柑橘大实蝇低覆盖度基因组及其分析

为探究柑橘大实蝇Bactrocera minax的全基因组信息,以海关口岸截获的柑橘大实蝇样本为材料,提取DNA后构建350 bp短片段文库,采用Illumina二代测序平台开展全基因组测序,进行基因组组装、完整性评估和注释分析。结果表明,柑橘大实蝇的基因组大小为368.14 Mb,重复序列占比为16.27%,杂合率为0.79%,属于中等杂合度基因组。基因组组装得到43 124条contigs,contig N50长度为94 994 bp。BUSCO评估显示,组装的基因组可完整覆盖98.80%昆虫保守的单拷贝直系同源基因,表明该组装的完整性很高,可以满足后续分析。通过EVM注释流程整合了从头预测、同源预测和基于转录组预测等不同方法的注释结果,共预测到35 655个蛋白编码基因,其中24 343个基因有功能注释。     

哈茨木霉Th-33全基因组序列测定与分析

利用Hiseq2500高通量测序平台对哈茨木霉Th-33全基因组进行序列测定,获得196个scaffolds,共预测了10849个基因,平均长度为1776 bp(GenBank登录号:PRJNA272949)。以GO(gene ontology)数据库对预测出的基因做基因注释,共注释基因6238个;以KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomespathway database)数据库对预测出的基因做基因注释,有6789个基因注释到279条KEGG代谢途径。KEGG富集分析显示,对氨基苯甲酸甲酯降解代谢通路涉及基因最多,有232个基因;其次是双酚降解代谢通路,有206个基因。利用Rfam数据库对基因组序列进行RNA分类预测,共分为25个类别,包含7123个基因,其中涉及基因最多的为转录后修饰、蛋白质翻转和分子伴侣一类。比较了哈茨木霉、深绿木霉、绿木霉以及里氏木霉基因组中重寄生相关的碳水化合物活性酶、蛋白酶及次生代谢相关基因。研究结果有助于深入了解木霉菌的生防机制、推动木霉菌功能基因的挖掘和利用。     

具有III型分泌系统的Pseudomonas moraviensis FP1761植物益生功能及其全基因组分析

 本研究从节瓜根际分离到一株具有防病促生功能的荧光类假单胞菌FP1761。该菌株对部分植物病原真菌和细菌具有拮抗能力,能够解钾、解有机磷和无机磷,可产生氨、蛋白酶、嗜铁素、吲哚乙酸。生物测定表明菌株FP1761可显著促进小麦生长。生理生化、平均核苷酸相似度、16S rDNA和多基因分析将FP1761鉴定为摩拉维亚假单胞菌(Pseudomonas moraviensis)。菌株FP1761基因组草图全长6.12 Mb,(G+C)含量为59.9%,共编码5467个基因序列。将该菌株与种内3个代表性菌株进行泛基因组和核心基因组分析,共产生 4 357个共有基因,菌株FP1761特有基因327个。利用antiSMASH对菌株次生代谢基因簇进行预测,发现其含有8个潜在的次生代谢产物基因簇。其中两个基因簇与嗜铁素pyoverdine合成相关,未见聚酮类合成基因。基因组分析发现,该菌株具有与病原性假单胞菌相似的III型分泌系统,但丢失了效应蛋白调控因子hrpS和转运相关的hrpH和hrpK1基因。对全基因组扫描,菌株FP1761仅保留了病原性假单胞菌的保守效应蛋白AvrE和HopAA1-1。FP1761是目前已发现的唯一具有III型分泌系统的摩拉维亚假单胞菌。本研究表明摩拉维亚假单胞菌FP1761具有潜在的植物防病促生功能,但其III型分泌系统与植物益生互作机制有待进一步解析。     

