基于转录组测序技术挖掘大豆蛋白质合成相关基因

通过转录组测序技术挖掘蛋白质合成相关基因,为解析蛋白质合成机制奠定基础。以遗传背景相近但蛋白含量差异较大的大豆高蛋白品系冀HJ117(蛋白质含量52. 99%)及其回交亲本冀豆12(蛋白质含量46. 48%)为研究材料,利用转录组测序技术和生物信息学分析,以期挖掘大豆籽粒蛋白质合成相关基因。通过对转录组数据中冀HJ117和冀豆12差异表达基因的分析筛选,共得到336个差异表达基因,其中冀HJ117较冀豆12有195个上调表达基因,141个下调表达基因。通过GO功能富集分析,发现在分子功能类型中注释的差异基因主要与催化和连接等功能相关; KEGG显著富集分析发现差异表达基因主要富集在蛋白质内质网合成途径中,该途径共筛选到34个差异表达基因,其中33个基因在冀HJ117中表达量较高。从该途径中筛选出9个候选基因,采用荧光定量PCR方法检测其表达量,表达趋势与RNA-Seq检测结果基本一致,证实了RNA-Seq数据的可靠性。RNA-Seq测序结果获得了与蛋白质合成相关基因的基本信息,蛋白质内质网合成途径可能是冀HJ117与冀豆12蛋白质含量产生差异的重要通路。     

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,Q30＞92.88％.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....     

西伯利亚杏开花相关基因的转录组测序分析

为探明调控西伯利亚杏(Prunus sibirica)成花的分子机制,筛选参与调控开花的相关候选基因,本研究以两个不同时期的西伯利亚杏花芽为样本进行转录组测序,共获得42.04 Gb高质量数据,平均95.6％的数据均可以比对上参考基因组.共筛选出6850个显著差异表达基因,其中在花芽萌动期上调表达基因有2784个,下调表达基因4066个,花芽萌动期特异表达基因392个,盛花期特异表达基因346个.KEGG富集结果表明差异表达基因在植物激素信号转导、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路被富集最多.另外,本研究共发现39个显著差异表达基因涉及植物开花调控的相关途径,主要包括:春花途径相关基因中10个、光周期途径相关基因17个、自主途径相关基因5个、霉素途径相关基因1个、温度途径相关基因2个,整合因子(SOC1,FT,LFY)共4个.研究结果可为西伯利亚杏开花调控提供了重要的候选基因,对西伯利亚杏育种具有一定的参考价值.     

植物响应低温胁迫转录组测序研究进展

低温胁迫是限制植物生长发育和地理分布最主要的环境因子之一,影响植物细胞膜系统、抗氧化系统、光合作用、次生代谢等诸多方面,对农业生产和发展有严重影响。因此,揭示作物在冷胁迫下的生理及分子机制是十分必要的,这有助于培育耐寒作物品种,从而减少生产损失,扩大作物种植面积,具有重要的生产价值和经济效益。目前,基于RNA-seq技术进行植物低温胁迫分子机制深度解析在拟南芥、水稻、油菜、茶树、小麦、烟草、高粱等重要作物上得到了发展应用。本研究综述了近年来植物在低温胁迫或低温适应过程中的转录组学研究现状,以期为高通量测序技术在植物抗性研究方面提供方法借鉴和理论基础。     

梁山慈竹高通量转录组测序及差异表达基因分析

分析梁山慈竹及其体细胞突变体的转录组,挖掘功能基因并对其差异表达基因进行筛选和分析,为梁山慈竹遗传改良提供理论依据。利用RNA-Seq技术进行转录组测序,对测序结果进行de novo拼接和功能注释;并对差异表达基因进行筛选及COG、GO、KEGG数据库中进行比对注释,此外,基于Swiss-Prot功能注释结果,分析纤维素和木质素相关功能基因的表达量差异。测序结果表明,共获得86 575 631条reads,de novo组装得到84 741条unigenes,共有49 829条被Nr、COG、GO、KEGG、Swiss-Prot注释。从梁山慈竹实生植株(对照)和体细胞突变体No.30这2个测序样本中,筛选出3 572条差异表达unigenes,757条差异表达unigenes在COG分类体系中具有详细的蛋白功能释义,2 213条差异表达unigenes在GO数据库具有功能定义,385条unigenes被注释到94条KEGG Pathways中。纤维素合成相关纤维素合酶、过氧化物酶、泛素连接酶和热休克蛋白在梁山慈竹体细胞突变体No.30中表达量升高,木质素合成相关MYB4、4-香豆酸CoA连接酶、肉桂醇脱氢酶、肉桂酰-CoA还原酶和漆酶在突变体中表达量降低。提供了全面的梁山慈竹转录组信息,获得了一批在梁山慈竹纤维素和木质素生物合成过程中有重要功能的基因序列。     

