添加生物质炭不同组分对不结球白菜产量和品质的影响

[目的]本文旨在揭示生物质炭施用对作物产量和品质的影响机制。[方法]通过热水浸提法,将生物质炭中以有机碳为主的"炭骨架"(水洗生物质炭,washed biochar)和以小分子有机物为主的"类植物生长激素"(生物质炭浸提液,biochar extracts)分离,再通过燃烧法将以氮、磷、钾等营养元素为主的"速效养分"(生物质炭灰分,biochar ash)分离。将这些不同的组分添加到高、低2种肥力土壤中,研究其对不结球白菜(简称小白菜)产量、品质及土壤性质的影响。[结果]添加不同生物质炭组分对小白菜地上部生物量和根系生物量没有显著影响,但添加生物质炭浸提液和水洗生物质炭显著提高了高肥力土壤中小白菜的根冠比。添加生物质炭不同组分均显著降低了收获期小白菜地上部硝酸盐含量,不同处理硝酸盐含量降低41%～84%。添加水洗生物质炭提高了高肥力土壤中小白菜地上部维生素C含量;而添加生物质炭浸提液增加了低肥力土壤小白菜地上部维生素C含量。添加生物质炭不同组分均显著提高了收获期小白菜地上部钾含量,不同处理钾含量增加43%～88%。小白菜地上部硝酸盐含量与钾含量呈极显著负相关关系。[结论]添加秸秆生物质炭不同组分对小白菜产量没有显著影响,但降低了小白菜地上部硝酸盐含量,同时提高了钾含量。添加秸秆生物质炭后小白菜地上部钾吸收量的增加可能是硝酸盐含量降低的重要原因。     

基于高通量测序技术分析麝香草酚处理禾谷镰孢菌后转录组学的变化

植物源化合物麝香草酚能够破坏禾谷镰孢菌细胞膜的完整性来抑制病原菌的生长,但其具体的作用靶标尚不明确。为发掘禾谷镰孢菌中麝香草酚潜在作用靶标,本研究以禾谷镰孢菌标准菌株(PH-1)为材料,采用新一代高通量测序技术Illumina Hiseq 2000对麝香草酚处理及未处理的禾谷镰孢菌进行转录组测序分析,利用生物信息学方法对差异表达基因的功能进行研究,同时利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对部分关键基因进行验证。结果表明,禾谷镰孢菌经过50μg/ml麝香草酚处理12 h后,共检测到1 477个基因的表达量发生了变化,其中下调基因数目为772个,上调基因数目为705个。这些差异表达基因参与多种代谢途径,表明麝香草酚对禾谷镰孢菌的作用是一个多基因参与的协同调控过程。qRT-PCR验证部分基因上调下调结果与转录组分析结果一致。本研究通过二代高通量转录组测序技术分析麝香草酚处理后禾谷镰孢菌的差异表达基因,为进一步揭示麝香草酚作用的分子机制,挖掘作用靶标提供基础资料。     

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。     

不结球白菜叶片脯氨酸与可溶性蛋白含量的QTL分析

用不结球白菜杂交品种暑绿的112个双单倍体纯系构建了包含186个分子标记的遗传连锁图谱,利用复合区间作图法检测了叶片脯氨酸含量和可溶性蛋白含量两性状的数量性状基因座(QTL)。结果表明:叶片脯氨酸含量由位于第5连锁群上与分子标记C20相距7.2cM的QTL控制,其加性效应和贡献率分别为0.37%和8.32%;可溶性蛋白含量由位于第3连锁群上与分子标记AE153相距0.8cM的QTL控制,其加性效应和贡献率分别为0.004%和8.12%。     

基于高通量测序的半夏变异珠芽转录组分析

基于三叶半夏叶基部长珠芽与不长珠芽两个组织转录组测序数据的基础上,筛选和分析出差异表达的基因(differential expressed gene,DEG)。利用高通量测序技术,借助RPKM(reads per kilo base of exon model per million mapped reads)方法计算半夏转录组测序获得的unigene在半夏叶基部长珠芽和不长珠芽中的表达量,根据叶基部长珠芽和不长珠芽之间RPKM的log2倍数绝对值大于1且错误发现率小于0.05筛选DEGs,比对至NR、GO、KEGG等数据库注释,找出参与半夏珠芽激素合成和信号传导过程的DEGs。结果表明,筛选出符合条件的DEG共13 656条,包括6 139条表达上调的DEG和7 517条表达下调的DEG。比对到GO和KEGG数据库,分别获得了4 595和3 551条注释信息。涵盖GO数据库的50个功能亚类和KEGG数据库的239条代谢途径。在挖掘到的31个与半夏珠芽激素合成和信号传导过程的DEG中,6个为上调表达基因,11个为下调表达基因。本文通过转录组测序数据较全面地提供了半夏叶基部长珠芽和不长珠芽基因的差异表达情况,为半夏珠芽功能基因的克隆和功能分析等提供了研究基础和理论依据。     