内生真菌HND5菌株抗香蕉枯萎病菌相关非核糖体多肽合成酶基因簇的鉴定

为明确帚枝霉属内生真菌Sarocladium brachiariae HND5菌株具体的抑菌活性物质,在全基因组测序数据的基础上,利用生物信息学对抑菌活性物质合成基因簇进行定位,通过聚类分析和系统发育树分析对基因簇合成产物进行鉴定,并通过基因缺失突变构建及代谢组分析确定具体的抑菌活性物质。结果显示,HND5菌株共含有7个非核糖体多肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)基因簇,聚类分析结果表明基因簇29合成产物为噬铁素,基因簇30合成产物为类环孢霉素类抗菌多肽;系统发育树结合生物信息学结果显示基因簇30合成产物与已知环孢霉素结构差异大,为一个新型非核糖体多肽;将基因簇30 NRPS基因缺失突变后,HND5菌株丧失抑菌活性;同野生型菌株相比,基因簇30 NRPS基因缺失突变体缺失一个分子量为887.54 Da的多肽类物质。表明HND5菌株的抑菌活性物质为一个分子量为887.54 Da的新型类环孢霉素非核糖体多肽,基因簇30负责该多肽的生物合成。     

假茄科雷尔氏菌菌株RSCM的全基因组测序及基因组比较分析

为丰富假茄科雷尔氏菌Ralstonia pseudosolanacearum基因组数据库并探索其致病机理，以前期从南瓜上分离的菌株RSCM为研究对象，采用第二代Illumina平台与第三代PacBio平台相结合的测序技术对其进行全基因组测序，利用SMRT Link、Arrow和eggNOG等软件对测序得到的原始数据进行组装、拼接和注释，并通过比较基因组方法分析其与菌株GMI1000的差异。结果表明，菌株RSCM基因组大小约为6 000 712 bp，由3 788 542 bp的环形染色体和2 212 170 bp的环形宏质粒组成，含有5 047个编码基因，其中分别有3 579、4 240、3 171个基因获得GO、COG和KEGG数据库的注释；在菌株RSCM基因组中预测到58个tRNA、4个5S rRNA、4个16S rRNA、4个23S r RNA和4个ncRNA，含有5个前噬菌体序列和35个基因组岛。ANI分析发现研究对象与菌株GMI1000的亲缘性最近，ANI值为99.0%；基因组对比分析结果显示，与菌株GMI1000相比，菌株RSCM中存在易位、倒置、易位兼倒置的基因有571个...     

云杉花墨天牛转录组分析及其生物防治相关基因筛选

为明确云杉花墨天牛Monochamus saltuarius的基因组功能信息，并筛选其生物防治相关基因，利用Illumina Novaseq 6000平台对云杉花墨天牛成虫进行转录组测序和生物信息学分析，并在NR、GO和KEGG数据库进行基因功能注释。结果显示，共获得190.06 Gb的云杉花墨天牛有效转录组数据，得到35 728个unigene，平均长度为1 270.83 bp，组装得到58 142个转录本，N50长度为2 135 bp。所得unigene在NR数据库中比对注释到相似基因数量占比最高的物种为光肩星天牛Anoplophora glabripennis，达到63.83%，在GO数据库中按功能注释分为生物学进程、细胞组分和分子功能3大类60个亚类，在KEGG数据库注释到44条代谢通路中。根据基因注释信息进一步挖掘出具有生物防治潜力的嗅觉相关基因43个、蜕皮相关基因149个、几丁质代谢相关基因35个、飞行相关基因6个和木质纤维素相关基因39个，可作为后期开发新的分子工具和云杉花墨天牛生物防治技术的备选靶标基因。     

梨小食心虫雄成虫、蛹和幼虫的转录组比较分析

为挖掘杀虫剂靶标及解毒代谢和抗药性相关基因，利用高通量测序技术对梨小食心虫Grapholita molesta雄成虫、蛹和幼虫进行转录组测序和数据组装，并对转录组数据进行功能注释和比较分析。结果表明，对梨小食心虫雄成虫、蛹和幼虫测序所得高质量reads组装得到195 473个转录本，含有158 206条unigene，其中有71 762条unigene在至少1个数据库中能获得功能注释，有8 186条unigene在所有数据库中均能获得注释，分别占unigene总数的45.36%和5.17%。在GO数据库中共有45 810条unigene的注释划分到56个不同功能区中，鉴定到240个与解毒代谢相关的基因，包括61个羧酸酯酶（carboxylesterases，CarE）基因、38个谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）基因、92个细胞色素P450酶基因和49个ABC转运蛋白基因。雄成虫和蛹之间共注释到262个代谢通路，包括42 143个基因，其中差异表达基因有1 561个；蛹和4龄幼虫之间共注释到232个代谢通路，包括39 127个基因，其中差异表达基因有1 095个；雄成虫和4龄幼虫之间共注释到235个代谢通路，包括41 436个基因，其中差异表达基因有1 582个。选择ABC转运蛋白基因进行深入分析，可划分为8个亚家族；对6个ABC转运蛋白基因进行实时荧光定量PCR验证，显示其表达情况与转录组分析结果基本一致，表明转录组分析结果可靠。     

