萱草根茎低温胁迫转录组分析

低温胁迫是萱草育种和生产中最严重的非生物胁迫之一.该研究以耐冷型和冷敏感型萱草低温处理前后的根茎为材料,利用转录组测序(RNA-seq)技术,比较了耐冷型和冷敏感型萱草在低温胁迫下的基因表达差异.结果表明,4个样品获得的高质量clean reads均大于35880734条;低温处理后,耐冷型萱草差异表达基因数量多于冷敏...     

基于转录组分析筛选牛心朴子响应低温胁迫的转录因子家族

[目的]从转录水平分析牛心朴子在低温胁迫下的差异表达基因,筛选响应低温胁迫的转录因子家族,鉴定出牛心朴子低温胁迫响应的关键调控基因,为全面解析逆境胁迫响应分子调控网络及有效挖掘关键调控基因提供理论参考.[方法]通过高通量测序技术对低温胁迫(CT组)和常温处理(对照,CK组)的牛心朴子cDNA文库进行转录组测序分析,对差异表达基因进行功能注释和富集,鉴定出响应低温胁迫的转录因子家族,并选取4个差异表达的转录因子基因进行实时荧光定量PCR检测,以验证转录组测序结果的可信度.[结果]从CK组和CT组共获得30.50 Gb的原始数据,Cycle Q20平均值在96%以上,经数据过滤及去冗余后,拼接组装获得100006条Unigenes,但其功能注释率较低,有47082条至少在一个数据库中被功能注释,占Unigenes总数的47.07%;而在NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO和KOG数据库中均被注释的Unigene有7070条,仅占Unigenes总数的7.06%.GO功能富集分析筛选到5545个差异表达基因,其中,上调表达基因2039个,下调表达基因3506个,分别富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类别中.从牛心朴子Unigene中共鉴定到83个转录因子家族的1826个转录因子,其中,以MYB转录因子家族成员数目最多,为136个(占7.45%).从差异表达基因中筛选到与低温胁迫有关的66个转录因子家族的550个转录因子,其中MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族均有大量转录因子能被低温胁迫诱导表达.基于实时荧光定量PCR的牛心朴子低温胁迫下转录因子基因表达水平检测结果与转录组测序分析结果基本一致.[结论]MYB、C3H、bHLH、AP2-EREBP、C2H2、NAC、bZIP、CCAAT和WRKY等转录因子家族成员在牛心朴子响应低温胁迫时发挥主导作用,同时各家族转录因子间存在共表达性或协同作用,通过复杂的转录调控网络发挥重要调节作用,进而提高牛心朴子对低温胁迫的耐受性.     

猴樟叶片转录组测序及盐碱胁迫响应基因表达模式研究

为了解猴樟响应盐碱胁迫机制,以2个耐盐碱猴樟品系和1个盐碱敏感型猴樟品系3年生种苗叶片为材料,利用Illumina Hiseq^TM平台对其进行转录组测序,对6个精氨酸和脯氨酸通路相关基因进行qRT−PCR分析。结果表明：研究共获得72369条Unigenes,其中39156条Unigenes在NR、NT、KEGG、SwissProt、PFAM、GO、KOG数据库中获得注释;HDHZ vs. HJHZ 组有5415个DEGs,其中4003个得到GO注释;YYHZ vs. HJHZ 组有4665个DEGs,其中331个得到GO注释。此外,KEGG通路分析发现,HDHZ vs. HJHZ组上调基因主要富集在氨基酸代谢和生物碱合成相关通路,下调基因主要富集在倍半萜和三萜的生物合成,以及光合作用相关通路;YYHZ vs. HJHZ组上调基因主要富集在倍半萜和三萜的生物合成及类黄酮生物合成通路;下调基因主要富集在色素代谢和酚类物质代谢相关通路。结合6个差异表达基因的qRT−PCR结果,生物碱类、精氨酸和脯氨酸代谢可能在猴樟响应碱胁迫过程中起主要作用,所得基因的表达模式与RNA−Seq数据结果一致,证实RNA−Seq数据准确。     

干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达

[目的]探明干旱胁迫下花生转录组与miRNA测序及相关基因的表达,为深入分析花生抗旱分子机制提供理论依据.[方法]采用转录组测序和miRNA测序技术,对桂花37花生在15％ PEG6000模拟干旱胁迫下基因和miRNA的表达模式进行分析.[结果]转录组测序发现有13个显著持续上调的差异基因,其中7个为HSP分子伴侣家族...     

