山羊5个组织的全长转录组构建与分析

【目的】构建山羊（Capra hircus）全长转录组,旨在改进参考基因组的功能注释。【方法】利用PacBio长读段测序技术对南江黄羊肝、脾、肾周脂肪、背最长肌和睾丸5个组织的混合样本进行高通量测序;对原始数据进行校正、聚类去冗余,最后用KEGG数据库对预测转录本序列进行功能注释。【结果】质控后获得28 432条高质量一致性全长序列,其中99.49%的序列被成功比对到山羊基因组;得到源自9 879个基因的19 115个转录本。进一步分析得到表达基因总数的41.39%发生了可变剪接;其中起始外显子可变剪接占比最高（36.47%）,外显子互斥占比最低（1.78%）。另外,144条序列未被比对到参考基因组上,这些序列的平均GC含量高达56.50%;利用KEGG数据库对其进行功能注释,揭示28个转录本与免疫系统相关。【结论】获得的测序数据全面涵盖混合样本中表达的转录本,证明了山羊基因组转录的复杂性。研究结果总体上提高了每个基因平均表达的转录本数量,证明可变剪接的广泛存在;未成功比对的转录本序列GC含量较高且许多转录本来自免疫基因的表达。     

苦茶全长转录组测序及基因结构分析

为进一步探究苦茶特异性状形成的遗传基础,基于PacBio对苦茶进行Iso-Seq,最终得到Polished consensus序列132 334个,其中有26 184个为已知基因的新转录本,7 115个为新基因,同时鉴定得到21 106个SSR位点;基因结构分析结果中,4 892个基因发生了可变剪切事件,其中内含子滞留...     

芋全长转录组测序分析及淀粉生物合成相关基因挖掘

【目的】获取芋(Colocasia esculenta)全长转录本序列和结构信息,并挖掘淀粉生物合成相关基因和转录本的结构信息,为后续阐明芋淀粉生物合成的分子机制及深入利用芋基因资源提供科学依据。【方法】以荔浦芋1号为试材,采集其3月龄植株的不同组织(叶片、叶柄、球茎、匍匐茎和根)开展混合样三代全长转录组测序,对获得的转录本进行功能注释,通过生物信息学方法分析转录本可变剪接(AS)、可变多聚腺苷酸化(APA)、长链非编码RNA(lncRNA)、转录因子(TF)和简单重复序列(SSR)等的结构信息,通过京都基因和基因组百科全书(KEGG)注释获得芋淀粉生物合成相关的基因和转录本,并对其进行AS和APA分析。【结果】通过对芋叶片、叶柄、球茎、匍匐茎和根混合样开展三代全长转录组测序,共获得全长转录本序列38 043条;通过与参考基因组进行比对,鉴定出新转录本31 058条,其中28 785条获得功能注释;通过对转录本结构分析,共鉴定出9360个AS事件、6436个基因存在poly(A)位点、25 081个SSR位点、304个lncRNA、1911个融合转录本和1608个TF。通过KEGG注释...     

