基于转录组测序分析的黄精种子休眠解除相关差异基因研究

旨在获得黄精转录组数据库并挖掘参与其种子发育和休眠解除相关基因,以休眠解除前后的黄精种胚为试材,利用新一代高通量测序手段对供试样品进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析。黄精种子休眠解除前后样品中共得到79716个差异表达基因,上调的表达基因有60074个,下调的表达基因有19642个。休眠解除前后的黄精种胚中共有130284个差异表达基因被GO功能注释到生物进程、分子功能和细胞组分3个大类56个亚类,注释的差异表达基因与代谢过程、生物调控、细胞组分合成和酶催化活性等密切相关。KEGG代谢通路结果表明,共有65038个差异表达基因,涉及138个代谢通路,主要参与碳代谢、次生代谢产物的生物合成和多糖的代谢。基于KEGG数据库中注释结果,共发现15条与黄精种胚休眠解除相关的代谢通路。黄精种子发育与休眠解除过程,大量的种胚形态建成、多糖分解及蛋白质合成差异基因参与表达,并涉及到多个代谢途径的相互作用,构成复杂的休眠解除调控网络。     

基于高通量测序的露地菊(Chysanthemum×grandiflora)盐胁迫转录组分析

为揭示露地菊生长发育及耐盐胁迫的应答机制和分子基础,本研究以盐胁迫处理的露地菊及其对照为材料,使用Illumina Hiseq2500高通量测序平台对转录组进行测序,分别获得了60370448和71415448条Clean reads,通过序列拼接组装得到45591条Unigene,平均长度724 bp。有37675条Unigene在七大数据库(COG,GO,KEGG,KOG,Pfam,Swiss-Prot,NR)中得到注释。通过比对露地菊盐胁迫处理组和对照组样品间Unigene的表达量及在各数据库中的注释情况,统计得到:有4143条差异表达基因获得注释;有2441条差异表达基因在GO数据库中获得功能注释;注释到COG数据库中的2281条差异表达基因依据功能可分为25类;有1062条差异基因映射到KEGGPathway数据库中,涉及了199个代谢通路,包括核糖体途径、植物激素信号传导途径、淀粉蔗糖代谢、碳代谢、氨基酸的生物合成等。本研究获得的转录组数据将有助于揭示露地菊生长发育及耐盐胁迫的应答机制和分子基础,及相关抗性基因的挖掘和分子辅助育种等方面的研究。     

油莎豆转录组测序及生物信息学分析

为获得油莎豆的基因数据和初步了解其基因功能,本研究基于RNA-Seq技术对油莎豆幼苗叶片和根的混合样品进行转录组测序和生物信息学相关分析。对测序数据进行序列组装共获得19 607条Unigene,总长度为21 274 744 bp。将获得Unigene分别与COG、GO、KEGG、KOG、Pfam、Swissprot和Nr数据库进行比对,共计12 896条Unigene被注释,占总数的65.77%。其中7 527条Unigene在GO数据库中比对获得注释,根据功能分为细胞组分、分子功能和生物进程3大类52个亚类;12 288条Unigene在Nr数据库中获得注释,注释的同源序列主要来自菠萝;通过KOG数据库比对,7 271条Unigene被注释到25个类别中,其中参与一般功能、翻译后修饰及信号传导的注释基因最多。在所有Unigene中共检索到154 456个SNP位点,以碱基转换类型为主。本研究为油莎豆功能基因挖掘和分子标记开发提供理论基础。     

外源因子处理下蓝莓不同发育阶段果实的转录组分析

采用Illumina测序技术对在醋酸钙、硫酸铵和蔗糖处理后蓝莓不同发育阶段的果实进行转录组测序,获得Clean Reads 2723731442条,经组装得到平均长度为753.65 nt的87608条Unigene。将转录组Unigene进行基因功能注释,其中39867条Unigene能被NR数据库注释,与葡萄同源序列最多,占8.58%;与GO数据库比对发现,有29661条Unigene获得注释,分别匹配到生物过程、细胞组成和分子功能三大类共59个分支;与KOG数据库进行比对,发现有21992条Unigene具有功能信息,分别涉及25类;根据KEGG数据库的注释信息进行Pathway注释,参与的代谢通路共有246条;共检测到8704个SSR位点,其中双碱基重复的SSR占78.57%。本研究为探索外源物质调控蓝莓果实生长发育、生理代谢的分子机理提供了理论基础。     