基于高通量测序的杂交鳢转录组数据分析

运用高通量技术对杂交鳢进行转录本测序和数据分析,经拼接与组装,最终获得52 065条unigenes,长度范围201～12 407 bp,序列平均长度为710 bp。从长度分布、GC含量和基因表达量等方面对unigenes进行评估,数据显示测序质量较好。进一步的数据分析,共鉴定出20 535个CDS,37 324个SNP位点和7 830个微卫星。用6大数据库Swiss–Prot、Nr、Pfam、KEGG、KOG和GO注释杂交鳢转录组unigenes,分别对应有20 955、28 938、19 339、14 052、19 358和18 635条unigenes获得注释。根据GO数据库的注释,可将这些unigenes分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类共50亚类。KEGG代谢通路分析表明,这些unigenes参与了5大类30亚类共268个代谢通路,其中,参与信号转导通路的unigenes数量最多,有1 716条。     

基于Illumina高通量测序的岩原鲤转录组分析

为获得岩原鲤转录组信息,发掘功能基因,本研究采用Illumina高通量测序技术对岩原鲤全组织转录组进行测序。结果获得64 257 918个EST序列,经拼接和组装得到83 252条单基因序列(unigene),平均长度787 bp,长度范围201~16 572 bp。利用NCBI的蛋白质非冗余数据库(Nr)对所有unigene进行相似性搜索,共有37 157条unigene(44.63%)与数据库中的已知序列同源。利用Blast2GO v2.5软件对unigene进行注释,共得到29 919条(35.93%)注释基因,根据GO功能分类将其分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类56亚类。经KOG注释及分类,共有17 869条(21.49%)unigene成功注释到真核直系同源组中,并将其分为26个功能组分。经KEGG代谢通路分析可分为5大类(细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理、代谢和有机系统)32小类共267个代谢通路。本研究通过高通量测序技术,对岩原鲤转录组进行测序,获得了大量的转录组信息,为岩原鲤功能基因克隆及基因组学研究提供了基础。     

基于高通量转录组测序的白芷差异表达基因分析

【目的】为获得白芷转录组序列信息,了解不同产地间白芷的差异表达基因情况。【方法】以白芷根为研究对象,采用Illumina HiSeq X Ten平台对不同产地白芷进行高通量转录组测序,并对其差异表达基因进行筛选和分析。【结果】川白芷产地间、亳白芷产地间及川白芷与亳白芷间的差异基因总数分别为2686、1704、11 549条,分别被GO富集注释11 038、434、5604条,差异基因的主要功能与细胞组成、细胞、细胞器、结合、催化活性、细胞过程及代谢过程有关。KEGG通路分类显示,差异表达基因被分为4大类,24个小类,所在通路主要与代谢过程相关。与白芷主要化学成分香豆素和挥发油合成相关的4-香豆酸连接酶、丙氨酸氨解酶、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶在川白芷中表达量升高,1-脱氧-D-木糖-5-磷酸合成酶、脱氢多萜醇焦磷酸合成酶在川白芷中表达量降低。【结论】通过转录组测序分析了不同产地白芷根基因差异表达状况,为白芷药材道地性品质的形成提供了理论依据。     

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。     

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。     

白花虎眼万年青高通量测序及转录组分析

白花虎眼万年青(Ornithogalum thyroides)是百合科虎眼万年青属的多年生球根花卉,具有较高的观赏价值和药用价值,而且可通过叶片产生珠芽和叶基部形成鳞茎的方式实现高效再生,但是其代谢途径和器官发育机制尚不清楚。本研究以其主要的三个营养器官(叶片、产生于叶片表面的珠芽和产生于叶片基部的鳞茎)为材料,构建转录组文库并进行Illumina Hi Seq 2000测序及生物信息学分析。共获得白花虎眼万年青转录组的原始数据13.5G,经过数据过滤后得到有效数据11.3Gb,经过序列拼接共获得262,332条unigene。KEGG pathways分析表明,其具有新陈代谢通路1,698条,次生代谢物质合成通路730条,共有14,459条Unigene注释到次生代谢合成途径;不但包括单萜、倍半萜和三萜皂苷等已知的药用活性成分通路,而且含有吲哚类生物碱、异喹啉生物碱、葡萄糖异硫氰酸盐、黄酮和黄酮醇、甜菜素、咖啡因、植物类昆虫激素、亚油酸、牛磺酸和亚磺酸等重要的生理生化通路。多数次生代谢产物及其关键酶的表达主要发生于鳞茎和珠芽中,叶片中最少。研究还发现,叶片表面产生珠芽过程中有2,397条Unigene上调,1,593条Unigene下调;叶片基部形成鳞茎过程中有4,087条Unigene上调,2,969条Unigene下调。研究表明,叶片产生珠芽过程中,EMB基因、TATA结合蛋白、BTB/POZ锚蛋白重复序列、TOR调控蛋白、FKBP蛋白等基因的表达发生了明显地变化;叶片形成珠芽的过程中,染色体重组复合体、圆叶蛋白、PPR蛋白、EMB基因、细胞色素P450等基因表达发生了显著地变化;上述基因可能参与了珠芽和鳞茎等器官的发生。本研究首次获得了白花虎眼万年青的转录组数据,研究了其次生代谢途径及表达规律,并分析了从叶片到珠芽和鳞茎形成过程中差异表达基因。研究结果为白花虎眼万年青功能基因及相关候选基因的发掘提供了基础数据和重要依据,有望用于虎眼万年青属及百合科植物的遗传改良,增加次级代谢物质的含量,提高医药化工和营养保健的价值,改善园艺性状等。     

