基于转录组测序的苦瓜皂苷合成相关基因的鉴定和分析

【目的】皂苷是苦瓜果实苦味的主要来源,具有降血糖、抗癌等多种药用价值。鉴定和挖掘参与调控苦瓜皂苷生物合成的代谢通路及基因,为进一步深入解析苦瓜皂苷形成的分子机制提供参考。【方法】以苦瓜高代自交系GK24为试验材料,分别在子房期（T1）、幼果期（T2）、商品果期（T3）和完全成熟期（T4）取果实组织,通过香草醛-冰醋酸法测定不同时期的苦瓜皂苷含量,利用转录组测序的方法鉴定差异表达基因。【结果】从T1到T4,苦瓜内源皂苷含量随着果实发育而呈现显著下降的趋势。转录组测序共鉴定到17 504个基因,在T1-vs-T2、T2-vs-T3和T3-vs-T4三组比较中,下调表达基因数量均高于上调表达基因数量。GO富集分析表明含磷复合物代谢过程、驱动蛋白复合体和2-琥珀酰-6-羟基-环己二烯-1-羧酸合成酶活性分别是生物过程、细胞组分及分子功能模块最显著富集的条目。KEGG分析显示全局与概述图谱、碳水化合物代谢和氨基酸代谢是3组比较中共同的最显著富集的代谢通路。根据表达模式可将基因划分为20个模块,其中profile 0中基因的表达量从T1到T4逐渐降低,与苦瓜果实发育过程中皂苷含量变化规律一致。从p...     

基于RNA-Seq技术的鲮转录组分析

为满足标记辅助育种的要求,通过454测序平台首次开展了鲮Cirrhina molitorella全鱼转录组深度测序,并用 Newbler 等软件进行数据精细分析。结果表明：共获得了1297479条 reads,总碱基数为486586191 bp,组装后得到19962条contigs,平均长度为1269 bp, N50为1509 bp。基因功能注释研究共获取了10577个特异蛋白,根据特异蛋白注释结果进行GO分析,有7314条contigs有GO注释,包含5381个特异蛋白;采用GO 功能分类工具可将已注释转录物序列划分为分子功能、生物途径和细胞成分3类,为下一步开展生长等性状相关基因功能验证研究提供丰富的序列资源;共鉴定出5931个具有完整的ORF的全长cDNA序列,并且鉴定出2438个微卫星和5014个SNP位点。本研究中,还建立了鲮转录组数据库和网站,方便同行随时调取数据,这为深入开展鲮分子标记辅助的遗传育种、种群遗传学和资源评估等研究提供了丰富的标记资源。     

基于RNA-Seq技术的鲮转录组分析

为满足标记辅助育种的要求,通过454测序平台首次开展了鲮Cirrhina molitorella全鱼转录组深度测序,并用Newbler等软件进行数据精细分析。结果表明:共获得了1 297 479条reads,总碱基数为486 586 191 bp,组装后得到19 962条contigs,平均长度为1269 bp,N50为1509 bp。基因功能注释研究共获取了10 577个特异蛋白,根据特异蛋白注释结果进行GO分析,有7314条contigs有GO注释,包含5381个特异蛋白;采用GO功能分类工具可将已注释转录物序列划分为分子功能、生物途径和细胞成分3类,为下一步开展生长等性状相关基因功能验证研究提供丰富的序列资源;共鉴定出5931个具有完整的ORF的全长c DNA序列,并且鉴定出2438个微卫星和5014个SNP位点。本研究中,还建立了鲮转录组数据库和网站,方便同行随时调取数据,这为深入开展鲮分子标记辅助的遗传育种、种群遗传学和资源评估等研究提供了丰富的标记资源。     

