全基因组关联分析揭示白羽肉鸡孵化性状的遗传基础

旨在揭示白羽肉鸡孵化性状的遗传基础。本试验以白羽肉鸡A、B两个公鸡群体为素材，测定A群体5个世代(556只)、B群体3个世代(398只)的40周龄种蛋受精率和孵化率，并利用55K SNP芯片对两个群体共954个健康个体进行基因分型。基于系谱和基因型信息计算的A群体的受精率遗传力分别为0.21和0.14。利用混合线性模型对受精率和孵化率进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。全基因组关联分析共关联到12个显著SNPs,分布在1、9、11、12、20号染色体上，其中有9个SNPs与受精率显著关联，有3个SNPs与孵化率显著关联，对A群体受精率高、低组各4只公鸡睾丸组织进行转录组测序，实时荧光定量PCR验证两个差异表达基因。全基因组关联分析筛选出9个与受精率相关的候选基因COPG1、ADAMTS18、FABP2、CDH8、SLCO4A1、ATP13A3、NELL2、VEZT和IGHMBP2;3个与孵化率相关的候选基因TMEM、SCO1和MYH1A。转录组测序与荧光定量PCR验证了两个与受精率相关的候选基因HMGCLL1和COA6。本研究...     

厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量QTL定位及候选基因分析

【目的】运用QTL分析厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量,挖掘影响该性状的候选基因,为厚皮甜瓜甜味性状的遗传改良奠定理论基础。【方法】以高糖材料VZX(V醉仙)为母本和低糖材料HP(高代自交系)为父本杂交衍生的F₂群体为研究对象,利用高效液相色谱仪测定果实赤道位置心部果肉蔗糖含量,从F₂群体中挑选蔗糖含量极端高和极端低的单株各20个,分别构建高蔗糖池和低蔗糖池,对双亲及混合池均进行全基因组重测序(约20×覆盖深度),定位蔗糖性状的关联区间,并结合生物信息学分析候选基因。【结果】厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量在F₂群体中基本呈正态分布,符合典型的数量性状遗传特征;对双亲及混池进行全基因组重测序,共获得有效数据32.62 G,Q20在95%以上,平均覆盖深度为17.76,比对到参考基因组上的总reads数目比例在98.72%~99.02%,测序数据质量高,参考基因组选择合理有效;在8号染色体定位到1个3.29 Mb的区间,共注释到108个基因;在初定位区间内获得1个参与糖酵解和糖异生生化过程的候选基因EVM0000647,在高糖和低糖亲本间编码区无非同义突变,但启动子区域具有大量差异位点,且表达量具有明显差异。【结论】极端混池测序(BSA)方法,在8号染色体上定位到1个影响厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量的QTL,大小为3.29 Mb,共注释到108个基因,其中候选基因EVM0000647,通过差异表达负调控厚皮甜瓜心部果肉蔗糖的积累。     

大型迪庆藏猪不同生长阶段肌肉生长差异基因及其调控通路分析

为筛选大型迪庆藏猪不同生长阶段肌肉生长差异的关键基因并分析其调控途径，以40、80和120 kg的大型迪庆藏猪为对象，基于RNA-seq技术对背最长肌组织进行转录组测序，对获得的测序数据进行拼接、比对、注释和差异分析，筛选与肌肉生长相关的差异基因进行STEM趋势分析、功能分析并构建差异基因互作网络。结果表明:1)10~40 kg阶段与40~80 kg阶段、40~80 kg阶段与80~120 kg阶段比较共检测到730 个、981 个基因显著差异表达；2)差异表达基因STEM趋势分析显示，共有4 个差异显著模块，模块11和14的差异基因先上调表达后轻微下调；模块9和10的差异基因先上调后下调表达；3)差异基因互作网络显示，10~40 kg vs 40~80 kg，FOS基因位于调控网络核心，与EGRs、CCL2和NOR-1等基因有互作关系，NOR-1基因上调导致肌肉生长速度加快，FOS基因下调抑制肌源性分化，EGRs基因下调导致胶原纤维束减少，CCL2基因下调导致肌肉再生受损；40~80 kg vs 80~120 kg，FOXO1、PDK4和PPARD等基因位于网络中心，SFRPs基因上调阻止成肌细胞终末分化，FZD7基因下调减缓肌纤维肥大速度，FOXO1下调导致肌生长抑制素mRNA下降减缓肌肉萎缩进程，PPARD与FOXO1均降低PDK4含量从而使肌肉丙酮酸脱氢酶复合物活性增强，对碳水化合物氧化和葡萄糖摄取增加，肌纤维变粗，与大型迪庆藏猪40至80 kg生长速度显著快于10至40 kg阶段，而80 kg之后缓慢下降的规律吻合；4)挑选了12 个差异基因进行qPCR验证，EGR1、SFRP1和FOXO1等12 个基因定量验证结果与转录组测序结果一致。综上，本研究利用RNA-seq技术筛选出12 个影响大型迪庆藏猪不同生长阶段肌肉生长的差异基因，可为解析地方猪肌肉生长的遗传调控机制、应用分子标记辅助选择提高迪庆藏猪瘦肉产量提供参考。     

