瓠瓜幼叶转录组功能基因测序及分析

为探讨瓠瓜转录组功能基因信息,对福州芋瓠瓠瓜叶片进行了Illumina Hiseqxten高通量无参转录组测序分析,共获得664 252 268个reads片段,经序列组装共计获得87 518个Unigene,总长度高达91 405 320 bp,76.03%的Unigene长度主要集中在1~1 000 bp。功能注释结果显示,有55 725个Unigene在Nr数据库获得注释,注释到葫芦科的Unigene数量最多,有26 354个,占总Unigene的47.29%。GO数据库注释到18 278个Unigene,可以分为分子功能、细胞组分和生物学过程共三大类的55个亚类。COG数据库中有41 635个Unigene获得注释,分布在信息存储与处理、细胞过程和信号传递、新陈代谢、无特征基因四大类的25个功能区域,其中参与氨基酸运输和代谢的Unigene数量最多。KEGG数据库中有24 770个Unigene获得注释,涉及到220个KEGG代谢途径。SSR位点检索结果显示,包含SSR序列的8 617条Unigene中存在11 029个SSR位点,发生频率为9.846%。本研究结果为进一步深入开展瓠瓜功能基因研究和SSR分子标记开发奠定了重要基础。     

竹类植物EST-SSRs分布特征及应用

本研究利用毛竹已有的EST序列,开发竹类植物EST-SSR标记,旨在对竹子的分子分类进行研究。通过对3087条毛竹(Phyllostachys pubescens)EST序列进行筛选,获得了408条含有SSR的毛竹EST,在所有的EST-SSR中,三核苷酸重复类型(49.75%)最多,其次是二核苷酸重复类型(43.14%)、五核苷酸重复类型(4.41%)、四核苷酸重复类型(1.72%)和六核苷酸重复类型(0.98%)。不同基序类型中,GAG/CTC基序和AG基序分别是三核苷酸重复类型和二核苷酸重复类型中含量最高的重复基序,分别占18.72%和71.02%。当SSR长度等于18bp时,所检测到的SSR数量最多,达140条。随着SSR长度的增加,所检测到的SSR数量呈下降的趋势。根据搜索出的EST序列,共设计出25对引物,对12个竹类植物进行了扩增效率、多态性及通用性检测。其中18对引物能够扩增出稳定且清晰的条带,16对引物扩增具有多态性,扩增片段长度主要集中在100～500bp,引物有效率达64%。依据扩增结果进行遗传相似性分析,12种竹类植物可分为两大类群:丛生竹类群(clump bamboos)和散生竹类群...     

茶树新梢cDNA克隆测序和表达序列标签(ESTs)特性分析

采用定向克隆法，构建了茶树(Camellia sinensis(L．)O．Kuntze)龙井43和安吉白茶等2个品种新梢cDNA文库。对龙井43cDNA文库共4320个克隆的序列进行了测定，获得有用序列2963个，其中空载体和去除载体后序列短于150bp有416个，重复的有863个，首批共获得1684个茶树ESTs。绝大部分ESTs的长度在300～700bp之间，平均为478bp。通过与NCBI等核酸数据库进行比对、查询和注释，获得已知功能基因或具推测功能的基因130多个(607个ESTs)，新的表达基因1077个，证明ESTs测序分析是一个发现和鉴定茶树功能基因的高效快速新途径。     

欧李叶片全长cDNA文库的构建和部分克隆的序列分析

采用SMART技术,构建了欧李(Prunus humilis Bunge)品系T8-1叶片全长cDNA文库,原始文库滴度达6.17×10~7 pfu/mL,库容达3.7×10~7,重组率达95%,平均插入片段大小约为1.2 kb.随机挑取400个单克隆进行5'端测序,共获得364个欧李ESTs.绝大部分ESTs的长度在500～1300 bp之间,平均长度为877 bp,其中具有完整ORF结构的序列有221条,占60.71%.通过与NCBI等非冗余核酸数据库和蛋白质数据库进行比对、查询和注释,获得已知功能基因或具推测功能的基因181个(339个ESTs),相似性较低的未鉴定基因5个(9个ESTs),新基因14个(16个ESTs).     

