魏可葡萄气生根发育的转录组分析

葡萄气生根是在高温高湿环境下老蔓上发育形成的一种特殊根系类型,发育程度较低,具有分化潜力。通过技术手段诱导魏可葡萄当年生结果枝茎节处萌发气生根,以同一结果母枝未处理茎节为对照进行根系转录基因表达情况进行分析,结果表明,诱导气生根发育过程中有3 989个基因表达量上升,2 830个基因的表达量下调。采用GO功能分类,可将注释的基因划分为40个功能类别,包括催化活性、结合和代谢过程等。部分根系关键基因表达结果表明,生长素、赤霉素、脱落酸在内的所有植物激素都参与了调控过程,结合生长素下游相应基因分析,内切葡聚糖酶基因、PRE基因和高亲和力硝酸盐转运体基因在气生根发育过程中显著上调表达,表明降解茎节处表皮细胞壁、利用硝酸盐在茎节处富集刺激根芽萌发是气生根生长发育调控机理之一。     

芝麻发育转录组分析

【目的】系统了解芝麻发育及种子形成转录组特征,丰富芝麻转录组数据信息。【方法】选用6份芝麻样品（5个不同芝麻品种的完整植株、1份不同发育阶段的芝麻籽粒）,构建转录组测序文库并进行Illumina RNA-seq双端测序及生物信息学分析。【结果】共获得原始数据12.69 Gb,有效数据8.80 Gb。通过de novo拼接获得了长度大于100 bp的转录物26 837条（http://www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/TSA.html,登录号：JP631635—JP668414）;转录物总长度18.35 Mb,平均长度683 bp,N50长度1 006 bp。转录物注释结果显示,25 331条转录物序列具有同源比对信息;1 506条转录物序列无匹配（no hits）序列信息,可能为芝麻特有的基因序列。采用COG、GO功能分类工具可将已注释转录物序列划分为24个或42个功能类别,共涉及物质及能量代谢、信号传导、转录调控及防卫反应等诸多生理生化过程。通过比较不同材料间转录物序列及表达水平,初步确定1 277条序列在种子形成过程中表达量下调10倍以上,990条序列仅在芝麻植株中表达而未在籽粒中表达;660条序列在种子形成过程中表达量上调10倍以上,296条序列可能与种子形成特异相关。【结论】利用高通量测序技术对芝麻野生种和不同栽培种现蕾期植株以及种子形成过程的转录组进行研究,揭示了芝麻发育转录组的整体表达特征,在得到大量芝麻转录组unigene序列的同时,获得了一批在芝麻生长发育及籽粒形成过程中有重要功能的基因序列。为深入开展芝麻生长发育、籽粒发育相关基因功能及调控以及芝麻分子标记开发等研究提供了丰富的数据资源。     

基于高通量测序的野生毛葡萄转录组数据分析

利用RNA-seq技术对所构建的野生毛葡萄(Vitis quinquangularis Rehd)叶片的转录组进行测定,对原始reads进行过滤和组装,得到了35 238条质量较高的unigene,平均长度为1 081 nt,N50为1 735 nt。基于NCBI蛋白质数据库(Nr)、蛋白质序列数据库(Swiss-Prot)、京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库和直系同源基因簇(COG)进行相似性比对,共注释了26 751条unigene,另有8 487条unigene未被注释。物种同源性显示与葡萄的同源性最高为74.48%。利用COG数据库将unigene分成25类,通过GO分类和KEGG富集性分析,将unigene分别归类于44个GO类别和122个代谢途径。此外,在35 238条unigene中共搜索到4 428个SSR位点,二核苷酸的SSR数目最多(1 906条),其次为三核苷酸(1 762条)。这些信息为毛葡萄功能基因、相关候选基因的发掘以及分子标记辅助育种提供了重要依据。     

牦牛卵泡发育过程中卵丘卵母细胞复合体的转录组分析

为探讨牦牛有腔卵泡发育过程中卵丘卵母细胞复合体(Cumulus-oocyte complexes,COCs)mRNA转录组变化,对牦牛小(2~3 mm)、中(4~5 mm)、大有腔卵泡(6~8 mm)中的COCs进行Illumina平台测序,筛选差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),并进行GO分析和KEGG分析。结果表明,1)牦牛小、中、大3个阶段的卵泡COCs中共有17 342个基因表达;2)小卵泡与中卵泡COCs之间有879个DEGs,其中,上调435个,下调444个;DEGs注释到106条GO条目,其中生物过程(BP)类别46条,细胞组成(CC)类别25条,分子功能(MF)类别35条,涉及254条KEGG通路。中卵泡与大卵泡COCs之间有1 560个DEGs,其中,上调590个,下调970个;3)DEGs注释到114条GO条目,其中BP 55条、CC 26条和MF 33条,涉及276条KEGG通路,DEGs主要富集在神经活性配体-受体相互作用、细胞因子-细胞因子受体相互作用、细胞粘附分子、钙离子信号通路和cAMP信号通路等重要通路。综上,牦牛卵泡在不同发育阶段的DEGs、GO条目和KEGG pathway存在明显差异,为揭示牦牛卵泡发育分子调控机制,改善牦牛卵母细胞体外成熟技术提供了理论依据。     

