饥饿胁迫对拟穴青蟹大眼幼体的比较转录组分析

为了探究甲壳类幼体应对饥饿胁迫的分子机理，以拟穴青蟹(Scylla paramamosain)为研究对象，设置正常投喂组和饥饿组，处理3 d后对不同组别的拟穴青蟹大眼幼体进行转录组测序并开展生物信息学分析。De novo组装后共获得79 581个unigene,平均长度1 065.44 bp。Nr数据库共注释20 061个unigene。DESeq分析筛选出5 621个差异表达基因，饥饿组相比对照组2 641个上调、2 980个下调。基因本体论(GO)富集分析表明，共254条GO Term显著富集(矫正后的P值小于0.05)。京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析表明，共60条KEGG pathway显著富集(矫正后的P值小于0.05)。基于KEGG富集分析结果筛选了一系列与饥饿胁迫相关的代谢通路，如DNA复制、细胞凋亡、缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸代谢、亚油酸代谢、淀粉和蔗糖代谢。研究表明，饥饿胁迫干扰了拟穴青蟹大眼幼体的细胞分裂和凋亡，影响了体内的氨基酸代谢、脂质代谢和碳水化合物代谢。研究结果可为拟穴青蟹苗种的健康培育提供理论参考，并丰富拟穴青蟹的分子生物学基础数据。     

患铁虾综合征罗氏沼虾眼柄转录组研究

为探索罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)铁虾综合征(IPS)的分子机制,采用高通量测序平台(Illumina Hiseq-2500)分别对患IPS罗氏沼虾(IPS虾)和正常罗氏沼虾开展转录组测序,进行生物信息学分析。结果显示,高通量测序共获得56.42 G高质量数据,拼接后得到221 901条单基因序列(unigene),长度范围为201~30 985 bp,平均长度为1572 bp,N50长度为2867 bp,N90长度为646 bp。将单基因序列分别在Nr、Nt、Swissprot、KEGG、KOG、GO、PFAM数据库进行序列比对及功能注释,103 570条得到注释,其中,GO数据库注释到的单基因序列最多。差异表达分析显示,2003个基因在IPS虾眼柄中差异表达,包括1209个上调基因和794个下调基因,516个基因被注释到242条KEGG通路中,翻译、信号转导和免疫系统富集的差异基因数目最多。催乳素、雌激素、胰岛素、促性腺激素释放激素、胰高血糖素、催产素、谷氨酸能突触、血清素能突触等与生殖调控相关激素的代谢过程在IPS虾与正常虾眼柄之间存在差异。此外,一些已被证明在免疫反应中起重要作用的基因在IPS虾眼柄中显著上调,如血管内皮生长因子受体1、丝氨酸蛋白酶抑制剂6、C型凝集素、芳基硫酸酯酶B、酚氧化酶原激活酶2a、组织蛋白酶B、组织蛋白酶L、甲壳类抗菌肽4等。同时,注释到溶酶体、吞噬体、抗原处理与呈递、细胞凋亡、内吞作用等多条与免疫相关的途径,支持近期研究得出的罗氏沼虾IPS与病原感染相关的结论。本研究为解析罗氏沼虾IPS的成因和分子机制提供了数据支撑。     

转录组测序筛选克氏原螯虾卵巢发育、免疫和生长相关基因

为发掘克氏原螯虾卵巢发育、免疫和肌肉生长的重要功能基因,采用Illumina HiSeq~(TM) 2 500高通量测序平台对克氏原螯虾的卵巢、肝胰腺和肌肉组织进行了转录组测序。所得序列经质控、组装后比对到NR、Swiss-Prot、pfam、COG、GO和KEGG数据库中注释,并进行差异基因聚类分析。结果显示,测序共获得了53 006个unigene,平均长度为1 194 bp。对3个组织样品的测序文库进行两两比较,发现在卵巢vs.肝胰腺中有差异表达基因(differentially expressed gene, DEG)20 382个,在肝胰腺vs.肌肉中有DEG 12 753个,在肌肉vs.卵巢中有DEG 21 629个。GO功能分类分析发现,部分DEG被注释到繁殖(reproduction)、繁殖过程(reproduction process)、免疫系统过程(immune system process)和生长(growth)GO条目。KEGG pathway分析显示,一部分DEG在卵巢发育、免疫和肌肉生长相关的信号通路中得到了富集。根据GO功能分类和KEGG信号通路分析筛选出了大量与克氏原螯虾卵巢发育、免疫和肌肉生长相关的候选基因,如卵黄蛋白原、卵黄蛋白原受体、Toll样受体2、Toll样受体相互作用蛋白、肌肉生长抑制素和5-羟色胺受体等。本研究结果丰富了克氏原螯虾的基因资源,可为克氏原螯虾的遗传育种和免疫研究提供基础数据。     

