马铃薯转录组测序研究进展

介绍转录组测序平台、实验方法、生物信息学分析及目前在马铃薯等高等植物中的应用,讨论了转录组测序在高等植物中研究的问题和新的方向,以供参考。     

缺刻缘绿藻转录组测序及脂质代谢相关基因注释

为了能深入地了解缺刻缘绿藻花生四烯酸(ArA)和脂质的代谢过程,利用Roche 454 GS FLX测序仪对该藻转录组进行高通量的焦磷酸测序。得到高质量读序(read)382 468条,占原始读序的97.14%,平均每条读序长322 bp,总大小达123 Mb。经CAP3软件拼接得到22 714条重叠群、25 621条singleton。将这些序列与公共数据库进行同源性搜索、比较、基因功能注释和分类。基于转录组中所注释的基因构建缺刻缘绿藻脂质代谢途径:脂肪酸是在叶绿体内从头合成,然后游离脂肪酸进入胞质,由内质网进行三酰甘油的合成,最后可能在油体蛋白作用下形成油滴并储在于细胞中。ArA自油酸是开始经过多个去饱和酶及延长酶的作用而产生的。油酸是由硬脂酰-ACP去饱和酶作用而形成的,而棕榈油酸是在叶绿体的糖脂上被去饱和而产生的。三酰甘油最终被分解成自由脂肪酸和丙酮酸,而长链脂肪酸是以酰基-辅酶A的形式逐级降解的。     

杜鹃花叶片转录组测序数据组装及功能注释

采用2代 Illumina Hi-Seq 测序技术对2年生杜鹃花白凤4号(Rhododendron pulchurum cv. BaiFeng 4)扦插苗叶片的转录组进行测序,获得了213 723 424条 Clean reads数据,经过质控和De novo。组装共获得平均长度为930 nt的53 568个Unigenes。与Nr、Swiss-Prot、KOG、KEGG四大数据库进行BLAST信息比对(E-value≤10^-5),共获得28 877个注释基因。与Nr数据库序列同源性比较发现,杜鹃花与葡萄(Vitis vinifera)具有较高的同源性,而与其他物种的同源性较低。杜鹃花转录组的Unigenes在KOG数据库比对上30 508个注释,分为25类。在GO数据库比对上17 218个Unigenes,其中与抗逆有关的Unigenes有11 928个。在KEGG数据库的132条代谢通路中富集了6 475个杜鹃花Unigenes,其中注释到植物激素生物合成代谢途径和信号转导途径的有384个。同时,有1 062个Unigenes被注释为转录因子,有8 738条SSR标记被挖掘。     

大豆转录组测序研究进展综述

大豆是世界上最重要的油料作物之一,同时也是人类食物和动物饲料的主要来源。随着第二代基因组高通量测序技术的广泛应用,录组组测序技术的迅猛发展给生物基因组学的研究带来了深刻的影响。转录组研究能够从整体水平研究基因功能和基因结构揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。该文主要简述了转录组测序主要方法及其在大豆研究中的应用,为今后该技术的研究与应用提供参考。     

蜡梅花转录组数据分析及次生代谢产物合成途径研究

蜡梅是特产于我国的具有优良观赏性状的传统花卉,除了用于园林绿化外,还具有重要的药用价值。蜡梅的分子生物学研究开展较晚,基因数据库资源极少。本文采用Illumina GAIIx高通量测序——转录组测序(RNA-seq)技术对蜡梅花进行转录组测序,获得了超过3.8Gb的数据。将获得的Unigene与4个基因数据库进行比较,并对Unigene进行功能预测。结果表明,蜡梅花转录组数据库中的Unigene可归纳到43个GO聚类中,其中有大量的基因与代谢过程、催化反应、结合过程和细胞进程相关。代谢途径的分析有助于对基因生理功能的预测,库中31142个Unigene可定位到266个不同的代谢分支中。对蜡梅花转录组的组装和功能注释获得了大量转录本信息,为蜡梅的分子生物学研究提供了宝贵的基因组数据来源。基于蜡梅花的生理特性,初步探索利用蜡梅花转录组数据库研究次生代谢产物,分析转录组数据库中与花香、花色、生物碱合成途径相关的基因,发掘蜡梅研究开发应用新领域。     