花椒转录组SSR信息分析及其分子标记开发

匮乏的基因组信息是导致花椒(Zanthoxylum bungeanum)分子标记缺乏的根本原因。本研究通过高通量测序技术结合MISA软件分析花椒果皮转录组中SSR的分布类型及特点,以来源于中国6个省份的33份花椒种质对随机合成的80对引物进行多态性筛选,继而开发表达序列标签SSR(expressed sequence tags-SSR,EST-SSR)标记并分析不同花椒种质的遗传多样性。结果显示,在转录组测序获得的163 340条Unigenes中,共筛选到27 905个SSR位点,分布于23 422条Unigenes中,SSR发生频率和平均分布距离分别为14.34%和2.94 kb。其中,1 110个SSR位于编码区序列(coding sequence,CDS);4 358和3 856个SSR分别位于5'端非编码区(5-untranslated regions,5'-UTR)和3'端非编码区(3'-untranslated regions,3'-UTR)。单、二和三核苷酸为优势重复类型,分别占SSR总数的66.48%、17.37%和14.89%,且A/T、AG/TC和AAG/TTC分别是单、二和三核苷酸的优势重复基元。此外,本研究成功设计12 478对SSR特异位点引物。在随机选取的80对引物中,共有15对表现出多态性。多态性信息含量(polymorphism information content,PIC)、观测等位基因数(observed number of alleles,Na)、有效等位基因(effective number of alleles,Ne)、观测杂合度(observed heterozygosity,Ho)、期望杂合度(expected heterozygosity,He)、Shannon's指数(Shannon's information index,I)和Nei's基因多样性指数(Nei's gene diversity index,H)的平均值分别为0.50、3.27、2.43、0.69、0.58、0.97和0.57。利用UPGMA聚类,可将33份供试花椒种质分为4类,与供试种质地理位置划分基本保持一致。本研究为花椒种质资源鉴定、分子标记辅助选择育种及遗传多样性分析等提供标记资源。     

厚朴转录组特征分析及EST-SSR标记的开发

为探明厚朴的基因组信息,开发合适的生物学工具以促进厚朴的遗传育种,本研究利用Illumina-Solexa测序技术对厚朴根、茎皮、叶不同组织的9个样本进行转录组分析,获得大量的序列信息,并以转录组序列为基础进行厚朴SSR分子标记的大规模发掘。结果表明,共获得了109 526条厚朴转录组序列,平均序列长度为1 023 bp,通过与蛋白数据库NR、Swiss-Prot、GO、KOG和KEGG五个数据库比对,分别有6 0361、39 942、65 535、51 351和27 310条厚朴转录组的Unigene被注释;厚朴转录组表达信息进行大通量SSR位点的发掘,发现了含SSR位点的序列25 925条,共27 721个SSR位点,SSR出现的频率为23.67%。厚朴转录组共发现了374种碱基重复模式,且CT/GA和AG/TC是主要的双碱基重复序列,AGA/TCT和AAG/TTC是主要的三碱基重复序列;随机挑选的180对SSR引物中有104对产生清晰可重复的条带,21对引物具有多态性,厚朴SSR引物多态性较高。本研究结果为厚朴及近缘种的遗传多样性分析、遗传图谱构建及比较基因组研究奠定了一定的理论基础。     

菠菜性别相关EST-SSR标记的开发及应用

为了明确菠菜EST序列中SSR的总体特点,开发菠菜EST-SSR引物;为利用EST-SSR引物进行菠菜性别相关特异序列的克隆奠定基础,本文从NCBI上获得1093条EST,利用在线软件SSRIT检测所含SSR序列,并进行分析。共检索出68条SSR序列,分布于64条EST中,检出率为6.22%,包括22种重复基元。其中二核苷酸重复基元的EST-SSR占主导地位,占总SSR数目的32.3%。利用在线引物设计软件Primer3.0设计了7对EST-SSR引物,在适合的PCR反应体系下,分别以雌、雄菠菜DNA基因组为模板,对设计的EST-SSR引物进行筛选,结果显示以EST序列HS097148设计的一对引物从菠菜雌雄基因组中扩增出一条雄性特异的条带,表明通过菠菜EST-SSR引物获得菠菜性别相关特异序列是可行的。     

基于石蒜属转录组序列的SSR分子标记开发应用

为开发石蒜属简单重复序列(SSR)分子标记,并研究SSR引物在石蒜属内的通用性,本研究对石蒜属石蒜、忽地笑、中国石蒜、长筒石蒜、换锦花、香石蒜6个种质转录组测序,检测SSR位点并设计引物,通过PCR扩增和毛细管电泳判断引物的有效性和多态性,绘制石蒜属17个种质资源的指纹图谱并对杂交后代的真实性进行早期检测。结果表明,共获得404 481条Unigenes,利用数据库进行同源比对和功能注释,并对Unigene进行SSR位点挖掘和分析,共检测到59 612个SSR位点。其中,单核苷酸重复>二核苷酸重复>三核苷酸重复,分别占SSR总数的62.88%、20.06%和14.66%,四核苷酸及以上重复单元相对较少。选取并合成8对荧光引物进行PCR扩增,通过毛细管电泳检测发现,8对荧光引物共检测到60个多态位点,多态位点数平均为7.50,多态性信息含量(PIC)值变化范围为0.148 0~0.940 8,平均值为0.593 0。利用引物扩增带型组合法构建了石蒜属17个种资源的指纹图谱,其中引物QZ209可区分所有供试材料,并可用于杂交后代鉴定。本研究开发的SSR标记具有丰富的多态性,在石蒜属植物的资源多样性分析、杂交种鉴定及遗传图谱的构建应用中具有重要意义。     

