高通量测序技术对早熟棉中miRNA的鉴定与分析

棉花中miRNA的数量仍较少,miRNA在棉花早熟发育中的作用有待证明和揭示。为丰富棉花中miRNA的数量,同时,为揭示miRNA在早熟棉发育中的作用,以早熟棉花品种石早1和中熟棉花品种冀棉958为材料,利用高通量测序技术构建了2个小RNA文库,鉴定新的miRNA,比较早熟棉花和中熟棉花中miRNA表达的差异、特点。结果共鉴定到131个miRNA,包括41个不同家族的64个已知miRNA和67个新的miRNA;新miRNA中,54个miRNA属于已知miRNA家族,13个miRNA属于新的miRNA家族。比较2个品种中miRNA表达的差异,共发现39个miRNA在2个品种中的表达差异超过2倍,占总miRNA数的29. 8%,主要为中低量表达的miRNA。15个高表达miRNA中,只有miR398家族的ghr_21在2个品种中的表达差异超过2倍(达到3. 4倍);比较相同家族的不同miRNA在两品种中的表达差异,发现相同家族的miRNA在2个品种中表达差异可以不同,推测有不同的生物学功能。揭示了miRNA在早熟棉发育过程中,对其早熟性具有重要作用,为进一步研究miRNA在棉花早熟性调控中的作用提供依据。     

棉花盐胁迫下叶片miRNAs的鉴定与分析

microRNAs(miRNAs)是一类21~24个核酸长度的非编码小分子RNA(sRNA,small RNA),通过介导目标mRNA的切割或者抑制翻译来调节植物基因的表达。本文利用200 mmol·L-1NaCl分别处理3叶期耐盐品系早熟长绒7号和盐敏感品系南丹巴地大花4 h,构建了4个小RNA文库并测序。以雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii L.)D5基因组和本实验室陆地棉(Gossypium hirsutum L.)盐胁迫转录组测序拼接得到的序列作为参考,共发现360个miRNA,包括308个保守的miRNA和52个可信度高的新miRNA。2个品系共出现94个差异表达的miRNA,表达模式可分为2大类,筛选出20个候选miRNA。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析表明,耐盐品系显著富集的信号通路是抗原加工过程,而盐敏感品系显著富集的是生物碱合成途径。     

用生物信息学挖掘玉米中的microRNAs及其靶基因

microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24碱基长度的小分子非编码RNA,通过碱基互补调控靶基因的表达,在多细胞生物的基因表达调控过程中扮演着十分重要的角色。植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路和途径。本研究通过对拟南芥、水稻等植物已知的miRNAs与玉米EST和GSS数据库的比对,并设置一系列严格的筛选标准,共筛选到23条新的玉米miRNAs;利用WMD 3在线植物miRNAs靶基因预测软件,对新发现的玉米miRNAs进行靶基因预测,总共预测到89个靶基因,进一步功能分析发现这些靶基因参与玉米的生长发育、信号转导、转录调节、新陈代谢及逆境胁迫响应等调控过程。     

高通量测序技术研究棉蚜携带病毒种类

棉蚜是传播寄主植物病毒的主要昆虫媒介,但对棉蚜携带的病毒种类及病毒基因组序列信息了解较少。本文利用高通量测序技术,对棉蚜田间自然种群所携带的病毒基因序列进行发掘、鉴定和分类。通过对田间苗蚜和伏蚜转录组数据进行分析,获得18种病毒基因组序列,其中17种病毒为未报道过基因组信息的种类。在18种病毒中,有13种为正链RNA病毒。苗蚜携带病毒的种类和数量都远远高于伏蚜,苗蚜携带全部的18种病毒;伏蚜仅携带8种,而且携带病毒的FPKM(Fragments per kb per million fragments)值较低。本研究丰富了棉蚜所携带的病毒基因组信息,为棉蚜传毒机制研究打下基础。     

基于高通量测序技术鉴定松辽黑猪与长白猪背最长肌差异基因

旨在利用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪背最长肌组织样本进行mRNA测序和差异分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键基因,从而为猪肉品质研究提供新的参考信息。采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌组织样本,提取其RNA,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对mRNA进行测序,并对获得的reads进行比对、注释和差异表达分析,用NOISeq筛选出差异表达基因并进行相关生物学功能富集分析。结果表明,从2个猪种间共筛选出了664个差异表达基因,其中,364个基因在松辽黑猪中高表达,300个基因在长白猪中高表达。通过对差异表达基因进行生物学功能分析,筛选出LPIN1、FADS1、FADS2、PLIN2、PPARGC1A、PRKAG2和ACSL1等基因参与脂类代谢和肌肉发育相关的调控,相关通路为脂肪酸代谢、PPAR信号通路、AMPK信号通路、胰岛素信号通路和脂肪细胞因子信号通路等。     