花生幼苗响应低温胁迫的转录组分析

低温冷害是限制我国东北地区花生产量和品质提升的主要环境因素,鉴定花生耐寒的关键功能基因,并揭示其调控机制是创制耐寒花生种质,提高花生耐冷性的重要途径之一。以耐寒型花生品种农花5号为试验材料,对6℃低温胁迫下的花生叶片进行RNA-Seq转录组测序分析。结果表明:与对照相比,共有3910个基因持续差异表达;GO功能注释将差异表达基因富集到43个功能组,其中生物学过程中的代谢过程富集到的基因数目最多;KEGG代谢通路分析将持续差异表达基因富集到116个代谢通路中,其中植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢、植物-病原菌互作、植物昼夜节律和α-亚麻酸代谢途径富集到的基因数目最多,且大部分为上调表达,在低温胁迫中具有重要作用。从转录组数据库中随机挑选6个差异表达基因进行qRT-PCR验证,其表达趋势与高通量测序结果相一致,证明了转录组数据的可靠性。研究结果将为揭示花生响应低温胁迫的分子机制提供理论依据。     

基于转录组学的植物响应盐胁迫调控机制研究进展

盐胁迫是限制植物生长和产量的重要环境因子之一.经过长期的进化,植物已形成了一套响应盐胁迫的调控机制.转录组学可以从植物mRNA整体转录水平揭示植物响应盐胁迫的调控机制,对研究植物抗盐、耐盐具有重要意义.本文针对转录组学在植物响应盐胁迫调控机制中的研究,简述了植物体内的信号传导、渗透调节、内源激素合成、光合作用、活性氧清...     

波纹龙虾对亚硝酸盐胁迫响应的转录组学分析

为了探究波纹龙虾Panulirus homarus对亚硝酸盐的胁迫响应机理,采用转录组学测序分析方法,进行了正常养殖条件下波纹龙虾(体质量为39.00 g±5.31 g)肝胰腺和质量浓度为80 mg/L亚硝酸盐胁迫7 d的肝胰腺转录组比较研究。结果表明：转录组共筛选得到264个差异表达基因,其中,86个基因上调表达,178个基因下调表达;GO功能注释显示,被注释的差异表达基因主要与结合、催化和代谢等功能有关;KEGG通路富集分析显示,差异表达基因在黏着斑、白细胞跨内皮层迁移、胰岛素抵抗、紧密连接、淀粉与蔗糖代谢等通路中显著富集;随机挑选9个差异表达基因进行qRT-PCR验证,发现荧光定量结果与测序结果基本一致。研究表明,在亚硝酸盐胁迫下,通过GO和KEGG分析发现差异表达基因主要富集在能量代谢、生长和免疫等通路中,挖掘出的数据可为后续研究提供科学参考。     

大豆根系响应早期缺铁胁迫的转录组分析

[目的]本文旨在探明2个大豆品种根系对早期缺铁胁迫的响应差异.[方法]以铁高效品种'吉育99'和铁低效品种'吉育93'大豆为材料进行水培试验,将对照(25μmol?L-1 Fe)和早期(1和6 h)缺铁胁迫(1μmol?L-1 Fe)处理的大豆根系进行转录组测序.[结果]与对照相比,铁高效大豆品种差异基因数随着缺铁胁迫...     

干旱胁迫下花生转录组与小RNA测序及相关基因的表达

为深入分析花生抗旱分子机制提供理论依据,采用转录组测序和小RNA测序技术,对桂花37花生在15% PEG6000模拟干旱胁迫下基因和miRNA的表达模式进行分析。结果表明：转录组测序发现有 13个显著持续上调的差异基因,其中7个为HSP分子伴侣家族基因,2个RING E3泛素连接酶,1个为谷胱甘肽-S-转移酶,1个柱头特异性STIG1样蛋白1,1个免疫球蛋白结合蛋白和1个 DnaJ同源B亚家族成员13;同时筛选出13个显著下调的差异基因;在小RNA测序数据中筛选到8个持续下调表达的miRNA,分别为ahy-mir156-3p、 ahy-miR159、ahy-miR167-5p、ahy-miR156a、ahy-miR156b-5p、novel_mir103、novel_mir83和novel_mir70, 持续下调表达的miRNA通过负调控方式参与花生干旱胁迫过程。     

