感染“褐色沉积症”虾夷扇贝的外套膜转录组测序及差异表达基因分析

为分析“褐色沉积症”形成分子机制,探究筏式养殖虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)贝壳内侧褐色沉积症状形成原因,采用Illumina高通量测序平台对感染“褐色沉积症”虾夷扇贝和健康虾夷扇贝外套膜组织进行转录组测序分析。结果显示,患病和健康扇贝外套膜分别获得43862251和41806737条clean reads。经参考基因组比对分析,患病和健康扇贝外套膜表达基因数量分别为17835个和16816个,差异表达基因208个,其中上调基因170个,下调基因38个。选取6个差异表达基因进行荧光定量PCR (q RT-PCR)验证,结果证明转录组测序分析可靠。GO功能富集发现差异基因主要富集在几丁质代谢、含氨基葡萄糖化合物代谢、几丁质结合和氨基糖代谢等与几丁质合成代谢相关的通路;KEGG通路富集分析发现差异基因主要参与内质网蛋白质合成、内吞作用、剪接体和谷胱甘肽代谢等途径;对差异表达倍数显著的前40个基因分析发现,编码类咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl-Co A O-methyltransferase-like,CCOAOMT-L)、类1-氨基环丙烷-1羧酸...     

急性盐度胁迫对日本黄姑鱼肌肉组织转录组的影响

盐度是影响鱼类各种生理活动的重要环境因素,为探讨急性盐度胁迫对经济海水鱼类日本黄姑鱼基因表达水平的影响,实验基于Illumina HiSeq~(TM) 2500高通量测序平台,对不同盐度条件下日本黄姑鱼幼鱼肌肉组织进行转录组测序并开展生物信息学分析。结果显示,高盐组、低盐组和对照组分别获得46 379 598、36 130 844和38 715 820条Clean reads,总碱基数分别为5.27、4.87和5.53 GB。经组装得到91 667条转录本,去冗余后拼接得到61 601条Unigenes。与对照组相比,高盐组和低盐组分别有2 230和1 377个差异Unigene上调,1 959和2 447个差异Unigene下调,随机选取6条差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序一致。通过对显著差异表达基因进行筛选,在高盐组和低盐组中分别发现21和41个差异表达基因与离子通道相关,共有的离子通道相关基因为15个,其中14个基因表达趋势一致。而在高盐组和低盐组发现的离子转运体基因分别为6和10个。GO功能富集分析发现,差异基因显著富集在蛋白酶体、补体激活方面,KEGG通路富集分析发现,差异基因富集在绑定、催化活性、信号传导和分解代谢等方面。研究表明,日本黄姑鱼对急性盐度胁迫的适应可能是一个涉及多组织和多基因的复杂过程,盐度变化能够影响肌肉组织的离子通道、离子转运体,蛋白降解和免疫系统功能。研究结果为今后深入开展日本黄姑鱼盐度适应的调控机制及养殖育种研究提供了参考。     

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。     

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。     

脊尾白虾对低氧响应的转录组学分析

本研究通过高通量测序,分析低氧胁迫下脊尾白虾(Palaemon carincauda)某些基因的差异表达,获得10.62 Gb高质量测序数据,组装得到155113条转录本和118953条Unigene。注释Unigene 37580条。其中,33659条Unigene与Nr蛋白数据库基因同源;11275条Unigene注释到KEGG数据库,归类到223个代谢通路。低氧胁迫产生1392条差异表达基因,包括311条上调基因和1081条下调基因,784条差异基因得到注释,并富集到抗氧化活性、细胞连接、蛋白结合转录因子活性、多细胞生物过程、复制和生殖等过程,表明低氧胁迫激活了虾体适应缺氧的一系列生理活动。其中,低氧胁迫下,低氧诱导因子1(HIF1) 2个亚基HIF1α和HIF1β表达量上调;实时定量测定证实,在胁迫的后期,脊尾白虾肝胰脏和鳃HIF1α和HIF1β明显上调,推测脊尾白虾细胞在低溶氧环境下诱导HIF产生,刺激机体增加血液氧的供应能力。同时,低氧胁迫下,脊尾白虾差异基因富集到糖酵解/葡萄糖生成、精氨酸和脯氨酸代谢和丙酮酸代谢等通路,表明虾体缺氧使糖酵解等无氧代谢途径增强,同时促进了部分糖类和氨基酸的代谢。另外,低氧胁迫下,脊尾白虾溶酶体通路、吞噬通路、过氧化物酶体通路和内吞作用通路的差异基因较多,推测低氧诱导因子可能通过抑制线粒体生物合成和活化线粒体自噬来降低线粒体氧耗。     

