中华蜜蜂泛素基因及其全长转录本的发掘及分析

旨在利用三代Nanopore测序技术发掘中华蜜蜂（Apis cerana cerana）泛素（ubiquitin）基因及其全长转录本。基于前期获得的中华蜜蜂工蜂4～6日龄幼虫肠道的全长转录组数据,使用BLAST工具将全长转录本的序列比对到KEGG和Nr数据库以鉴定泛素基因及其全长转录本。采用Astalavista软件分析泛素基因的可变剪接（alternative splicing,AS）事件,并通过RT-PCR加以验证。通过TAPIS pipeline软件分析泛素基因的可变多聚腺苷酸化（alternative polyadenylation,APA）位点。共鉴定到48个中华蜜蜂泛素基因和435条泛素基因相关全长转录本。共发掘到48个泛素基因的74次AS事件,包括31次内含子保留事件,19次可变3′端剪接事件,16次可变5′端剪接事件及8次外显子互斥事件。RT-PCR结果证实了3种AS事件类型的真实性。共预测到38个泛素基因含有1个及以上的APA位点,并且在APA位点的上游鉴定到多个motif,一致性序列为：KCWYTDYTMWSYGMW SCARAWCCAGAATGAYCCWYWGGHWVMWGWDRTRGC。研究结果丰富了中华蜜蜂泛素基因及其全长转录本信息,为持续深入开展相关功能研究提供参考和依据。     

中华蜜蜂酚氧化酶和丝氨酸蛋白酶相关基因 及其全长转录本发掘与分析

为深入开展中华蜜蜂相关研究提供参考信息和基础,利用已获得的纳米孔(Nanopore)测序数据对中华蜜蜂Apis cerana cerana的酚氧化酶(phenoloxidase, PO)和丝氨酸蛋白酶(serine protease, SP)相关基因和全长转录本进行发掘和分析。通过Blast工具将中华蜜蜂所有全长转录本比对KEGG和Nr数据库以筛选出PO和SP相关基因和全长转录本。采用gffcompare软件将PO和SP相关全长转录本与东方蜜蜂参考基因组(ACSNU-2. 0)已注释基因进行比较以优化结构。使用Astalavista软件鉴定PO和SP相关基因的可变剪接(alternative splicing, AS)事件,再利用IGV浏览器进行结构可视化。通过PCR验证AS事件的真实性。利用TAPIS pipeline预测和分析可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)位点,并通过TBtool软件鉴定APA位点上游的基序(motif)。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因与146条转录本。优化了16个参考基因组已注释PO和SP相关基因的结构,其中5′端延长和3′端延长的基因均有7个,5′端和3′端同时延长的基因有2个。鉴定到PO和SP相关的10个基因的389次AS事件,其中最丰富的AS类型是5′端可变剪接。PCR结果证实了2次AS事件的真实性。共鉴定到34个PO和SP相关基因含有1个及以上的APA位点,其中含有3个APA位点的基因数量最多;在APA位点上游鉴定到多个motif,一致性序列为：GGHKSYWSHHTRATWTCNBHDMRRYWYRTNYTVACNGCKGCDCAYTGYR。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因和146条全长转录本,优化了东方蜜蜂参考基因组已注释的PO和SP相关基因结构,并发掘出PO和SP相关基因的389次AS事件和237个APA位点。     

