意大利蜜蜂工蜂中肠响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫的可变剪接基因分析

基于前期已获得的意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)工蜂中肠转录组数据,在全转录组水平上对意大利蜜蜂的可变剪接基因(alternatively spliced gene, ASG)进行鉴定和分析,旨在揭示ASG在宿主响应东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)胁迫中的作用.在正常意大利蜜蜂7和10日龄工蜂中肠(Am7CK、Am10CK)和东方蜜蜂微孢子虫胁迫的意大利蜜蜂7和10日龄工蜂中肠(Am7T、Am10T)样品中检测到可变剪接事件数分别为73 383、85 618、79 813和74 693次,对应的基因数分别为9 586、10 063、9 829和9 622个,平均每个ASG上发生的可变剪接事件数分别为7.66、8.50、8.12和7.76次.各样品的可变剪接事件中外显子跨越的数量最多,分别为4 411、5 247、4 993和4 629个.Venn分析结果显示,Am7CK、Am10CK、Am7T和Am10T中的共有ASG数为9 056个,特有ASG数分别为100、153、275和95个.GO分类结果显示,这些共有ASG分布在50个功能条目,特有ASG分别分布于26、30、33和24个功能条目.KEGG代谢通路富集分析结果显示,上述共有ASG富集在325个代谢通路,包括内质网蛋白加工、核糖体和RNA转运等;特有ASG分别富集在31、104、126和22个代谢通路.研究结果提供了意大利蜜蜂响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫过程中的ASG数量和种类信息,揭示宿主ASG在胁迫响应中参与了新陈代谢和细胞免疫,为关键ASG的筛选和功能研究建立了数据基础.     

意大利蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌胁迫的可变剪接基因分析

为探讨可变剪接基因在宿主响应球囊菌(Ascosphaera apis)胁迫过程中的作用,基于前期已获得的意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)幼虫肠道转录组数据进行可变剪接基因分析。在正常的意蜂4日龄幼虫肠道(AmCK),球囊菌胁迫的意蜂4、5和6日龄幼虫肠道(AmT1、AmT2、AmT3)中共鉴定出55 895个可变剪接事件,以外显子跨越和可变3′端剪接为主。各样品的共有可变剪接基因数为8 157个,AmT1、AmT2、AmT3的特有可变剪接基因数分别为207、334和542个。GO分类结果显示共有可变剪接基因分布在50个GO条目。KEGG代谢通路富集分析结果显示,共有可变剪接基因富集在290个pathway,基因富集数最多的是内质网蛋白加工、RNA运输和碳代谢。上述分析结果揭示了可变剪接基因在意蜂幼虫肠道响应球囊菌胁迫过程中的重要作用,为深入研究可变剪接基因的功能打下了基础。     

胁迫中华蜜蜂幼虫肠道的球囊菌及其体外培养的高表达基因分析

利用RNA-seq技术对胁迫中华蜜蜂(简称中蜂)6日龄幼虫肠道的球囊菌及其体外培养进行深度测序,根据基因的FPKM值筛选得到高表达基因(HEGs),进而对HEGs进行GO及KEGG代谢通路(pathway)富集分析.Illumina测序数据经质控和过滤得到100814558条有效读段(clean reads),平均Q30均在93.81%以上.GO富集分析结果显示处理组(Aac T)的HEGs富集于39个GO term,基因富集数最多的是细胞(1872 unigene)、细胞组件(1872 unigene)和细胞进程(1748 unigenes);对照组(Aa CK)的HEGs富集于37个GO term,基因富集数最多的是细胞(785 unigenes),其次是细胞组件(785 unigenes)和代谢进程(776 unigenes).KEGG pathway富集分析显示,Aac T的HEGs富集在119个代谢通路上,基因富集数最多的是核糖体(176 unigenes)、碳代谢(147 unigenes)及氨基酸的生物合成(134 unigenes);Aa CK的HEGs富集在110个代谢通路上,基因富集数最多的是核糖体(179 unigenes)、氨基酸的生物合成(70 unigenes)以及碳代谢(62 unigenes).深入分析发现,对于富集在MAPK信号通路上的高表达基因数量,胁迫中蜂幼虫肠道的球囊菌远多于体外培养的球囊菌,说明病原的该通路在胁迫后期被显著激活.     