不同桑树品种响应干旱胁迫的比较转录组学分析

【目的】发掘响应干旱胁迫的关键抗旱基因,从转录水平上揭示桑树的抗旱分子机制,为后续开展桑树分子抗旱性育种工作提供科学依据。【方法】以干旱敏感性品种德果1号和耐旱性品种湖桑32号为研究对象,通过盆栽种植方式开展干旱胁迫及复水处理试验,采集24个桑叶样本提取总RNA后构建cDNA文库,在Illumina HiSeqTM 4000测序平台上进行高通量测序,并结合生物信息学对相关基因进行注释分析。【结果】经转录组测序,各样本的Clean reads范围为45723096~67280168条,有效碱基数（Clean bases）集中在6.86~10.09 Gb,GC含量在44.84%~46.48%（平均为45.61%）,Q30在90.36%~93.07%。差异表达基因（DEGs）筛选结果显示,6个差异分组（A2 vs A1,B2 vs B₁,A3 vsA1,B3 vs B₁,A4 vs A1,B4 vs B₁）分别筛选出3510、3399、5677、5507、5124和2734个差异表达基因;经干旱胁迫处理后,桑叶功能组基因中呈下调表达的差异表达基因明显多于呈上调表达的差异表达基因,说明桑树在生长过程中存在不同的功能基因以控制桑叶生长发育。不同抗旱性桑叶转录组测序数据中以涉及生物学过程的差异表达基因最多,且主要集中在小分子代谢过程（Small molecule metabolic process）、跨膜运输（Transmembrane transport）及碳水化合物代谢过程（Carbohydrate metabolic process）等方面;与分子功能相关的差异表达基因次之,主要涉及转移酶活性（Transferase activity）和水解酶（Hydrolase activity）等。干旱胁迫下不同抗旱性桑叶差异表达基因主要富集到59条KEGG信号通路上,可划分为代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程和生物系统五大信号通路;其中,抗旱性桑树品种通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、增强光合作用及脂质代谢来更好地适应干旱胁迫。综合GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析,得到以下可能与干旱相关的基因: LOC21410404、LOC21404884、LOC21409623、LOC21401352、LOC21398977、LOC21388561、LOC21401447、LOC21398764、LOC21385254、LOC21384661、LOC-21410404及LOC21408971。【结论】不同桑树品种的耐旱性存在显著差异,其中抗旱性桑树品种是通过提高能量代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢及光合作用共同应对干旱胁迫。     

高温胁迫下尼罗罗非鱼肝脏组织的转录组分析

为探究罗非鱼高温胁迫响应的调控作用机理,选用孵化12 d后的尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus幼鱼,基于RNA-seq技术对尼罗罗非鱼高温处理组(36℃高温胁迫下养殖30、50、70 d)和常温对照组(28℃,30、50、70 d)肝脏组织样品进行转录组分析.结果表明:高温处理组与常温对照组共获得39...     

高温胁迫下尼罗罗非鱼肝脏组织的转录组分析

为探究罗非鱼高温胁迫响应的调控作用机理,选用孵化12 d后的尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus幼鱼,基于RNA-seq技术对尼罗罗非鱼高温处理组(36℃高温胁迫下养殖30、50、70 d)和常温对照组(28℃,30、50、70 d)肝脏组织样品进行转录组分析。结果表明:高温处理组与常温对照组共获得39.23 Gb clean data; 28℃-30 d与36℃-30 d文库比较发现,存在4 342个差异基因,28℃-50 d与36℃-50 d文库比较发现,存在3 139个差异基因,28℃-70 d与36℃-70 d文库比较发现,存在3 042个差异基因;进一步将差异表达基因进行GO功能注释和KEGG富集分析,发现差异基因主要富集在糖酵解/糖异生、细胞周期、内质网的蛋白质加工及胰岛素信号等通路上;通过RT-qPCR试验对mTOR信号通路及相关通路中的8个差异基因进行验证,证实了转录组测序结果的可靠性。研究表明,高温胁迫下尼罗罗非鱼肝脏组织中参与热应激相关的基因涉及生长、蛋白质折叠及能量代谢等多个生物学过程,本研究结果为深入研究罗非鱼高温胁迫响应调控机制奠定了基础。     

低温胁迫下小兰屿蝴蝶兰叶片转录组分析

实验研究了不同温度处理下小兰屿蝴蝶兰叶片组织的基因表达水平。取生长状态相同的10株小兰屿蝴蝶兰,实验组4℃处理24h,以室温下处理的小兰屿蝴蝶兰为对照进行转录组测序分析,通过采用GO数据库、KEGG数据库比对,对差异表达基因的功能、以及参与调控路径的分析。结果显示低温胁迫下共分析获得2865个差异基因,其中有471个为上调基因,有2394个为下调基因。GO功能注释分析可以将其分为生物过程、细胞组分、分子功能三大类,61分支;KEGG通路分析结果得知,差异表达基因注释到125个不同代谢通路中,其中比较多的差异基因富集于代谢过程、次级代谢物的生物合成、核糖体的代谢通路中。实验结果对于培育抗冷性蝴蝶兰具有一定的指导意义。     

低温弱光胁迫下辣椒苗期光合相关指标的杂种优势

为筛选可用于鉴定和预测辣椒杂种优势的光合指标,利用隶属函数值、灰色关联法和相关性分析法分析了低温弱光胁迫对辣椒亲本及其杂交种F1苗期叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和叶绿素含量的影响.结果表明:预测辣椒杂种优势的光合指标优劣顺序是Ci>Gs>叶绿素含量>Tr>Pn;低...     