油茶转录组测序与SSR特征分析

以油茶转录组测序数据为基础,利用MISA软件对SSR进行搜索,并对SSR特征进行分析评价。结果表明：油茶转录组中发现104 515个SSR,分布在80 724条Unigene中,分布密度为1/1.48 kb,平均出现频率为33.58%。主要的核酸重复类型是单核苷酸和二核苷酸,A/T和AG/CT是优势重复基元,重复比例最高的是10次。基序长度主要分布在12~20 bp之间,占总数的51.71%。油茶转录组SSR位点具有显著的数量优势、丰富的类型和较好的多态性潜力。     

冬瓜高通量转录组测序及分析

【目的】获得冬瓜转录组序列、遗传变异等信息,从中挖掘冬瓜基因数据及SSR分子标记,为冬瓜后续研究提供数据支撑。【方法】以冬瓜嫩叶为材料,利用Illumina HiSeq~(TM)2000技术对冬瓜进行转录组测序,构建数据库从中获得干净序列。经De novo拼接组装后,将获得的单基因簇(Unigene)数据在非冗余蛋白数据库(nonredundant protein database,Nr)、蛋白质序列数据库(Swiss Prot protein database,Swiss Prot)、基因本体论数据库(gene ontology,GO)、蛋白质真核同源数据库(eukaryotic orthologous groups,KOG)、东京基因与基金组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)、蛋白质家族域数据库(protein families database,Pfam)6个公共数据库中进行比对,最终得到冬瓜单基因簇注释信息。利用MISA软件对转录组单基因簇进行搜索,获得单基因簇中的SSR位点。【结果】从冬瓜嫩叶中得到62 021 032条高品质序列,组装后获得40 611条单基因簇,平均长度955 bp。将所有单基因簇在Nr和Swiss Prot数据库中进行比对,结果分别比对到27 474及19 573条单基因簇;在GO数据库中,所注释到的10 659条单基因簇分别匹配到生物功能、分子功能和细胞组分3个本体的47个功能组中;与KOG数据库进行注释比对,根据其功能将注释到的单基因簇划分为25类;KEGG数据库比对注释到10 799条冬瓜的单基因簇,可分为5个大类、19个亚类、125条代谢途径;在Pfam数据库中比对到17 990条单基因簇,分属于369个类群。SSR位点搜索发现,有5 086条单基因簇包含SSR序列,获得5 474个SSR位点。【结论】利用高通量测序获得大量冬瓜转录组信息,有助于从分子水平对冬瓜进行深入研究。     

高通量测序技术及其在贝类转录组研究中的应用

高通量测序是传统DNA测序的一次重大技术创新,它为贝类养殖物种的研究带来了新的机遇。着重对454、Solexa和SOLi D高通量测序平台的技术原理、数据分析及其在贝类转录组的研究应用进行综述,同时对高通量测序未来发展方向做了总结和展望。     

8个番石榴品种的转录组测序

[目的]获得番石榴转录本数据,探讨不同番石榴品种转录本之间差异.[方法]研究通过Illumina HiSeq 2500平台对红心(HX)、彩虹(CH)、紫红(ZH)、水晶(SJ)、秀珍(XZ)、彩叶变(CYB)、彩叶(CY)和紫星(ZX)等8个番石榴品种的8～9成熟果肉进行转录组测序,通过组装及数据库比对,获得大量番石...     

基于转录组测序解析甜玉米耐低温发芽的相关基因

[目的]通过转录组测序分析低温下萌发能力不同的甜玉米自交系,鉴定甜玉米耐低温萌发的相关基因.[方法]利用低温萌发能力强的甜玉米自交系Scil-H7th为供体构建近等基因系,获得不同低温萌发能力的材料,通过生理指标测定、转录组分析和qRT-PCR,筛选分析与低温萌发相关的基因.[结果]对自交系在不同萌发时期和同一萌发时期...     