高温胁迫条件下大菱鲆肾脏转录组研究

为探索大菱鲆(Scophthalmus maximus)耐高温的分子机制，筛选耐高温相关基因，采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq-2500)分别对5个不同高温处理组的大菱鲆肾脏组织开展转录组测序，进行生物信息学分析，包括GO(基因功能注释)、SSR(简单重复序列)分析等。结果显示，通过组装得到Unigenes总数目为68525，长度范围为201~23456 bp，平均长度为1124 bp，N50长度为2316 bp。将Unigenes分别在Nr、Swissprot、KEGG、KOG、GO数据库进行序列比对及功能注释，共注释25498条，其中，Nr数据库注释到的Unigenes最多；按GO功能分类，共分为细胞组分、分子功能及生物学过程3类，包括56个功能组，其中，大量Unigenes与细胞进程、代谢过程、催化活性、生物调节、应激反应相关。将Unigenes进行pathway注释，归属于218条代谢通路，分为5类KEGG途径：代谢途径、遗传信息处理、细胞过程、环境信息和生物系统。进行转录因子分析，共检测到65类转录因子，其中，C2H2锌指蛋白家族的基因数目最多。通过对不同温度胁迫下基因表达谱结果进行分析，不同温度组之间存在着显著差异，在不同温度胁迫组中，20℃组与28℃组存在差异最大，差异基因达到4734个，其中，上调基因3386个，下调基因1348个。本研究建立了大菱鲆热应激肾脏转录组数据库，为大菱鲆高温胁迫分子机理研究提供了参考数据。     

基于RNA-Seq高通量测序技术的大口黑鲈转录组分析

文章以大口黑鲈(Micropterus salmoides)组织作为研究对象,利用RNA-seq技术进行转录本测序和数据分析,经拼接组装,最终获得35 659条unigenes,序列平均长度738 bp,序列长度中位数(N50)为1 052 bp。另外从长度分布与GC含量等方面对unigenes进行评估,数据显示测序质量好、可信度高。使用6大数据库(KOG、Nr、Pfam、Swiss-Prot、GO和KEGG)注释大口黑鲈转录组unigenes,分别对应有15 832、21 279、14 524、16 973、15 024和11 185条unigenes获得注释。其中,5 617条unigenes在以上所有数据库中同时注释成功,17 253条unigenes至少被一个数据库注释。KEGG分析结果显示,获得注释的11 185条unigenes被划分到267个代谢通路中,参与信号转导通路的unigenes数量最多,共有1 349条(12.06%)。另外还检测到4 030个微卫星(SSR)位点。通过对大口黑鲈转录组测序,获得了大量的转录组信息,为大口黑鲈的功能基因克隆、基因组学、遗传多样性分析、分子标记开发及遗传改良等研究奠定了基础。     