谷子miR169家族及其靶基因的鉴定与功能分析

microRNA广泛参与植物中多个生长发育过程,miR169家族是最保守的miRNA家族之一。对谷子miR169（sit-miR169）家族进行生物信息学分析,包括染色体分布、系统进化、碱基保守性、二级结构和sit-miR169及其靶基因的表达。鉴定了15个sit-miR169,分布于7条染色体上。系统进化分析显示,sit-miR169家族前体sit-MIR169大致可以分为2簇,部分sit-MIR169成员与水稻osa-MIR169家族成员亲缘关系较近。sit-miR169的前体均可形成稳定的二级茎环结构,成熟体均产生于前体的5′端臂上,且成熟序列的碱基保守性很强。sit-miR169在花、叶和根中均有表达,具有明显组织表达特异性。sit-miR169的靶基因主要是NF-YA转录因子基因,此外还有L型凝集素类受体蛋白激酶、ω-6脂肪酸去饱和酶、转运蛋白Sec1a、SDG40蛋白、环指跨膜蛋白和核糖体大亚基假尿苷合酶SVR1基因等。miR169通过调控靶基因,尤其是NF-YA的表达量来影响植物的生长发育和对环境的应答。谷子NF-YA基因主要在根和穗中表达,表现出明显的组织表达特异性。此外,sit-miR169靶基因的表达受环境诱导,如干旱条件能进一步诱导Seita.9G521100基因在根中的表达。     

基于高通量测序的梨果实常用内参基因表达稳定性分析

合适的内参基因对基因表达分析结果准确性至关重要。通过同源搜索在梨中获取了102个常用内参基因同源基因,其中的89个基因以基因家族形式存在。高通量数据分析揭示,各基因在不同发育时段或家族成员间均检测到不同水平的表达水平差异和表达稳定性差异。而相同基因在不同材料间的表达水平相对保守。这些基因在不同发育时段梨果实中的表达存在明显分化而聚成不同类型,部分基因在不同材料间表现出所有发育时段或部分发育时段表达变化趋势的保守性。本研究全面收集了相关内参基因家族成员,又有效区分出不同成员的表达特征,结果清晰、直观,为梨果实内参基因选择提供了可靠的实验依据。     

基于高通量测序的天目铁木转录组分析

天目铁木为中国特有的珍稀濒危植物,5株原生株分布在浙江西天目山.随着环境条件的不断恶化,对濒危植物的保护变得尤为重要,从20世纪80年代初开始对天目铁木开展研究,然而到目前为止对于天目铁木分子生物学和基因功能方面的研究仍旧较少.为了获得天目铁木的基因数据和初步了解基因功能,本研究利用Illumina Hiseq高通量测...     

基于高通量测序的棉花InDel标记开发及其应用

【目的】获得可以用于棉花品种鉴定和纯度检测的二态性InDel标记,提高棉花种子的检验精确度和效率,为棉花的分子育种发挥作用。【方法】基于来源不同的121份棉花全基因组信息,根据高多态性信息含量筛选多态性高的InDel位点,开发二态性InDel标记,并在我国66个棉花品种的遗传距离分析和聚类分析中进行应用。【结果】基于121份棉花的二代测序数据获得10967个InDel位点,合成了85对InDel引物,选择其中有效引物64对,其中At亚组的特异引物35对、Dt亚组特异引物29对,At、Dt亚组染色体的平均最小等位频率分别为0.45、0.32,多态信息含量分别为0.49、0.40;所用的66个棉花品种的遗传距离范围是0.04~0.65cM(厘摩),平均为0.39cM,遗传距离最大的2个品种是泗棉3号和中棉所36,遗传距离最小的是徐棉18和徐杂3号。【结论】开发的64个棉花二态性InDel标记能有效地通过揭示品种间的遗传距离反映品种之间的亲缘关系,区分来源不同的棉花品种,具有一定的理论意义和应用价值。     

陆地棉花粉母细胞时期microRNAs分析

以陆地棉花粉母细胞时期的小蕾为材料,利用Solexa测序技术和miRNA相关的生物信息学分析技术,共得到151条单一miRNA序列,其中已知植物中保守miRNAs有88个,新发现的棉花miRNAs有2个,候选棉花miRNAs有61个.通过miRNA靶基因预测和靶基因功能分析发现6个与陆地棉花发育相关的miRNAs和5个...     

Identification of Conserved Cotton MicroRNAs and Their Targets

No study has been performed on identifying microRNAs (miRNAs) and their targets in cotton although cotton is one of the most important fiber and economic crops around the world.In this study,we found 30 potential cotton miRNAs using a comparative genomic approach based on genomic survey sequence analysis and miRNA secondary structure.These cotton miRNAs belong to 22 miRNA families.Expressed sequence tag (EST) analysis indicated that the predicted miRNAs were expressed in cotton plants.     

