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。     

Dual RNA-seq技术及其在宿主-病原体相互作用中的研究进展

利用转录组测序技术(RNA-seq)进行转录组分析是了解病原体入侵宿主分子变化的重要工具,与RNA-seq相比,Dual RNA-seq技术无需分离两物种,只需构建一个转录组文库,便能同时对两个(或多个)研究对象进行测序和分析,能够直观的揭示病原体和宿主相互作用过程中转录组学动态变化。同时还可以通过互作模型图获得物种间基因的调控关系,预测两物种相互作用的机制,被广泛应用到人类疾病和生物感染模型的相互作用研究中。为了解Dual RNA-seq技术及其在宿主-病原体相互作用研究中的前景,本文对Dual RNA-seq在宿主-病原体相互作用研究进展进行综述。     

大麦根系响应湿害胁迫的转录组分析

湿害是影响大麦产量和品质的主要非生物胁迫之一。为进一步明确大麦响应湿害胁迫的应答机理,本研究以耐湿大麦品种泰兴9425为材料,利用高通量转录组测序(RNA-seq)技术,比较不同湿害胁迫时间下的基因表达差异。结果表明,湿害胁迫12 h后获得1 436个差异表达基因,而胁迫48 h后获得2 090个差异表达基因,其中共同上调表达基因286个。GO富集分析发现,涉及代谢过程、细胞膜、催化活性等的差异表达基因占比最多。KEGG富集分析发现,差异表达基因主要富集于糖酵解、类黄酮生物合成、乙烯合成等代谢通路。对7个耐湿相关的候选基因进行qRT-PCR分析,发现差异表达基因的表达量变化趋势与RNA-seq结果一致。     

玉米苗期根部比较转录组分析揭示耐盐性差异机制

以耐盐自交系郑58和盐敏感自交系昌7-2为材料,分析供试材料在无胁迫(CK)和200 mmol/L NaCl溶液胁迫下5 h的转录组数据。与无胁迫(CK)相比较,在郑58和昌7-2分别鉴定出390和421个上调、390和421个下调差异基因。对耐感材料间共同上调和郑58特有上调DEGs进行GO富集、REVIGO分析和KEGG富集分析以及重点通路分析结果表明：郑58和昌7-2间共同上调DEGs显著富集的条目包括对活性氧代谢过程的调节、内质网应激反应等GO条目;郑58特有上调显著富集含氧化合物的反应、对化学物质的反应等GO条目。共同上调DEGs仅在共单萜生物合成的代谢通路上显著富集;郑58特有上调DEGs在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成等6个通路上显著富集。在植物激素信号转导、苯丙烷生物合成两个通路上分别有9和7个相关基因,耐盐自交系郑58上调的转录因子在MYB和NAC家族分布数量较多。植物激素信号转导、苯丙烷生物合成通路相关的基因以及MYB和NAC家族基因可能与玉米耐盐性密切相关。     

刺参响应灿烂弧菌侵染的基因组DNA甲基化水平和转录组差异及其关联分析

为探讨病原菌胁迫下刺参(Apostichopus japonicus)基因组DNA甲基化水平和转录组表达的差异,本研究采用人工攻毒侵染胁迫,获得刺参化皮体壁组织,并以未攻毒组的健康体壁组织为对照,对刺参2种体壁组织进行全基因组甲基化测序(WGBS)和转录组高通量测序,解析刺参体壁基因组DNA甲基化差异,筛选响应病原胁迫的差异甲基化区域和差异表达基因。同时,通过基因组甲基化和转录组联合分析,筛选负相关关联基因,为解析刺参响应灿烂弧菌(Vibrio splendidus)侵染的分子机理提供基础数据。结果显示,刺参对照组和侵染组基因组总甲基化水平分别为(3.59±0.04)%和(3.87±0.27)%,侵染组甲基化水平显著升高;在发生甲基化的位点中,攻毒组和对照组的mCpG占比分别为83.06%和81.91%,mCpG为最主要的甲基化形式。本研究共筛选出差异甲基化区域(DMRs) 626 677个,注释到23 706个功能基因。转录组测序共检测到29 290个基因,筛选到差异表达基因496个,其中,上调基因214个,下调基因282个。在基因组甲基化与转录组的关联分析中,筛选到180个负相关关联基因,其中,差异甲基化区域位于启动子区域的负相关基因为60个。对负相关关联基因的GO和KEGG富集分析,筛选到相关通路和LRR、hsp20和CARD等关键基因。本研究将为解析刺参抗病的表观遗传调控机制提供数据,也为刺参抗病性状选育提供科学参考。     