2种杀虫剂对舞蹈蜜蜂大脑转录组中可变剪切的影响

[目的]蜜蜂是一种重要的经济性社会昆虫,也是一种重要的传粉昆虫,对农业生态系统平衡与植物多样性具有重要贡献.为防治农作物的病虫害,生产中杀虫剂的大量使用,引起蜜蜂中毒事件逐年增加,给养蜂业带来重大的经济损失,同时农作物因为得不到充分授粉,导致产量下降和品质降低,进而影响农业的收益.可变剪切(alternative splicing,AS)是调控基因表达和产生蛋白质多样性的重要机制,也是造成物种之间、器官之间、生理与病理之间差异的重要因素.为了揭示可变剪切基因在蜜蜂应对杀虫剂过程中的作用,对2种亚致死剂量杀虫剂诱导舞蹈蜜蜂基因的可变剪切进行深入分析.[方法]基于前期蜜蜂舞蹈行为学试验和已获得杀虫剂诱导的舞蹈蜜蜂大脑转录组数据,应用tophat分别比对吡虫啉处理组与对照组,溴氰菊酯处理组与对照组包含的所有大脑转录组中剪切位点信息.[结果]在吡虫啉处理组间和溴氰菊酯处理组间中,外显子跳跃(skipped exon,SE)是主要的可变剪切类型,检测到各组之间事件数目占总事件数达60％以上,而SE类型的差异事件数占差异AS事件总数的50％以上.在不同距离(300,500,1000 m)的试验地点,2种杀虫剂处理的舞蹈蜜蜂脑部转录组中发生5种可变剪接的事件总数之间存在显著差异(P<0.001),且发生5种可变剪接的基因数目之间存在显著差异(P<0.001).根据这些发生可变剪切的基因做了KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析,主要涉及新陈代谢、细胞修复、氨基酸代谢、脂肪酸代谢和信号传导等生物学活动,与重要的信号通路和免疫应答通路密切相关.[结论]2种亚致死剂量杀虫剂能够使蜜蜂体内的基因发生可变剪切,可能改变配体受体结合、转录因子、生理节律、内吞作用以及神经信号传导.可变剪切基因参与蜜蜂响应杀虫剂胁迫过程中,会对细胞功能产生影响,包括免疫应答、学习记忆和飞行定位等信号通路,从而影响蜜蜂的舞蹈行为学.研究2种亚致死剂量杀虫剂诱导的舞蹈蜜蜂内在基因表达和调控情况,不但对吡虫啉和溴氰菊酯的环境毒性风险评价有参考价值,并进一步制定相应的防护措施,对于保护这种农业重要的授粉昆虫具有重要的价值.     