含羞草叶片转录组测序及其黄酮合成途径解析

为了解析含羞草中黄酮类物质的生物合成途径,利用Illumina platform 2000^TM测序平台对含羞草叶片进行转录组测序,共获得94 182个Unigene,平均长度为695 bp,N₅₀值为1 159 bp。共有30 243个Unigene注释于50个GO功能组中,其中“代谢过程”“催化活性”以及“细胞”注释的Unigene数量较多。KEGG通路分析鉴定出49个Unigene注释在黄酮生物合成途径,分别编码查尔酮合成酶（CHS,12个Unigene）、查尔酮异构酶（CHI,4）、黄烷酮-3-羟化酶（F3H,3）、黄烷酮-3’-羟化酶（F3’H,9）、黄烷酮-3’,5’-羟化酶（F3’,5’H,1）、二氢黄酮醇4-还原酶（DFR,5）、黄酮醇合成酶（FLS,3）以及无色花色素还原酶（LAR,12）基因。从转录组数据库中鉴定出7 382个以单核苷酸和三核苷酸为主要类型的SSR标记。随机选出10对SSR引物进行扩增,其中有7对能够扩增出清晰的条带。     

荞麦中黄酮含量的研究

荞麦花中的黄酮含量最高 ,平均含量达 7 4 % ,开花后逐渐下降 ;其次是叶 ,黄酮的平均含量为 5 3% ,并在开花期达到最高峰 ,后期下降 ;茎中的含量较低 ,平均值为 1 0 % ,生育期中无明显变化。籽粒中 ,以苦荞的黄酮含量高 ,平均值为 2 0 2 % ,甜荞的黄酮含量平均值仅为 0 2 3%。放射线对荞麦进行辐射可使其黄酮含量增加。荞麦中黄酮化合物的形成主要受苯丙氨酸解氨酶 (PAL)活力的调控     

藤茶高通量转录组分析及黄酮类化合物合成相关基因挖掘

[目的]分析藤茶高通量转录组序列,从中挖掘出黄酮类化合物合成相关基因,为进一步揭示藤茶黄酮类化合物生物合成调控机制提供理论参考.[方法]分别采集藤茶的幼叶和成熟叶,提取其总RNA构建cDNA文库,采用Il-lumina HiSeqTM 4000高通量测序平台对藤茶叶片进行转录组测序,经过滤处理后运用Trinity组装,将获得的Unigene与Nr、Nt、Pfam、Swiss-Prot、GO、KO和KOG 7个数据库进行比对注释,并预测Unigenes的编码区序列(CDS);基于KEGG信号通路富集分析,发掘藤茶黄酮类化合物合成相关基因.[结果]藤茶叶片转录组测序获得82126236条原始测序序列(Raw reads),过滤处理后得到80156972条高质量序列(Clean reads),进一步组装拼接得到92472条Unige-nes,平均长度为1208 bp,N50长度为1780 bp,其中,至少在1个数据库注释的Unigenes有84217条,占Unigenes总数的91.07%,有8944条Unigenes在7个数据库均被注释,占Unigenes总数的9.67%.在GO数据库成功注释的41116条Unige-nes可分为生物学过程、细胞组分和分子功能三大类,共56个小类;在KOG数据库注释的14553条Unigenes可分成25类,其中,一般功能预测注释成功的Unigenes最多(1946条);其次是翻译后修饰、蛋白质翻转、分子伴侣(1776条),参与次生代谢物质的生物合成、转运和降解的Unigenes较少,仅有319条;KEGG信号通路富集分析发现,共有15262条Unigenes注释到128条KEGG信号通路,以注释为代谢的Unigenes最多,为8694条,其中筛选获得有98个黄酮类化合物合成相关基因,分别编码苯丙烷代谢通路的3种关键酶和类黄酮代谢通路的14种关键酶.藤茶叶片转录组Unigenes与Swiss-Prot和Nr数据库比对,获得52582条CDS序列,ESTScan 3.0.3预测获得35535条CDS序列.[结论]藤茶在细胞过程、代谢过程、单有机体过程、细胞和细胞部分、结合和催化活性能力分布的基因较丰富,在一般功能、翻译、翻译后修饰、蛋白质翻转及分子伴侣的基因表达量较高,具有较强的碳水化合物代谢能力.多种关键酶基因参与藤茶黄酮类化合物的生物合成,推测其生物合成途径存在多条分支,调控机制也较复杂.     