多效唑影响朱顶红植株生长的转录组分析

朱顶红具有较高观赏价值,但其高花茎和叶太长成为其发展盆栽的限制因素。本研究应用不同浓度的多效唑（paclobutrazol, PBZ）对朱顶红进行处理,观测其表型性状的特征,并应用RNA-seq技术进行转录本分析。结果表明,PBZ对朱顶红的株高及叶片长度具有抑制作用,随着PBZ浓度的增加,其株高越矮,叶长逐渐变短,各处理间呈显著差异,成熟的花茎高度也随PBZ浓度的增加而降低。经转录组分析,Q20介于98.320%~98.450%之间,均值为98.385%,说明测序质量较好,可以用于后续分析。差异基因富集最显著的途径为苯并噁唑嗪酮类化合物生物合成途径。对差异表达基因的GO功能分类进行分析,在生物过程分类下的6个比对中,差异表达基因富集到的前3个词条分别是：代谢过程、细胞过程、单一生物过程。在细胞组成的6个比对中,差异表达基因富集到的前7个词条都是一致的,分别是细胞、细胞部分、膜、细胞器、膜部分、细胞器部分、大分子复合物,其富集相似度很高。在分子功能的6个比对中,前3个的富集词条分别是催化活性、绑定、运输活动。表明不同浓度PBZ主要通过影响植物体内各种生物学过程来调控朱顶红矮化,同时也涉及改变植物组织细胞组分以及调控分子功能来影响朱顶红矮化。KEGG功能分类中,代谢占比最大,都达60%以上。Pathway富集分析也显示差异基因显著富集在代谢途径和次生代谢产物的生物合成中。通过对代谢通路进行分析,表明影响脂肪酸的合成及丙二酰COA的提升是矮化的影响因素之一。木质素的大量合成和微管蛋白TUBA、TUBB的提升促使茎粗的增加。茉莉酸甲酯和不饱和脂肪酸类的提升和合成促使其抗性的提升。HSF、hsp70及HSP90基因表达的提升,提高了其耐热性。研究结果为进一步了解PBZ对朱顶红的影响机理奠定了基础,也为朱顶红育种提供了参考。     

烟草浸提液对番茄晚疫病菌的化感抑制效应机理研究

为探究烟草对番茄晚疫病菌的抑制效果及作用机制，采用烟草根、叶浸提液对番茄晚疫病菌每代处理并连续培养多代，每一代测定菌落直径和致病力，以筛选获得弱毒菌株；在培养基条件下研究弱毒菌株的生理变化和菌体形态并进行转录组测序。结果表明，在连续8代烟草浸提液作用下，各处理病菌的菌落直径减小且致病力降低。其中PI-R处理第7、8代的病情指数<10，据此确定第8代PI-R处理为番茄晚疫病菌弱毒菌株PIAS-R。与CK菌株相比，PIAS-R菌株的孢子萌发率、生物量和细胞壁降解酶活性显著降低，菌丝体形态明显畸变。转录组分析表明，在PIAS-R菌株中分别有1086/1565个基因显著上调/下调；差异表达基因在44个GO功能条目和83条KEGG通路中得到富集。烟草通过抑制番茄晚疫病菌生理性状，破坏菌体形态结构，影响内部基因表达，导致其对寄主的致病力减弱。     