中华蜜蜂细胞吞噬与包囊作用相关基因全长转录本鉴定及分析

【目的】系统鉴定和分析中华蜜蜂(Apis cerana cerana)吞噬与包囊作用相关基因和全长转录本,为深入开展相关基因和剪接体的功能研究奠定基础。【方法】基于前期已获得的高质量中华蜜蜂纳米孔长读段测序数据,通过Blast工具将全长转录本比对Nr数据库筛选出吞噬与包囊作用相关基因和全长转录本。利用gffcompare软件将全长转录本与东方蜜蜂(Apis cerana)参考基因组上注释的转录本进行比较,鉴定未注释的新基因和新转录本。利用TAPIS pipeline预测和分析吞噬与包囊作用相关基因的可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)位点,并通过TBtools软件鉴定APA位点上游的基序(motif)。使用Astalavista软件鉴定可变剪接(alternative splicing,AS)事件,并通过IGV浏览器进行结构可视化。通过RT-PCR验证AS事件的真实性。【结果】共鉴定到中华蜜蜂吞噬与包囊作用相关的基因66个和全长转录本395条,发掘出东方蜜蜂参考基因组未注释的2个新基因和303条新转录本。对参考基因组已注释的34个基因进行了结构优化,分别延伸了18个基因的5′端和12个基因的3′端,同时延长了4个基因的5′端和3′端。共鉴定到含有1个及以上APA位点的吞噬与包囊作用相关基因47个,其中多于5个APA位点的基因最多,为32个。在APA位点上游鉴定到多个基序,一致性序列为：GRBGCNKSDAACAAYTRBGCBMRNGGBYAYTAYWCNVWNGG。共鉴定到吞噬与包囊作用相关基因的AS事件296次,其中包括131次可变3′端剪接(alternative 3′splice site,A3SS)、85次内含子保留(intron retention,IR)、70次可变5′端剪接(alternative 5′splice site,A5SS)和10次外显子跳跃(exon skipping, ES)。RT-PCR结果显示,扩增的目的片段大小符合预期,证实了随机选择的2次AS事件的真实性。【结论】系统鉴定了中华蜜蜂吞噬与包囊作用相关基因和全长转录本以及AS事件和APA位点,优化了东方蜜蜂参考基因组注释的吞噬与包囊作用相关基因的结构。     

转录本选择性剪切研究进展

论述了转录本选择性剪切的类型、选择性剪切对编码蛋白的影响以及选择性剪切与生物生长发育、生物逆境的关系,阐述了基于EST序列、cDNA序列、生物芯片以及新一代测序技术分析高等生物选择性剪切事件的方法。     

转录本选择性剪切研究进展

论述了转录本选择性剪切的类型、选择性剪切对编码蛋白的影响以及选择性剪切与生物生长发育、生物逆境的关系,阐述了基于EST序列、cDNA序列、生物芯片以及新一代测序技术分析高等生物选择性剪切事件的方法。     

牦牛妊娠期卵巢、卵泡及黄体的形态学观测

对87头妊娠母牦牛卵巢及其表面的卵泡、黄体的形态学观测发现,牦牛妊娠后孕侧卵巢大小、质量显著增加(P<0.05),而对侧卵巢则无明显变化(P>0.05).妊娠4个月以后,卵巢逐渐变扁长,以孕侧更为明显.牦牛在妊娠期,卵巢上仍然有规律地出现非排卵卵泡波,但卵泡数比未孕状态下少.在卵巢表面,主要以Ⅰ类卵泡(直径≤5 mm)为主,为3~6个.在孕侧随妊娠的进行Ⅰ类卵泡数呈递增趋势,妊娠1个月为(2.3±1.8)个,妊娠6个月达到(6.6±5.2)个,而空侧数量变化不明显(P>0.05),整个妊娠期其卵泡数保持在5~7个之间.Ⅱ类(5 mm<直径≤10 mm)和Ⅲ类(直径>10 mm)卵泡数很少,妊娠2个月平均数分别为(0.7±0.5)个和(0.3±0.1)个.牦牛妊娠黄体一半以上不突出于卵巢表面,且黄体直径在整个妊娠期基本不变.     

小麦Ta NAC基因基于可变剪切和micro RNA的转录后调控分析

【目的】以条锈菌和白粉菌胁迫的普通小麦(Triticum aestivum L.)为研究对象,分析由可变剪切(alternative splicing,AS)形成的TaNAC结构变异转录本,同时分析TaNAC基因的microRNA调控位点,为进一步解析TaNAC基因通过转录后调控参与小麦响应真菌胁迫奠定基础。【方法】普通小麦兼抗种质N9134在被白粉菌和条锈菌分别侵染后,各8个时间点取样并混合,然后从混合样本中克隆得到大量TaNAC转录本。参考中国春小麦基因组注释信息(IWGSC RefSeq v1.1)进行比对,选择由可变剪切形成的TaNAC序列结构变异转录本,分析它们的序列结构特征。利用生物信息学软件和在线工具,对这些TaNAC结构变异转录本编码产物的功能结构域、高级结构、理化性质、亚细胞定位等特征和变异情况进行比对分析。同时,利用洋葱表皮细胞瞬时表达系统验证其中1对TaNAC结构变异转录本的亚细胞定位预测结果,并选取5组TaNAC基因的可变剪切序列结构变异转录本进行酵母转录自激活试验,研究序列结构变异对TaNAC基因转录调控活性的影响。此外,利用miRBase数据库收录的小麦中已...     

