因子的鉴定及适应光因子调控黄酮类合成成员的筛选

为了研究多穗柯(Lithocarpus polystachyus Rehd)MYB转录因子在光胁迫时调控多穗柯黄酮类物质合成的作用，以不同光处理条件的多穗柯为试验材料，通过转录组学测序和生物信息学分析方法，对多穗柯MYB转录因子和多穗柯黄酮类物质合成关键基因进行了分析。结果标明：在多穗柯的转录组学测序数据中，鉴定得到60个LpMYB转录因子，按照DNA结合结构域的特点，将这些转录因子分为4个亚族(1R-MYB,R2R3-MYB,3R-MYB,4R-MYB),其中R2R3-MYB数量最多，占总LpMYB转录因子的43.33%。多穗柯大部分MYB转录因子能够适应红光胁迫；长时间的光照、适当的光照度提高了LpMYB转录因子的表达。鉴定得到10个参与调控黄酮类物质生物合成的S4、S5、S6和S7亚族LpMYB转录因子。多穗柯黄酮类物质合成相关基因与LpMYB转录因子的相关性分析结果表明，LpMYB转录因子在调控黄酮化合物的合成中发挥着重要的作用，LpMYB转录因子能够正调控黄酮类物质合成基因PAL、C4H、CHS3、ANS的表达，从而提高多穗柯的品质。     

miRNA调控畜禽剩余采食量的研究进展

剩余采食量（residual feed intake, RFI）是评价畜禽饲料利用率的重要指标。microRNA（miRNA）是一类通过转录后抑制基因表达的内源性非编码单链RNAs,长度约为22 nt,是基因表达的重要调控因子。miRNA与动物机体的采食及能量代谢密切相关,参与调控牛、猪、鸡等动物的RFI。针对近年来畜禽RFI的研究现状,特别是miRNA调控畜禽剩余采食量的研究进展进行总结,有助于揭示畜禽RFI性状的分子调控机理,为畜禽饲料利用率的改良与高效生产提供新思路,为优质畜禽的分子选育工作提供理论依据。     

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。     

基于WGCNA鉴定茶树响应草甘膦相关的基因共表达模块

【目的】分析茶树响应草甘膦相关的基因表达规律和调控途径,在转录水平上探究草甘膦对茶树的作用,确定茶树响应草甘膦的关键基因。【方法】以茶树品种‘金观音’为试验材料,将推荐使用浓度的草甘膦施于茶树土壤基质表面,经0、0.25、1、3和7 d后,取叶片进行转录组测序,并测定莽草酸含量。利用WGCNA方法联合分析转录组和莽草酸含量数据,鉴定与草甘膦响应相关的共表达基因模块,筛选关键调控基因。【结果】茶树叶片中的莽草酸含量在草甘膦处理后0.25、1和3 d降低,而在7 d时大量积累（为未处理的6.99倍）。从表达谱数据中筛选得到12 568个差异表达基因（DEGs）,草甘膦处理不同时间点与未处理数据比对的DEGs均显著富集在苯丙烷、类黄酮生物合成及植物激素信号转导途径;此外,草甘膦处理分别诱导茶树莽草酸代谢及其下游苯丙烷、类黄酮生物合成和激素信号转导途径相关的24、52、31和69个基因差异表达。通过加权基因共表达网络（WGCNA）方法鉴定得到19个基因模块,将转录组与莽草酸含量数据相关联,筛选到两个与草甘膦响应高度相关的关键基因模块,分别包含2 024和2 305个基因。选取关键模块中连通度最高的前50个基因进行共表达分析,获得6个关键调控基因,包括2个抗性基因（SHMT和RPM）、1个耐药性基因（PDR）、1个离子转运基因（At）、1个膜转运基因（GPT）和1个转录因子（ERF）。【结论】草甘膦通过干扰茶树叶片中莽草酸代谢,影响其下游代谢途径苯丙烷、类黄酮生物合成及激素信号转导途径的基因转录。此外,研究还鉴定到2个草甘膦响应密切相关的共表达模块,发现SHMT、RPM、At、PDR、ERF和GPT等多个潜在候选基因和转录因子在茶树抵御草甘膦逆境中发挥重要作用。     

牦牛基因组和转录组研究进展

为了解牦牛基因组和转录组研究现状,以"牦牛、基因组、转录组和高通量测序"为关键词,对2012—2018年的研究进展进行文献检索。研究发现:在牦牛基因组研究方面,已有研究对牦牛基因组进行了首次测序和重测序分析,构建了基因组"草图"和变异图谱,比较了家、野牦牛及与其他物种间全基因组水平上的异同,阐释了牦牛高原适应的遗传学机制,探究了牦牛的驯化和群体历史发展动态,初步揭示了牦牛与普通牛种间杂交渐渗状况,并对部分性状(如角、多肋性状)进行了全基因组关联分析和遗传机理揭示;在牦牛转录组研究方面,已有研究对牦牛睾丸、卵巢、心脏等多个组织器官及不同发育阶段的卵母细胞和胚胎细胞进行了转录组分析,发掘出一批潜在的与牦牛经济性状及一些生物学变化相关的差异表达基因。为推动牦牛分子育种进程,应进一步利用高通量测序技术获得牦牛大数据,继续完善牦牛全基因组结构。     