基于转录组测序分析牛不同脂肪组织的脂肪沉积差异研究

为了更好地了解肉牛(Bos taurus)的脂肪沉积机制，以安格斯牛（Aberdeen Angus）和西门塔尔牛（Simmental cattle）为模型，通过对2种脂肪组织（肾周脂肪和背皮下脂肪）进行RNA测序，确定转录组图谱。分析4个组织中共同的高表达基因，以及2个组织之间的差异表达基因。结果显示，每个样品获得约10.99 Gb数据，并注释总共23 472个基因。在50个高度表达的共同基因中，发现脂肪酸结合蛋白4（Fatty Acid Binding Protein4, FABP4），脂肪形成调节因子(Adipogenesis Regulatory Factor,ADIRF)和硬脂酰辅酶A去饱和酶(Stearoyl-CoA Desaturase,SCD)是与脂肪沉积相关的基因，表明这3个基因可能在脂肪沉积中发挥作用。在安格斯牛和西门塔尔牛的肾周脂肪与皮下脂肪组织之间分别鉴定出1 678个和1 955个差异表达基因。GO分析表明，一些DEG与代谢有关。KEGG途径分析显示，PPAR信号途径、甘油酯代谢和ECM-受体相互作用途径富集丰富。在背皮下脂肪中，PPAR信号途径和甘油脂代谢中的3个基因：视黄酸X受体α(retinoid X receptor alpha,RXRA)、C1q肿瘤坏死因子相关蛋白7(C1q and TNF related 7, C1QTNF7)和单酰甘油-O-酰基转移酶2(Monoacylglycerol O-acyltransferase 2, MOGAT2)上调；6个基因：肉碱脂酰转移酶1B(Carnitine Palmitoyltransferase 1B, CPT1B) 、解偶联蛋白1(Uncoupling Protein 1, UCP1)、 脂肪酸结合蛋白3(Fatty Acid Binding Protein 3, FABP3)、 脂肪酸转位酶(Fatty Acid Translocation enzyme, CD36) 、脂蛋白1( LPIN1) 和甘油-3-磷酸酰基转移酶3(Glycerol-3-phosphate Acyltransferase 3, GPAT3)表达量下调。在ECM-受体相互作用中，发现Ⅰ型胶原Α1(Collagen Type I alpha 1 Chain, COL1A1)、III型胶原Α1(Collagen Type III alpha 1 Chain, COL3A1) 、Ⅰ型胶原Α2(Collagen Type I alpha 2 Chain, COL1A2)和II型胶原Α1(Collagen Type II alpha 1 Chain, COL2A1)在牛的背皮下脂肪中上调，而层粘连蛋白γ3(Laminin Subunit gamma 3 , LAMC3) 和粘连蛋白γ2(Laminin Subunit gamma 2, LAMC2)的表达量下调。为验证转录组的准确性，对差异基因 COL1A1、 COL3A1、RXRA、 LPIN1和 GPAT3进行qPCR验证，结果显示qPCR结果与转录组测序数据基本一致。本研究揭示了肉牛不同脂肪组织中复杂的转录组图谱，发掘了参与脂肪沉积的候选基因。     

基于SMRT技术的水杉全长转录组分析及基因功能注释

以水杉原生种为材料,提取其幼嫩植株的根、茎和叶的总RNA,经m RNA纯化、反转录、全长转录组文库构建等过程,再采用SMRT技术测定其全长转录本序列,运用生物信息学对获得的原始转录组数据进行分析。结果显示：提取的总RNA符合建库要求;全长转录组测序共获得了包含5 914 711个亚读段(subreads)的14.0 Gb的数据,质量控制处理后包括236 130个全长非嵌合读段(reads)和97 626个一致性reads;转录本经去冗余处理后共获得61 057个全长一致性读段(unigenes),其中有54 099个被成功注释到7个数据库中,注释比达88.60%;对水杉unigenes作CDS(coding sequence)长度分布及转录因子分析,其CDS长度范围为144～6477 nt,平均长度约为679 nt;共检测到2386个转录因子,这些转录因子可以归类为29个家族。     

马氏珠母贝(Pinctada fucata)血细胞全长转录组测序与分析

[目的]开发马氏珠母贝(Pinctada fucata)基因组资源,挖掘功能基因。[方法]以马氏珠母贝血细胞为试材,利用单分子实时技术(single-molecule real time, SMRT)进行全长转录组测序,并对所获得unigenes进行功能注释和基因结构分析。[结果]共获得277 064条全长非嵌合序列和82 381个基因。经过比对nr、SwissProt、KEGG和KOG数据库进行注释和功能分类后,共得到59 621个注释基因。同时,在8 493条基因中共发现11 219个SSR位点,其中以二核苷酸重复基元类型最高(50.9%)。生物信息学分析鉴定得到20 013个lncRNA、2 004个转录因子、10 522个可变剪切分析位点。[结论]使用SMRT技术能够深入挖掘马氏珠母贝全长转录组数据,为进一步探讨马氏珠母贝功能基因的挖掘、免疫响应及遗传机制的研究提供可靠的基因组资源。     

两种穗伸出差异显著的大麦最上节间全长转录组分析

【目的】对两份穗伸出差异显著的大麦(Hordeum vulgare L.)材料的最上节间(UI)进行全长转录组分析,为揭示大麦UI伸长调控机制奠定基础。【方法】以包穗大麦材料CDB0012和穗伸出正常大麦品种XL19为材料,利用Nanopore平台开展了UI全长转录组测序和生物信息分析。【结果】共获得46 246条非冗余全长转录本,鉴定了2 395个潜在新基因位点和44 805条新转录本,开展了功能注释、可变剪切、差异表达基因鉴定等分析。【结论】构建了一套高质量大麦UI全长转录组数据集。     

观赏海棠'火焰'果皮中可变剪接基因分析

[目的]研究观赏海棠'火焰'果皮中可变剪接基因.[方法]利用已有苹果属观赏海棠品种'火焰'果皮转录组测序数据,分析可变剪接类型和数量,并对发生可变剪接的基因进行KEGG分析,研究观赏海棠可变剪接基因与其发育过程的关系.[结果]在观赏海棠果皮发育过程中,主要发生的可变剪接是第一个外显子可变剪接和最后一个外显子可变剪接两种类型.可变剪接在果皮发育前期发生较多,同时KEGG通路分析表明可变剪接主要发生在嘌呤代谢、氧化磷酸化、糖酵解/糖异生等通路过程中.[结论]可变剪接在观赏海棠果皮的整个发育过程中普遍存在.观赏海棠果皮发育过程中共有的可变剪接基因主要与磷酸化和糖代谢有关.     