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...     

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...     

牦牛与犏牛睾丸组织转录组、蛋白组比较研究进展

为了解牦牛与犏牛睾丸组织转录组、蛋白组比较研究进展,本文通过检索2012～2020年的相关文献,主要从转录、翻译水平对牦牛与犏牛睾丸组织差异分析归纳.研究发现,转录组学找到了牦牛与犏牛睾丸组织存在的差异及与犏牛雄性不育相关的基因和非编码RNA,发掘了一大批与犏牛精子发生阻滞的相关的差异表达基因;蛋白组学获得了一批表达差...     

马氏珠母贝(Pinctada fucata)血细胞全长转录组测序与分析

[目的]开发马氏珠母贝(Pinctada fucata)基因组资源,挖掘功能基因。[方法]以马氏珠母贝血细胞为试材,利用单分子实时技术(single-molecule real time, SMRT)进行全长转录组测序,并对所获得unigenes进行功能注释和基因结构分析。[结果]共获得277 064条全长非嵌合序列和82 381个基因。经过比对nr、SwissProt、KEGG和KOG数据库进行注释和功能分类后,共得到59 621个注释基因。同时,在8 493条基因中共发现11 219个SSR位点,其中以二核苷酸重复基元类型最高(50.9%)。生物信息学分析鉴定得到20 013个lncRNA、2 004个转录因子、10 522个可变剪切分析位点。[结论]使用SMRT技术能够深入挖掘马氏珠母贝全长转录组数据,为进一步探讨马氏珠母贝功能基因的挖掘、免疫响应及遗传机制的研究提供可靠的基因组资源。     

红麻Ms5基因的克隆及多转录本分析

为研究Ms5基因在红麻(Hibiscus canabius L.)花药中的转录特征,以L23A不育系为试材,基于已知的红麻Ms5基因5′端cDNA序列,采用3′RACE和RT-PCR技术对该基因全长cDNA序列进行克隆。序列比对分析结果表明,红麻花药组织中同时存在Ms5基因2种不同的转录本,其长度分别为972和1 105bp,依次命名为HcMs5-α和HcMs5-β。这2种转录本均包含了完整且一致的编码序列,其编码序列(CDS)全长为858bp,预测编码的蛋白质含有285个氨基酸残基,分子质量为32.4ku,理论等电点为7.62;两者5′端前972bp序列完全一致,但3′端的非编码区(UTR)长度有所不同,HcMs5-β在第972bp以后比HcMs5-α多出133bp的序列,具有选择性转录终止的特征。这种转录终止信号的可选择性可能与该基因转录后水平的调控有关。     

烟草PR3b转录后剪切元件NRSE1与GUS融合表达后的可变剪切

【目的】烟草(Nicotiana tabacum L.)碱性几丁质酶基因PR3b在低烟碱突变体(nic1和nic2)中存在转录后mRNA可变剪切现象,但其可变剪切的发生机制仍不清楚。将PR3b的可变剪切元件NRSE1(nicotinesynthesis related splicing element 1)与GUS融合表达,分析NRSE1元件的独立可变剪切特性,以揭示其作用机制。【方法】利用PCR扩增方法获得PR3b cDNA序列中的NRSE1元件片段,并利用基因重组技术构建了烟草PR3b可变剪切元件NRSE1与GUS的融合表达载体。将融合表达载体导入农杆菌LBA4404后,通过农杆菌介导的叶盘转化法培育了表达NRSE1与GUS融合子的低烟碱突变体nic1和nic2及野生型烟草转基因植株;通过RT-PCR检测及GUS染色鉴定出阳性植株后,利用RT-PCR分析NRSE1与GUS融合表达后在低烟碱突变体和野生型烟草中的可变剪切特性;对转基因植株的幼苗进行乙烯(ET)和茉莉酸(JA)处理,通过GUS染色方法分析ET和JA处理对转基因植株中GUS活性的影响,并通过RT-PCR方法分析ET和JA...     

