基于转录组测序筛选黄牛低氧适应性相关差异基因

为探明藏黄牛对低氧适应的相关差异表达基因并分析差异表达基因功能和代谢通路,以藏黄牛和三江黄牛心脏组织为研究对象,提取总RNA,建立测序文库后利用Illumina HiSeqTM 4000进行测序,经生物信息学分析筛选出差异表达转录本,并对差异表达基因进行GO富集和KEGG通路分析,最后采用荧光定量PCR(RT-qPCR)验证测序数据的准确性。结果表明:藏黄牛相比于三江黄牛得到显著差异表达基因608个,其中上调基因467个,下调基因141个,推测表达量较高的B2M、COX7C、NFATC1、ECE1、CAST基因是与低氧适应性相关的基因;差异转录本GO功能富集分析可知,在分子功能、细胞组分、生物过程分别富集到327,253,2 191个条目,其中富集程度最高的条目分别是细胞发育过程、结合与转录因子活性、细胞前缘。KEGG分析结果表明,差异转录本显著富集在8条通路,筛选低氧适应性候选基因NFATC1是MP-PKG信号通路与T细胞受体信号通路成员,推测其通过cGMP-PKG通路与T细胞受体信号通路参与低氧适应性调控。采用高通量测序技术对藏黄牛和三江黄牛心脏组织进行转录组测序分析,获得大量差异...     

银杏三个年龄阶段雄花芽的转录组分析及差异基因筛选

本研究筛选银杏三个年龄阶段开花调控的关键基因,揭示银杏开花调控年龄途径的分子机理,为促进银杏早花、分子育种和推广种植提供科学依据。本研究利用高通量测序技术及生物信息学工具,对三个年龄阶段的银杏雄花芽进行转录组测序,对测序数据进行分析,筛选出年龄途径关键差异表达基因。转录组测序转录组测序共产生57.45 Gb原始数据,注释到8大功能数据库(GO, COG, KEGG, KOG, NR, Pfam, SwissProt, egg NOG)上的Unigene总数为35 058个。通过KEGG通路注释和GO富集分析,将Unigene分别归于55个GO类别和126个代谢途径。差异表达基因分析显示,幼年雄花芽较开花一年雄花芽有37个基因上调,75个基因下调;幼年雄花芽较开花多年雄花芽有592个基因上调,871个基因下调;开花一年雄花芽较开花多年雄花芽有961个基因上调,1 203个基因下调。本研究发掘出大量的开花相关的基因,最终筛选出SPL (gene.Gb_23724, gene.Gb_03922)、AP2 (gene.Gb_00766)、MADS-box (gene.Gb_01886, gene.Gb_15398, gene.Gb_28337, Gingko_newGene_2213)、GA调节蛋白(gene.Gb_34467, gene.Gb_28606, gene.Gb_33214)和DELLAs蛋白(gene. Gb_34644)等11个年龄途径开花调控的关键基因。     

槟榔果实不同发育时期的转录组分析及差异基因的筛选

为了探知槟榔(Areca catechu L.)果实发育过程及挖掘其主要次生代谢产物生物合成途径相关的关键酶基因,本研究以3个不同时期的槟榔果皮和种子为研究材料,利用高通量测序技术测序,组装共获得78320条unigenes,其中35 399条unigenes在NR、Swiss-Prot、KOG、KEGG四大数据库得到注释。在错误发现率FDR<0.05、差异倍数FC (Fold Change)≥2的条件下,G140和S140的差异表达基因共有21 065个,其中上调的有11 811个,下调的有9 254个;G110和S140次之,共有20 613个unigenes,其中上调的有8 314个,下调的有12 299。KEGG分析中共有570个DEGs被注释到次生代谢标准生物合成通路。其中,有149个DEGs被注释到苯丙烷生物合成途径,分别有37个DEGs被注释到莨菪烷类、哌啶和哌啶生物碱生物合成和异喹啉生物碱生物合成途径。RT-qPCR结果表明转录组数据真实可靠。本研究初步筛选了与槟榔主要次生代谢物生物合成相关的关键酶基因,为槟榔基因功能鉴定、次生代谢途径解析及调控机制的研究提供理论...     