2种杀虫剂对舞蹈蜜蜂大脑转录组中可变剪切的影响

[目的]蜜蜂是一种重要的经济性社会昆虫,也是一种重要的传粉昆虫,对农业生态系统平衡与植物多样性具有重要贡献.为防治农作物的病虫害,生产中杀虫剂的大量使用,引起蜜蜂中毒事件逐年增加,给养蜂业带来重大的经济损失,同时农作物因为得不到充分授粉,导致产量下降和品质降低,进而影响农业的收益.可变剪切(alternative splicing,AS)是调控基因表达和产生蛋白质多样性的重要机制,也是造成物种之间、器官之间、生理与病理之间差异的重要因素.为了揭示可变剪切基因在蜜蜂应对杀虫剂过程中的作用,对2种亚致死剂量杀虫剂诱导舞蹈蜜蜂基因的可变剪切进行深入分析.[方法]基于前期蜜蜂舞蹈行为学试验和已获得杀虫剂诱导的舞蹈蜜蜂大脑转录组数据,应用tophat分别比对吡虫啉处理组与对照组,溴氰菊酯处理组与对照组包含的所有大脑转录组中剪切位点信息.[结果]在吡虫啉处理组间和溴氰菊酯处理组间中,外显子跳跃(skipped exon,SE)是主要的可变剪切类型,检测到各组之间事件数目占总事件数达60％以上,而SE类型的差异事件数占差异AS事件总数的50％以上.在不同距离(300,500,1000 m)的试验地点,2种杀虫剂处理的舞蹈蜜蜂脑部转录组中发生5种可变剪接的事件总数之间存在显著差异(P<0.001),且发生5种可变剪接的基因数目之间存在显著差异(P<0.001).根据这些发生可变剪切的基因做了KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析,主要涉及新陈代谢、细胞修复、氨基酸代谢、脂肪酸代谢和信号传导等生物学活动,与重要的信号通路和免疫应答通路密切相关.[结论]2种亚致死剂量杀虫剂能够使蜜蜂体内的基因发生可变剪切,可能改变配体受体结合、转录因子、生理节律、内吞作用以及神经信号传导.可变剪切基因参与蜜蜂响应杀虫剂胁迫过程中,会对细胞功能产生影响,包括免疫应答、学习记忆和飞行定位等信号通路,从而影响蜜蜂的舞蹈行为学.研究2种亚致死剂量杀虫剂诱导的舞蹈蜜蜂内在基因表达和调控情况,不但对吡虫啉和溴氰菊酯的环境毒性风险评价有参考价值,并进一步制定相应的防护措施,对于保护这种农业重要的授粉昆虫具有重要的价值.     

基于全长转录组测序的牛脂肪组织可变剪接事件分析

为探究可变剪接影响下更为复杂的脂肪沉积调控网络,明晰可变剪接事件的发生对脂肪沉积调控机制的影响,本研究基于PacBio测序平台的第三代测序技术,对夷陵黄牛腹腔脂肪、皮下脂肪、肌间脂肪进行全长转录组测序分析。共发现15 445个基因检测到50 520个可变剪接,占牛全部基因的33.4%。对这些基因进行富集分析发现,83个GO条目显著富集,这些显著富集的通路可能参与脂肪沉积网络的调控,其中16个与脂质合成及代谢相关,27条KEGG通路显著富集,其中15条与脂质合成及代谢相关。使用KOG、KEGG、NR、Swiss Prot、GO数据库对测序序列进行注释,80 756条序列共注释到69 259个基因,94 458条CDS序列及对应的pep序列。其中GO分析中15 039条序列富集到507个生物学过程条目,7 907条序列富集到214个细胞组分条目,30 672条序列富集到559个分子功能条目。KEGG数据分析富集到34条通路共49 710条序列,其中7 002条序列参与信号转导途径。以上结果表明,牛脂肪组织存在大量可变剪接事件,并且这些发生可变剪接事件的基因对脂肪沉积的调控发挥重要作用,这可...     

意大利蜜蜂幼虫响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫的高表达基因分析

为探究意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)幼虫响应东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)胁迫的高表达基因(HEG)的作用,利用RNA-seq技术对正常的意蜂4、5和6日龄幼虫(Am4CK、Am5CK和Am6CK)及N.ceranae胁迫的意蜂4、5和6日龄幼虫(Am4T、Am5T和Am6T)进行测序。共得到268 765 544条原始读段,经过滤得到的有效读段数为266 318 442条,各样品的Q30均在92.42%及以上。根据FPKM值≥15的标准从上述6个样品中分别筛选出2 460、2 692、2 908、2 367、2 549和2 270个HEG。Venn分析结果显示,去除与对照组共有的HEG,Am4T、Am5T和Am6T的共有HEG数为3个,特有HEG数分别为373、210和79个。GO分类结果显示,Am4T、Am5T和Am6T的特有HEG分别能够注释26、27和16个GO条目,注释基因数最多的分别是代谢进程、结合和结合。KEGG分析结果显示这些特有HEG可分别富集在145、138和68条代谢通路,富集基因数最多的分别是过氧化物酶体、碳代谢和内质网蛋白加工。进一步分析结果表明N.ceranae胁迫可导致宿主的部分物质代谢、能量代谢和免疫代谢通路水平提高。从6个样品的共有HEG中随机选取10个进行RT-PCR验证,均能成功扩增出目的条带,说明本研究中的HEG真实存在。研究结果揭示了意蜂幼虫响应N.ceranae胁迫的HEG表达谱及作用,为深入解析宿主的胁迫应答机制提供了重要信息。     