白羊草转录组和差异性表达分析

[目的]获得白羊草(Bothriochloa ischaemum)转录组数据库和差异表达基因。[方法]选取对照组和干旱胁迫组作为受试材料,采用Illumina HiSeq 4000进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析。[结果]共获得25.23 Gb数据(118580条Unigenes)。将所得到的Unigenes与基因库数据进行比较,对Unigenes进行功能注释,共50070条Unigenes获得功能注释。白羊草转录组中的Unigene根据GO功能大致可分为细胞组分、分子功能和生物学过程三大类共54个分支。将Unigene与KOG数据库进行比对,根据其功能大致可分为25类。KEGG数据库作为参考,依据代谢途径可将Unigene定位到116个代谢途径分支。通过差异性分析发现,差异性表达基因共3987条,其中上调基因占39.45%,下调基因占60.55%,相差较大。[结论]本研究首次对白羊草转录组进行了分析,为白羊草分子生物学研究提供了宝贵的基因组数据库资源。     

基于高通量测序的芍药属杂交种胚转录组分析

为了研究牡丹、芍药远缘杂交胚败育的分子机理,本研究使用BGISEQ-500平台对牡丹、芍药杂交种胚转录组进行测序,通过测序,共得到了92.02 Gb数据。通过拼接组装去冗余后得到了86 195个Unigene,平均长度为1 189 bp。86 195个Unigene在七大功能数据库中进行注释,最终分别有49 172 (NR:57.05%)、38 352(NT:44.49%)、36 477 (Swiss Prot:42.32%)、38 905 (KOG:45.14%)、37 993 (KEGG:44.08%)、26 832 (GO:31.13%)以及37 758 (Pfam:43.81%)个Unigene获得功能注释。同时还检测出21 998个SSR分布于17 567个Unigene中,其中二核苷酸和三核苷酸这两种重复类型分别有5 628个和2 906个。在17 567个Unigene中预测出1 671个编码转录因子。不同发育时期的胚转录组数据中共筛选出13 974个差异表达基因,其中上调基因有8 647个,下调基因有5 327个。该转录组测序分析为寻找牡丹、芍药远缘杂交胚败育相关基因提供了一定的理论参考。     

基于高通量测序的大花序桉顶芽转录组生物信息学分析

为了获得珍贵用材树种大花序桉顶芽转录组数据及预测关键基因功能,本研究基于Illumina HiSeq X Ten测序技术获得大花序桉顶芽转录组原始数据,经Trinity组装拼接获得高质量Unigene,并与NR、Swiss-Prot、GO、KOG、egg NOG和KEGG等生物信息数据库进行序列比对和功能注释,利用MISA软件进行SSR位点搜索和分析。从大花序桉顶芽中共获得26 587条高质量Unigene,平均长度为1 279.69 bp;共有22 099条Unigene至少在一个数据库中被成功注释,其中,11 507条Unigene被注释到KOG数据库中25个功能类别,以参与一般功能基因的数量最多;GO数据库中,所注释到的14 105条Unigene分别匹配到生物功能、细胞组分和分子功能3大类50个功能基因区,其中执行生物过程所占比例最多;KEGG功能注释共发现有7 117个Unigene参与127条代谢通路,以代谢相关的基因最丰富;共有1 021条Unigene注释到转录因子数据库,分布于65个家族,其中比例最大的是bHLH和MYB家族;3 274条Unigene注释到植物抗性基因数据库,分布于13个类别,相匹配基因数量最大的是RLP和TNL。MISA软件共检测到12 366个SSR位点,分布密度为1/2.75 kb,重复基元类型丰富,标记开发潜力大。本研究利用高通量测序获得丰富的顶芽转录组信息,可以为大花序桉分子辅助育种提供丰富的资源。     

