玫瑰茄转录组测序及花青素合成相关基因表达分析

以玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa Linnaeus)花瓣和花萼为研究对象,采用Illumina Hiseq~(TM) 2500高通量测序技术,对花瓣和花萼进行转录组测序及花青素合成相关基因差异表达分析。结果表明,花瓣和花萼共获得13.94 Gb有效数据(clean data),Q30碱基百分比均达到93.0%以上;共获得1 399个差异表达基因(DEGs),包括65个上调基因,1 334个下调基因,且功能注释的基因有1 176个;筛选出了与花青素合成相关结构基因CHI、FLS、ANR、CHI在花萼中表达显著,FLS、ANR在花瓣中表达显著。本研究丰富了花青素相关研究,可为阐明玫瑰茄花青素合成机制提供理论依据。     

芳樟叶片转录组测序及萜类合成调控相关基因表达分析

通过Illumina HiSeqTM 2000高通量测序技术对芳樟和杂樟（对照）叶片进行转录组学测序分析,并对所涉及的Unigene在GO、Nr、Nt、Pfam、KOG、Swiss−prot和KEGG中进行分类、功能注释和Pathway注释。结果表明：2类樟树叶片转录组检测共产生34.45 GB clean数据,组装了312 457个Unigene。其中,11 685个Unigenes鉴定为芳樟叶和杂樟叶的差异表达基因,在芳樟中6 481个被鉴定为上调的Unigenes和5 204个为下调Unigenes;对其进行GO功能富集发现并鉴定了编码萜类合成酶Unigenes 39个,包括单萜生物合成6个,二萜生物合成7个,倍半萜和三萜生物合成12个,萜类骨架合成14个。对萜类合成酶TPS14基因进行转录组FPKM和q−PCR验证发现,其表达量在芳樟中较杂樟更低,可能与其转录过程的选择性剪切有关。通过SSR位点分析,从88 016个Unigene中共检测到134 851个SSR位点,其中单个SSR位点有103 478个Unigene,含2个及2个以上SSR位点有31 373个Unigene。     

基于转录组测序的紫色秋葵花青素合成相关基因研究

紫色秋葵富含花青素,因此其全株及果实均为紫红色,为获取正常生长状态下紫色秋葵花青素合成代谢相关基因,采用Illumina HiSeq 2500高通量转录组测序技术对紫色秋葵全转录功能基因组测序后组装,再通过Nr、SwissProt和GO等三大数据库进行花青素相关功能基因筛选。三大数据库涉及35个花青素相关Unigene,具体包括19个花青素相关糖基转移酶、6个花青素酰基转移酶家族基因,5个无色花色素双加氧酶(合酶)以及5个花色素相关还原酶。这些花青素相关基因在Nr及SwissProt数据库中涉及较多相关植物,包括拟南芥、可可、树棉、木薯、苹果及葡萄等。聚类分析研究表明:涉及花青素相关四大家族成员的35个Unigene中,无色花色素双加氧酶亲缘关系最近,花青素酰基转移酶次之,花青素相关还原酶亲缘关系稍远,而花青素相关糖基转移酶家族成员亲缘关系最远。本研究获取的紫色秋葵众多花青素相关转移酶、合酶及还原酶等相关Unigene,为进一步研究紫色秋葵或其他植物的花青素合成代谢过程中基因克隆分析等奠定了坚实基础。     

青花菜花蕾转录组测序分析及蜡粉合成相关基因挖掘

【目的】对青花菜花蕾进行转录组测序分析,并挖掘与蜡粉合成相关基因,为探明青花菜花球表面蜡粉形成的分子机制提供理论参考。【方法】分别提取野生型和蜡粉缺失型青花菜花球总RNA,采用Illumina HiSeqTM 2500平台进行转录组测序,获得高质量Clean reads,采用Trinity进行序列组装后获得青花菜Unigene库,将获得的Unigene序列与Nr、Nt、KEGG、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot和GO数据库比对,获得基因功能注释信息;使用DESeq2进行差异表达分析。【结果】共获得44.68 Gb Clean data,De novo组装得到41244条Unigenes,N50长度为1847 bp。从所获得的Unigenes中筛选出8685个差异表达基因（DEGs）（上调基因5747个,下调基因2938个）,共有8038个基因被注释到不同数据库,其中,5220个基因注释到Pfam数据库; 2066个基因注释到COG数据库,3866个基因注释到KOG数据库; 2580个差异表达基因被注释到75个转录因子家族中,注释最多的是MYB家族（235个）;GO数据库中6095个差异表达基因注释到细胞组分、分子功能和生物学过程三大类的52个功能分类; KEGG数据库中,1671个差异表达基因富集到138条代谢通路,其中13个差异表达基因与脂肪酸合成有关,7个差异表达基因与蜡粉生物合成途径有关。【结论】转录因子MYB家族在调控青花菜蜡粉合成中发挥重要作用。蜡粉合成过程中相关酶基因的差异表达是调控青花菜蜡粉合成的关键,尤其是野生型和蜡粉缺失突变体中特异性表达的差异表达基因,可作为后续研究青花菜花球表面蜡粉形成分子机制的对象。     