基于RNA-seq数据分析玉米抗虫响应基因的可变剪接事件

采用Illumina Hiseq~(TM)分别对黏虫取食的玉米叶片及对照组材料进行转录组测序,鉴定和分析响应黏虫取食基因的可变剪接事件。结果表明,对照组中鉴定出15 701个基因对应79 363个可变剪接事件,黏虫取食组中鉴定到11 791个基因的39 385个可变剪接事件。2组玉米基因组在不同的可变剪接类型中,均是以第1个外显子可变剪切、最后1个外显子可变剪切、单内含子滞留和可变5′或3′端剪切4种类型为主。对2组发生可变剪接事件的基因进行比对发现,黏虫处理组新增加了1 121个可变剪接基因,差异表达分析鉴定出177个表达显著差异的可变剪接基因。GO功能富集分析表明,发生可变剪接的差异基因主要富集于氧化还原酶活性、转移酶活性、DNA结合、ATP结合、代谢过程、以DNA为模板的转录及调控相关的功能,表明这些可变剪接差异表达基因参与了玉米的抗虫响应过程。     

中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌早期胁迫的转录组学

【目的】白垩病是困扰养蜂生产的顽疾。目前,尚无利用二代测序技术研究中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)幼虫白垩病的报道。本研究利用RNA-seq技术对健康(Ac CK)及球囊菌(Ascosphaera apis)胁迫的中蜂4日龄幼虫肠道(Ac T)进行深度测序,在转录组水平研究中蜂幼虫在球囊菌胁迫早期的胁迫应答。【方法】通过Illumina Hi Seq 2500平台对Ac CK和Ac T进行双端(PE125)测序,首先对测序数据进行质控和评估,利用edge R软件进行差异表达基因(DEG)分析,进而对DEGs进行GO富集分析及KEGG代谢通路富集分析,最后,利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证测序数据的可靠性。【结果】Ac CK和Ac T的转录组测序共得到188 457 338条原始读段(raw reads),经过滤得到182 088 448条有效读段(clean reads),两端Q20与Q30均在97.96%和94.97%以上,说明测序数据质量良好;主成分分析(PCA)结果显示第一与第二主成分可分别解释基因表达总体差异的75.8%和10.7%;DEG分析结果显示上调基因与下调基因的数量分别为344和239个;GO富集分析结果显示DEGs共富集在36个GO分类(term)上,其中基因富集数最多的细胞(106 unigenes)、细胞组件(106 unigenes)和代谢进程(104 unigenes);KEGG代谢通路富集分析结果显示上调与下调基因分别富集在72个和45个代谢通路上,其中上调基因富集数最多的是核糖体(72 unigenes)、碳代谢(16 unigenes)和糖酵解(14 unigenes),而下调基因富集数最多的是碳代谢(9 unigenes)、二羧酸代谢(8 unigenes)和氨基酸生物合成(7 unigenes),进一步分析表明中蜂幼虫肠道的部分细胞免疫对球囊菌的胁迫产生应答,而体液免疫不产生应答,宿主的代谢相关基因受到球囊菌的显著抑制。【结论】揭示了中蜂幼虫在球囊菌入侵早期的胁迫应答,为深入解析中蜂幼虫的胁迫应答机制提供了重要信息,也为在分子水平研究关键应答基因打下了基础。     

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...     