海岛罗汉松嫩叶叶色变化转录组分析

为了探讨海岛罗汉松(Podocarpus costalis)转录组功能基因信息,获取海岛罗汉松嫩叶叶色变化的相关基因,本研究对海岛罗汉松正常生长状态下的嫩叶进行转录组测序分析,去除低质量序列后得到52 189条Unigene,平均长度为1 609 bp,总长度为83 984 805 bp。52 189条Unigene注释到七大功能数据库,其中NR数据库中40 067个Unigene被注释到,注释率最高,占76.77%。在注释到的物种中,海岛罗汉松比对到的U nigene与北美云杉(Picea sitchensis)的相似度最高,共13 536条。通过5个时期的共同筛选,发现海岛罗汉松嫩叶有1 376个差异表达基因。1 376个差异表达基因通过GO分析注释到3个大类(生物过程,细胞组分,分子功能)的46个小类;KEGG分类可将1 376个差异表达基因分为5个大类19个小类。对与叶色变化相关的差异表达基因进行分析,发现与花青素合成相关的差异表达基因有9个,主要由苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成等机制影响海岛罗汉松嫩叶叶色变化;另外有3个差异表达基因涉及卟啉和叶绿素代谢途径。本研究结果为探究...     

柳杉维管形成层及木质部区转录组序列及基因表达分析

柳杉是中国南方重要的针叶用材树种,具有树形高大,纹理直等特点,已广泛用于板材和建筑生产中,研究柳杉木材形成过程中维管形成层及木质部区转录组特征,为木材形成主要过程的分子机理,木材形成有关基因调控,培育优良材质的林木提供理论参考。本研究以柳杉形成层组织为材料,通过Illumina Hiseq测序平台对4个不同发育阶段的柳杉维管形成层进行转录组测序;对Unigene进行了蛋白功能注释、分类及KEGG代谢通路分析等。测序数据参照无参转录组测序流程进行分析,一共产生105.9 Gb的数据,过滤后Clean reads均达到90%以上。Clean reads经Trinity软件进行组装,一共产生64 969个Unigene,对Unigene进行拼接,拼接后的Contigs序列有29 381条、Singletons有35 588条,总长度为83 003 836 bp。将Unigen与七大功能数据库(NR, NT, GO, COG, KEGG, Swissprot, Interpro)进行比对,共有42 836个Unigene得到注释,占总Unigene的66.05%。GO注释共有89 644个转录本得到注释。对GO注释转录本进行分类,其中有38 432个转录本(42.87%)注释为生物过程,有32 749个转录本(36.53%)注释为细胞组分,有18 463个转录本(20.6%)注释为分子功能。KEGG注释有31 580个Unigene得到注释。分为6大类为:细胞代谢过程、环境信息处理、遗传信息处理、人类疾病、代谢作用、生物体系统。其中代谢作用涉及的Unigene最多达18 580个,占KEGG总注释Unigene的58.83%。另有37 762个Unigene得到COG注释,被分为25类,其中注释数目最多的类型是仅预测一般功能的Unigene,占总数的16.9%;其次是转录,比例为8.8%;再次是复制、重组及修复,占总数的7.8%。本研究最后分析了可能参与木材形成重要功能基因,为探讨木材发育的分子机制及进行重要功能基因的挖掘提供了提供了依据。     

基于高通量测序的铁皮石斛叶片转录组分析

采用新一代高通量测序技术Illumina Hi Seq 2000对铁皮石斛(Dendrobium officinale)转录组进行测序,共获得11 153 295 000 nt数据。对测序获得数据(reads)进行序列拼接组装,共获得121 596个单基因簇,序列平均长度为660 bp,整体序列信息达到了40.16 Mb。再应用生物信息学相关数据库进行比对,结果表明,本测定获得的52 345个Unigene能够在数据库中检索到相关功能注释。通过GO数据库比对,测序获得Unigene功能分类可分为3大类57个分支,其中有大量的Unigene与细胞、催化活性、细胞部分、细胞器等相关功能。通过COG数据库比对,测序获得Unigene功能注释到25类直系同源蛋白分类中如转录、复制,重组和修复、翻译,核糖体结构和生物起源等。以KEGG数据库作为参考,依测序获得Unigene可定位到128个代谢途径分支,如脂类代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢等。进一步利用软件查找SSR位点发现,从Unigene中共找到9 892个SSR位点。SSR不同重复基序类型中,出现频率最高的为AG/CT,其次是AAG/CTT、CCG/CGG和AGG/CCT。     