花生茎全长cDNA文库的构建与分析

为挖掘花生茎中重要的功能基因,了解花生茎生长发育的分子机理,以闽花6号为材料,利用SMART技术成功构建了花生茎不同生育时期混合的全长cDNA文库,并对文库的部分序列进行了测序及分析。结果表明,该文库原始库容为1.25×106cfu·mL-1,重组率达100%,插入片段大小为750~2 000 bp,平均插入片段大小为1 000bp,达到文库质量要求。随机挑选50个单克隆进行5'端测序,共获得50条有效序列。通过与NCBI非冗余蛋白质数据库进行比对和注释,获得已知功能基因或具推测功能的基因29个,未知功能基因9个,新基因12个,其中47个(94%)基因为花生未报道的基因。因此,该文库的构建为克隆和研究花生茎部重要表达基因,从分子水平上揭示花生茎的生长发育规律提供了基础。     

马铃薯StASR基因的生物信息学分析及基因克隆

将拟南芥AtASR基因核苷酸序列作为查询序列,在NCBI数据库中进行BLAST比对,得到马铃薯StASR基因(GenBank登录号:XM_006359742)的序列.通过生物信息学分析发现,该基因位于4号染色体上,基因长度为654 bp,编码108个氨基酸残基,其编码的蛋白质具有典型的ABA/WDS保守结构域.启动子区...     

基于高通量测序的青花菜早期发育小孢子转录组分析与基因功能注释

为探明青花菜小孢子胚胎发育的分子生物学机制,本研究利用Illumina Hi Seq TM 2000平台对在32.5℃环境下分别培养17 h和24 h以及25℃环境下分别培养0、1和6 d的小孢子进行转录组分析及基因功能注释。结果表明,共获得174 324条Unigenes,其中有144 194条注释到GO、COG、KEGG、NR、Swissprot和Pfam数据库。GO注释显示,小孢子差异表达基因在细胞部分、细胞和细胞器、结合和催化活性、代谢过程、细胞过程和单一生物过程功能亚类中所占比较最高;功能分类中一般功能预测(R)、复制、重组与修复(L)、转录(K)、信号转导机制(T)和翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣(O)在COG同源分类所占比例最高;KEGG注释结果表明,热击后小孢子差异基因最显著富集通路为内质网蛋白加工代谢途径、植物病原互作及植物激素信号转导剪接体途径。本试验结果为进一步深入研究青花菜小孢子胚胎发生的生理生化和分子机制奠定了理论基础。     

三种人参属植物的EST-SSR信息分析及其在三七中的应用

为了解人参属植物EST中SSR分布特点及其在三七SSR标记中的应用,利用生物信息学方法,用primer3软件对dbEST数据库中人参属植物人参、西洋参和三七的EST序列进行搜索,发现人参属植物EST-SSR出现频率为11.54%,平均每4.39kb出现1个SSR。人参属植物单核苷酸重复基元占主导地位,其次为三核苷酸重复基元和二核苷酸重复基元,分别占总SSR的54.48%、17.31%和16.36%。人参属EST-SSR的优势类型为A/T和AT/TA,分别占54.73%和8.21%。根据人参属植物EST中的SSR设计48对引物,在合适的PCR扩增体系下,用5个三七样品的DNA为模板进行PCR扩增,引物有效扩增率85.42%,其中多态性引物占可扩增引物的70.73%。结果表明,利用人参属EST序列开发三七EST-SSR标记是可行的。     

甘蓝型油菜及近缘种中异质型ACCase亚基accd编码基因的克隆及序列分析

采用RT-PCR方法,以甘蓝型油菜、甘蓝、芥菜型油菜和白菜型油菜的幼嫩叶片cDNA为模板对异质型乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）的β-CT亚基（羧基转移酶）的accd编码基因进行扩增,得到长度分别为1470bp、1470bp、1464bp和1464bp的编码序列,分别可编码490、490、488和488个氨基酸的蛋白质。序列分析表明,来自4个油菜近缘种的accd基因高度同源,编码的蛋白质都具有相似的锌指结构和C-末端5个相同的基元,其中基元I（GSMGSVVG）和基元II（PLIIVCASGGARMQE）在所有植物及大肠杆菌的β-CT亚基中普遍存在。Southern杂交显示该基因在甘蓝型油菜及其近缘种的基因组中呈单拷贝。     