木贼镰孢菌D25-1全基因组序列的测定及结构分析

 木贼镰孢菌是多种植物的病原菌,也具有益生作用,功能复杂多样。本研究基于Illumina Hiseq 4000和PacBio平台对木贼镰孢菌D25-1全基因组序列进行了测定及组装,共组装出16个基因组片段,GC含量48.01%,总长40 776 005个碱基,Gap数为0。对内含子、外显子、基因长度、非编码RNA、重复序列等基因组信息均进行分类统计,外显子40 110个,总长19 787 286 bp,内含子26 281个,总长2 290 434 bp,多数基因长度为500~1 499 bp,tRNA 333个,rRNA 71个,sRNA 69个,snRNA 31个,miRNA 108个,共预测的重复序列1 713 918 bp,占基因组4.2033%。比较基因组学分析发现木贼镰孢菌组装结果较好,特有基因3 483个和共有基因1 805个,并对共有基因进行了COG分类注释。基因家族分析发现2 500多个单拷贝同源基因。构建进化树发现木贼镰孢菌和假禾谷镰孢菌的遗传距离最近,在全基因组水平上确定了其进化地位。本研究为基因表达的调控机制、基因功能演化分析、病害防控等研究提供基础的数据。     

向日葵菌核病生防菌株的筛选及防效分析

为了从内生菌资源中筛选出对向日葵菌核病有防效的生防菌株,本研究从12个向日葵品种籽粒中分离获得不同菌落形态的33株内生菌株,在此基础上,利用纸杯法进行初筛,从中选出两株对菌核病具有良好防效的菌株,进而采用离体叶片接种试验进行复筛,筛选出一株对菌核病离体防效达100%的内生菌菌株KB3(Bacillus subtilis)。温室盆栽条件下KB3能够显著降低向日葵苗期菌核病的病情指数,防治效果达79.47%。含菌培养基接菌试验表明菌株KB3发酵滤液对核盘菌的抑菌率为68.46%,分皿试验发现KB3能够抑制核盘菌黑色菌核的形成。通过全基因组测序,分析预测到KB3中有7个次级代谢产物合成基因簇。本研究所采取的纸杯法和离体叶片接种相结合的筛菌方法将对菌核病生防菌株的筛选具有参考意义,所获KB3菌株对于向日葵菌核病的防治具有一定的应用前景。     

沃尔巴克氏体感染对黑腹果蝇头部转录组的影响

为明确沃尔巴克氏体Wolbachia对果蝇神经行为影响的分子机制,采取转录组测序技术对感染沃尔巴克氏体和未感染的黑腹果蝇Drosophila melanogaster头部样本进行转录组测序、组装、注释,筛选感染沃尔巴克氏体wMel和未感染黑腹果蝇头部转录组间的差异表达基因,并选择差异表达基因中差异倍数较大或与神经行为相关的基因进行qPCR验证。结果表明,感染沃尔巴克氏体wMel和未感染黑腹果蝇头部差异表达基因有679个（差异倍数≥2,P<0.05）,其中,由于感染沃尔巴克氏体wMel而上调表达的基因有566个,下调表达的基因有113个。GO功能注释分析显示,差异表达基因与代谢过程、催化和结合功能相关。KEGG通路注释分析发现,差异表达基因主要富集在蛋白消化与吸收、内分泌、神经活性配体-受体互作以及激素合成等通路中。从差异表达基因中筛选出11个基因进行qPCR验证,有9个基因的表达趋势与RNA测序结果一致。表明沃尔巴克氏体可广泛影响果蝇头部基因的表达水平,暗示可能由此影响宿主的神经行为。     