盐胁迫下园林植物彩叶树响应菌根共生的比较转录组分析

土壤盐分是典型的非生物胁迫因素之一,严重影响着植物的生长发育。为了解盐胁迫下鸡爪槭(Acer palmatum)对接种丛枝菌根真菌的应答分子机制,对接种丛枝菌根处理(AM)、盐胁迫处理(SS)、盐胁迫接种丛枝菌根处理(AS)及对照处理(CK)进行转录组测序分析。结果表明,基于转录组测序技术(RNA-Seq)测序共获得4 672个新基因;将SS与AS处理进行比较时,鉴定出455个差异表达基因(DEGs),其中286个基因上调表达,169个基因下调表达。对获得的DEGs进行功能注释及富集分析,GO(gene ontology)分析结果表明,盐胁迫下接种丛枝菌根真菌涉及蛋白质生物合成相关过程、ATP生物合成过程、蛋白质谷胱甘肽化、细胞分化调控、氮同化相关过程、呼吸电子传递链以及类胡萝卜素代谢等生物过程。KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析结果表明,主要涉及苯丙烷、黄酮类、二芳基庚烷类及姜酚的次生代谢通路。综合GO、KEGG富集分析结果可知,这些基因主要参与植物细胞内部环境的改善、氮代谢相关过程和宿主光保护机制。实时荧光定量PCR(...     

意大利蜜蜂响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫的免疫应答

【目的】通过对意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）工蜂中肠响应东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）胁迫的差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）及免疫通路进行深入细致的分析,揭示宿主的细胞和体液免疫应答,为关键免疫应答基因的筛选及功能研究打下基础。【方法】基于前期获得的正常及东方蜜蜂微孢子虫胁迫的意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠（Am7CK、Am7T、Am10CK、Am10T）转录组数据,按照FDR≤1,P≤0.05和|log₂ fold change|≥1的标准筛选出各组的DEG,利用相关生物信息学软件对DEG进行Pearson相关性分析、Venn分析、GO分类和KEGG代谢通路富集分析,进而对免疫通路富集基因进行统计和分析,利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,RT-qPCR）验证转录组数据的可靠性。【结果】 差异分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组包含472个上调基因和385个下调基因;Am10CK vs Am10T比较组包含611个上调基因和360个下调基因。Venn分析结果显示,两个比较组特有的DEG分别为739和853个,共有的DEG为118个。GO分类结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别涉及23和29个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为结合、催化活性、代谢进程、细胞进程和单组织进程;富集下调基因数最多的前5位分别为代谢进程、单组织进程、催化活性、细胞进程和结合。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别涉及36和26个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为单组织进程、结合、细胞进程、催化活性和代谢活性;富集下调基因数最多的前5位分别为结合、细胞进程、催化活性、代谢进程和单组织进程。KEGG代谢通路富集分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别富集在38和33条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为胆汁分泌、内质网蛋白加工、泛素介导的蛋白水解、PI3K-Akt信号通路和神经营养因子信号通路;富集下调基因数最多的前5条分别为胞质DNA传感通路、嘌呤代谢、嘧啶代谢、RNA聚合酶和核糖体;涉及泛素介导的蛋白水解等3条细胞免疫通路,以及PI3K-Akt信号通路等7条体液免疫通路。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别富集在54和43条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为Hippo信号通路、药物代谢-细胞色素P450、P450对外源物质的代谢、泛素介导的蛋白水解和鞘脂类代谢;富集下调基因数最多的前5条分别为mRNA监测、鞘脂类信号通路、果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢和鞘脂类代谢;涉及泛素介导的蛋白水解等7条细胞免疫通路,以及NF-κB信号通路等2条体液免疫通路。RT-qPCR验证结果显示6个随机挑选的DEG的表达量变化趋势与测序结果一致,证实了本研究中测序数据的可靠性。进一步分析发现意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠的NF-κB信号通路均被东方蜜蜂微孢子虫激活,随即启动了3种抗菌肽apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin的合成,体现了它们在宿主抵御东方蜜蜂微孢子虫入侵中的重要性。【结论】在转录组水平解析了意蜂工蜂中肠对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答,揭示宿主在胁迫前期同时作出细胞和体液免疫应答,前者可能在抵御病原入侵方面发挥主要作用;宿主的细胞免疫在胁迫后期持续增强,但体液免疫较大程度地减弱;泛素介导的蛋白水解通路及富集DEG,NF-κB信号通路及富集DEG,以及抗菌肽编码基因apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin可能在意蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答中起到关键作用。     