基于高通量测序的南酸枣转录组分析

以南酸枣雌株叶片和成熟果实为材料,利用Illumina Hi Seq TM 4 000测序平台对其转录组进行测序,共获得14.15 G有效数据,通过序列拼接组装得到46 936条Unigene,平均长度为1 287 bp。36 299条Unigene(77.33%)在7大数据库(NR,NT,KO,Swiss-Prot,PFAM,GO和KOG)中得到注释,其中与GO数据库比对上的26 014条Unigene可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类53分支,注释到KOG数据库中的8 459条Unigene依据功能可分为25类。与KEGG数据库比对,6 225条Unigene分属5大类246条代谢通路中。南酸枣叶片和果实转录组中共发现5 631个差异表达基因,包括1 930个上调基因和3 701个下调基因。本研究获得的转录组数据将有助于开展南酸枣功能基因挖掘与利用、分子辅助育种和其种质资源遗传改良等方面的研究。     

基于转录组测序枣胚发育过程差异表达基因分析

为了探索枣胚发育的分子机理,本研究使用Illumina高通量测序平台对中度可育枣品种‘冷白玉’四个发育时期(原胚,小球形胚,心形胚,鱼雷形胚)的幼胚进行转录组测序,共获得135 743 080条高质量Reads,Q3092.88%。样品间共筛选出2 333个差异表达基因,其中有19个差异表达基因是所有样品组合共有的。原胚与小球形胚的幼胚(L2 vs L3)间的差异表达基因(differentially expressed gene, DEG)基因数(867)明显多于其他组合,小球形胚与鱼雷形胚(L3 vs L5)间的DEG基因数(503)明显多于原胚与心形胚(L2 vs L4)间的DEG基因数(498)。GO富集分析显示,四个发育时期的DEG主要共同富集到分子功能、细胞组分、生物过程等GO条目。KEGG富集分析发现,四个时期的DEGs主要共同富集到次生代谢合成、代谢过程、植物信号转导通路,主要参与了苯丙氨酸代谢、α-亚麻酸代谢、氰氨基酸代谢、光合作用-天线蛋白质等代谢途径。通过转录组测序分析了不同发育阶段的‘冷白玉’枣幼胚差异基因表达状况,为寻找枣胚发育的相关基因提供理论参考。     

白芨转录组特性分析

白芨(Bletilla striata)具有较高的药用、经济和观赏价值,但是其基因组和转录组序列未知,严重影响了其的研究开发和利用。本研究采用His4000测序平台对白芨的全株进行了转录组测序分析,共获得原始数据6.8 G,有效数据6.7 G,243 410条Unigene,经过与NR、GO、KOG及KEGG等数据库进行比较分析后,83 541条Unigene被注释到NR数据库,50 178条Unigene被注释到GO数据库,10 007条Unigene在KOG数据库获得注释,43 637条Unigene在Swissprot数据库获得注释,15 321条被注释到KEGG代谢途径中,2 021条Unigene参与了糖类代谢,1 309条Unigene参与了氨基酸合成和代谢,120条Unigene参与了萜类合成,106条转录因子与代谢相关;微卫星位点有31 958个,其中单核苷酸最多,15 709个,占49.16%,其次为二核苷酸和三核苷酸,分别有9 145个和7 104个,占28.62%和22.23%。本研究为白芨的重要功能基因挖掘、遗传育种及其研究开发提供了参考和依据。     