基于转录组测序的铝胁迫下甘蓝型油菜新内参基因的发掘与引物开发

为了研究甘蓝型油菜在铝胁迫条件下内参基因的稳定性,在受到主要铝毒害的根组织内发掘新内参基因,以甘蓝型油菜耐铝品种赣油杂7号和铝敏感品种蓉油18的苗期根组织为研究材料,对营养液培养的试验材料分别设置对照组(0 h)和2个时间梯度(3,24 h)的铝胁迫(100μmol/L AlCl3,pH值4.5)处理组.首先,采用有参...     

转录组测序技术在植物水淹胁迫研究中的应用

水淹胁迫是植物遭受的主要非生物胁迫之一,对作物生长发育、产量、品质等都会带来严重影响,全面解析植物的耐涝机制,对选育耐涝品种具有重要意义。高通量转录组测序技术以其数字化信息、高灵敏度、广泛的检测范围及重复性好等优点,已被广泛用于生物体的多种功能研究。目前在水稻、玉米、油菜、黄瓜、大豆等多个物种中,已有从转录水平分析植物对水淹胁迫的分子响应机制相关研究报道,这对于深度解析植物耐涝的分子响应机制和加快作物耐涝品种选育具有重要意义。但目前尚未有转录组测序技术在植物水淹胁迫应用方面的综述。因此,本研究着重综述了植物水淹胁迫测序组织及时间点选择、各阶段基因表达水平、GO功能富集、小RNA的功能特征几个方面,并展望了新一代测序技术在植物抗逆机理研究中的应用前景。     

基于转录组测序的红树秋茄叶片发育中差异表达基因分析

为探索秋茄(Kandelia obovata)叶片发育过程中物质合成和基因表达情况,本研究对红树叶片三个发育时期的m RNA进行提取和高通量测序,获得高质量序列(Clean reads) 64 189 053个,高质量碱基19.29 Gb,共组装获得转录本108 077个,转录本长度大于2 000 bp的为37 206个,200～300 bp的转录本11 797个, Q30均在95.00%左右。通过对红树秋茄叶片三个不同时期(初期,中期,成熟期)的差异基因进行KEGG富集分析,结果发现,差异基因主要富集在以下代谢途径：碳水化合物代谢途径(淀粉和蔗糖代谢),苯丙氨酸代谢,能量代谢途径,植物激素信号调控,生物碱合成,脂质代谢途径,昼夜节律信号转导途径。GO富集分析表明,差异基因主要富集在生物学过程(包括转录调控, DNA复制,蛋白磷酸化等),细胞组分(包括细胞核,细胞膜,叶绿体,线粒体等),分子功能(包括DNA结合,蛋白结合等),另外在秋茄叶片发育的三个时期共统计到22 333个SSR位点,占比最高的为单核苷酸,数量为12 268条,其次为三核苷酸和二核苷酸,分别6 410条和3 245条...     

狭叶薰衣草叶片转录组耐寒相关差异表达基因分析

以生长在哈尔滨地区的狭叶薰衣草(Lavandula angustifolia Mill.)为试材,采用高通量转录组测序的方法,研究了田间不同温度(26.67℃, F; 32.07℃, S;-0.76℃, T)对薰衣草叶片基因差异表达的影响,以期挖掘与耐寒相关的功能基因,探讨薰衣草耐寒的分子机制。结果表明,温度对薰衣草差异表达基因具有显著影响,温差越大导致基因差异表达变化越大,差异表达基因与环境因子CCA分析表明温度是诱导基因差异表达的首要因素。在KEGG富集通路中显著富集的有植物与病原体互作通路、MAPK信号通路和昼夜节律通路,在这些通路中,基因Pti5、SUGT1、WRKY25、GI、FKF1等均响应植物低温胁迫并显著表达,且昼夜节律调控对薰衣草耐寒起到重要作用。利用STRING蛋白质互作数据库筛选出KEGG通路中的抗寒相关枢纽基因有FKF1、GI、CRY2等。从转录因子家族中鉴定出1 137个转录因子,隶属于51个转录因子家族,参照拟南芥数据库筛选出的枢纽基因AT4G30825、AT4G17020、AT1G55750均来自bZIP家族,且在KEGG通路中响应低温后表达量普遍升高。通...     