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。     

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。     

基于转录组测序技术挖掘长吻鮠生长关键基因

为挖掘我国名优鱼类长吻鮠 (Leiocassis longirostris)生长相关基因,本研究运用Illumina高通量测序技术比较分析了快速生长组[平均体质量为(534.02±53.68) g]和缓慢生长组[平均体质量为(108.41±4.96) g]各9尾长吻鮠的脑组织基因表达谱。测序共获得267 404 674个高质量测序片段(clean reads),通过2种不同生长速率长吻鮠脑组织转录组比较筛选出518个差异表达基因,其中,412 个基因表达量上调,106个基因表达量下调。对12个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证的结果与转录组测序结果一致。GO功能分类显示,大量差异表达基因富集到生长(growth)、生长因子活性(growth factor activity)和激素介导的信号通路(hormone-mediated signaling pathway) GO条目中。KEGG富集分析显示,一些差异表达基因在MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、转化生长因子β信号通路(TGF-beta signaling pathway)、钙离子信号通路(calcium signaling pathway)和神经活性配体–受体相互作用(neuroactive ligand-receptor interaction)等途径中富集。根据GO功能注释和KEGG富集分析,筛选出gnrh、thr、egr1、fgf18、sst、gipr、cart和crf等基因是调控长吻鮠生长发育的关键候选基因。本研究结果为后续深入研究长吻鮠生长调控机制提供了重要的参考资料。     

豹纹鳃棘鲈差异流速下肝脏转录组分析

水流速度是影响鱼类生长的重要环境因子之一.为探究豹纹鳃棘鲈(Plectropomus leopardus)在不同流速条件下相关基因的功能和表达情况,利用RNA-Seq技术对差异流速下的豹纹鳃棘鲈肝脏组织进行了转录组分析.挑选相同繁育批次中规格一致的豹纹鳃棘鲈幼苗,分别在正常流速(0.1 m·s?1,Low flow v...     

枯草芽孢杆菌对氨氮应答的转录组及sRNA分析

为探索枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)脱氮的分子机制，筛选枯草芽孢杆菌对氨氮的分子生态学应答相关候选基因及small RNA(sRNA)，本研究对处于富含氨氮环境和对照组的枯草芽孢杆菌R47进行原核链特异性转录组及sRNA分析，并采用Real-time PCR方法检测差异表达基因的相对表达量。结果显示，平均每个测序样本得到约1.40×107条reads。对照组与处理组DESeq2分析得到3918个差异表达基因，并富集在KEGG数据库中的176个信号通路，其中，包括8个与适应富含氨氮环境相关的信号通路(细菌双组分系统通路、精氨酸生物合成、嘌呤代谢等)，同时发现，epsA、tasA、sinR、glnR、glnA、tnrA和ureABC基因可能参与枯草芽孢杆菌对氨氮的应答过程。经sRNA分析获得已注释的枯草芽孢杆菌sRNA 62条。对sRNA靶基因的分析结果显示，其有3960个对应的潜在靶基因，主要参与碳水化合物运输和新陈代谢、氨基酸转运和代谢、转录过程，其中，sRNA2073和sRNA2182对应的靶基因分别为sinR和tnrA。Real-time PCR结果显示，argH、codY、argG、glnA和glnR基因的相对表达量变化与转录组测序结果一致。本研究为进一步探究枯草芽孢杆菌污水脱氮的分子机理提供参考数据。     

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。     

慢性盐度胁迫下金钱鱼卵巢转录组分析

为了阐明盐度胁迫对金钱鱼(Scatophagus argus)代谢和生殖的影响,采用RNA-seq技术对低盐组(5)、对照组(25)和高盐组(35)处理40 d后的2龄性成熟金钱鱼卵巢进行转录组分析。结果发现,金钱鱼卵巢转录组测序获得raw reads共398681318,clean reads共396910398。从低盐胁迫相对对照组(5 vs 25)和高盐胁迫相对对照组(35 vs 25)中分别筛选到373个和874个差异表达基因(DEGs)。与对照组相比,低盐胁迫后氨基酸代谢相关基因(sds、bhmt)和脂肪酸代谢相关基因(pnpla2)显著下调;高盐胁迫后pgr、cyp17a1和ers1等生殖相关基因显著下调。KEGG通路富集分析发现,低盐胁迫组相对对照组显著富集与代谢相关的通路为半胱氨酸和甲硫氨酸代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成代谢,脂肪酸生物合成,脂肪酸代谢,皮质醇的合成和分泌,醛固酮的合成和分泌,脂肪细胞脂解的调节等;高盐胁迫组相对对照组中显著富集的与生殖相关的通路为雌激素信号传导通路。这些结果表明,氨基酸和脂肪酸的代谢调控可能在金钱鱼卵巢的低渗透压调节中起重要作用...