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。     

膜果麻黄种子不同发育时期的转录组测序分析

以不同萌发期间的膜果麻黄(E.przewalskii)种子为研究对象,应用新一代高通量测序技术平台Illumina Hi SeqTM2000对其进行转录组测序和数据重新组装,结果获得了12 999 122条初始序列,总长为1 169 920 980bp,初始序列组装获得序列片段的平均长度与N50值分别为351和548 bp;与COG功能注释、GO分类及KEGG代谢通路分析后,获得了49 449个GO功能注释、17 751个COG功能注释以及16 748个KEGG注释;并从KEGG通路中找到有关芪类、二芳基庚烷和姜醇合成途径的编码基因片段230个。     

百山祖冷杉叶片转录组分析

[目的]百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)是我国大陆东南部唯一的一种冷杉属植物,自然分布于浙江省西南部庆元县境内海拔1750 m左右的狭小避风谷地,现仅存3株,为中国的特有植物.百山祖冷杉是国家一级重点保护野生植物,被认为是第四纪冰川期冷杉从高纬度的北方向南方迁移的结果,对研究植物区系演变和气候变迁等...     

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。     

黄芩高通量转录组测序数据组装和分析

采用高通量测序技术对黄芩的转录组进行测序,获得了29 099 899条reads数据,拼接后得到53 353条Unigene;将所获得的Unigene与COG,GO,KEGG,Swiss-Prot,NR这5个公共数据库进行比对,结果发现,分别有10 756,21 950,8 101,20 339,29 288条Unigene可比对到以上5个数据库中;已注释的Unigene与COG数据库比对后按功能可分为25类;根据GO功能可分为三大类57个亚类;经过与KEGG数据库比对后按照代谢通路可分为116类;利用Get ORF软件进行ORF预测,获得长度大于300 nt的ORF共20 552个;通过SSR分析,共获得5 658个SSR标记。获得的转录组信息可为今后进行黄芩分子标记的开发和关键基因的克隆及功能分析等研究提供基础数据。     

杜梨叶片转录组分析

杜梨(Pyrus betulifolia Bunge)抗逆性强,叶色随季节变化而改变,被广泛用于沿海滩涂景观改造,是园林绿化中常用树种。为了解杜梨色叶相关基因调控途径,对杜梨叶片进行转录组测序,共获得67.7 Gb测序数据,通过组装共得到60 611个基因,其中包含1 059个新基因;与8个功能数据库进行比对分析,共57 669个基因得到了功能注释,注释效率为95.15%;GO分析发现,已注释的差异表达基因共涉及49个功能组,主要集中在膜(细胞组分)、催化活性(分子功能)、代谢过程(生物学过程)等中;KEGG分析发现,差异表达基因主要富集在碳代谢和植物-病原体相互作用等生物学过程中;共筛选出10个与类黄酮相关的基因,分别属于UDPGT等6个基因家族;在杜梨叶片转录组中共筛选出452 501个SNP位点,碱基转换类型所占比例远远高于颠换类型,表明杜梨具有丰富的SNP位点信息。本研究结果可为探究杜梨色叶分子机制等提供理论依据。     

不同覆盖材料对设施葡萄根系分布及土壤理化特性的影响

为了明确日光温室栽培葡萄行间适宜的覆盖材料,采用3种不同材质的覆盖材料,使用沟壕垂直剖面法研究其对不同土层的葡萄根系数、土壤含水量、pH值、电导率(EC)以及土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性的影响。结果表明:覆盖无纺布、地布、地膜处理,葡萄直径<2 mm吸收根比例较高,分别为59.46%、71.43%、52.53%,而对照组中2~5 mm的根系数量更高,为41.10%;覆盖材料可以显著提升葡萄根系总数,覆盖无纺布还可以显著提升0~20 cm 根系分布比例(36.93%),对照组为15.07%;覆盖地膜、地布可以提高土壤表层的保水效果;覆盖材料会提高土壤浅层的pH值,降低EC值;覆盖材料对土壤酶活性有一定的影响,其中对土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性的作用尤为明显。通过综合分析以透气性较佳的无纺布作为覆盖材料效果最好。     

基于高通量测序的山羊卵巢基质、卵泡转录组分析

【目的】比较山羊Capra hircus卵巢基质、大卵泡和小卵泡间的m RNA表达图谱,为探究卵泡发育机制提供一定的研究基础。【方法】采用高通量测序技术对发情期川中黑山羊的卵巢基质、大卵泡和小卵泡进行转录组测序,利用生物信息学方法检测mRNA表达谱,筛选差异基因,对其进行GO和KEGG通路分析,最后随机抽取5个差异基因进行荧光定量PCR验证。【结果】卵巢基质vs大卵泡、卵巢基质vs小卵泡和小卵泡vs大卵泡的差异表达基因分别为524、180和403个。筛选出INHA、TNFRSF19等15个与卵泡发育相关的基因,其主要富集在内质网蛋白质加工、类固醇生物合成、卵母细胞减数分裂等信号通路。通过q RT-PCR验证,定量结果与测序结果基本一致。【结论】川中黑山羊卵巢基质、大卵泡和小卵泡的基因表达模式不同,小卵泡与卵巢基质的基因表达模式更相近。     