高温胁迫下萝卜苗期的转录组分析

【目的】对高温胁迫下萝卜幼苗进行转录组测序分析,筛选不同耐热性萝卜品种间的差异表达基因,为阐明萝卜幼苗响应高温胁迫的分子机制提供理论参考。【方法】以耐热萝卜品种1116T和热敏感萝卜品种Wr129为对象,对其进行高温（40℃）胁迫处理0（常温,对照）和24 h,提取各时间点样品总RNA进行转录组测序,以|log₂ FoldChange|≥1,P<0.05且TPM≥10为标准,筛选出差异表达基因（DEGs）,并进行GO功能注释和KEGG代谢通路富集分析。【结果】随着高温胁迫时间的增加,Wr129和1116T幼苗茎叶逐渐发生萎蔫,胁迫24 h后Wr129叶片萎蔫下垂且干枯变黄,而1116T叶片轻度萎蔫下垂,仍保持绿色。12个文库共获得81.45 Gb Clean data,平均有62.30%的reads比对到萝卜参考基因组的一个位置。从2个不同耐热性品种中共鉴定到2701个差异表达基因。GO功能注释结果显示,2629个差异表达基因在GO数据库中得到注释,其中,有559个差异表达基因被注释为细胞组分类别中的叶绿体被膜、叶绿体基质和叶绿体类囊体3个条目,470个差异表达基因被注释为与胁迫响应相关的生物学过程。KEGG代谢通路富集结果显示,1166个差异表达基因富集到124条代谢通路,其中,有74个差异表达基因富集到光合作用和光合作用-天线蛋白代谢通路,23个基因富集到卟啉和叶绿素代谢通路,大部分基因在高温胁迫下被诱导; 35个差异表达基因富集到谷胱甘肽代谢途径,其中14个谷胱甘肽-S-转移酶基因（GSTs）在高温胁迫下上调表达。高温胁迫24 h,Wr129和1116T幼苗叶片PSII的最大光化学效率（F_v/F_m）和总叶绿素含量均下降,但1116T的下降幅度较小。【结论】 Wr129和1116T的耐热性存在明显差异,其原因是1116T植株可通过调控光合作用和抗氧化系统相关基因的表达,减缓F_v/F_m和叶绿素含量下降速率,从而提高植株对高温胁迫的耐受能力。     

基于高通量测序的低温胁迫下赤桉miRNAs的挖掘与分析

目的 预测、挖掘和分析涉及赤桉Eucalyptus camaldulensis低温胁迫应答的miRNA,为研究其调控赤桉低温胁迫应答的分子网络奠定基础。方法 采用高通量测序对低温处理组和对照(CK)组的赤桉组培苗茎尖进行小RNA测序。以miRBase21.0、Rfam14.1和巨桉E. grandis基因组为参考数据库,利用Bowtie、miREAP和miRDeep2等软件进行miRNA预测,使用RNAfold对预测到的miRNA前体进行二级结构的折叠;采用psRNATarget预测靶基因,通过DEGSeq包分析差异表达的miRNA,并对它们进行GO注释和KEGG富集分析。结果 在赤桉中,共预测到隶属于54个家族的392个已知miRNA和97个新miRNA;其中,CK组共预测到282个已知miRNA,65个新miRNA;低温处理组共预测到329个已知miRNA,51个新miRNA。挖掘到80个在低温处理下显著差异表达的miRNA,包括55个上调和25个下调。GO基因功能注释和KEGG富集分析的结果表明,这些差异表达miRNA可能通过参与代谢通路、次生代谢物的生物合成、细胞膜的改变、信号转导和生物调节等响应低温胁迫。此外,还挖掘到25个可能与ICE1-CBFs-COR通路有关的miRNA。结论 借助高通量测序和生物信息学软件初步得到了低温胁迫下差异表达的赤桉miRNA,为进一步分析这些miRNA在赤桉低温胁迫中的分子功能提供一些参考。     