木贼镰孢菌D25-1全基因组序列的测定及结构分析

 木贼镰孢菌是多种植物的病原菌,也具有益生作用,功能复杂多样。本研究基于Illumina Hiseq 4000和PacBio平台对木贼镰孢菌D25-1全基因组序列进行了测定及组装,共组装出16个基因组片段,GC含量48.01%,总长40 776 005个碱基,Gap数为0。对内含子、外显子、基因长度、非编码RNA、重复序列等基因组信息均进行分类统计,外显子40 110个,总长19 787 286 bp,内含子26 281个,总长2 290 434 bp,多数基因长度为500~1 499 bp,tRNA 333个,rRNA 71个,sRNA 69个,snRNA 31个,miRNA 108个,共预测的重复序列1 713 918 bp,占基因组4.2033%。比较基因组学分析发现木贼镰孢菌组装结果较好,特有基因3 483个和共有基因1 805个,并对共有基因进行了COG分类注释。基因家族分析发现2 500多个单拷贝同源基因。构建进化树发现木贼镰孢菌和假禾谷镰孢菌的遗传距离最近,在全基因组水平上确定了其进化地位。本研究为基因表达的调控机制、基因功能演化分析、病害防控等研究提供基础的数据。     

棉铃虫膨胀线粒体基因组的鉴定与分析

以已公布的棉铃虫线粒体DNA序列对来自4头棉铃虫雄蛹的DNA的三代测序数据进行筛选,获得了11条与线粒体DNA有同源性的三代read序列,并根据其中的read 66003鉴定出了一种膨胀的线粒体基因组。该线粒体基因组大小为27 113 bp,其保守区域包含13个蛋白编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因以及1个AT富集区,与已公布的棉铃虫线粒体基因组的结构相似。膨胀区域位于cox1基因编码区内部,大小为11 467 bp,经预测含有一个完整的真核基因(依赖ATP的RNA解旋酶)以及多种转座元件的片段,但与线粒体DNA无同源性,也无I类或Ⅱ类内含子存在的证据。对田间和室内棉铃虫DNA样品的PCR扩增未能检测到膨胀线粒体基因组的存在。以上结果表明膨胀片段可能是细胞核DNA序列通过偶然的水平转移事件而整合到线粒体基因组中的,且该种膨胀方式的发生概率极低。本文报道的膨胀线粒体基因组为日后动物线粒体基因组学的研究提示了一种独特的变异方式。     

二化螟响应Bt杀虫蛋白Cry1Ca的小RNA转录组分析

为有效防控二化螟Chilo suppressalis,采用Illumina Solexa二代测序技术对Bt杀虫蛋白Cry1Ca处理后二化螟中肠内的小RNA序列进行测序,并对其差异表达谱进行注释与分析,并用实时荧光定量PCR技术对测序结果进行验证。结果显示,Cry1Ca对二化螟的亚致死量LC₃₀为0.061 μg/g。Cry1Ca处理和对照处理后转录组中小RNA分布峰值均为22 nt,被注释的已知小RNA比例很低,分别为7.2%和7.9%。Cry1Ca处理后,二化螟中肠内miRNA、snoRNA、snRNA、rRNA、piRNA数量均少于对照。与对照相比,Cry1Ca处理后二化螟中肠内共有358个小RNA表达上调,747个小RNA表达下调,其中有25个已知miRNA的表达量较高,其中3个已知miRNA表达量显著上调,22个已知miRNA表达量显著下调;在新预测的novel miRNA中,有23个上调表达,43个下调表达。KEGG分析结果显示,Cry1Ca诱导的miRNA影响了丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）通路,这个通路包含17个靶基因,其中11个靶基因可被多个miRNA调控,每个靶基因可被59~665个miRNA靶向调控,参与靶向调控miRNA的相对表达量变化倍数介于0.01倍~23 289倍之间,表明miRNA在调控二化螟防御Bt杀虫蛋白Cry1Ca方面发挥着重要作用。实时荧光定量PCR的结果与测序结果一致,表明测序结果正确。     