紫花槭秋季叶色表达转录组初步分析

为了丰富紫花槭转录组数据,进一步开展紫花槭秋季叶片呈色机制研究.本研究以紫花槭秋季转色期三个阶段(前期,中期,后期)叶片为材料,采用高通量测序技术进行转录组初步分析.转录组数据共获得50501条Unigene,有35316条Unigene在数据库中得到注释,其中NR数据库中注释到的Unigene数量最多,共35024条,占69.4％.在注释到的物种中,紫花槭比对的Unigene与甜橙(Citrus sinensis)相似度最高,共有4290条,占12.25％.紫花槭转录组中的Unigene根据GO功能可分为生物学过程、细胞组分和分子功能3大类,共有25375条,其中生物学过程的基因最多,主要聚集于代谢过程和细胞过程等.基于Unigene库的基因结构分析,其中SSR分析共获得12711个SSR标记,占Unigene总数的36％.SSR位点共包含150种重复基元,单碱基重复所占比例最高(7184个,61.86％),四碱基重复、五碱基重复和六碱基重复所占比例较低.Unigene库中共有328239个SNP位点,发生频率为1/190 bp,SNP位点分为转换和颠换两种类型的碱基替换方式,其中碱基转换位点213787个(65.13％),碱基颠换位点114452个(34.87％),碱基转换类型发生频率高于颠换类型.6种单碱基变异中,2种转换类型A/G、C/T的发生频率分别为33.03％和32.10％;4种颠换类型中A/T发生频率最高,为11.52％;C/G发生频率最低,为5.79％.紫花槭转录组秋季叶色表达的转录组分析,可为紫花槭叶色基因调控、定向分子育种和培育彩叶新品种提供研究提供基础的数据信息.     

药用植物罗布麻的转录组测序及分析

为了获得罗布麻转录组信息,研究罗布麻中功能基因的表达以及分子标记的开发,本研究采用Illumina HiSeq2000高通量测序技术对罗布麻进行转录组测序及分析。通过过滤掉低质量的读序,共获得26148138个高质量的读序,组装得到61538个Unigene序列。其中,有25296个Unigene在公共数据库中得到注释。通过KEGG分析,共发现29个Unigene参与活性成分(黄酮类)生物合成。检测出单核苷酸至六核苷酸重复类型的SSR位点13524个。本研究结果分析了参与黄酮类化合物合成的相关基因以及潜在的SSR位点,为进一步研究罗布麻次生代谢产物合成的功能基因的挖掘、分子标记的开发以及资源利用提供有用的信息。     

莲瓣兰花朵转录组及MADS基因家族挖掘

莲瓣兰是我国珍贵的兰花野生资源,具有很高的观赏价值,然而其相关的分子生物学研究尚属空白。为揭示莲瓣兰花朵形成的分子机制,应用高通量测序技术对莲瓣兰花朵进行转录组分析。原始数据经过生物信息学分析后,共获得57 011条Unigene;所获得的Unigene与Nr,Swiss-prot,COG和KEGG等数据库进行搜索比对后,发现Unigene的注释总量为24 049条,约32 962条Unigene没获得注释,这些没获得注释Unigene基因可被认为是莲瓣兰新的转录本和特异基因。36条CDS基因被注释为MADS-box基因,构建系统进化树后并对31条MADS-box基因进行了聚类,其中23条为与花型发育相关的ABCDE类基因,8条为与开花时间相关的MADS基因,同时发现PI、AP3和AGL6基因表达量较高,该试验为研究兰属的花发育以及开花机理的研究提供一定的理论依据。     

基于种子发育过程RNA-Seq的山核桃SSR位点分析

本研究基于山核桃种子发育过程胚和胚乳转录组测序数据,采用MISA软件检测从中所得110 959条Unigene中的SSR位点,并与发育雌花芽中所得的SSR位点数据进行了比较,旨在为今后山核桃多态SSR标记的筛选、开发与应用提供借鉴。分析发现,种子RNA-Seq数据中含有SSR位点的Unigene占23.76%,其中单核苷酸(Mononucleotide,59.62%)和二核苷酸(Dinucleotide,32.07%)重复是山核桃中主要的SSR重复类型;SSR重复单元的重复次数分布在5~24次之间,其中5~9次重复SSR位点有11 862个,占总数的36.62%;10~14次重复的SSR位点有15 286个,占总数的47.19%;获得了11 883对可供筛选的SSR引物;并发现同一物种不同器官SSR的分布是有所差别的。