基于第二代转录组、第三代全长转录组测序条件下草石蚕基因表达特性的初步研究

以宁夏贺兰县地方草石蚕（Stachys sieboldii）品种为试材,探讨应用第三代测序技术获得草石蚕全长转录本信息,应用第二代测序技术获得3个不同发育阶段草石蚕叶片和块茎的转录组信息,对测序结果进行转录组水平分析,筛选特有差异基因,并进行GO和KEGG富集分析,开展草石蚕基因表达特性的初步研究。结果表明,第三代测序后Polymerase read的数据量为50.82 G,FLNC序列的reads数为525 593个转录本;在KEGG等7大数据库的基因功能注释中均注释成功的转录本数目为6 857个,至少有1个数据库注释成功的转录本数目为14 078个;与NR数据库比对注释后,草石蚕与同为唇形目的芝麻（Sesamum indicum）基因序列相似性最高,相似基因个数为9 149个;与GO数据库比对注释后,生物学过程、细胞成分与分子功能中注释到基因个数最多的分别是新陈代谢过程5 093个、细胞2 004个、键联结合6 645个;与KEGG数据库比对注释后,在细胞转化、环境信息处理、遗传信息处理、新陈代谢和有机系统功能中注释到基因数最多的分别是运输和分解代谢409个、信号传导729个、转化...     

肌肉生长发育可变剪接研究进展

为了解动物肌肉生长发育可变剪接调控过程最新研究,本文对近年来人、小鼠和其他多种动物肌肉生长发育的可变剪接调控的相关研究进行了整理与分析,总结了肌肉生长发育可变剪接的发生、调控蛋白多样性的分子机制、人和动物的肌肉发育过程中可变剪接的调控研究进展及可变剪接的数据量化方法.结果 表明:肌肉是表现出最高水平的组织特异性和保守可...     

中华蜜蜂细胞吞噬与包囊作用相关基因全长转录本鉴定及分析

【目的】系统鉴定和分析中华蜜蜂(Apis cerana cerana)吞噬与包囊作用相关基因和全长转录本,为深入开展相关基因和剪接体的功能研究奠定基础。【方法】基于前期已获得的高质量中华蜜蜂纳米孔长读段测序数据,通过Blast工具将全长转录本比对Nr数据库筛选出吞噬与包囊作用相关基因和全长转录本。利用gffcompare软件将全长转录本与东方蜜蜂(Apis cerana)参考基因组上注释的转录本进行比较,鉴定未注释的新基因和新转录本。利用TAPIS pipeline预测和分析吞噬与包囊作用相关基因的可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)位点,并通过TBtools软件鉴定APA位点上游的基序(motif)。使用Astalavista软件鉴定可变剪接(alternative splicing,AS)事件,并通过IGV浏览器进行结构可视化。通过RT-PCR验证AS事件的真实性。【结果】共鉴定到中华蜜蜂吞噬与包囊作用相关的基因66个和全长转录本395条,发掘出东方蜜蜂参考基因组未注释的2个新基因和303条新转录本。对参考基因组已注释的34个基因进行了结构优化,分别延伸了18个基因的5′端和12个基因的3′端,同时延长了4个基因的5′端和3′端。共鉴定到含有1个及以上APA位点的吞噬与包囊作用相关基因47个,其中多于5个APA位点的基因最多,为32个。在APA位点上游鉴定到多个基序,一致性序列为：GRBGCNKSDAACAAYTRBGCBMRNGGBYAYTAYWCNVWNGG。共鉴定到吞噬与包囊作用相关基因的AS事件296次,其中包括131次可变3′端剪接(alternative 3′splice site,A3SS)、85次内含子保留(intron retention,IR)、70次可变5′端剪接(alternative 5′splice site,A5SS)和10次外显子跳跃(exon skipping, ES)。RT-PCR结果显示,扩增的目的片段大小符合预期,证实了随机选择的2次AS事件的真实性。【结论】系统鉴定了中华蜜蜂吞噬与包囊作用相关基因和全长转录本以及AS事件和APA位点,优化了东方蜜蜂参考基因组注释的吞噬与包囊作用相关基因的结构。     