锦绣龙虾全长转录组测序分析

为了获得锦绣龙虾(Panulirus ornatus)丰富的转录组信息和功能基因,采用PacBio平台的Single Molecule Real-Time测序技术,对锦绣龙虾鳃、肝胰脏、肌肉、胃、肠、脑和心脏混合组织进行全长转录组测序,首次获得锦绣龙虾的全长转录本文库。通过测序拼接和去冗余后共获得13 297条Unigene,平均长度为2 627 bp,获得12 660个蛋白编码区和6 315条长链非编码RNA序列。采用Micro Satellite (MISA)软件检测及分析其中的简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点信息,共检测出14 277个SSR位点,分布在8 813条Unigene中。利用NCBI非冗余蛋白序列数据库(non-redundant protein sequences, NR)、基因功能描述分类系统(gene ontology, GO)、蛋白质真核同源数据库(eukaryotic orthologous groups, KOG)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)等数据库对全长序列进行功能注释,其中11 806条序列得到NR数据库注释,分别比对到424个物种,其中与钩虾(Hyalella azteca)基因相似的序列最多,为3 907条;将获得的锦绣龙虾单基因簇与GO数据库进行匹配,划分为细胞组分、分子功能、生物学过程3大类;KOG功能注释将9 433条单基因簇分为26个功能组分,其中一般功能预测的最多,为1 413条;KEGG注释结果发现,与信号转导通路以及转运、分解代谢通路中注释的基因较多。通过全长转录组测序数据分析及功能注释,可为进一步了解锦绣龙虾的生物学特性、基因功能、相关代谢途径和信号通路等提供理论基础。     

青海湖裸鲤盐碱耐受过程中的渗透、免疫、代谢相关基因筛选和分析

为探究青海湖裸鲤在盐碱耐受过程中的基因表达变化，对青海湖河口水域以及入湖淡水河——泉吉河中的青海湖裸鲤的鳃、肾脏组织进行转录组测序，筛选青海湖裸鲤耐盐碱过程中发挥作用的免疫、代谢、渗透相关基因。结果显示，使用Trinity对所有样本质控数据(clean data)进行从头组装后共得到541 429个非冗余的序列(unigene),N50平均长度达612 bp。经差异表达分析发现，共有832个基因在2个区域中的青海湖裸鲤鳃、肾脏中共表达。经GO功能注释分析，注释到结合(binding)、细胞过程(cellular process)、代谢过程(metabolic process)、单一生物过程(single-organism process)的DEGs占比较多。KEGG通路分析结果表明，与免疫、代谢、渗透相关的通路得到了富集。根据差异表达基因的GO注释和KEGG信号通路富集分析，实验初步筛选到了青海湖裸鲤渗透相关基因，主要包括钠/钾转运ATP酶(sodium/potassium-transporting, ATPase)、钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶(calcium/calmodulin-d...     

低盐胁迫下坛紫菜叶状体的转录组分析

为探索坛紫菜叶状体响应低盐胁迫的分子生理学机制,本研究采用第二代高通量测序技术,分析比较在正常盐度(26,对照组)和低盐度(3,胁迫组)下培养不同时间(3、6和9 h)的坛紫菜叶状体转录组数据。结果显示,测序数据经de novo组装,获得了33 872条unigenes,平均长度为612 bp;与对照组相比,3个胁迫组分别产生了1108、1638和1881条差异性表达基因。GO功能富集分析显示,一些可能与低盐胁迫相关的重要生物过程得到了显著富集,如单分子有机物代谢过程,单糖的合成代谢和分解过程,糖质新生,有机物分解代谢过程等。KEGG代谢通路富集分析发现,低盐胁迫不同时间富集到的代谢通路存在很大差异,低盐胁迫3 h响应的差异性表达基因富集到3个KEGG代谢通路,其中2个与氨基酸合成相关,1个与光合作用相关;而低盐胁迫6和9 h的差异性表达基因则大多富集到与糖类功能相关的代谢通路。荧光定量PCR(q RT-PCR)验证结果显示,所选取的8个差异性表达基因的表达趋势与高通量测序结果相一致。上述结果说明,坛紫菜叶状体在受到低盐胁迫时,应激反应具有时间特异性,早期主要通过合成或者降解蛋白质来抵御低盐环境,随着胁迫时间延长,细胞通过改变可溶性物质的含量、减慢能量代谢等途径以抵御低盐逆境。     