不同繁殖力绵羊睾丸组织新转录本注释及功能解析

【目的】完善和优化绵羊（Ovis aries）基因组注释信息,解析绵羊睾丸组织在不同繁殖力水平的遗传机理。【方法】以高繁殖力绵羊品种湖羊和低繁殖力绵羊品种藏绵羊（各3只）为研究对象,采集其睾丸组织,提取RNA,构建cDNA 文库,进行RNA-Seq测序,对测序数据进行组装。利用Cuffcompare软件对重新组装的测序数据与绵羊参考基因组进行比对分析,优化已注释基因的结构,并挖掘新转录本,对新转录本进行GO和KEGG通路分析。使用DESeq软件挖掘差异表达新转录本,对其进行GO和KEGG通路分析。随机选取表达显著上调和下调的新转录本各5个,采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）对其表达水平进行验证。【结果】对6只供试羊构建了6个独立的cDNA文库,共获得266 009 566个原始读段,质量控制后得到133 004 783个过滤后读段;6个cDNA文库过滤后读段的GC含量在49.61%～51.14%,符合碱基组成规律,Q30比例≥92.96%。对4 273个已注释基因的结构进行了优化,其中5′非翻译区域（UTR）延伸基因2 027个,3′ UTR延伸基因1 907个,5′和3′ UTR同时延伸基因339个。挖掘到12 178个新转录本,GO功能分析显示,2 416个新转录本注释到生物学过程、细胞组成和分子功能;KEGG富集发现新转录本显著富集在单纯疱疹病毒Ⅰ型感染、过氧物酶体、河马信号通路。与湖羊相比,藏绵羊睾丸组织中有155个新转录本表达差异显著,其中103个表达上调,52个表达下调;GO功能分析显示,差异新转录本富集在细胞过程、膜部分、绑定等条目;KEGG富集发现差异新转录本显著富集在钙信号通路和核因子-κB炎症信号通路等。10个差异表达新转录本的RT-qPCR验证试验结果与RNA-Seq结果趋势一致。【结论】从湖羊和藏绵羊睾丸组织中共挖掘出12 178个新转录本,其中155个差异表达。这些新转录本主要通过参与细胞功能、生物调节和代谢途径,以及通过核因子-κB炎症信号和钙信号通路广泛参与调控生殖细胞的增殖与分化、睾酮的分泌、免疫应答、Ca²⁺跨膜转运等途径,进而调控绵羊睾丸的发育和精子的发生。     

3个肉牛群体新转录本注释及功能解析

【目的】挖掘肉牛（Bos taurus）新转录本,探讨其潜在功能,为进一步探明牛肉品质差异的遗传机制提供思路。【方法】以平凉红牛、杂交和牛（和牛×平凉红牛）和西门塔尔牛为研究对象,采集其背最长肌,进行RNA-seq测序,构建cDNA文库,将重新组装的测序数据与牛参考基因组序列进行比对分析,优化已注释转录本的信息,挖掘新转录本并对其进行功能富集分析。随机挑选9个显著差异表达的新转录本进行RT-qPCR验证。【结果】对1 081个转录本的5′非翻译区域(UTR)和1 586个转录本的3′UTR分别实现了延伸,并对1 038个转录本的5′和3′UTR都实现了延伸。挖掘新转录本442个,其中92个新转录本在不同群体间表达差异显著(P＜0.05);GO分析显示,表达差异显著的新转录本在代谢过程、酶催化活性和细胞部分等显著富集;KEGG富集发现,显著差异表达的新转录本显著富集在味觉转导、过氧化物酶、河马（Hippo）和MAPK等信号通路中。RT-qPCR结果与RNA seq结果在定量方面存在差异,但变化趋势一致,说明转录组测序结果可靠。【结论】新转录本通过各种代谢途径和通路广泛参与调控牛肌肉生长、脂肪沉积、疾病和免疫等各项生命活动。     

牦牛乳及乳产品的研究与开发利用

牦牛乳是青藏高原高寒牧区的特色产品.在分析牦牛乳营养成分的基础上,对牦牛乳的特点、牦牛泌乳性能的影响因素、牦牛乳产品及其开发利用情况进行了讨论,旨在为深入开发与利用牦牛乳及提高牦牛乳产品的商品价值提供参考与借鉴.     