水稻幼苗响应褐飞虱和稻瘿蚊的转录组分析

【目的】筛选出同时响应褐飞虱和稻瘿蚊取食的基因,揭示水稻幼苗应对2种害虫时基因表达层面的差异,为后续挖掘广谱抗虫基因和解析水稻抗虫机制打下理论基础。【方法】以水稻品种9311为供试植物,分别对15日龄的水稻幼苗进行褐飞虱和稻瘿蚊接虫处理,观测幼苗表型,并通过转录组测序技术分别对褐飞虱接入后24 h和稻瘿蚊接入后7 d的水稻幼苗进行转录组测序。以水稻日本晴基因组作为参考基因组进行对比,利用FPKM法计算基因表达量,设定参数（|log₂ FC|>1且P<0.05）筛选差异表达基因。结合基因差异表达分析和功能富集分析,研究水稻响应2种害虫的机制异同点。【结果】鉴定出响应褐飞虱取食的差异表达基因3963个,响应稻瘿蚊取食的差异表达基因1206个,有251个差异表达基因同时响应2种害虫,其中108个具有相同表达模式,143个具有相反表达模式。GO功能注释分析表明,褐飞虱取食显著影响植物体内细胞壁合成和缺水响应,而稻瘿蚊取食则对植物光合作用的影响更显著,具有相同表达模式的差异表达基因主要富集在光合作用、水杨酸合成、茉莉酸信号转导和伤害响应等生物学功能,而具有相反表达模式的差异表达基因仅富集在乙醛酸循环。KEGG信号通路富集分析表明,褐飞虱和稻瘿蚊取食均显著影响植物体内次生代谢物的合成,相同表达模式的差异表达基因富集到MAPK信号通路、植物激素信号转导通路及光合作用等6个通路,而相反表达模式的差异表达基因没有富集的通路。【结论】水稻应对褐飞虱和稻瘿蚊的基因表达调控存在相同点和不同之处,共响应2种害虫的调控通路可能在水稻抗虫过程中发挥重要作用。     

云锦杜鹃转录组分析

云锦杜鹃Rhododendron fortunei具有很高的园艺观赏价值。由于缺乏相关的遗传信息,云锦杜鹃的多样性、分子辅助育种等工作进展较为缓慢。通过高通量测序技术（Illumina）,对云锦杜鹃的转录组进行了测定和分析。通过测序拼接和去冗余共获得84 633条单基因簇（unigene）序列,平均长度为691.4 bp。通过与公共数据库比对成功注释到了35 526条单基因簇,其中与葡萄Vitis vinifera基因相似的序列最多。根据基因本体论数据库（GO）可将23 215个单基因簇归类于生物学过程、细胞组分及分子功能等三大类的55个功能组;真核直系同源基因数据库（KOG）将11 085条单基因簇分为26个功能分类,涉及一般功能预测的单基因簇最多,多达1 970条;以京都基因与基金组百科全书（KEGG）作为参考,依据代谢途径可将9 887个单基因簇定位到272个代谢通路。进一步分析基因注释结果,挖掘获得24个编码MADS-box基因的单基因簇分属于10个不同亚家族。此外,检测到了21 900个简单序列重复（SSR）位点,可用于SSR标记开发。     

牡丹响应高温胁迫的转录组分析及PsHSP基因表达

  目的  夏季高温可导致牡丹Paeonia suffruticosa生长受限,花期缩短,观赏品质降低。研究牡丹耐热基因对牡丹热胁迫的分子机制。  方法  以牡丹品种‘羽红’‘Yuhong’为材料,对高温(40 ℃)和对照(25 ℃)处理后的叶片进行转录组测序,分析响应高温表达的差异基因;同时利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证差异基因,并对热激蛋白基因HSPs进行时空表达分析。  结果  测序共获得45.97 Gb数据,与对照组(25 ℃)相比,高温处理后4 220个基因上调表达,3 453个基因下调表达。通过基因本体(GO)分析发现,这些差异基因主要富集于代谢等生物学过程、细胞和膜结构等细胞成分以及结合和催化活性等分子功能条目;另外,通过全基因组及代谢途径数据库(KEGG)分析发现,碳代谢途径的差异基因数量最多。对牡丹热激蛋白PsHSP基因定量分析发现,PsHSP基因随着高温处理时间呈上升表达趋势,24 h达到最高,之后便呈现下降趋势。  结论  高温显著影响牡丹的代谢和生物合成等过程,进而影响牡丹的生长和发育。PsHSP基因可在短期内迅速响应高温胁迫并参与牡丹的耐热调控。图 4表6参34