鸡毒支原体MG-HY株感染鸡气管的转录组学分析

旨在进一步探究鸡毒支原体（MG）感染SPF雏鸡后气管基因组转录水平的变化,筛选出MG感染后参与气管黏膜炎性损伤的差异表达基因和调控通路。使用MG-HY株菌液按0.2 mL·羽^-1经点眼滴鼻感染SPF雏鸡,感染后收集气管组织利用RNA-Seq技术进行测序分析。转录组分析结果显示,在MG感染期间RNA-seq共筛选出3 112个显著（P<0.01）差异表达基因（DEGs）,其中,1 646个上调基因,1 466个下调基因。GO功能分析显示,差异基因主要涉及生物调节、刺激的反应、多细胞生物过程、细胞成分组织或生物发生等生物过程。KEGG-Pathway分析发现差异基因参与黏膜免疫信号传导通路,例如：细胞因子-细胞因子受体相互作用,细胞黏附分子（CAMs）,细胞外基质（ECM）受体相互作用、紧密连接、PPAR信号通路和MAPK信号通路等,表明这些基因参与了MG诱导的雏鸡气管炎症反应和损伤。使用qRT-PCR验证与黏膜免疫相关的13个差异表达的基因,其结果与转录组分析一致。本研究为进一步阐明MG感染导致宿主气管黏膜上皮损伤和黏膜免疫机制提供了基础。     

花生MAPK基因的筛选和盐胁迫分析

促有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)在植物生长发育及抗逆胁迫过程中发挥重要作用。为了解花生中MAPK基因的情况,利用RNA测序技术对花生耐盐突变体(S2)和对照(S4)进行了转录组分析,筛选出了14个MAPK基因,位于花生野生种基因组A组的6条染色体上。聚类分析表明,花生14个MAPK基因中13个可以聚到已报道的4个亚类中。利用花生S2和S4构建了盐胁迫处理前后的表达谱,根据调整后的P值,筛选出6个MAPK基因在S2和(或)S4受盐胁迫诱导表达,分别属于A(1个)和D亚类(5个)。为花生MAPK基因的功能验证和利用奠定了基础。     

ZBED6基因对巴马香猪脾发育的作用机制分析

ZBED6基因作为一个转录因子,能够与IGF2结合进而调节肌肉的生长发育。但其在脾生长发育中的作用尚不清楚,本研究利用RNA-seq测序技术比较ZBED6基因敲除巴马香猪（ZBED6-KO）和同日龄野生型巴马香猪（WT）的脾组织转录组,探究ZBED6基因对巴马香猪脾组织的发育影响。利用t检验对ZBED6-KO猪和WT猪脾组织大小的表型差异及ZBED6直接调控的靶基因IGF2的表达量进行显著性分析。提取ZBED6-KO猪和WT猪脾组织的总RNA,在Illumina Hiseq 2500平台进行RNA-seq分析。以猪Sus scrofa11.1为参考基因组,用转录组分析的标准流程筛选ZBED6-KO猪和WT猪脾组织中的差异表达基因。用DAVID在线网站对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。然后,随机选取7个差异表达的基因,利用实时荧光定量PCR技术验证测序结果的准确性与可靠性。结果显示,与WT猪相比,ZBED6-KO猪脾的重量和IGF2基因表达量均显著增加（P<0.05）,表明ZBED6基因的敲除对巴马香猪脾组织的生长发育有一定的促进作用。测序结果显示,各样本至少获得4G的数据量,每个样本的Clean Ratio及Q30比率均在90%以上,83.94%以上的reads可比对在猪的参考基因组上,表明测序数据质量良好,真实可靠;对测序数据进行转录组分析,共筛选到161个差异表达基因,其中上调基因90个,下调基因71个;差异表达基因的层次聚类分析显示,ZBED6-KO猪的3个个体（spleen1、spleen3、spleen6）的表达模式相似,WT的3个个体（spleen2、spleen4、spleen5）的表达模式相似,进一步证明测序数据的准确可靠;GO和KEGG富集分析中,富集到10条显著的GO条目以及5条显著的信号通路,2条与肌肉发育相关的通路;实时荧光定量PCR试验随机检测7个差异表达基因的表达模式与RNA-seq分析结果相一致,证实了测序数据的可靠性。以巴马香猪为模型,利用RNA-seq技术研究ZBED6基因的敲除对中国地方猪脾发育的作用影响,为挖掘ZBED6基因的更多功能提供了基础。     