利用EST序列鉴定葡萄应答外源赤霉素的基因

为了利用NCBI上大量的葡萄(Vitis viniferaL.)EST序列进行葡萄应答外源赤霉素基因的信息挖掘,通过本地化Blast、Blast2go等工具以及其他生物信息学工具和数据库,对NCBI上经过赤霉素(gibberellins,GA)诱导后的葡萄EST序列进行处理,获得了45条仅在赤霉素处理后表达的无冗余EST序列。Blastx注释结果显示,45条序列中有25条序列注释为假定蛋白或未知蛋白(约占55.6%),14条序列无注释信息(约占31.1%),6条序列(13.1%)注释有推定功能,其中包括整合酶蛋白(EE077049)、SPX结构域基因1(EE085000)、丝氨酸羧肽酶类44蛋白(EE091188)、CHY1(EE092187)、假尿苷合酶/转运蛋白(EE106096)、钾离子通道蛋白(EE108944)。Blast2go分析显示,共有29条序列通过基因本体论(GO)注释180个GO号,分属于分子功能(molecula rfunction)、细胞成分(cellular component)、生物过程(biological process)三大类的不同水平。初步推断,在外源赤霉素对葡萄进行处理后,应答基因主要具有结合活性(46.34%)和催化活性(39.02%)两方面的分子功能。其作用空间分布为整个细胞(44.68%)或者细胞器(40.43%)中,并且主要通过参与细胞生理过程(28.57%)和代谢过程(25.71%)等一系列复杂的生理生化反应完成整个应答过程。为进一步研究赤霉素处理后导致葡萄的基因表达情况提供了基本资料。     

铁皮石斛EST-SSR分子标记的开发

为了开发铁皮石斛EST-SSR分子标记,利用SSRIT软件对铁皮石斛近缘物种-金钗石斛的15 383条EST序列进行SSR位点查找,利用Primer 5和Oligo 7软件进行引物设计和评价,之后经PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳对引物进行初步筛选,并通过聚丙烯酰氨凝胶电泳对所筛选的引物进行有效性检测。结果表明,SSRIT软件共查找到370条SSR位点序列,共有379个SSR位点,候选SSR位点出现的频率为2.46%。二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸重复是最主要的重复类型,分别占41.42%、26.91%和27.44%,其中二核苷酸重复中AG/CT(20.84%)和GA/TC(18.73%)最丰富;三核苷酸重复中TCT/AGA(4.22%)和GA/TC(3.96%)最丰富;而六核苷酸重复基元较多。EST-SSR平均长度为24 bp,平均每8.5条EST序列包含1个SSR位点。设计的106对EST-SSR引物中有50对能扩增出理想的PCR产物,引物有效扩增率为47.17%,其中有43对能够扩增出多态性条带,占可扩增引物的86%。本研究开发的43对引物为铁皮石斛遗传多样性分析、种质鉴定、遗传图谱构建和功能基因研究等提供了重要的参考价值。     

银杏EST序列中微卫星的分布特征

本文利用从NCBI下载的21590条银杏EST序列,分析了银杏（表达序列标签微卫星）EST-SSR在银杏EST序列的分布和比较了在不同长度EST序列中的SSR特性。在剔除冗余和低质量序列后,得到总长为5708.385kb的无冗余EST序列7961条,发现了405个EST序列（5.09%）含有475个SSR,长度400~1000bp的EST序列含SSR位点数为445个,占SSR总数的93.68%。二核苷酸和三核苷酸基元类型是银杏EST-SSR的主要类型,分别占SSR总数的73.89%和24.00%,最常见的SSR基元是：（AT）n、（AG）n、（AC）n、（AAG）n和（AAT）n。通过对银杏EST序列中SSR位点信息的发掘分析,为有针对性地设计EST-SSR引物,开发银杏EST-SSR分子标记奠定基础。     