外源茉莉酸对燕麦在不同干旱胁迫下转录组的影响

为探究外源茉莉酸(Jasmonic acid,JA)对不同干旱胁迫下燕麦转录组的影响,本研究测定轻度(0.017 mol/L PEG-6000处理)和重度干旱胁迫(0.034 mol/L PEG-6000处理)处理及再添加JA处理的‘蒙燕1号’转录组,并对表达显著差异基因(DEGs)进行GO和KEGG功能富集分析。结果表明:GO功能富集分析显示,不同干旱胁迫处理下,外源JA诱导的DEGs均主要富集在膜、催化酶、转移酶和对刺激反应等代谢途径。KEGG功能富集分析显示,在未进行干旱胁迫条件下(CK),外源JA诱导1 955个基因表达上调,4 666个下调;DEGs主要富集的通路为代谢途径和次生代谢物的合成,其中苯丙素的生物合成通路基因表达发生显著变化。轻度干旱胁迫下,外源施用JA诱导1 574个基因表达上调,933个基因下调;DEGs主要富集的通路为次生代谢的生物合成、植物激素信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢通路,其中脱落酸和水杨酸信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢通路中基因表达均上调;重度干旱胁迫下,外源JA诱导223个基因表达上调,456个下调;DEGs显著富集的只有鞘脂代谢通路。与未施用JA相比,不同干旱胁迫下,施用JA均可诱导细胞分裂素(CTK)代谢通路中CTK的N-糖基化基因(UGT73C5)上调和氧化酶/脱氢酶基因(CKX11)下调,以及脱落酸(ABA)信号转导相关基因(THI1.3)和未知功能基因(AT1G71250)表达发生显著变化。综上,轻度和重度干旱胁迫下,外源JA能诱导燕麦响应干旱胁迫的CTK和ABA相关基因表达发生显著变化。     

意大利蜜蜂6日龄幼虫肠道内球囊菌的差异表达基因分析

为检测蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)在胁迫意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)幼虫后期的基因表达谱,利用RNA-seq技术对纯培养的球囊菌孢子及球囊菌胁迫的意蜂6日龄幼虫肠道进行深度测序。通过比较处理组和对照组得到21 361个差异表达基因(DEGs),包括15 306个上调基因和6 055个下调基因。GO富集分析结果显示,上调基因富集于39个GO条目(term),基因富集数最多的为细胞进程(2 416unigenes)、细胞(2 408 unigenes)和细胞组件(2 408 unigenes);下调基因富集于38个GO term,基因富集数最多的为代谢进程(1 227 unigenes)、细胞进程(1 185 unigenes)和细胞(1 131 unigenes)。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上调基因富集在119个通路,其中基因富集数最多的是核糖体(221 unigenes),其次为内质网中蛋白加工(190 unigenes)和内吞作用(177 unigenes);下调基因富集在113个通路上,基因富集数最多的是核糖体(144 unigenes),其次为RNA转运(113 unigenes)和氨基酸生物合成(108 unigenes)。进一步分析发现,富集在MAPK信号通路上的64个基因上调表达,说明该通路在球囊菌胁迫后期被激活。研究结果不仅为揭示球囊菌在胁迫意蜂幼虫后期的病原-宿主互作提供了重要信息,也为阐明球囊菌致病的分子机制奠定了基础。     