基于转录组测序解析南瓜子叶黄化的分子机理

为研究南瓜叶色黄化突变的机制,挖掘黄化相关关键基因,试验以南瓜自然黄化突变体为试材,通过高通量RNA测序(RNA-seq)对苗期子叶进行转录组分析。结果表明：从检测的26 445个表达基因中鉴定出12 687个差异表达基因(DEGs),包括6 444个上调基因,6 243个下调基因;其中2 321个DEGs是转录因子编码基因。选取14个与光合色素密切相关的DEGs进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析,发现它们的基因表达水平与转录组测序结果一致。经KEGG富集分析,发现卟啉和叶绿素(Chl)生物合成、光系统Ⅰ、光系统Ⅱ、光合作用-天线蛋白、电子传递和F型ATP酶相关基因的表达显著下调。谷氨酰-tRNA还原酶、镁离子螯合酶、叶绿素a加氧酶基因异常表达,血红素代谢相关基因表达上调抑制了Chl合成;β-胡萝卜素3-羟基酶促进了类胡萝卜素生成;另外,光合作用过程受阻也反馈抑制Chl合成,Chl合成受阻和类胡萝卜素合成受促导致南瓜叶色黄化。研究结果为南瓜黄化突变的分子机制提供了新的见解,为关键基因功能分析和南瓜育种奠定了基础。     

草鱼MKLN1基因可变剪接和微卫星序列的多态性

MKLN1基因编码的muskelin蛋白主要通过其羧基端的kelch重复结构域与其它蛋白形成复合物行使功能。通过分析草鱼鳃组织的基因转录谱,发现其中的MKLN1基因存在(CT)15的微卫星序列,通过检测3个不同的草鱼种群,又发现(CT)9、(CT)10、(CT)11和(CT)13 4种多态性序列。通过克隆该段MKLN1基因组序列并与斑马鱼和红鳍东方鲀的MKLN1基因组序列比较,发现克隆得到的草鱼基因序列是由一个内含子和两个外显子组成,共编码144个氨基酸。通过进一步调查不同组织该基因的转录本,发现存在内含子剪接和内含子未被剪接的两个转录本。由于内含子序列未被剪接的转录本在内含子中存在TGA终止密码子,导致MKLN1基因翻译提前终止,翻译产物为失去部分kelch结构域的muskelin蛋白。相对于内含子正常剪接的转录本,没有被剪接内含子的转录本在各种组织中的表达量要明显低得多。简而言之,本研究发现了草鱼MKLN1转录本中的微卫星序列是来自未被剪切的内含子,而未被剪切的内含子导致该转录本编码部分kelch结构域缺失的muskelin蛋白。研究亮点:目前对于可直接锚定功能基因的I型微卫星标记研究很少。本文首次发现M...     

草鱼CC趋化因子基因CCL24及其可变剪接

CC趋化因子是一类能够促进动物体内炎症部位的各种白细胞的补充、激活和黏附的趋化性细胞因子家族,是鱼类天然免疫系统的重要组成部分。分析了从草鱼肠道cDNA文库中筛选到的CC趋化因子基因CCL24,并克隆了阅读框区域内的基因组序列。序列分析表明,CCL24基因由4个外显子和3个内含子组成;外显子拼接的序列与CCL24cDNA序列完全一致,编码95个氨基酸,有2个相邻的半胱氨酸(CC),为典型的CC趋化因子亚家族成员。此外,还发现草鱼CCL24基因存在可变剪接现象,第1内含子没有被剪切掉的非正常转录本翻译后可能产生没有CC趋化因子活性的24个氨基酸的短肽,而且这种转录本在精巢、头肾、皮肤、肝胰脏、肠道、肌肉、肾脏等组织均检测到;而正常剪接的CCL24转录本,仅在肾脏和肠道中检测到,且其表达量要明显低于非正常剪接的转录本。     

草鱼CC趋化因子基因CCL24及其可变剪接

CC趋化因子是一类能够促进动物体内炎症部位的各种白细胞的补充、激活和黏附的趋化性细胞因子家族,是鱼类天然免疫系统的重要组成部分。分析了从草鱼肠道cDNA文库中筛选到的CC趋化因子基因CCL24,并克隆了阅读框区域内的基因组序列。序列分析表明,CCL24基因由4个外显子和3个内含子组成;外显子拼接的序列与CCL24cDNA序列完全一致,编码95个氨基酸,有2个相邻的半胱氨酸(CC),为典型的CC趋化因子亚家族成员。此外,还发现草鱼CCL24基因存在可变剪接现象,第1内含子没有被剪切掉的非正常转录本翻译后可能产生没有CC趋化因子活性的24个氨基酸的短肽,而且这种转录本在精巢、头肾、皮肤、肝胰脏、肠道、肌肉、肾脏等组织均检测到;而正常剪接的CCL24转录本,仅在肾脏和肠道中检测到,且其表达量要明显低于非正常剪接的转录本。     