蓝果忍冬果实花青素含量及合成相关基因表达分析

[目的]分析蓝果忍冬果实花青素含量及其合成相关调控基因表达情况,为蓝果忍冬种质的挖掘、利用及花青素的合成调控研究提供参考依据.[方法]利用高效液相色谱检测技术定性定量分析不同蓝果忍冬品种(蓓蕾、HSY-4和日本-5)果实花青素成分及含量,并以实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对3个品种不同成熟期花青素合成相关基因及转录因子的表达量进行分析.[结果]在525 nm波长下,从成熟蓝果忍冬果实中检测出8种花青素,含量最高的花青素是矢车菊3-葡萄糖,占总花青素含量的76.61%~86.67%,其中蓓蕾的花青素含量最高,达500.14 mg/100 gFW,日本-5最低,为162.79 mg/100 gFW.半转色期花青素合成相关基因表达量最高,与花青素积累情况相符;PAL、ANS和bHLH基因的表达量随花青素合成积累量增加呈先升高后降低的变化趋势.[结论]蓝果忍冬果实含8种花青素,以矢车菊为苷元的花青素种类最多,其合成相关基因中PAL、ANS和bHLH基因在花青素合成过程中起调控作用.蓓蕾、HSY-4和日本-5的花青素合成相关基因表达情况相似,但品种间存在差异.     

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。     

旱柳转录组测序及生物学分析

对盐敏感旱柳沿江柳和耐盐旱柳9901的杂交F_1代根部进行了RNA-Seq测序和分析,共获取了107 950条Unigene,平均长度为1 076.96 bp。通过与COG、GO等8个数据库比对,60 848个基因获得注释信息,其中38 182条Unigene在GO数据库中获得注释,24 101条Unigene在KEGG数据库中获得注释。GO和KEGG富集分析结果表明,差异表达基因主要调节核糖体代谢、植物激素信号转导等生物学功能。     

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...     

香榧转录组测序及生物信息学基础分析

香榧具有重要的经济价值,但其基因组信息相对匮乏,限制了其分子生物学和基因功能的研究。本文以不同组织的香榧作为研究对象,采用新一代高通量测序技术平台Illumina Hi Seq?2000对香榧转录组进行测序和数据分析,共得到37,349,086个reads片段,总碱基数为4.35 G。利用组装软件,对获得的高质量序列进行组装,共得到104,636个Unigene,平均长度为784 nt,N50为1,702。将Unigene序列与公共数据库进行比对,28,766个Unigenes获得了注释。其中26,856个Unigene在NR蛋白数据库中获得注释,24,003个Unigenes在NT数据库中获得注释,21,401个Unigene在Swiss-Prot蛋白数据库中获得注释,16,137个Unigene在COG数据库中获得注释,11,410个Unigene在GO数据库中获得注释。根据KEGG注释信息,18,564个Unigene被划分到256个代谢途径中。SSR位点搜索发现,在4,217个Unigene中含有4,706个SSR位点。分析所获得的转录组数据,将为香榧功能基因的克隆,基因的表达,指纹图谱构建和分子标记辅助选育奠定基础。     

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...     

猴樟叶片转录组测序及盐碱胁迫响应基因表达模式研究

为了解猴樟响应盐碱胁迫机制,以2个耐盐碱猴樟品系和1个盐碱敏感型猴樟品系3年生种苗叶片为材料,利用Illumina Hiseq^TM平台对其进行转录组测序,对6个精氨酸和脯氨酸通路相关基因进行qRT−PCR分析。结果表明：研究共获得72369条Unigenes,其中39156条Unigenes在NR、NT、KEGG、SwissProt、PFAM、GO、KOG数据库中获得注释;HDHZ vs. HJHZ 组有5415个DEGs,其中4003个得到GO注释;YYHZ vs. HJHZ 组有4665个DEGs,其中331个得到GO注释。此外,KEGG通路分析发现,HDHZ vs. HJHZ组上调基因主要富集在氨基酸代谢和生物碱合成相关通路,下调基因主要富集在倍半萜和三萜的生物合成,以及光合作用相关通路;YYHZ vs. HJHZ组上调基因主要富集在倍半萜和三萜的生物合成及类黄酮生物合成通路;下调基因主要富集在色素代谢和酚类物质代谢相关通路。结合6个差异表达基因的qRT−PCR结果,生物碱类、精氨酸和脯氨酸代谢可能在猴樟响应碱胁迫过程中起主要作用,所得基因的表达模式与RNA−Seq数据结果一致,证实RNA−Seq数据准确。     