转录组测序研究兰州百合抗冻关键基因及途径

【目的】百合 (Lilium) 是国家卫生部首批公布的药食同源植物,也是著名的观赏植物。低温冻害严 重影响植物的产量和分布,探究兰州百合对零下低温胁迫应答的分子机制。【方法】采用高通量 Illumina Hiseq 测序平台对兰州百合的 20℃常温对照与 -4℃寒冷处理 (D) 进行测序,并对测序数据进行分析研究。【结果】处 理 24 h 后检测到 24 465 个差异表达的基因,筛选后获得 4 143 个表达量上升的基因和 4 415 个表达量下降的基因, 占差异表达基因总数的 10.27%。【结论】经富集分析认为,与蛋白激酶、蛋白磷酸酶、碳代谢以及 ABA 等相关 的基因可作为研究兰州百合零下低温响应机制的主要研究对象。qRT-PCR 分析表明,随机选出的 10 个差异性 表达基因的表达趋势与高通量测序结果相一致。此外,吲哚 -3- 甘油磷酸合成酶、蛋白磷酸酶、已糖激酶、钙 结合蛋白、叶绿素 a/b 结合蛋白等基因可作为与兰州百合寒冷响应相关的应答候选基因,为揭示兰州百合抗冻分 子机制奠定了基础。     

转录组和代谢组揭示独脚金内酯缺失影响水稻根和叶中的脂质和黄酮代谢

对水稻的独脚金内酯合成突变体d17及野生型水稻ZH11进行转录组研究,结果表明,在d17的根和叶中的248和441个差异表达基因在脂质代谢路径上出现富集。代谢组检测结果表明,脂质和黄酮类物质的含量在d17突变体和ZH11中表现出显著差异。进一步研究发现,d17中的溶血磷脂和黄酮的含量显著降低,相关基因的表达水平下降,表明独脚金内酯参与调控水稻体内的黄酮和脂质代谢。研究结果可为研究独脚金内酯调控水稻体内次生代谢及生长发育提供参考。     

松乳菇子实体两个发育时期的转录组分析

以松乳菇子实体为研究材料,采用de novo测序对松乳菇子实体进行测序与生物信息学分析,探究松乳菇子实体生长发育过程中幼菇期(LDG-1)和成熟期(LDG-2)基因表达的差异,并探寻影响松乳菇生长发育相关的主要基因和代谢通路。测序结果显示,共获得7.44G(LDG-1)和7.21G(LDG-2)的分析数据(clean reads)。KOG功能注释结果显示,松乳菇在幼菇期(LDG-1)和成熟期(LDG-2)具有全面而复杂的基因功能类别。GO富集结果提示,松乳菇在不同生长阶段(LDG-1和LDG-2)的生物代谢功能存在一定的差异。基因表达水平与聚类分析显示,ATP酶、多功能伴侣蛋白等家族基因为LDG-1和LDG-2主要高表达基因,在能量代谢与参与调控细胞周期中起重要作用。分析差异表达基因发现,相较于LDG-1期,LDG-2期有16 789个差异表达基因,其中7 635个基因上调,9 154个基因下调。差异表达基因KEGG富集通路分析结果显示,氧化磷酸化途径是松乳菇幼菇期生长发育过程中能量代谢的关键途径。进一步分析显示,MAPK信号通路是影响松乳菇子实体发育的关键信号通路,在促进松乳菇子实体进行有性生殖和调控菌丝体的极性生长中起重要作用。     

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...     