铁皮石斛叶色突变体初步研究

为了探究铁皮石斛叶色突变机理,以铁皮石斛叶色突变体(doyo1)和正常植株(TP35)为试验材料,对其表型、叶绿素含量进行测定,并进行无参转录组测序分析。结果表明,doyo1与TP35相比,株高、茎粗均较低,生长速度较慢;叶绿素含量下降,仅为TP35的15%左右,叶绿素a/b比值(Chl a/b)显著升高。利用转录组测序技术分别从doyo1和TP35叶片中获得4.58Gb和4.90Gb有效数据(clean data),de novo组装后得到60 363条通用基因(Unigenes),其中长度大于1kb的有12 390条,N50为1 295bp。对Unigenes进行表达分析,共获得1 560条差异表达基因(DEGs)。对得到的DEGs进行生物学功能注释,获得总注释信息为1 325条。通过对注释信息进行GO和KEGG富集分析,结合定量PCR验证,结果表明,铁皮石斛叶色突变体形成的原因可能是do GLK1低水平表达和do Ftsz不表达导致叶绿体合成和分裂受阻,叶片细胞内叶绿体数量大大降低,进而叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量整体下降。本试验结果为研究铁皮石斛叶色突变体形成的机理提供了依据,同时,为观叶型铁皮石斛定向育种提供了参考。     

紫楠转录组EST-SSR标记开发及通用性分析

紫楠(Phoebe sheareri)是商品材金丝楠木的原植物种之一,现存野生资源日益减少,为了进一步掌握其遗传多样性和遗传结构特征,大规模开发该种表达序列标签-简单重复序列(expressed sequence tag-simple sequence repeat,EST-SSR)标记迫在眉睫。本研究首次进行紫楠转录组高通量测序,挖掘SSR位点和开发EST-SSR标记,并进行引物的初步验证以及在楠属植物的通用性检测。结果显示,通过Illumina Hiseq 2500测序共获得43 781条Unigene,应用MISA软件鉴定了6 958个SSR位点,分布频率为15.89%,平均每5.31 kb出现1个SSR位点。紫楠SSR位点共包括340种重复基元,以二、三核苷酸为主,其优势重复基元分别为AG/CT(23.99%)和AAG/CCT(12.81%)。基于不同重复基元类型设计合成了94对SSR引物,以10份紫楠及同属4种楠木的基因组DNA为模板对其有效性及通用性进行初步验证,筛选出具有清晰扩增产物的引物41对,其中32对具有多态性,其平均等位基因数2.75个,观察杂合度(heterozygosity,Ho)、期望杂合度(heterozygosity,He)、多态信息含量(polymorphism information content,PIC)分别为0.369、0.563和0.541,且在同属材料中通用性较高。紫楠转录组测序获得的Unigene可作为SSR标记开发的有效来源,所获得的EST-SSR引物可为紫楠及楠属其他树种的遗传结构分析、种质资源利用及遗传图谱构建提供有效的分子标记。     

甘蔗蔗糖磷酸合成酶基因(SofSPSA)的克隆及正反义植物表达载体的构建

蔗糖磷酸合成酶(sPs)是植物体内控制蔗糖合成的关键酶.本研究通过搜索NCBI数据库获得迄今植物中所有的蔗糖磷酸合成酶基因序列共77条,其中全长序列43条;对全长序列进行进化分析表明,植物SPS基因分为A、B、C和D四个家族,同一植物体内有多个分别属于不同家族的SPS基因;比对A家族中进化关系很近的甘蔗(Saccharum officinarum )SofS PSl、水稻(Oryza sativa)OsSPS4、黑麦草(Lolium perenne )LpSPS和竹子(Bambusa oldhamii)BoSPS基因序列,并在保守区设计一对引物扩增获得甘蔗A家族SPS基因(SofSPSA)2 553 bp序列,结合5’-RACE和3’-RACE技术获得甘蔗SofSPSA基因全长cDNA序列3 906 bp;该序列包含一个3 183bp的开放阅读框(ORE),编码1 060个氨基酸残基的蛋白,其理论分子量和等电点分别为l18.4kD和6.09.该序列的起始密码子(ATG)位于转录起始位点后359bp处,终止密码子(TAA)后还有一段365bp的非编码序列,并带有真核生物典型的polyA尾巴(GenBank登录号:HM854011); SofSPSA与SofSPSⅡ、OsSPS4、LpSPS、BoSPS的氨基酸相似性分别为99.3％、91.8％、91.6％和91.9％,一致性分别为99.2％、87.9％、87.5％和87.8％;设计引物分别扩增正、反向SofSPSA基因ORF并分别连到pBI121上获得由组成型表达启动子35S驱动的正、反义植物表达载体pBI-SofSPSA和pBI-anti- SofSPSA,为进一步研究甘蔗SPS基因的生物学功能及利用甘蔗SPS基因改良作物品种提供科学依据.