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。     

UV-C处理穿心莲转录组分析及穿心莲内酯合成相关基因挖掘

【目的】对紫外线C（UV-C）处理的穿心莲叶片进行转录组测序分析,挖掘穿心莲内酯合成相关基因,为深入探究穿心莲内酯合成相关基因的调控机制和生物学功能提供理论参考。【方法】选用生长60 d的穿心莲幼苗为材料,经UV-C照射2 h后,利用Illumina HiSeq二代测序平台进行转录组测序,并结合生物信息学软件和实时荧光定量PCR （qRT-PCR）对所得序列进行功能注释和相对表达水平验证,挖掘响应UV-C的穿心莲内酯合成相关基因。【结果】共注释到21545个穿心莲基因,有2137个基因呈显著差异表达模式,其中,1147个基因显著上调表达,990个基因显著下调表达。GO功能注释结果显示,UV-C处理造成了氧化胁迫,线粒体氧化磷酸化电子传递链的NADH脱氢酶基因上调表达。KEGG代谢通路富集结果显示,二萜类物质穿心莲内酯的前体（E,E,E）-香叶基香叶基二磷酸（GGPP）合成途径[甲羟戊酸（MVA）途径和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（MEP）途径]差异表达基因显著富集。转录组测序结果和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测结果均显示,MVA途径的4种合成酶基因HMGS（CXN00016849）、HMGR（CXN00000058）、MVK（CXN00002900）和MVD（CXN00004398）及GGPP合成关键酶基因FPS的表达量显著上调;MEP途径中,仅DXS（CXN00013302）的表达量显著下调。蛋白互作预测结果显示,2个途径中的差异表达基因编码蛋白之间存在互作,HMGS与CYP71家族成员之间,以及FPS1与UGT71、UGT73和UGT76之间的互作网络丰富。【结论】 UV-C照射调控穿心莲重要生命进程,其中,次生代谢、氧化磷酸化、光合作用等途径基因转录本的相对表达量呈UV-C特异性响应模式。合成穿心莲内酯前体GGPP的细胞质MVA途径基因显著上调表达,推测UV-C诱导穿心莲内酯合成的主要场所为细胞质。穿心莲MVA途径基因及CYP71、UGT71、UGT73和UGT76可作为穿心莲内酯合成途径研究的候选分子靶标。     

牦牛和犏牛Dmc1基因序列分析及睾丸组织转录水平研究

 【目的】研究牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、结构和睾丸组织mRNA表达水平,探讨Dmc1基因与犏牛雄性不育的关系,为揭示犏牛雄性不育的分子机理提供参考。【方法】通过PCR扩增和克隆测序获得牦牛和犏牛Dmc1基因部分cDNA序列,运用生物信息学方法分析牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列、蛋白结构和进化关系,利用实时荧光定量PCR技术检测牦牛和犏牛睾丸组织中Dmc1基因mRNA表达水平。【结果】牦牛和犏牛Dmc1基因编码区序列全长均为1 023 bp,编码340个氨基酸,与黄牛Dmc1基因的同源性为100%,与哺乳纲其它物种的同源性在90%以上。牦牛和犏牛Dmc1蛋白含有RecA蛋白家族典型的第二结构域,且与人、鼠Dmc1蛋白结构域一致。系统发育分析显示牦牛、犏牛和黄牛首先聚为一类,后与家犬相聚;人、黑猩猩和猕猴聚为另一类,而与鸟纲动物相聚较远,与经典分类基本一致。定量结果显示犏牛睾丸组织Dmc1基因mRNA表达水平较低,与牦牛差异极显著(P＜0.01),且犏牛表现出来的减数分裂障碍表型与小鼠Dmc1基因突变或敲除的表型一致。【结论】根据生物信息学分析结果推测牛Dmc1蛋白与人、鼠一样,在精母细胞减数分裂同源重组过程中发挥着重要作用;Dmc1基因在牦牛和犏牛睾丸组织中的表达量差异极显著(P＜0.01),结合犏牛雄性减数分裂障碍表型,表明睾丸组织Dmc1基因可能与犏牛的雄性不育有一定的关系。     

夏季高原牧草脂肪酸与牦牛乳脂脂肪酸特征及相关性研究

通过测定青海省海北藏族自治州和甘肃省甘南藏族自治州的新鲜牦牛乳脂脂肪酸与当地牧草脂肪酸情况,探索和揭示牧草和牦牛乳脂脂肪酸组成特征及其相关性.采取两地区夏季牧场新鲜牧草和牦牛乳酥油,利用GC-MS进行脂肪酸分析.结果表明:海北牧草中共检测出28种脂肪酸,甘南牧草中检出33种脂肪酸,两地区牧草中PUFA含量差异大(72....