内生贪铜菌的分离鉴定及其对铜污染含羞草生长的影响

【目的】研究贪铜菌及其与含羞草(Mimosa pudica)形成的共生体对重金属铜污染的抗性,为重金属污染环境的微生物修复提供参考,丰富功能菌株资源库。【方法】自含羞草根瘤中分离得到菌株HXC-8,扩增该菌株的16S rDNA序列,对其进行鉴定,并对其进行生理生化特性测定,研究菌株HXC-8对重金属铜的耐受性及去除率。此外,设置接菌组（含羞草种子在HXC-8菌悬液中浸泡6 h、自然阴干1 h）和未接菌组（含羞草种子在蒸馏水中浸泡6 h、自然阴干1 h）,将2组含羞草种子在Cu²⁺质量浓度分别为0,50,100,150,200,250,300,350,400 mg/L的混合营养液中培养,分析菌株HXC-8对铜胁迫下含羞草种子萌发和幼苗生长的影响。【结果】16S rDNA基因序列分析结果显示,菌株HXC-8为贪铜菌属（Cupriavidus sp.）细菌,将其命名为“贪铜菌HXC-8”。生理生化特性测定结果显示,贪铜菌HXC-8为革兰氏阴性菌,能分泌活性较高的H₂O₂酶和淀粉酶,不产生纤维素酶,不适合在肉汁培养基上生长,在糖代谢过程中无混合酸发酵,属于快生型内生菌。随着Cu²⁺质量浓度的升高,贪铜菌HXC-8的生长受到了抑制,该菌对Cu^2＋的耐受量是0～150 mg/L。当Cu^2＋质量浓度为25~150 mg/L时,随着菌液中Cu^2＋质量浓度的增大,贪铜菌HXC-8对铜的去除率逐渐降低,其中Cu^2＋质量浓度为25 mg/L时,贪铜菌HXC-8对铜的去除率最高,为97.93%。在0~400 mg/L Cu²⁺胁迫下,随Cu²⁺质量浓度的升高,未接菌组和接菌组含羞草种子萌发率均无显著变化,但种子活力指数明显下降;未接菌组和接菌组含羞草幼苗鲜质量、根长、茎长及株高均明显降低。当Cu²⁺质量浓度为0～300 mg/L时,接菌组与未接菌组含羞草幼苗鲜质量、根长、茎长、株高均无显著差异;当Cu²⁺质量浓度为350~400 mg/L时,接菌组幼苗以上指标均明显大于未接菌组。【结论】贪铜菌HXC-8对铜具有一定的耐受性,能够降低环境中游离态的Cu²⁺,可减缓重金属铜对含羞草生长的胁迫。     

尖孢镰刀菌侵染枸杞根系的转录组分析

由尖孢镰刀菌引起的根腐病是枸杞种植中的主要病害之一,为探究尖孢镰刀菌侵染枸杞的分子致病机制,并挖掘其关键致病基因,通过尖孢镰刀菌侵染‘宁杞1号’枸杞根系,于侵染第7天刮取菌样进行转录组测序分析。结果表明,与纯培养菌株相比,在侵染第7天的尖孢镰刀菌中共发现了1 892个显著差异表达基因,其中上调表达基因1 242个,下调表达基因650个;GO富集分析表明,分子功能分类的跨膜转运蛋白和ATP酶活性以及生物学过程分类的跨膜转运可能在尖孢镰刀菌致病过程中发挥了重要作用;KEGG富集分析表明,鞘脂代谢、过氧化物酶体和ABC转运蛋白是尖孢镰刀菌侵染过程的主要代谢途径。此外,通过对比分析编码碳水化合物酶与植物-病原互作相关基因在尖孢镰刀菌侵染前后的表达量,筛选到10个关键致病候选基因。     