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。     

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。     

基于高通量测序的野生毛葡萄转录组SSR信息分析

利用毛葡萄叶片高通量转录组测序数据进行简单重复序列(simple sequence repeat,简称SSR)搜索并对其所在的序列进行注释,从而为毛葡萄分子标记开发提供有效信息。从35 238条质量较高的unigene中搜索到4 428个SSR位点,对这些序列进行基因本体(gene ontology,简称GO)、同源蛋白质簇(cluster of orthologous groups of proteins,简称COGs)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyslopedia of genes and genomes,简称KEGG)分类,给出功能注释和Pathway注释,共注释了3 197条unigene。COG数据库将SSR序列分成25类,通过GO分类和KEGG富集性分析,将SSR序列分别归类于38个GO类别和103条通路。这些序列涉及了许多重要的生物功能和代谢途径,预示着这些潜在的标记可能与重要的生物功能有关,这些信息为毛葡萄分子标记的开发和应用奠定了基础。     

青篱柴转录组的高通量测序及分析

青篱柴具有很好的观赏价值和药用价值,但其基因组信息相对缺乏,导致其分子生物学和基因功能的研究受到限制.为了获得和挖掘青篱柴的基因数据和功能,首次利用新一代高通量测序技术平台Illumina HiSeqTM2000对青篱柴转录组进行测序,经de novo组装后共得到66 755条单基因簇(Unigene).进一步利用7大公共数据库进行Blast同源比对,注释了50 339条Unigene.研究发现,558个基因参与了青篱柴次生代谢产物的生物合成,其中在甜菜红碱、芥子油苷、类黄酮、单菌霉素和苯丙素生物合成途径中的Unigene分别有2个、18个、44个、70个和231个,这些基因很可能参与了青篱柴药用活性物质的生物合成.SSR位点搜索发现,在18 972条Unigene中含有22 542个SSR位点.研究结果将为青篱柴功能基因的克隆、基因的表达、分子标记开发和遗传多样性研究奠定基础.同时,转录因子分析结果也为青篱柴的喀斯特环境适应性机制提供了初步线索.     

高通量测序技术在植物转录组研究中的应用

新一代高通量测序技术相比于传统测序技术具有周期短、准确性高及成本低等优点,目前已广泛应用到植物转录组的研究中。对已完成全基因组测序的物种进行转录组测序,可得到基因表达差异、基因结构优化、可变剪接、单核苷酸多态性等分析结果并发现新基因。对无参考基因组的物种进行转录组测序,通过de nove从头组装,最终拼装出该物种的单一基因序列转录组数据集,为植物分子生物学的研究提供更多数据依据。     

红螯螯虾转录组高通量测序及分析

【目的】为发掘和研究红螯螯虾功能基因SSR标记奠定基础。【方法】对红螯螯虾肝脏、精巢以及卵巢转录组测序选用新一代高通量测序技术Illumina Hi Seq 2000,同时借助生物信息学法展开基因表达谱探究及功能基因预测。【结果】肝脏组织获得47 629 414条clean reads,精巢组织获得47 018 968条clean reads,卵巢组织获得53 267 362条clean reads。所有reads组装后获得了67 369个Unigene。通过GO分类,16 989个Unigene被分为3个种类,即生物学过程、细胞组分、分子功能。通过COG分类,4 697个Unigene被分为25个种类。通过KEGG分类,9 842个Unigene分属331个代谢途径。【结论】通过对红螯鳌虾肝脏等3个组织转录组的测序,获得了其相关基因的表达图谱及其功能分类。     

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。     

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。