脊尾白虾对低盐胁迫响应的转录组学分析

转录组测序可在各种环境条件下对物种进行高通量测序,通过基因结构分析和功能注释,探讨特定条件下相关基因的功能和表达情况。该研究分别获取低盐胁迫组(盐度0.2)和自然海水组(盐度31)脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)样品,通过Illumina平台进行转录组测序,获得13.92 Gb高质量测序数据,组装得到111 618条转录本和72 734条Unigenes,其中有22 879条Unigenes得到注释,比对到Nr数据库的Unigenes为21 931条;筛选出1 492条脊尾白虾低盐胁迫差异显著表达基因,包括829条上调基因和663条下调基因,其中有810条差异表达基因得到注释。通过差异表达基因GO功能注释和富集分析及KEGG通路富集分析,锁定大量脊尾白虾在自然海水和淡水环境下的差异表达基因,为深入探讨脊尾白虾在低盐胁迫条件下的生理保护机制提供了技术支撑。     

低盐胁迫下金乌贼转录组学分析

为探讨低盐胁迫对金乌贼影响的分子机制,通过转录组测序技术,测定了正常盐度(30)培养和低盐胁迫(15)6 h的孵出30 d、体质量(1.3±0.3)g金乌贼幼体的转录组数据。测序共获得87326026条序列,经过质量剪切和从头拼接得到575171条转录本和513053条Unigenes。分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、String和Pfam数据库对Unigenes进行功能注释,共获得62485条注释结果。Unigenes包含数目较多的KEGG通路有嘌呤、嘧啶和碳代谢,PI3K-AKT、cAMP和Rap1信号通路,内吞作用,RNA转运,局灶性黏附,赖氨酸降解和泛素介导的蛋白水解等。低盐胁迫产生1923条差异表达基因,GO功能富集分析显示,一些可能与低盐胁迫相关的生物学过程如α-氨基酸、羧酸、氧乙酸、有机酸和RNA等代谢过程得到了显著富集。GO可视化分析发现,低盐胁迫对金属离子、阴离子及核苷酸结合,α-氨基酸代谢和水解酶活性等过程影响显著。KEGG通路富集分析显示,低盐胁迫6 h后差异表达基因主要富集到雌激素和心肌细胞肾上腺素信号通路,类固醇生物合成,抗原加工与表达,脂肪和蛋白质消化与吸收,甘油脂质、花生四烯酸和酪氨酸代谢等信号通路上。本研究中获得的通路及基因信息可为今后开展金乌贼低盐胁迫生理机制的探讨、分子标记的挖掘和关键基因的克隆等提供技术支撑。     

转录组测序研究三角帆蚌珍珠颜色相关基因

为筛选影响三角帆蚌珍珠颜色的候选基因,采用转录组测序平台Illumina Hi Seq TM2500对蚌壳珍珠层颜色为紫色和白色的三角帆蚌中央膜组织进行高通量测序。所得序列经质控、组装后比对到NR、Swiss-Prot、COG、KOG、KEGG、GO和Pfam数据库中注释,并进行差异基因聚类分析。结果显示,获得干净数据共72 800 581 bp,拼接获得了89 529个Unigene,差异表达基因2644个,其中上调表达基因1323个,下调表达基因1321个。根据GO功能分类可分为分子功能、细胞组分、生物过程等3大类50分支;根据KEGG代谢通路分析可以分为187类。对差异表达基因分析发现,部分基因与色素合成(眼黄素、黑色素、喋啶色素)及金属离子转运相关,还有6个细胞色素P450,3个细胞色素b561和1个细胞色素b560。研究表明,这些基因可能在珍珠颜色形成中发挥作用。     

正常与性早熟中华绒螯蟹的Y-器官转录组分析

性早熟是中华绒螯蟹养殖过程中普遍存在的一个问题。为发掘中华绒螯蟹性早熟相关的重要功能基因,实验采用Illumina Hiseq 2000高通量测序技术获得了正常与性早熟雌蟹的Y-器官转录组数据,并进行比较分析。结果显示,测序分别获得44 619 538和43 052 958个clean reads,比对发现2655个差异表达基因,Gene Ontology(GO)功能分类分析将文库中的差异表达基因归类到3大功能(生物过程、细胞组分和分子功能)的42个类别中。KEGG富集分析将文库中的差异表达基因富集到134条特定的KEGG代谢途径,其中4条是显著性富集,包括酮体合成和降解、丁酸甲酯代谢、神经营养因子信号通路和碱基切除修复通路。通过RNA-seq技术获得了丰富的中华绒螯蟹Y-器官转录组信息,为中华绒螯蟹新基因克隆、性早熟成因与预防和Y-器官的研究提供有价值的数据。     