低温胁迫下民猪骨骼肌的转录调控分析

为了揭示民猪优良种质特性的遗传机理，解析其低温适应机制。本试验将6头6月龄体重相近的雌性民猪随机分成2组，每组3头个体。对照组个体置于温度控制在（18±2）℃的猪舍内，试验组个体置于室外的半敞篷舍内饲养，环境温度从第1天的5℃/-5℃降到最后1天的-15℃/-24℃，共处理了58 d。两组个体均保证自由采食和饮水，试验结束后，屠宰全部个体，取背最长肌进行RNA-seq。筛选民猪骨骼肌受低温诱导的基因和lncRNA，并对它们进行功能注释以及两者间调控关系的分析。RNA测序分析显示，民猪在经历58 d的低温胁迫后，骨骼肌内86个基因发生了显著上调，16个基因发生了显著下调；112个lncRNAs发生了显著上调，74个lncRNAs发生了显著下调。在发生显著上调的基因中，有4个与神经系统相关的基因NTSR2、ARC、FOSL1和RCAN1发生了显著上调，7个与基质转运相关的基因SLC2A4、SLC2A5、SLC4A10、SLC19A2、SLC20A1、SLC28A1和SLC38A2，6个与炎症和免疫相关的基因AREG、CISH、OTUD1、TRIB1、GPA33和ITPKC均发生了显著上调。而与昼夜节律相关的ARNTL基因和抑制细胞增殖的RASL11A基因等发生了显著下调。低温胁迫下，差异表达基因显著富集到细胞凋亡、直肠癌和癌症的转录误调节通路，说明细胞的增殖和凋亡受到影响。显著变化的lncRNA主要以反式调控作用于靶基因，且与靶基因间的互作关系复杂，它们调控的靶基因富集到单纯疱疹病毒1感染通路、MAPK信号通路和范可尼贫血通路。此外，再无其他通路受到影响。低温胁迫影响了民猪的神经和免疫系统，使细胞内的物质转运发生了变化，细胞的生长、分化也受到了影响，但由于基因发生变化的倍数较小（1～2倍为主），且受影响的通路较少（仅3条），因此推测低温胁迫并未对民猪的骨骼肌造成严重损伤。     

抗松材线虫病马尾松种源的抗性相关基因分析

为了从转录组水平探讨抗病马尾松种源对松材线虫的响应机制。以抗病马尾松GD5种源为试验材料，普通马尾松SX1种源为对照，利用RNA-seq技术通过Illumina高通量测序平台对松材线虫诱导前后的试验材料进行转录组测序和差异基因表达分析。试验共获得65 889条unigenes，平均长度为906.85 bp，其中40 478条（61.43%）unigenes基于Nr、GO、COG、KEGG等多个公共数据库获得了功能注释。抗病马尾松GD5种源在接种松材线虫后差异表达基因数量为3 247条，包括2 308条基因表达显著上调，939条基因表达显著下调。其中有1 961条（60.39%）差异表达基因被注释到GO数据库中，有504条（15.52%）差异表达基因被注释到233 条pathway。普通马尾松SX1种源在松材线虫诱导过程中产生了更多的差异表达基因。两个马尾松种源富集的GO条目和pathway差异也较大。抗病马尾松GD5种源体内编码醛脱氢酶的5条基因和编码超氧化物歧化酶、过氧化物酶体原蛋白以及细胞色素b2的基因表达均显著上调，醛脱氢酶基因不仅富集于抗坏血酸和醛酸代谢途径中，还参与β-丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、组氨酸、精氨酸和脯氨酸等氨基酸的代谢途径；参与氨基糖和核苷酸糖代谢途径的6条几丁质酶基因表达均显著上调；参与单萜生物合成的短链脱氢酶/还原酶2b及参与倍半萜和三萜生物合成的长叶烯合酶基因表达均显著上调，而参与二萜类生物合成的1(10),5-格玛吖啶-4-醇合酶、萜烯合酶、α-松油醇合酶、异丙二烯合酶以及2-甲基-3-丁烯-2-醇合酶等表达均显著下调。抗病马尾松GD5种源对松材线虫的胁迫响应是多基因和多信号途径共同参与调控的复杂防御反应，是全局性系统性的响应模式。与抗性相关的醛脱氢酶、几丁质酶等编码基因为后期相关抗性基因的研究提供了参考。