陆地棉无绒突变体miRNA的鉴定及其靶标基因分析

【目的】棉花纤维突起影响纤维的产量和品质,挖掘纤维起始相关的小RNA及其靶基因对于研究纤维起始机制至关重要。【方法】本研究以新乡小吉的野生型(Wild type,WT)及其无绒有絮突变体(Fuzzless mutant,FLM)开花当天的胚珠为材料,构建6个小RNA文库并进行高通量测序,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)基因组序列作为参考。【结果】共发现459个mi RNA,包括301个保守的mi RNA和158个新mi RNA。共得到13个差异表达的mi RNA,预测并分析了它们的靶基因。通过对靶基因的生物信息学分析结果显示,预测的这些靶基因侧重于编码HD-ZIP (Homeodomain-leucine zipper)、GRAS (Gibberellic acid insensitive,Repressor of GAI,Scarecrow)、AP2 (APETALA2)家族的转录因子,功能集中在转录和转录后调控阶段。对靶基因进行Gene Ontology (GO)注释发现,它们参与细胞分化、花药发育、花器官发育等生物学过程。随机选出4个mi RNA进行荧光定量PCR验证,结果证实了测序数据的可靠性。【结论】mi RNA通过负调控靶标转录因子和激素相关基因来影响纤维细胞的起始发育。     

棉花功能基因组研究进展

棉花是重要的经济作物。近年来棉花功能基因组研究发展迅速,高通量测序技术应用于棉花研究,二倍体和四倍体棉花基因组测序陆续完成,棉花全基因组重测序及关联分析相继涌现,大量的棉花功能基因被分离鉴定。本文回顾了棉花功能基因组研究的历程,重点介绍了棉花基因组测序和棉花栽培品种全基因组关联分析相关研究成果,并总结了棉花纤维和腺体发育中的关键功能基因及棉花抗旱、抗盐碱等功能基因研究进展,为全面了解棉花重要农艺性状形成的遗传基础和棉花遗传改良提供理论参考。     

利用solexa测序技术发掘木薯microRNAs

为了发掘木薯中的microRNAs (miRNAs),了解其在木薯中的调控机制,本研究利用Solexa测序技术在木薯中发现了大量的miRNAs,并利用一种新的miRNA定量检测技术（Multiplexed RT法）对其进行实验验证。通过对构建的3个小RNA文库进行solexa测序与生物信息学分析,最终获得19个家族93个保守的miRNA和74个新的miRNA,实验验证了测序获得的83个miRNA。在Arg7块根中特异表达的有6个miRNA,分别为miR172d、miR396c、miR398a、miR398b、miR399e、miR399f,叶片中特异表达的有13个,须根中特异表达的有3个,这些miRNAs将为深入了解木薯块根发育和淀粉累积机理提供了一个新的视角。     

Genome-Wide Identification and Functional Prediction of Phytochelatin Synthase Gene in Upland Cotton

[Objective] Heavy metal stress rise advertise effects on growth and development in plant, from which phytochelatin synthase (PCS) plays key roles to protect plant cells. This article will present studies on the gene amount, structure, distribution and features. [Method] PCS gene family in cotton are analyzed based on completely global genome sequence cotton species including Gossypium hirsutum ((AD)1), G. raimondii (D5) and G. arboreum (A2), for further understanding of those genes and protein family features. In this study, we conducted the analysis involving in identification on PCS family members, special protein domain comparison, polygenetic analysis, gene structure prediction and Cysteine survey. [Result] 2, 2 and 4 PCS genes were identified out in G. raimondii (D5), G. arboreum (A2) and G. hirsutum ((AD)1), respectively. All these 8 PCS genes had phytochelatin and phytochelatin_C domains and strictly conserved amino acid residues related to catalytic activity. Cotton PCS protein family members could be divided into 2 sub-group, and these members belongs to sub-group I or sub-group II are close todicotyledon or nematode, respectively. What’s more, there are some difference in both gene structure and Cys distribution between those 2 sub-groups. Less integrity of exons in PCS genes in G. raimondii, comparing to G. hirsutum and G. arboreum. [Conclusion] Comparing to sub-group II, the PCS genes from sub-group I should be higher catalytic activity. G. hirsutum and its donor G. arboreum probably are more heavy metal tolerant than G. raimondii. Based on the results, this research will provide some insights on further functional study.     

陆地棉三体的诱发、鉴定、研究和利用 Ⅰ.5个三体的起源、鉴定及其形态

本文首次对5个陆地棉三体的起源、形态及减数分裂中期Ⅰ的染色体构型进行了研究。辐射造成染色体提早解离和染色体不分离是形成三体的细胞学基础。对5个三体的细胞学分析表明:Ftr-2是次级三体,Ftr-4可能是三级三体,Ftr-1,Ftr-3和Ftr-5是初级三体。它们减数分裂时形成三价体的频率为0～41.67％。Ftr-2和Ftr-5具有明显的形态特征,可以根据形态对其进行准确鉴定。通过对Ftr-5与易位系杂交后代三体株的细胞学研究表明:Ftr-5的额外染色体不是A染色体亚组中的第1、3、6、8、10、11、12和13染色体,也不是D染色体亚组中的第14、15、16、19、23和24染色体。三体中其它染色体的易位会降低三体中三价体形成的频率。