荞麦根的转录组学分析及黄酮合成基因的鉴定

荞麦基因资源相对匮乏。以甜荞根和金荞根为材料,利用Illumina Hi SeqTM2000对其进行转录组测序,经过de novo从头组装得到64 618条Unigene,其中37 546条基因得到了有效注释。对甜荞根和金荞根中的差异基因进行筛选,共获得了4 709个差异基因,其中2 460个上调表达,2 249个下调表达。这些差异基因的GO注释集中在10个细胞组分(cellular component)、12个分子功能(molecular function)和22个生物学过程(biological process)中。对差异基因参与的代谢途径进行富集,上调基因中共有40个代谢途径显著富集,下调基因中共有18个代谢途径显著富集,这些显著富集的代谢途径参与甜荞根和金荞根的生物学调控。最后对转录组中注释到黄酮合成途径中的关键基因进行了分析,共有21个基因注释到黄酮合成途径中的关键酶。不仅丰富了荞麦的基因资源,为荞麦分子生物学研究提供数据基础,也为筛选甜荞根和金荞根中相关基因的表达趋势提供参考依据。     

英诺克李斯特菌侵染果蝇S2细胞后的转录组分析

【目的】英诺克李斯特菌Listeria innocua为李斯特菌属Listeria的一种非致病菌,与致病菌单增李斯特菌L.monocytogenes具有共同的毒力祖先,本文旨在研究英诺克李斯特菌侵染后宿主基因表达的变化情况,为宿主调控、防御单增李斯特菌的危害提供参考。【方法】用英诺克李斯特菌侵染果蝇S2细胞,利用转录组测序检测该细菌侵染后果蝇S2细胞的基因表达变化,采用qPCR验证英诺克李斯特菌侵染后果蝇S2细胞中差异表达的基因。【结果】英诺克李斯特侵染3 h后,宿主果蝇S2细胞中Toll/Imd信号通路发生显著上调,吞噬体和霍乱弧菌Vibrio cholerae感染信号通路显著下调;抗菌肽基因DmDef(DmDefensin)、DmDro(DmDrosomycin)、DmDpt A(DmDptericin A)、DmDpt B(DmDptericinB)、 DmMtk(DmMetchnikowin)、 DmCec A2(DmCecropinA2)、 DmAtt A(DmAttacinA)、 DmAtt B(DmAttacin B)、DmAtt D(DmAttacin D)、DmCec B(DmCecropin B)均被显著地诱导表达,其中,上调幅度最大的基因是DmDef,上调了9.805倍。qPCR验证结果显示,DmMtk、DmAtt A、DmDro和DmDef基因表达分别上调了8.180、7.533、7.204和4.569倍。【结论】英诺克李斯特菌侵染果蝇S2细胞后,变化最显著的基因类群为抗菌肽。本研究全面调查了英诺克李斯特菌侵染后宿主基因表达的变化情况,为揭示非致病菌侵染后宿主细胞的反应、细菌与宿主的互作规律提供了参考。     

杨凌糖丝菌Hhs.015拮抗苹果树腐烂病菌转录组分析及抗菌机制探究

杨凌糖丝菌Hhs.015是一株稀有放线菌,能够广谱高效地拮抗病原真菌.为了研究其抗菌机理,对Hhs.015拮抗苹果树腐烂病菌Valsa mali的过程进行转录组分析.鉴定到533个差异表达基因,其中310个基因上调表达,223个基因下调表达.在此过程中,杨凌糖丝菌Hhs.015的信号传递、能量供应、细胞壁合成等功能受到...     

基于高通量测序的北柴胡根转录组SSR位点信息分析

以北柴胡根为试材,采用高通量转录组测序方法,获得uingene序列信息,研究分析SSR分布、基元特征,设计、验证EST-SSR引物的有效性,为开发、丰富EST-SSR分子标记奠定基础。结果表明：从北柴胡根转录组中共筛选到31 176个SSR位点,分布于21 732条unigenes,出现的频率为20.08%,分布密度为3.20个/10 kb,主要重复基元类型以二核苷酸最为丰富,共21 056个,占SSR位点总数的67.54%;其次是单核苷酸和三核苷酸,分别占总SSR的19.05%和12.07%;四核苷酸～六核苷酸重复基元数量均较少。不同核苷酸基序类型共有131种基元,重复基元次数在5～11次的数量最多,占SSR总数的91.7%,且长度基本小于15 bp,其中AT/AT和AC/GT这两种基元在二核苷酸中出现频率最高。2 064条和1 004条含有SSR位点的unigenes分别注释到GO和KEGG通路,获得注释的基因功能主要与基础代谢相关。从22 090对具有潜在多态性的EST-SSR引物中,随机挑选20对引物对3个北柴胡种质DNA进行PCR扩增,扩增成功率最高达85%。北柴胡根转录组S...     