意大利蜜蜂Hippo信号通路相关基因及其全长转录本的鉴定与分析

采用Blast工具将已鉴定到的意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica，简称意蜂)全长转录本比对Nr数据库，共鉴定到意蜂Hippo信号通路中相关的49个基因及其550条全长转录本。运用Gffcompare软件将鉴定到的Hippo信号通路相关全长转录本与西方蜜蜂参考基因组(Amel_HAv3.1)上注释的转录本进行比较，分别延长西方蜜蜂参考基因组注释到Hippo信号通路的9个基因的5'' UTR和7个基因的3'' UTR。通过Astalavista软件鉴定到Hippo信号通路相关的4个基因的7次可变剪切(AS)事件，包括2次外显子跳跃、2次内含子保留和3次可变5''端剪接。通过PCR验证了1个基因的AS事件真实性。利用TAPIS pipeline鉴定到意蜂Hippo信号通路相关的24个基因含有1个及以上可变多聚腺苷酸化(APA)位点，其中含有1个APA位点的基因数量最多。通过TBtool软件鉴定APA位点上游motif的一致性序列HVNCCNBNDYVDVVHVNDBVDYCNBBDNNNHNNVNNVMNN。     

崂山奶山羊不同泌乳期乳腺组织可变剪接的鉴定与分析

本研究对崂山奶山羊泌乳初期、高峰期和末期乳腺组织RNA-Seq数据进行可变剪接分析,共鉴定到151 503个可变剪接事件,对应17 627个可变剪接基因,6 323个差异剪接基因,显著富集到细胞器、蛋白质结合、mRNA加工和RNA剪接等相关GO条目,主要参与催产素信号通路、钙信号通路、内质网中的蛋白质加工等,与乳腺组织生理活性密切相关的KEGG通路,筛选出PTEN作为参与乳腺发育及泌乳相关生理过程中调控网络的核心基因。研究结果表明,可变剪接在奶山羊不同泌乳期的乳腺组织具有发育阶段特异性,特有可变剪接基因与乳腺组织生理活性特点密切相关,在调控奶山羊乳腺组织发育及泌乳生理中发挥重要作用。本研究可为探究可变剪接机制调控奶山羊乳腺发育与泌乳性状的分子机理提供理论依据。     

简州大耳羊早期胎儿到新出生阶段背最长肌中可变剪接的鉴定与分析

可变剪接广泛存在于动植物的各个组织中,是形成动植物体内蛋白质多样性和复杂性的重要机制之一。以简州大耳羊为研究对象,采集母羊妊娠期第45天、60天、105天胎儿以及出生后第3天羔羊的背最长肌组织,进行转录组测序。测序数据经比对、组装后,共鉴定出来自于4 562个(16.77%)已注释基因的137 308个可变剪接事件。其中,所占比例最高的类型为外显子跳跃(30.64%),而3′端可变剪接位点、内含子保留、5′端可变剪接位点的比例分别为19.47%、18.07%和10.92%。对RBMs、HNRNPs和SRSFs 3类可变剪接调控因子中58个基因表达量分析表明,19个基因的表达量呈现显著差异(P0.05);其中15个基因在妊娠期第45天和第60天的表达量显著高于其他2个阶段。GO功能注释和富集分析结果表明,4个阶段均发生可变剪接的基因显著富集在细胞表达调控和物质合成等过程(P0.05)。值得注意的是,在妊娠期第60天,可变剪接事件、可变剪接基因的数量和可变剪接因子表达量均显著高于其他阶段,并且特异性基因显著富集在有丝分裂和大分子合成相关过程。上述结果表明,妊娠期第60天胎儿的成肌过程非常活跃,暗示可变剪接在山羊背最长肌发育过程中具有重要作用,为深入探索可变剪接在山羊肌肉发育中的作用提供理论依据。     