基于转录组测序分析的黄精种子休眠解除相关差异基因研究

旨在获得黄精转录组数据库并挖掘参与其种子发育和休眠解除相关基因,以休眠解除前后的黄精种胚为试材,利用新一代高通量测序手段对供试样品进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析。黄精种子休眠解除前后样品中共得到79716个差异表达基因,上调的表达基因有60074个,下调的表达基因有19642个。休眠解除前后的黄精种胚中共有130284个差异表达基因被GO功能注释到生物进程、分子功能和细胞组分3个大类56个亚类,注释的差异表达基因与代谢过程、生物调控、细胞组分合成和酶催化活性等密切相关。KEGG代谢通路结果表明,共有65038个差异表达基因,涉及138个代谢通路,主要参与碳代谢、次生代谢产物的生物合成和多糖的代谢。基于KEGG数据库中注释结果,共发现15条与黄精种胚休眠解除相关的代谢通路。黄精种子发育与休眠解除过程,大量的种胚形态建成、多糖分解及蛋白质合成差异基因参与表达,并涉及到多个代谢途径的相互作用,构成复杂的休眠解除调控网络。     

利用转录组测序分析茄子萼片刺相关差异基因

为了发掘茄子萼片刺形成的相关基因,为茄子萼片刺形成的机理和基因定位奠定基础,以萼片有刺和萼片无刺的2个自交系1607和1608为材料,构建了F2遗传分离群体,利用新一代高通量测序手段对双亲和2个混池的转录组进行了测序分析。通过转录组分析,共获得409 363 358个干净的高通量序列,其中比对到参考基因组的序列共有311 756 616个,比对效率均大于75. 00%。发掘24 310个新基因,其中获得注释信息的新基因总数为1 540个。对转录组测序获得的全部基因表达量进行了分析,在双亲中共得到2 438个差异表达基因,其中97个差异基因在2个混池中同时存在。通过对差异基因的注释分析,富集到了可能与茄子萼片刺形成的相关的候选基因3个:Sm CKX(Eggplant_newGene_1802)、Sm STS(Sme2. 5_09750. 1_g00002)和Sm FAR(Eggplant_newGene_4241)。Sm CKX是一个茄子细胞分裂素氧化酶/脱氢酶相关基因,与番茄的Solyc04g080820. 2和Solyc04g080810. 3,拟南芥的At CKX6具有同源性。Sm STS是茄子水苏糖合成酶相关的基因,与番茄的Solyc01g079300. 3基因和拟南芥的AT4G01970. 1基因同源性较高。Sm FAR是一个脂肪酰辅酶A还原酶相关基因,与番茄Solyc11g067180. 2基因(FARx相关基因)同源。以上同源基因参与了植物角质,小檗碱和蜡生物合成途径、细胞分裂素合成途径和水苏糖代谢途径,因此,茄子萼片刺的形成可能具有相同的代谢调控途径。     

基于转录组的油茶MADS-box转录因子的筛选及分析

MADS-box是植物中一类重要的转录因子,在植物生长发育和信号传导过程中发挥重要作用,特别是在显花植物的花器官分化、开花时间的调节等方面起到重要的调控作用。本研究基于油茶转录组数据,利用生物信息学方法筛选出20个MADS-box转录因子,并对其理化性质、保守结构域、亚细胞定位、二级结构等进行预测分析,同时构建和模式植物拟南芥MADS-box蛋白家族的系统进化树。依据保守结构域将20个CoMADS基因分为TypeⅠ型和TypeⅡ型(MIKC),所编码的蛋白序列长度为89～564 aa,理论等电点在5.75～10.28之间,大部分蛋白为碱性不稳定蛋白,并具有一定的亲水性,氨基酸组成以亮氨酸(Leu)含量最为丰富。所有蛋白均不含有信号肽和导肽,不具有跨膜结构,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,均定位于细胞核。聚类分析发现1个TypeⅠ型CoMADS蛋白聚类到拟南芥Mλ亚族,3个TypeⅠ型CoMADS聚类到型Mδ亚族;5个CoMADS蛋白单独聚类,没有归属到拟南芥MADS-box蛋白中;10个MIKC型CoMADS蛋白归属于拟南芥MIKCc型MADS-box蛋白的不同亚家族,其中SVP ...     