基于RNA-seq结果开发猪SSR标记

旨在开发猪SSR标记,为猪遗传多样性分析、亲缘关系鉴定、标记辅助选择等奠定基础。本研究基于前期对6月龄大白猪和马身猪背最长肌RNA-seq结果,根据SSR在染色体上的分布、碱基类型、重复次数等的差异随机筛选154个位点,设计合成SSR引物,进行PCR扩增、PAGE检测及克隆测序验证,开发多态性SSR标记。利用开发的SSR标记对马身猪、大白猪、晋汾白猪及山西黑猪等4个猪种各30头6月龄个体进行遗传多样性分析,以评价所开发SSR标记的应用效果。结果,从36 693条转录组Unigene序列中搜索到10 488个SSRs位点,纯合型SSR为9 424个,复合型SSR为1 064个,分布于6 953条Unigene序列,其中4 727条Unigene含有单个SSR,2 226条Unigene含有2个及以上SSRs,SSR发生频率为18.95%,出现频率为28.58%。优势SSR重复类型为单、三、二核苷酸重复,其重复次数主要集中于5~22次;优势重复基序序列类型为A/T、AC/GT、GCC/GGC,长度类型为10~20 bp。随机筛选154个位点进行验证,共有124对引物扩增出清晰、特异的条带,扩增效率为80.52%,其中25对SSR引物具有多态性,占比为16.23%。利用25对SSR引物对4个猪种共120个个体进行遗传多样性分析,共识别到131个等位基因,等位基因数为2~7个,平均等位基因数为5.24,平均有效等位基因数为3.487 1,平均PIC为0.646 7,呈高度多态,总体表现出较高的多样性。本研究结果表明,基于猪转录组测序结果开发SSR标记是可行的,结果丰富了猪可用SSR标记数据库,且开发的SSR标记准确可靠,多态性高,可用于猪的遗传多样性分析。     

转录组测序技术在鉴定小麦染色体臂置换系染色体组成上的应用

为给染色体片段置换系的快速鉴定提供新的技术手段,用3个以普通小麦品种中国春(Chinese Spring,CS)为背景的野生二粒小麦(TTD140)染色体臂置换系(chromosome arm substitution line,CASL)进行转录组测序,并结合SNP分析,获得纯合的SNP,用于鉴定CASL材料中TTD140的置换区段。结果发现,CASL3AL的SNP主要分布在染色体3A的108～750 Mb区段;CASL7BS的SNP分布于染色体7B的0～536 Mb和5A的22～482 Mb区段;CASL4AL的SNP分布比较复杂,除集中在4A的40～745 Mb、7B的0～570 Mb以及5B的410～675 Mb外,还在1A、2A、3A、7A、2B、2D、5D、6D和7D染色体上成簇分布,表明该材料除在预期的染色体4A上保留TTD140的大片段外,还在其他染色体上残留许多TTD140小片段。通过97对多态性SSR标记验证CASL3AL的染色体组成,发现84对标记能检测到TTD带型,其分布范围与转录组数据鉴定结果基本一致。对SNP富集区域的320 bp PCR产物直接测序,发现CASL3AL与CS之间存在7个SNP位点,但与TTD140以及Zavitan参考序列一致。因此,本研究利用转录组测序技术能够有效鉴定小麦染色体片段置换系材料的染色体组成,且比传统的分子标记技术准确、方便、快捷。     

小麦近等基因系幼穗二棱期转录组分析

抽穗期是与小麦适应性直接相关的一个很重要的性状,直接或间接影响小麦的产量和抗性。为明确控制抽穗期的关键表达基因,以抽穗期分别为196d和184d的小麦近等基因系Y57和96-2为材料,对其二棱期幼穗分别构建转录组测序文库,利用Illumina HiSeq 2500平台进行RNA-seq测序;将获得的clean read与中国春参考序列比对,得到unique read,采用FPKM法计算基因表达量,对差异表达基因进行功能注释、GO和COG功能分类以及KEGG通路分析。结果表明,供试材料经过测序获得质量不低于30的碱基比例(Q30)均高于85.5%;Y57和96-2分别有60 246 194和60 963 580条clean read,其中63.11%和69.51%能与参考基因组序列匹配。共筛选到395个差异表达基因,有382个基因得到功能注释;有298个基因获得GO功能注释,主要涉及细胞组分、结合、细胞反应和代谢过程;COG注释的基因主要涉及一般功能、信号转导机制和转录;KEGG功能注释分析发现,显著富集在光合作用-天线蛋白通路上的基因均上调表达。编码丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A的基因在Y57中几乎不表达,而在96-2中表达量较高。进一步分析发现,多个与生长发育、抽穗开花相关的转录因子在两个材料中的表达差异显著。此结果可为深入研究抽穗期相关基因和穗发育调控机制奠定基础。