高温胁迫下2个棉花品种转录组可变剪切差异分析

棉花(Gossypium hirsutum L.)是一种重要的经济作物，是世界上第二大的天然纺织纤维来源和重要的食用油来源。棉花对生物和非生物胁迫高度敏感，尤其是高温胁迫极易影响花粉的活力和花药的开裂。为了解析棉花在高温胁迫下基因转录水平的相应变化机制，开展了热敏和耐热2个棉花品种的全长转录组响应高温胁迫处理变化的研究。通过转录本的可变剪切分析发现，2个棉花品种在高温胁迫下可变剪切的总数显著增加。热敏品种Che61-72中发现了2 900个差异表达基因，并且差异基因在加热前样本(R0)和加热12 h后的样本(R12)中分别识别到了13 251个和25 296个可变剪切事件，其中内含子保留事件增加得最多，有3 837个。耐热品种新陆早36号中发现了2 437个差异表达基因，在加热前样本(T0)和加热12 h后的样本(T12)中鉴定到了11 248个和13 769个可变剪切事件，外显子跳跃事件变化得最大，增加了4 144个。富集分析发现，2个品种的差异基因都显著富集到了光系统Ⅰ的光捕获、叶绿体类囊体膜和光合作用-天线蛋白通路中，并筛选出5个关键基因(CPB3、A0A1U8IZF2、A0A1...     

纳米纤维素-铁螯合物矫治梨树缺铁黄化症的转录组分析

为探究纳米纤维素-铁螯合物矫治梨树缺铁黄化症的分子机制,对水培获得的缺铁黄化杜梨叶片喷施4 mmol/L的FeSO4(处理T1)和纳米纤维素-铁螯合物(纳米纤维素与FeSO4按电荷比1∶3 000螯合,处理T2),以喷施去离子水作对照(CK),处理72 h后,测定叶片活性铁含量、SPAD值和净光合速率,并对叶片进行转录组测序和分析.结果表明,与CK相比,T1和T2处理的叶片活性铁含量分别显著提高110.7％和235.8％,SPAD值显著提高26.1％和61.7％,净光合速率显著提高70.1％和98.5％,T1与T2之间差异也达到显著水平.转录组测序结果显示,相比CK,T1、T2分别有1 033、1 943个差异基因.GO(Gene ontology)功能富集分析显示,在分子功能、细胞组分和生物过程3个部分T2富集的GO项数量均大于T1,主要涉及金属离子固定、氧化还原过程、叶绿体、光合捕光过程等.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析发现,与CK相比,T1仅有55个差异表达基因注释到4个通路中,T2有712个差异基因注释到18条通路中,主要参与光合作用-天线蛋白、光合作用、光合组织的碳固定、代谢途径等通路.杜梨铁蛋白家族基因表达量分析显示,T2的4个铁蛋白基因表达量均高于T1.光合作用-天线蛋白和光合作用2个通路中,T1和T2比CK共有58个基因表达量上调,其中56个基因在T2的表达量高于T1.选取8个差异表达基因进行qRT-PCR验证,结果表明,8个差异表达基因的表达模式与RNA-Seq分析结果一致.综合分析,喷施纳米纤维素-铁螯合物能调动更多的基因和代谢通路,使其矫治梨树缺铁黄化症的能力强于FeSO4.     

盐胁迫培养下季也蒙毕赤酵母的转录组学差异分析

在本实验室从海南省西沙群岛海沙里分离出1株季也蒙毕赤酵母(Meyerozyma guilliermondii),并证实该酵母菌株有较好的耐盐性,在12%NaCl胁迫培养条件下仍可生长的基础上,本文通过Illumina HiSeqTM高通量测序技术对经盐胁迫培养与非盐胁迫培养24 h的M. guilliermondii进行转录组测序比较。结果表明:2组样品共有1 027个显著性差异表达基因,其中458个基因表达上调,569个基因表达下调。通过基因本体(gene ontology, GO)功能注释发现,经盐胁迫处理后M. guilliermondii的差异表达基因主要富集在生物过程分类中,其中核苷酸代谢、糖代谢及辅酶代谢基因产生较大差异。对差异基因进行京都基因与基因组百科全书数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路富集分析,发现大部分富集通路都与细胞分裂和代谢有关,与GO富集结果相对应。上述结果可以为盐胁迫培养对M. guilliermondii的生长影响及进一步的生物学探究提供科学依据。