长江刀鲚选育群体转录组EST-SSR的分布特征分析

本研究利用MISA软件挖掘长江刀鲚(Coilia ectenes)肌肉和肝脏转录组中的微卫星标记,为刀鲚选育群体的种质资源评估和分子标记辅助育种奠定基础。结果显示,从71869条Unigenes中共获得33896条重复单元长度为1~6碱基的微卫星序列;刀鲚转录组中不同类型微卫星的重复基序具有不同的分布特征,其中,单核苷酸重复、二核苷酸重复和三核苷酸重复为主要的微卫星重复类型,分别占总微卫星数目的34.94%、49.47%和13.34%;不同微卫星重复类型的优势重复基序亦有所不同,其中,A/T为单核苷酸重复基序的优势重复基序占86.25%,AC/GT为二核苷酸重复基序的为优势重复基序占75.25%,AGG/CCT为三核苷酸重复基序的优势重复基序占28.57%;不同微卫星重复基序核苷酸的数量和重复次数亦有所不同,重复次数伴随着重复单元中核苷酸数量的增加而呈现降低的趋势;从100对四核苷酸重复的SSR引物中筛选获得了16对多态性微卫星标记,并以此为基础,对长江刀鲚选育群体(F3)的遗传学特征进行了初步评估,结果显示,长江刀鲚选育群体F3的平均有效等位基因数(Ne)、平均观测杂合度(Ho)、平均期望杂合度(He)和Shannon多样性指数I分别为1.7580、0.3414、0.3977和0.6278。以上结果表明,基于刀鲚转录组数据批量开发微卫星是切实可行的,所开发的多态性微卫星标记能够应用于长江刀鲚选育群体的遗传背景评估和进一步的遗传育种研究。     

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。     

嗜水气单胞菌感染翘嘴鳜头肾转录组分析

嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)是严重危害翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)养殖生产的主要病原之一,为揭示嗜水气单胞菌感染翘嘴鳜后宿主基因表达水平的变化,筛选免疫相关基因,解析翘嘴鳜应答病原细菌感染的分子机制,本研究以病原嗜水气单胞菌感染翘嘴鳜,于感染24 h后,采集感染组与对照组翘嘴鳜头肾组织,采用Illumina Hiseq 2000进行了RNA-Seq分析,原始数据拼接后组装共获得53 040个单基因(unigene)。基因差异表达分析结果显示,感染组和未感染组翘嘴鳜存在526个差异表达基因,包括254个上调基因和272个下调基因,其中,免疫相关的显著上调的差异基因主要有炎症和免疫原性细胞因子白介素、补体系统、MHCⅠ型抗原提呈、溶菌酶、丝氨酸蛋白酶抑制因子、泛素蛋白连接酶等。GO富集分析发现,差异基因主要涉及免疫应答反应和炎症反应等,经KEGG富集分析显示,89个通路富集显著,免疫相关的代谢通路主要有内吞作用和吞噬体等。此外,实时荧光定量PCR验证结果表明,所选取7个差异表达免疫相关基因与RNA-seq结果具有相似的表达趋势。本研究为揭示翘嘴鳜对病原微生物感染的防御分子机制奠定了理论基础。     

碱胁迫下脱落酸对两种苹果砧木幼苗根系生长的影响

土壤是制约苹果根系生长的主要因素。为了进一步分析苹果砧木根系对碱胁迫的响应，首先对两种耐碱性不同的苹果砧木幼苗——富平楸子（Malus prunifolia）（耐碱性强）与平邑甜茶（M. hupehensis）（耐碱性较弱）的根系结构和脱落酸（ABA）含量进行了分析。之后，又对富平楸子进行了转录组分析。在碱胁迫15 d后，和富平楸子相比，平邑甜茶幼苗的根系生长明显降低。两种砧木幼苗根系中脱落酸（ABA）含量均在48 h增加，但平邑甜茶根系中ABA含量的增加幅度较小。qRT-PCR分析结果显示，在富平楸子中，CIPK1和AHK1表达量在24 h和48 h上调。而在平邑甜茶中，AHK1表达量在48 h有缓慢的上升，CIPK1的表达量下调。这些结果表明，碱胁迫下，ABA含量的增加可能促进根系的生长，提高植物耐碱性。