基于RNA-Seq筛选高粱低氮胁迫相关候选基因

研究低氮胁迫条件下不同高粱材料间的基因差异表达,为耐低氮型高粱品种选育和耐低氮胁迫的分子机制探究提供参考。选取2个耐低氮型高粱(BSX44和BTx378)为试验材料,设置正常和低氮胁迫2个处理,利用RNA-Seq技术对高粱苗期、抽穗期和开花期的基因表达进行分析,通过生物信息学对差异基因的生物学功能和代谢途径进行研究,筛选可能参与低氮调控的基因,了解氮高效基因型在氮素吸收利用过程中可能的分子途径。结果表明,在正常和低氮胁迫下, BTx378和BSX44在苗期分别筛选出937个和787个差异表达基因,抽穗期分别筛选出1305个和935个差异表达基因,开花期分别筛选出1402个和963个差异表达基因。对3个时期的差异表达基因进行鉴定,发现在苗期、抽穗期和开花期分别有246、371和306个基因在2个耐低氮高粱品种中共同差异表达,有28个基因在2个耐低氮品种的不同生育时期均差异表达,其中有5个基因上调表达,23个基因下调表达;对共同差异表达基因的KEGG相关代谢通路富集分析,发现主要集中在氮代谢、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢、甘油磷脂代谢、氨基酸的生物合成等途径,表明耐低氮型高粱可能通过这些途...     

基于转录组测序的苦瓜热激蛋白相关基因分析

为获得苦瓜叶片高温胁迫状态下表达的相关基因,本研究以高温胁迫下苦瓜叶片为实验材料,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对正常温度(26℃)和高温胁迫(38℃)下苦瓜叶片转录测序后进行组装,再利用KEGG、Pfam、Swiss-Prot和NR数据库平台对热激蛋白的相关功能基因筛选,共获得24个热激蛋白相关基因,包括得20个热激蛋白基因、2个位于叶绿体中的小热激蛋白以及2个热激转录因子。聚类分析研究表明,涉及到热激蛋白相关的20个Unigene广泛分布于3大类中,其中c42567和c43094这两个亲缘关系最近;两个小热激蛋白c42963和c12133的亲缘关系次之;c35683和c3040两个热激转录因子亲缘关系最远。通过本次研究中获取的24个热激蛋白相关Unigene信息,有助于深入研究苦瓜耐高温胁迫机理等提供数据信息。     

马尾松转录组测序和分析

本研究首次构建了马尾松均一化cDNA文库,采用Illumina高通量测序技术对转录组进行了测序,利用生物信息学方法开展基因表达谱的研究、功能基因的预测。EST序列拼接获得83680个contig,其中33772个contig被注释为相应的331669对生物学功能,10647个contig被注释具有酶功能。根据KEGGpathway数据库,对马尾松转录组的contig进行Pathway生物学通路的注释和预测,共识别出10647个contig具有对应的1029种酶功能,并关联到135条生物学通路。SSR查找发现,从83680个contig中找到889个SSR位点,占contig总数的比例为1.06%。其中,三核苷酸重复所占比例最高,达到48.37%,其次是六核苷酸重复,为19.12%,比例最低的是四核苷酸重复,仅为4.72%,二核苷酸重复和五核苷酸重复基本相同,分别为14.62%和13.16%。SSR不同重复基元类型中,出现频率最高的为AT/AT,其次是AGC/CTG和AAG/CTT。     

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...     