上位性及其对家养动物复杂经济性状形成的遗传学影响

Bateson于1909年最早将上位性(Epistasis)这个概念引入遗传学领域,在1918年,Fisher将不同位点上的非等位基因相互作用定义为上位性,非等位基因间的交互作用而产生的基因效应定位为上位效应(Epistaticeffect)。自此,在相当长的时期内,受到试验方法及技术手段的限制,研究者多采用以数量遗传学为主的研究方法对上位性开展研究。近年来,伴随着分子数量遗传学与功能基因组学的飞速发展,人们现在已获得大量的理论和实验证据支持上位效应对家养动物复杂性状的表型塑造以及复杂遗传系统演化机制存在重要的遗传学影响。文章拟对目前使用较为广泛的上位性概念、类型及主要的学术观点加以评述,着重介绍了这些概念的产生的背景、原理以及差别之处,并对上位性对家养动物复杂经济性状的遗传学影响给予简要介绍,以期能够为相关领域的研究者提供参考。     

多组学关联分析作物耐逆境胁迫研究进展

组学包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学及离子组学等。随着测序技术和手段的不 断发展,多组学的关联分析已成为研究作物抗逆应激反应常用的技术手段,并在此基础上对控制重要农艺性状 的基因进行研究。分别对转录组学与蛋白质组学,转录组学与代谢组学,蛋白质组学与代谢组学,转录组学、 蛋白质组学与代谢组学等不同组学结合的关联分析在作物响应逆境胁迫（非生物胁迫和生物胁迫）以及基因功 能研究、辅助育种的研究进展进行综述,并展望了多组学结合的关联分析充分利用综合分析的数据,对筛选到 的核心数据的验证以及在育种中的应用。多组学结合的研究方法可揭示作物响应逆境胁迫的分子机理,为未来 培育抗逆品种提供新思路。     

随机回归模型理论及其应用

随机回归模型在动物育种中已然成为分析纵向数据或者个体重复记录的一般方法。随机回归模型可分为基于重复率模型的随机回归模型、基于母体效应模型的随机回归模型、基于公畜模型的随机回归模型和二维随机回归模型等等。随机回归模型广泛应用于产奶性状、生长性状、生存性状、繁殖性状、基因型、环境互作的遗传分析;与此同时,人们也一直探索随机回归模型的优化问题,子模型函数的选择是其中热点之一。文章对随机回归模型的分类、优化及其在动物育种领域的应用进行了综述。     

农业经济动物稀释毛色表型形成研究进展

毛色是家畜驯化过程中最早被选择的性状之一,对该性状的偏好性选择导致家畜毛色丰富多样。家畜的毛色表型是由黑素细胞中真黑色素（产生黑色 / 棕色）和褐黑色素（产生黄色 / 红色）的相对含量决定,当真黑色素或褐黑色素的合成被稀释,或者两种色素的合成均被稀释时,就会形成不同的稀释毛色表型。为深入理解家畜毛色变异的遗传机制,许多学者已经进行了大量的毛色遗传学研究,以确定家畜的毛色相关基因和因果突变。目前,已鉴定出超过 300 个基因座和 150 个与毛色相关的基因。稀释毛色表型作为动物毛色遗传研究领域的一个重要研究方向,其遗传学研究已取得了一定进展。已发现多个因果基因可以引起哺乳动物的毛色稀释和禽类的羽色稀释,这些基因通过影响潜在的色素形成途径来影响黑素细胞的发育和分化、黑色素的合成以及黑素小体的运输。相似的毛色稀释表型通常在不同物种间被发现,可能由保守的或不同的毛色稀释基因引起。在同一物种中,可能有多个基因导致相同或相似的稀释毛色表型。该文对农业经济动物（主要是猪、马、牛、羊、鸡）稀释毛色（羽色）表型的类型及其形成的因果基因和突变,以及遗传机理等研究进展进行综述,以期为动物稀释毛色（羽色）遗传机制的深入研究提供参考。     

HRP逆轴突追踪法在北京鸭外周神经纤维来源定位研究中一些技术问题的探讨

本实验以北京鸭作为实验动物,对 HRP 法用于家禽外周神经的定位研究中的一些技术问题进行了探讨。认为(1)HRP 的浓度不能小于20%,在20%～30%之间较佳。(2)用于内脏神经的研究,动物存活时间22～36h 为宜。躯体运动神经以15～20h 为宜。(3)灌流时,固定液中多聚甲醛的量可适当增加,但后固定的时间也应做相应调整。(4)BDHC 法中硝普钠可减少到2g/100mL。