山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织转录组分析

【目的】探明山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织的转录组差异,丰富蛋鸭转录组数据信息。【方法】选取6份山麻鸭卵巢组织样品（开产期和产蛋高峰期各3份）,利用Illumina HiSeq^TM 2000进行高通量测序,构建山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织转录组文库,并用测序评估、基因功能注释等生物信息学方法进行分析。【结果】经过测序获得质量不低于20的碱基比例（Q20）均高于93%;开产期获得了43 489 798条reads,4 380 847 061 bp数据量;高峰期获得了42 782 676条reads,4 307 499 083 bp数据量;分别有70.92%和72.70%的reads能比对到鸭参考基因组序列上。对开产期与产蛋高峰期转录组进行比较,发现开产期有26 808个表达基因,产蛋高峰期有27 013个表达基因,与开产期为参考,在高峰期卵巢组织中共获得1 929个差异表达基因,其中上调基因989个,下调基因940个;进一步将这些差异基因在Nr数据库进行注释,发现获得注释的基因有1 423个,其中上调基因695个,下调基因728个;COG功能注释分析发现这些差异表达基因共获得663个功能注释,涉及25个功能分类;GO 功能注释分析表明,有1 122个基因获得GO 功能注释,可以分为61个功能分类,这些分类主要涉及到分子绑定、催化活性、细胞过程、生物调节等诸多生理生化过程,其中涉及到发育繁殖生物学过程的相关注释基因有406个;KEGG分析发现共有425个基因注释到160个代谢通路中,其中GnRH信号通路、GPI-anchor生物合成、TGF-β信号通路、核糖体生物合成等通路显著富集。GnRH信号通路和TGF-β信号通路在卵巢的生理生殖活动发挥了重要作用,而GPI-anchor生物合成和核糖体生物合成,这两类代谢通路在卵巢生理生殖活动的作用尚不明确。【结论】利用高通量测序技术对山麻鸭开产期和产蛋高峰期卵巢组织的转录组进行测序和分析,揭示了山麻鸭不同生理状态下卵巢组织差异表达基因的数量,获得了差异表达基因的功能、分类和代谢通路。为丰富蛋鸭卵巢组织转录组信息,为开展蛋鸭产蛋性状相关基因的研究及分子调控机制研究奠定基础。     

苹果叶片不定芽再生过程的差异表达基因鉴定与分析

[目的]筛选分析'GL-3'苹果叶片不定芽再生过程中的差异表达基因(differentially expressed gene,DEG),进一步解析苹果叶片不定芽再生的潜在分子机制,为提高苹果的遗传转化效率提供理论参考.[方法]'GL-3'苹果继代组培苗叶片外植体接种在再生培养基上,分别于0、3、7、14和21 d后取...     

铜胁迫下的西瓜食酸菌转录组分析

【目的】分析西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)在铜胁迫下转录水平的响应特征,研究对其抗铜系统和抗铜机制,为进一步解析西瓜食酸菌的铜耐受分子机制积累数据。【方法】以西瓜食酸菌亚群I的抗铜菌株FC440铜胁迫和无胁迫培养下的菌体为材料,提取RNA并利用RNA-Seq技术获取细菌对铜胁迫的应答数据,分析数据质量、差异表达基因的类型、KEGG富集与Pathway注释、GO富集分析等转录组水平特征,并进行qPCR验证。【结果】共获得6个转录组文库,总数据量23.6 Gb;该细菌共有4 344个基因表达,其中有466个基因差异表达(上调266个,下调200个);差异表达的基因显著富集于ABC转运系统的跨膜转运、双组分系统通路的信号转导以及氨基酸代谢等约9大通路;基因表达趋势与转录组测序数据的趋势一致。【结论】铜胁迫下谷氨酸、谷胱甘肽等氨基酸代谢在西瓜食酸菌抗铜胁迫中发挥重要作用;双组分系统参与西瓜食酸菌对铜离子胁迫的响应且受到负调控;该菌中可能存在包含ABC转运体的跨膜转运、氧化还原反应、胞内束缚沉淀等多种系统互作的抗铜机制。