基于转录组数据挖掘桑树bHLH转录因子家族

bHLH转录因子在植物生长发育调节、生物/非生物胁迫应答以及次生代谢过程中发挥着重要的调控作用,但有关桑树bHLH转录因子的报道还相对较少,这不利于开展相关方面的探索。本研究通过生物信息学技术鉴定到54个桑树bHLH转录因子,并对其保守序列、基因结构、蛋白进化和组织表达进行了分析。结果表明,桑树bHLH转录因子含有2个保守功能域,位于N端的碱性区域和C端的HLH区域。N端的碱性区域由12个氨基酸残基组成,其中第9位和第10位上的精氨酸具有较强的保守性;C端的HLH区域由45个氨基酸组成,第20和50位上的亮氨酸高度保守,可能与二聚体的形成有关。在基因结构方面,大部分转录因子均含有内含子结构,相位类型有23种,以0和0-0型为主,各有10个基因。从蛋白家族系统进化上看,桑树bHLH蛋白与同源性较近的拟南芥序列交错排布,被划分在4个大的进化组中。多数基因在桑树的根、皮、冬芽、雄花和叶片中均有表达,5个基因具有明显的组织特异性,但表达量较低。本研究为进一步开展桑树bHLH转录因子的功能研究提供了理论依据。     

基于转录组测序筛选鸡皮肤毛囊性状相关基因和关键通路

旨在通过对崇仁麻鸡背部皮肤毛囊组织的转录组学分析,筛选关键的差异表达基因和信号通路,探讨鸡皮肤毛囊性状的分子调控机制。采用TRIzol法提取皮肤毛囊组织总RNA,通过Illumina平台进行转录组高通量测序(RNA-Seq)。最后采用实时荧光定量的方法对转录组测序进行验证。研究结果如下：共筛选出了3 856个差异表达基因,在公鸡(BGB vs YGB)比较组合中筛选出了971个差异表达基因,其中274个表达上调,697个表达下调。在母鸡(BMB vs YMB)比较组合中筛选出了3 529个差异表达基因,其中1 477个上调,2 052个下调。在公鸡、母鸡共同的差异表达基因中筛选出了3个与皮肤毛囊性状有关的高表达基因KRT75、KRT6A和KRT14。在GO功能显著富集中,BGB vs YGB比较组合富集到了516个GO term, BMB vs YMB比较组合富集到了1 020个GO term,基因主要集中参与细胞黏附等活动。显著富集了多条KEGG通路,在BGB vs YGB比较组合中富集了8条显著的KEGG通路,在BMB vs YMB比较组合中富集了20条显著的KEGG通路,筛选出了...     

蝴蝶兰成花差异基因的筛选与分析

为探明蝴蝶兰花芽分化调控的内在分子机制,以及花芽分化过程中的关键基因,本研究以蝴蝶兰不同分化时期的花芽进行转录组测序,筛选调控植株成花转变的关键基因并进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证.测序共得到44.42 Gb的原始数据,分别注释到7个公共数据库(Swiss-Prot,Nr,KEGG,KOG,Pfam,eg...     

樱桃砧木抗盐性筛选及转录组测序分析

樱桃对盐碱敏感,筛选耐盐碱砧木意义重大。本研究以4种樱桃砧木‘考特’‘马哈利’‘ZY-1’‘兰丁2号’为试验材料,用0.1 mol/L Na Cl溶液浇灌,测定高盐条件下樱桃抗氧化酶和光合指标,筛选抗性砧木,同时对其转录组进行分析。结果表明,以‘ZY-1’为砧木的嫁接苗在高盐胁迫条件下H2O2产生量最低,保护性酶CAT、POD和SOD活性最高,而且其净光合速率降幅最小,故相较其他材料‘ZY-1’砧木具有较强的抗盐性。同时对高盐胁迫下以‘ZY-1’为砧木的嫁接苗进行转录组测序,获得51.52 Gb的Clean reads,各测序样品的Q20值均大于97.66%,GC含量为41.39%,其测序结果可行性好;通过数据库比对,共有38 861条Clean data得到基因功能注释,其中包括盐胁迫24和48 h时差异表达基因763和2 065个。差异表达基因的生物学功能分析表明,参与激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢、转录因子、抗氧化酶、光合及离子转运等的基因可能在樱桃抗盐过程中发挥重要作用。     