玉木耳转录组测序及褐变相关基因的挖掘

为了从分子水平研究玉木耳褐变的机理,对褐变和未褐变的玉木耳子实体进行了转录组测序分析,共筛选到5915个差异基因,其中有924个Unigene上调表达,有4991个Unigene下调表达。通过基因本体(Gene Ontology, GO)富集分析发现,差异基因显著富集于细胞及代谢过程、单一有机体、细胞和细胞组分、细胞器和大分子复合体、结合作用和催化活性。KEGG代谢通路富集分析表明,富集程度比较显著的通路包括翻译通路、信号转导途径、内分泌系统、折叠排序及退化、运输和分解代谢通路。挑选与组织褐变相关的差异基因进行qRT-PCR表达模式验证,获得的结果与表达谱分析结果一致。     

不同光照处理甘蓝型油菜幼苗花青素合成的转录组和代谢组分析

【目的】筛选在不同光照下甘蓝型油菜幼苗的差异表达基因和差异代谢物,为花青素合成机理的研究奠定基础。【方法】以甘蓝型油菜自交系GLH4为研究材料,选取优质种子种植于花盆,在人工气候箱中以300 μmol/(m²· s）光照培养至2叶1心期后,进行强光700 μmol/(m²·s)和弱光300 μmol/(m²· s）处理,取0,24,48,72和96 h油菜幼苗进行表型观察;分别取不同光照处理96 h油菜的第1片真叶,利用高通量测序技术获得GLH4在不同光照下的转录组数据,随后利用生物信息学方法进行差异基因KEGG分析,筛选不同光照处理油菜幼苗差异表达基因,并用RT-qPCR技术进行验证;用超高效液相色谱和串联质谱和Analyst 1.6.3软件进行油菜幼苗代谢组数据的处理,对代谢物进行定性定量分析,筛选不同光照处理的差异代谢物。【结果】对0,24,48,72和96 h油菜幼苗的表型观察发现,强光处理油菜幼苗茎、叶颜色变紫,且随诱导时间延长,颜色逐渐变深。转录组KEGG分析共找到9 840个差异表达基因,且参与光照调控的差异基因显著富集到了20条通路中,其中代谢途径的差异表达基因最多（1 751个）,其次为次生代谢途径的差异表达基因（986个）。代谢组分析共检测出248个差异代谢物,其中类黄酮差异代谢物最多（81个）。类黄酮代谢物中包括7种花青素苷,其中花翠素、花翠素 3-O-葡萄糖苷、矢车菊素和牵牛花色素3-O-葡萄糖的表达量达到极显著水平。类黄酮代谢途径的差异表达基因和差异代谢物的表达量均达到了极显著水平;表达量居前的8个差异表达基因的RT-qPCR结果与转录组分析结果一致。【结论】强光诱导油菜器官和组织颜色的变化与花青素积累及相关基因的表达变化有关。     

玉木耳转录组测序及褐变相关基因的挖掘

为了从分子水平研究玉木耳褐变的机理,对褐变和未褐变的玉木耳子实体进行了转录组测序分析,共筛选到5915个差异基因,其中有924个Unigene上调表达,有4991个Unigene下调表达。通过基因本体(Gene Ontology, GO)富集分析发现,差异基因显著富集于细胞及代谢过程、单一有机体、细胞和细胞组分、细胞器和大分子复合体、结合作用和催化活性。KEGG代谢通路富集分析表明,富集程度比较显著的通路包括翻译通路、信号转导途径、内分泌系统、折叠排序及退化、运输和分解代谢通路。挑选与组织褐变相关的差异基因进行qRT-PCR表达模式验证,获得的结果与表达谱分析结果一致。     

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...     

多油辣木转录组高通量测序及分析

为了研究多油辣木(Moringa oleifera Lam.)中黄酮类化合物生物合成的分子基础,通过Illumina Hi Seq 2000高通量测序技术对辣木茎、叶进行转录组测序,利用Trinity软件将数据组装成Unigene,基于BLAST对所有Unigene进行功能注释,共获得49 365个Unigene,平均长度为903 bp。通过GO分类,15 959个Unigene被分成生物学过程、细胞组分和分子功能3个主要类别。通过KOG分类,8 713个Unigene被分为26个种类。通过KEGG分类,8 397个Unigene分属于130个代谢途径,其中代谢所含Unigene最多,共3 620个。在代谢途径中,找到参与黄酮类化合物合成相关的Unigene 45个,其中包括查尔酮合酶、查尔酮异构酶、黄烷酮-3-羟化酶、黄酮醇合成酶和二氢黄酮醇还原酶等。研究结果为挖掘多油辣木黄酮类化合物生物合成关键基因提供了基础数据,并为下一步的资源开发和利用奠定了基础。     

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。