千金子叶绿体基因组的结构及特征分析

千金子是稻田一年生禾本科恶性杂草,已成为威胁水稻生产的优势种群。采用Illumina HiSeq测序及生物信息分析方法对千金子叶绿体全基因组序列进行测定、组装、注释和解析。结果表明,千金子叶绿体基因组全长为135 656 bp, GC含量为38.26%,呈现典型的禾本科植物叶绿体基因组的4段闭合环状结构;其中,大单拷贝区80 843 bp,小单拷贝区12 768 bp,反向重复区42 045 bp;通过功能富集,共获得注释基因131个,包括84个蛋白编码基因、39个tRNA基因和8个rRNA基因;另外,还检测到49条简单重复序列(SSR)和46条长度大于20 bp的重复序列。利用IQTREE软件,基于叶绿体基因组以粳稻为外群构建了25种禾本科杂草的系统进化树,显示出千金子与真穗草属、虎尾草属和狗牙根属杂草具有相对较近的亲缘关系,而3种稗属杂草则与水稻的亲缘关系更近。本研究结果可为千金子的精准识别和分子进化解析提供理论借鉴。     

花斑皮蠹线粒体基因组序列测定与分析

花斑皮蠹(Trogoderma variabile)隶属于鞘翅目(Coleoptera)皮蠹科(Dermestidae),是一种世界性分布的具有重要经济意义的有害生物,我国口岸常有截获。本研究用二代测序方法测定了花斑皮蠹的线粒体基因组序列。结果表明花斑皮蠹线粒体基因组全长15 594 bp(GenBank登录号:MH922966),包含13个蛋白质编码基因、22个转运RNA基因、2个核糖体RNA基因和1个控制区,基因排列顺序与已知的白腹皮蠹(Dermestes maculatus)、小圆皮蠹(Dermestes verbasci)线粒体基因组序列一致;线粒体基因组的A+T含量为71.0%;13个蛋白质编码基因的起始密码子均为ATN,终止密码子除nad4以不完全的T作为终止密码子外,其余的基因均以典型的TAA或TAG作为终止密码子;22个tRNA中,除tRNA~(Ser(AGN))的DHU臂缺失外,其他tRNAs均能折叠成典型的三叶草结构。本文首次测定了花斑皮蠹的线粒体基因组序列,由于皮蠹科线粒体基因组数据有限,未开展系统发育分析。     

烟草拮抗链霉菌FT05W基因组测序与几丁质酶家族基因鉴定

链霉菌FT05W是一株对烟草黑胫病等土传真菌病害具有良好拮抗作用的生防放线菌。本研究利用Miseq PE300高通量测序平台对链霉菌FT05W基因组进行序列测定，共获得6914188个reads，通过SPAdes软件对序列进行拼接共得1836个contigs，其基因组全长为7699129 bp，GC比为71%，其中编码基因序列长度为6037181 bp，预测出7434个蛋白编码基因（GenBank登录号：NZ_QGMR00000000），预测编码7323个蛋白。获得的基因注释信息为今后深入开展其在烟草上的生物防治机理研究奠定了重要的基础，有助于推动烟草生防链霉菌功能基因的挖掘与利用，为烟草生防链霉菌FT05W的进一步开发与应用提供理论依据。利用MEGA 6.06构建链霉菌FT05W的几丁质酶家族基因系统发育树，共鉴定出7个几丁质酶家族基因，其中6个为18家族几丁质酶基因，1个为19家族基因。     

基于转录组测序的柴达木地区枸杞根腐病发病机理研究

为初步了解柴达木地区枸杞根腐病发病机理,文中通过转录组测序技术对健康和发病枸杞进行测序分析。结果共筛选得到6503个差异表达基因,其中3558个差异上调基因,2945个差异下调基因。通过差异基因GO功能注释分析,GJ(健康组) vs GF(发病组)中差异表达基因主要表现在代谢过程、细胞过程、催化活性、结合、细胞和细胞部分等生物学功能上。KEGG代谢通路分析显示,差异上调基因主要富集在内质网中的蛋白质加工、植物激素信号传导、植物-病原体互作等代谢通路;差异下调基因主要富集在碳代谢、氨基酸生物合成、光合作用生物的碳固定、糖酵解/糖异生、光合作用等通路上。转录因子预测结果显示：24个转录因子表达发生了变化,分别归属于13个转录因子家族,C2H2、TCP、WRKY等多个转录因子的表达均受到不同程度的抑制。利用实时荧光定量PCR技术对挑选的10个关键差异表达基因进行验证,结果显示10个差异表达基因表达趋势与转录组测序相一致。     