茄子耐低温性差异材料的筛选及其转录组分析

茄子受低温胁迫后植株生长和果实品质受到严重影响。为了筛选茄子耐低温种质并从分子水平上揭示其与耐低温的相关性。本研究在前期预试验的基础上筛选出2份不同基因型的茄子自交系材料,研究了低温胁迫对其种子萌发和幼苗伤害的影响。并以幼苗在4℃低温处理下的叶片为材料进行转录组测序,对差异表达基因进行功能分类和富集分析。结果发现,‘CHEN18’在种子萌发和幼苗低温耐受性上远强于‘819’。转录组数据分析表明两个茄子材料在遗传背景上存在一定的差异,低温处理使得二者在生物调节过程、细胞过程、代谢过程和单有机体过程中存在着较多的差异表达基因。上调差异表达基因主要富集在细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理和新陈代谢中。本研究结果为茄子耐低温种质筛选和相关耐寒基因的挖掘提供一定的参考。     

基于转录组金银花WRKY转录因子的挖掘与分析

WRKY转录因子是植物抗逆应答过程中最为常见的蛋白家族。为了挖掘金银花抗寒相关的WRKY基因,本研究基于已有的转录组数据,利用植物转录因子数据库和BioEdit对WRKY进行筛选及保守结构域分析,对筛选出的WRKY转录因子利用ExPASy进行理化性质分析,利用PSORT进行亚细胞定位预测,NetPhos进行磷酸化位点分析并且利用MEME数据库对WRKY基因的氨基酸进行序列分析,运用MEGA软件对筛选的金银花WRKY转录因子基因和21个已知抗寒的WRKY基因进行序列同源比对,并构建系统进化树。结果表明:金银花中筛选的30个WRKY基因的蛋白为85～721个氨基酸,理论等电点的范围为4.85到9.76。所有LjWRKY基因编码的蛋白中只有LjWRKY6为稳定蛋白,其余均属于不稳定蛋白,所有蛋白均属于亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果,LjWRKY所有蛋白定位于细胞核。除LjWRKY23不具有Try磷酸化位点,其它所有氨基酸均具有Ser、Thr和Try磷酸化位点。LjWRKY蛋白比较保守,WRKYGQK没有发生任何变异,且包含三类WRKY转录因子。系统进化树发现,有12个WRKY基因与已知抗寒基因有同源性,推测其参与了金银花低温逆境下的反应。研究结果可以通过筛选的WRKY基因,进行进一步的转基因验证,进而为植物抗寒分子育种提供分子基础。     

基于转录组百合WRKY转录因子的挖掘与分析

WRKY是一类与植物生物胁迫反应相关的转录因子,是植物中特有的超基因家族。为了挖掘百合抗蚜虫胁迫相关的WRKY基因,本研究利用棉蚜胁迫的百合转录组数据,对WRKY进行筛选及保守结构域分析,对鉴定出的WRKY转录因子进行生物信息学分析。结果表明：百合中筛选的29个WRKY基因的蛋白为99～675个氨基酸,理论等电点的范围为5.06～11.19。在LhWRKY基因编码的所有蛋白中,其中LhWRKY5和LhWRKY26为稳定蛋白,其余LhWRKY属于不稳定蛋白。所有LhWRKY蛋白均定位于细胞核,属于亲水性蛋白。除LhWRKY2、LhWRKY3、LhWRKY5、LhWRKY20四个蛋白外,均具有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点。LhWRKY包含三类WRKY转录因子,部分蛋白发生变异。系统进化树发现,有3个WRKY基因与已知抗生物胁迫基因同源性较高,推测其参与百合抗蚜胁迫反应。研究结果可以通过筛选的WRKY基因,进行进一步的功能验证,为植物抗生物胁迫尤其是抗蚜育种提供分子基础。     