不同硬度西瓜果皮的转录组测序及相关基因表达分析

为解析西瓜果皮硬度不同的相关分子机制,挖掘西瓜果皮硬度相关的关键基因提供理论基础,以生育期相似但果皮硬度差异显著的高硬度（901）4-1-1-M和低硬度BSH为试验材料,选取果皮硬度差异最大时期即西瓜授粉30 d后的果皮,利用Illumina HiSeq^TM测序平台进行转录组测序分析,采用实时荧光定量的PCR技术对测序结果进行验证。结果显示,转录组测序共筛选获得1 085个差异表达基因,其中,上调表达基因555个,下调表达基因530个。GO富集分析表明,1 085个差异表达基因显著富集在细胞组分、分子功能和生物过程中的细胞壁、细胞外围、外部封装结构、胞外区、四吡咯骨架、氧化还原酶活性、转移酶活性、果胶酯酶活性等功能类别。KEGG富集分析表明,Cla97C04G075800、Cla97C02G044950、Cla97C09G165820、Cla97C10G195660、Cla97C01G025380等19个差异基因被注释富集程度最高的苯丙烷代谢通路,该路径最终形成木质素、5羟基愈创木酚木质素、愈创木酚木质素和对羟基苯酚木质素代谢物,qRT-PCR和转录组测序数据相关...     

干旱胁迫和复水处理后梭梭转录因子的转录组分析

为了探明梭梭应对干旱胁迫和水分刺激的分子调控机理,利用高通量测序技术对正常浇水(对照,CK)、干旱胁迫组(轻度干旱胁迫组,LWS;中度干旱胁迫组,MWS;重度干旱胁迫组,SWS)和复水组(RSWS)梭梭的转录组和转录因子表达谱进行分析。结果表明:数据经de novo拼接共获得74 641条非冗余Unigene,N50长度1 537 bp,对转录组数据比对、注释后共检测到56个转录因子家族、1 307个转录因子编码基因。与对照组相比,干旱胁迫组和复水组中的差异表达基因均以下调表达方式为主,其中,AP2-EREBP、MYB、bHLH、WRKY、NAC、ABI3VP1家族基因在各胁迫组中均表达且表达数较多。复水组中偏向通过增加AP2-EREBP、WRKY和NAC家族上调编码基因数量来实现梭梭幼苗对水分刺激的应答调节;而干旱组更偏向下调AP2-EREBP和bHLH的编码基因数量来实现幼苗对干旱胁迫的响应。干旱组和复水组测序结果的表达量(FPKM)与用荧光定量PCR法得到的基因表达量之间的相关性分别为0.947 8(P<0.01),0.967 2(P<0.01),结果证实了2种处理产...     

基于高通量测序的天目铁木转录组分析

天目铁木为中国特有的珍稀濒危植物,5株原生株分布在浙江西天目山.随着环境条件的不断恶化,对濒危植物的保护变得尤为重要,从20世纪80年代初开始对天目铁木开展研究,然而到目前为止对于天目铁木分子生物学和基因功能方面的研究仍旧较少.为了获得天目铁木的基因数据和初步了解基因功能,本研究利用Illumina Hiseq高通量测...     

金线莲应答高温胁迫的转录组学特征分析

为了研究高温胁迫下金线莲转录组表达特征,分析其热激响应机制。以正常培养和高温胁迫(45^oC)的金线莲(NYJ2)为材料,利用Illumina HiSeq^TM2000平台进行测序,通过Trinity软件进行De novo组装。结果共获得75688个unigene,有28323个unigene在Nr、KOG、KEGG和Swisspro数据库中得到功能注释,注释率为37.42%。其中,17532个unigene在KOG数据库中可归类到25个功能家族;10108个unigene被KEGG数据库注释到128个代谢途径中;17485个unigene被GO数据库的生物过程、分子功能和细胞组成三大功能注释到47个条目中。777个unigene在高温胁迫前后差异表达显著,其中胁迫后上调表达为362个,下调表达为415个,获得响应热胁迫的基因24个,包括热激蛋白的基因1个,PSⅠ和PSⅡ相关的基因15个、叶绿体rbcL基因3个、PLD基因2个,CAT编码基因、GAPDH基因、CYP编码基因各1个。本研究从转录组水平分析了金线莲对热胁迫的响应,这些数据将为功能基因的鉴定奠定基础,为培育耐高温金线莲品系提供了参考依据。