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。     

刺黑竹气生根发育与秆芽的生长发育规律

为了研究刺黑竹(Chimonobambusa neopurpurea Yi)生根和秆芽发育规律,以加强刺黑竹育种和应用的理论基础,以南京引种的刺黑竹为试验对象,通过表观形态学观察以及滑走切片等方法,一方面对刺黑竹气生根的发育机理进行探讨,另一方面对刺黑竹气生根和秆芽在不同部位节间的发育变化规律进行研究。结果表明:高生长结束时,刺黑竹竹秆气生根的发育是自基向顶的,竹秆基部的气生根发育最早,也最先达到成熟,靠近基部为刺状的气生根,表现为木质化程度较高的深褐色刺状组织,越往秆稍则气生根的发育越为迟缓;而刺黑竹竹秆节部芽的生长则表现为竹秆中部17至19节部生长最快,基部和稍部生长相对较慢。切片表明气生根的发育方式为内起源,而秆芽为外起源。刺黑竹幼秆气生根与秆芽的生长及分布具有明显的规律性,了解并利用这种规律将有助于以刺黑竹为主的方竹属竹种的育种与推广。     

大竹蛏高通量转录组测序数据组装和分析

为进一步开发大竹蛏Solen grandis的基因资源,采用2代Illumina Hi-seq测序技术对大竹蛏的鳃组织进行了转录组测序,构建了转录组数据库,获得338 483 476条Clean Reads数据;拼接组装后获得190 856条Unigene数据,平均长度为1147 bp;与NR、NT、KO、Swiss Prot、PFAM、GO、KOG等数据库进行Blast信息比对(E-value为10-5),共获得63 337个注释基因;与NR数据库比对发现,大竹蛏转录组基因序列与长牡蛎Crassostrea gigas具有较高的同源性,为53.3%;将大竹蛏转录组的Unigene的功能通过与KOG数据库进行注释比对划分为25类;GO数据库注释可分为三类,即细胞组分、生物过程和分子功能,共包括65个分支;KEGG分析发现,大竹蛏转录组数据中按照代谢通路可分为92类,利用Blast蛋白库比对和Estscan软件进行ORF预测,获得长度大于300 nt的ORF共50 681个;通过SSR分析,共获得73 089个SSR标记。本研究中获得的转录组信息可为今后进行大竹蛏分子标记的开发和关键基因的克隆及功能分析等研究提供基础数据。     

水稻冠根数目多样性与生长素的关系

采用改进的水稻根系鉴定体系考察42个生态型水稻的冠根数目,发现水稻冠根数目存在多样性;从中选择2个冠根数目极端多和2个冠根数目极端少的生态型,利用定点施加生长素极性运输抑制剂NPA,以冠根数目为指标,分析冠根数目不同的生态型对NPA的敏感性,发现NPA处理导致冠根数目减少。在低浓度NPA处理时,冠根数目多的品种比冠根数目少的品种对NPA更敏感;在高浓度NPA处理时,不同生态型水稻冠根数目趋于接近。说明在不同根系类型的水稻中,生长素对冠根数目都有着重要的影响。     

铝胁迫对葡萄苗铝吸收分配及抗氧化系统的影响

为了探明葡萄苗在不同浓度铝胁迫下树体的铝积累特征和生理响应,研究以‘水晶’葡萄为试材,在无土栽培条件下,用1.0~8.0 mmol·L~(-1) KAl(SO4)2处理60 d后测定树体铝含量及相关生理指标。结果表明,过量的铝在葡萄苗中的分配为细根粗根老叶树皮嫩叶木质部新枝,2.0 mmol·L~(-1)铝处理后植株生长旺盛,生物量最大,单株铝积累总量最高,5.0 mmol·L~(-1)铝处理后植株生长较弱,生物量较小,单株铝含量最低;铝浓度超过3.0 mmol·L~(-1)时显著降低葡萄苗叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b的含量,铝浓度超过4.0 mmol·L~(-1)显著降低葡萄苗类胡萝卜素含量;随着铝浓度的增大,葡萄叶片和根系的脯氨酸含量逐渐升高且显著高于CK;铝浓度达到3.0mmol·L~(-1)时,各处理叶片和根系的丙二醛含量均显著高于CK;铝处理提高了葡萄叶片和根系中的氧自由基产生速率和过氧化氢含量;铝胁迫下,葡萄苗叶片和根系的POD活性高于CK;铝浓度低于4.0 mmol·L~(-1)时,SOD活性高于CK,而浓度达到4.0 mmol·L~(-1)时则显著低于CK。可见,低于3.0 mmol·L~(-1)铝对葡萄苗的伤害较小,甚至还能促进其生长,但超过3.0 mmol·L~(-1)铝将对葡萄苗造成不同程度的伤害。