卵菌与真菌Argonaute家族基因的生物信息学分析

Argonaute蛋白广泛存在于真核生物与原核生物中,可在非编码小RNA或DNA的引导下,对完全匹配或部分匹配的靶标进行切割、翻译抑制或染色体修饰。本研究利用生物信息学对127种卵菌与真菌的基因组进行分析,旨在了解各个物种中AGO家族基因的数量、蛋白结构域、进化关系及转录模式等。结果发现,大部分卵菌与真菌的基因组中(51%)含有2个AGO基因,而疫霉菌和壶菌等平均含有4个以上。卵菌与真菌的AGO基因在进化上相互独立,多拷贝AGO基因可能是通过基因复制形成;大部分AGO基因具有6个可预测的功能域(即:N端、Linker 1、PAZ、Linker 2、MID和PIWI),并且在PAZ和PIWI功能域上,与核酸5’和3’端结合及与催化活性相关的氨基酸位点整体相对保守,仅个别位点存在一定的差异。侵染大豆过程中,大豆疫霉和终极腐霉的两对同源AGO基因具有保守的表达模式,且基因表达水平相对较高,可能具有相似的生物学功能。上述结果将为深入解析AGO介导的RNA干扰机制及生物学功能奠定基础。     

有翅型和无翅型小麦禾谷缢管蚜转录组差异分析

为有效防控有翅型小麦禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi,以浙江省小麦主要害虫禾谷缢管蚜为研究对象,比较分析其有翅型和无翅型转录组之间的差异,筛选差异表达基因,并对差异表达基因进行功能注释和代谢通路分析,采用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantification PCR,RT-qPCR）技术对转录组测序结果进行验证。结果显示,经过StringTie软件组装,共获得39 699条unigenes。注释到NCBI-NR、GO、KEGG、Pfam、Swiss-Prot和eggNOG六个数据库中unigenes数量分别为24 120、17 351、17 137、17 532、15 494和23 128条,分别占unigenes总数量的60.76%、43.71%、43.17%、44.16%、39.03%和58.26%。有翅型和无翅型禾谷缢管蚜之间共筛选到6 747个基因差异表达显著,其中289个基因上调表达,其他6 458个基因下调表达,大多数差异表达基因集中在糖代谢及氨基酸代谢等信号通路上,表明禾谷缢管蚜翅型分化可能与能量分配有关。UGT、MME、GST和ABCG14四个基因的RT-qPCR测定结果与转录组测定结果一致,表明转录组测序数据准确可信。     

马铃薯糖苷生物碱处理后枸杞鲜果的转录组学分析

为探明马铃薯糖苷生物碱（potato glycoside alkaloid,PGA）处理后枸杞鲜果的基因表达变化规律,以枸杞鲜果为试材,利用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq^TM 4000对PGA不同处理时间的枸杞鲜果果肉组织进行转录组测序分析,采用生物信息学方法对差异基因进行功能注释和通路分析。结果显示,经PGA处理2、4和6 d后,枸杞鲜果的差异表达基因分别为22 966、19 474和13 904个,在处理后第2天差异表达基因数量最多。GO功能注释结果显示,细胞组分数据库中细胞组分及细胞器的分类条目富集较显著;分子功能数据库中参与结合蛋白功能、催化活性、结构分子活性以及转运活性的分类条目富集较显著;生物学过程数据库中代谢过程、细胞进程、信号有机体进程及生物调节的分类条目富集较显著。经PGA处理后第2天,有4 557个差异表达基因显著富集到1 227条代谢通路上;处理后第4天,有16 096个差异表达基因显著富集到11 155条代谢通路上;处理后第6天,有13 038个差异表达基因显著富集到2 206条代谢通路上。表明PGA作为诱导因子能够显著诱导采后鲜果的抗病基因,在枸杞采后病害的抗性效应中发挥着重要作用。