油棕转录组SSR 标记开发研究

从NCBI网站下载4072 条油棕EST,结合文献报道的油棕果肉转录组序列信息,通过聚类拼接和处理,得到全长为32637.947 kb的无冗余序列20054条。在这些序列中共检索出4 538 个SSR袁检出率为22.6%遥其中以单核苷酸重复基序为主导类型袁出现频率为51.2%,二核苷酸、三核苷酸重复基序的出现频率分别为20.4%和17.9%。随机挑选了400对SSR引物进行PCR 多态性检测,获得29对PCR多态性引物,并随机选取11引物进行验证,在4种不同来源的油棕样本中表现出多态性。     

中华蜜蜂酚氧化酶和丝氨酸蛋白酶相关基因 及其全长转录本发掘与分析

为深入开展中华蜜蜂相关研究提供参考信息和基础,利用已获得的纳米孔(Nanopore)测序数据对中华蜜蜂Apis cerana cerana的酚氧化酶(phenoloxidase, PO)和丝氨酸蛋白酶(serine protease, SP)相关基因和全长转录本进行发掘和分析。通过Blast工具将中华蜜蜂所有全长转录本比对KEGG和Nr数据库以筛选出PO和SP相关基因和全长转录本。采用gffcompare软件将PO和SP相关全长转录本与东方蜜蜂参考基因组(ACSNU-2. 0)已注释基因进行比较以优化结构。使用Astalavista软件鉴定PO和SP相关基因的可变剪接(alternative splicing, AS)事件,再利用IGV浏览器进行结构可视化。通过PCR验证AS事件的真实性。利用TAPIS pipeline预测和分析可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)位点,并通过TBtool软件鉴定APA位点上游的基序(motif)。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因与146条转录本。优化了16个参考基因组已注释PO和SP相关基因的结构,其中5′端延长和3′端延长的基因均有7个,5′端和3′端同时延长的基因有2个。鉴定到PO和SP相关的10个基因的389次AS事件,其中最丰富的AS类型是5′端可变剪接。PCR结果证实了2次AS事件的真实性。共鉴定到34个PO和SP相关基因含有1个及以上的APA位点,其中含有3个APA位点的基因数量最多;在APA位点上游鉴定到多个motif,一致性序列为：GGHKSYWSHHTRATWTCNBHDMRRYWYRTNYTVACNGCKGCDCAYTGYR。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因和146条全长转录本,优化了东方蜜蜂参考基因组已注释的PO和SP相关基因结构,并发掘出PO和SP相关基因的389次AS事件和237个APA位点。     

高脂饲喂对肉鸡腹脂和肝脏组织RNA 可变剪接的影响

【目的】腹脂过度沉积会降低肉鸡抗病力和屠宰率。RNA可变剪接是影响基因功能的重要调控方式,对肉鸡腹脂沉积过程的RNA可变剪接事件进行系统分析,有助于进一步了解肉鸡腹脂沉积的分子调控机理。【方法】利用高脂饲喂肉鸡和普通饲喂肉鸡肝脏组织和腹脂组织的转录组测序结果,鉴定高脂饲喂过程中肉鸡腹脂和肝脏组织的差异表达和差异剪接基因。采用GO功能注释、KEGG通路富集分析和Metascape富集分析对显著差异剪接基因进行分析,并对显著差异剪接事件进行可视化处理,以及分析调控这些差异剪接事件的剪接因子。【结果】对高脂饲喂肉鸡与普通饲喂肉鸡的腹脂和肝脏组织进行转录组测序,在腹脂组织中发现233个显著差异表达基因和349个显著差异剪接基因,对显著差异剪接基因进行富集分析,发现显著差异剪接基因主要富集于细胞分裂、细胞生长等细胞增殖相关生物学进程,还富集于甘油磷脂代谢和胰岛素信号通路等脂肪生成相关通路。在肝脏组织中发现276个显著差异表达基因和224个显著差异剪接基因,对显著差异剪接基因进行富集分析,发现显著差异剪接基因主要富集于蛋白质乙酰化、蛋白质内部氨基酸乙酰化和m RNA加工等细胞代谢相关生物进程,还富...