低温条件下日本医蛭各组织基因表达转录组测序及qPCR验证

为解析日本医蛭(Hirudo nippnica Whitman)繁殖的分子机理,研究不同.温度下饲养的日本医蛭各组织基因表达差异情况.利用转录组学测序检测不同温度饲养条件下日本医蛭肌肉、环带和头部组织的基因表达情况,筛选出11个差异表达基因,并对其进行qPCR验证.qPCR结果显示一种具有去饱和酶功能的膜蛋白编码基因G...     

巨大芽孢杆菌与柠檬酸联合强化青葙修复镉污染土壤研究

为研究柠檬酸和巨大芽孢杆菌对青葙修复Cd污染土壤的影响,筛选最佳添加量以提高修复效率,采用盆栽试验,以正交方式研究了添加不同浓度的柠檬酸(Citric acid)(0、2.5、5、7.5 mmol·kg~(-1)和10 mmol·kg~(-1))和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)(0、108、109cfu·kg~(-1)和1010cfu·kg~(-1))对青葙(Celosia argentea Linn)修复Cd污染土壤的强化作用。结果表明:与对照处理(无柠檬酸和巨大芽孢杆菌添加)相比,柠檬酸和巨大芽孢处理使青葙各部分生物量、Cd含量及Cd积累量均增加。其中,109cfu·kg~(-1)的巨大芽孢杆菌+5 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理增加效果最显著,使青葙叶、茎、根及地上部的生物量分别比对照处理增加48.7%、43.3%、78.8%和45.6%;叶、茎及根中的Cd含量较对照处理分别增加75.8%、76.3%和74.6%;地上部Cd积累量增加159%。该处理的青葙地上部Cd积累量为1.03 mg·pot-1,Cd去除率高达21.0%。因此,添加柠檬酸和巨大芽孢杆菌浓度为5 mmol·kg~(-1)和109cfu·kg~(-1)的处理最有利于提高青葙对Cd污染土壤的修复效率。     

小花棘豆黄酮体外抗氧化作用

通过测定小花棘豆黄酮的抗脂质过氧化活性、还原力、螯合力,以及对DPPH自由基、超氧阴离子自由基和羟基自由基的清除作用,评价小花棘豆黄酮提取液的体外抗氧化活性。结果表明,样品具有较强的抗脂质氧化能力,对菜籽油的抗氧化性的强弱依次为维生素C>样品>维生素E>BHT>空白;对棉籽油的抗氧化性的强弱依次为样品>维生素C>BHT>维生素E>空白;对葵花籽油抗氧化性强弱依次为样品>维生素C>维生素E>BHT>空白;对猪油抗氧化性的强弱依次为BHT>维生素C>样品>维生素E>空白;样品DPPH清除率、超氧阴离子清除率和羟基自由基清除率均强于对照;样品还原力强于维生素E而弱于维生素C;螯合力弱于EDTA。可见,小花棘豆黄酮提取液有作为天然抗氧化剂开发的价值。     

基因本体论在福氏志贺菌转录组研究中的应用

利用RNA-seq技术进行环丙沙星敏感和耐药的福氏志贺菌2457T株的序列测定与组装,对其碱基序列借助基因本体(Gene Ontology,GO)在生物进程、细胞组分、分子功能三方面进行注释和生物学分析。研究经过耐药诱导的转录组差异表达情况,并探讨差异表达基因在耐药性产生过程中的作用及相互关系。结果表明,通过耐药诱导有3 641个基因差异表达,其中961个GO条目注释到39个功能类别。同时发现硫酸盐、硝酸盐氧化还原相关酶系,电子/H+传导基因,膜转运蛋白,ABC外排泵家族4类耐药相关的功能基因组分。