低氧胁迫下中华圆田螺的肝脏转录组学分析

为了探究低氧胁迫下中华圆田螺(Cipangopaludina cathayensis)肝脏组织基因的差异表达,本研究通过高通量测序技术,分析中华园田螺低氧胁迫组(2.5 mg/L)和常氧组(6.9 mg/L)某些基因的差异表达,并对差异基因进行生物信息学分析,进一步采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)对关键差异表达基因进行验证。结果显示,测序共获得232 379条基因(unigenes),与对照组比较,低氧胁迫组筛到176个差异基因,包含64个上调基因和112个下调基因。GO功能注释分析显示,差异基因主要富集在生物学过程中的几丁质代谢过程和含氨基葡萄糖的复合代谢过程,细胞组分中的胶原三聚体成分,分子功能中的几丁质结合功能和糖衍生物结合功能。KEGG通路富集分析显示,差异基因主要集中于环境信息处理、遗传信息处理、代谢和生物系统这4大类通路。6个关键差异基因的RT-qPCR结果显示,热休克蛋白70B2和热休克蛋白β-6基因表达量上调,几丁质酶蛋白4、α-1胶原蛋白(XIV)、α-4胶原蛋白(XIV)、5-磷酸酶蛋白基因表达量下调,证实了转录组测序结果的可靠性。本研究发现,低氧胁迫激活了中华圆田螺适应缺氧的生理活动,并获得了低氧胁迫下中华圆田螺肝脏组织中相关功能基因的表达信息,为深入研究中华圆田螺响应低氧胁迫的调控机制提供了基础数据和理论依据。     

不同光周期条件下日本牙鲆尾部神经分泌系统转录组分析

为发掘日本牙鲆响应光周期变化的重要功能基因,采用新一代高通量测序RNA-seq技术分析8L∶16D、12L∶12D和16L∶8D等3个光周期条件下日本牙鲆尾部神经分泌系统(caudal neurosecretory system,CNSS)的基因表达变化。转录组测序结果显示,3个样品分别产生了5 807 622、6 147 140和6 116 872个Clean reads。分别对8L∶16D、12L∶12D和16L∶8D条件下的文库进行两两比较,共获得200个差异表达基因。GO分类分析表明,差异表达基因属于生物学过程、细胞定位和分子功能的42个类别。KEGG Pathway显著性富集分析差异表达基因共涉及29条代谢途径,包括糖酵解/糖异生、钙离子信号转导、血管平滑肌收缩和光信号转导等通路。上述结果不仅加深了对鱼类尾部神经分泌系统功能的认识,也为进一步探索硬骨鱼类光信号转导机制提供了多方面多层次的信息。     

基于转录组测序技术筛选花(鱼骨)卵巢发育相关基因

为筛选影响花■卵巢发育相关的基因,采用Illumina Hiseq技术对花■脑、卵巢和肝脏组织进行高通量转录组测序。结果显示,3个组织分别产生了49 484 132、47 540 538和50 622 304个clean reads,组装后共获得了99 878个unigenes,平均长度为1 430 bp。DE seq分析发现,在脑vs.卵巢组中特异性表达的基因数为2 305个,脑vs.肝脏组中特异性表达的基因数为839个,卵巢vs.肝脏组中特异性表达的基因数为1 474个,3个比较组共有的差异表达基因数为860个。GO分析发现,上述差异表达基因主要集中在初级代谢过程(primary metabolic process)、单细胞过程(single-organism process)、有机物代谢过程(organic substance metabolic process)等生物学过程中。KEGG pathway分析显示,一些与卵巢发育和减数分裂相关的信号通路得到了显著富集,如GnRH信号通路、类固醇激素合成、TGF-β信号通路、卵母细胞减数分裂等代谢通路。本研究结果丰富了花■的基因资源,可为花■的繁殖生物学研究提供基础数据。