基于转录组的君迁子SSR特点分析

为全面了解君迁子简单重复序列(SSR)的分布特点,开发更多的SSR分子标记,本研究对君迁子叶片转录组中Unigenes进行了SSR分析。结果表明,测序共获得93 359条Unigenes,总长度为75 880 230 bp,分析共得到13 751个SSR位点,分布在10 001条Unigenes上,发生频率为10.71%,分布频率为14.73%,平均每5.5 kb出现1个SSR位点。君迁子SSR主要以单、二核苷酸SSR为优势SSR(5 483, 5 118),所占比例分别为39.87%、37.22%,其次是三核苷酸SSR(2 010, 14.62%)。单核苷酸SSR主要以A/T类型为主(4 989,36.27%),二、三核苷酸SSR出现次数最多的分别是AG/CT(3 352, 24.38%)和AAG/CTT(842, 6.12%),四、五、六核苷酸SSR数目较少,仅占总SSR的1.6%。SSR基序长度主要位于10～20 bp之间(88.73%)。共发现181 951个SNP位点,其发生频率为0.24%,主要以同类碱基转换形式(A/G, G/A, T/C, C/T)存在,共占64.83%...     

基于高通量测序的野百合转录组分析

本研究基于新一代高通量测序技术平台Illumina Hi SeqTM4000对野百合进行转录组测序,对物种的转录组序列进行统计,并将得到的数据进行de novo组装,结果共获得47 605条Unigenes,总长度为33 972 306 bp,平均长度为713 bp,N50为1 204 bp。将获得的Unigenes与Nr、Swiss-Prot、KEGG以及KOG数据库进行比对,结果显示,分别有28 104、17 739、11 984及14 682条Unigenes成功注释。通过与KOG数据库进行比对,可分为25个不同的功能注释。与GO数据库进行比对,结果显示,共有33 254条Unigene获得注释,这些功能注释分为三大类50个功能亚类。其中,生物过程最多。以KEGG数据库参考,共有11 984条Unigenes参与133条代谢途径分支,以代谢相关的通路较为集中,找到了与花青素合成关键酶的Unigenes。本研究极大地丰富了野百合的基因资源,为进一步开展野百合功能基因及分子标记育种等方面的研究提供了一定理论支持与依据。     

基于RNA-seq的铁线莲转录组信息分析

本研究首次采用高通量测序技术对同一株上三种不同花被类型的铁线莲'薇安'进行了转录组测序,构建了铁线莲的cDNA文库,并对转录组数据进行过滤及拼接、功能注释、基因的差异表达分析等。通过转录组测序,一共获得了 146 036条序列,99 652个Unigene基因,长度分布在201-14 638 bp之间,平均长度977 bp。对聚类后得到的Unigene进行同源搜索和功能注释,共9 133个Unigene与七个数据库(NR, GO,NT, Pfam, KEGG, KOG, Swissprot)均具有同源性,占总数目的9.16%。经SSR位点查找与分析,从检测到的99 652个序列总数中识别出23 035个SSR位点,包含序列的SSR的数量有18 243个,总长为129 654 975 bp 该研究结果可为铁线莲'薇安'不同花被类型的差异基因表达及筛选和探究重被花形成的分子机制提供了科学依据。     

基于高通量测序的枣疯病转录组分析

为了研究枣树枣疯病发生的分子机理,基于边合成边测序技术,本研究使用Illumina高通量测序平台对健康及感病的木枣树叶片进行转录组测序分析。经过测序质量控制,共得到Clean Data 55.17 Gb,各样品Clean Data平均为6.13 Gb,GC%含量为45.43%,Q3093.63%,与参考基因组的比对效率在78.41%～85.77%之间,共发掘1 909个新基因。样品间共筛选出9 593个差异表达基因,其中上调基因有6 199个,下调基因有3 394个。同时,还预测出1 298个转录因子,归于55类转录因子,其中AP2-EREBP家族、MYB家族、b HLH家族和C2H2家族最多,分别有112个、90个、90个和85个。健康木枣与感病木枣(ML vs.WL)注释到各数据库的差异表达基因数(4 755)明显多于其它两个样品组。各样品组间差异表达基因显著富集在黄酮类化合物、苯丙烷类化合物和不饱和脂肪酸生物合成途径,以及植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢和脂肪酸代谢等代谢通路。该转录组测序分析为寻找枣疯病相关基因提供理论参考。     

基于白木香转录组的SSR序列特征分析

为探究白木香的简单重复序列特征,开发SSR分子标记用于白木香种质资源的遗传分化和分子鉴定,本研究鉴定了白木香转录组unigene序列的SSR位点,对其SSR的分布及序列特征进行统计分析,进而设计SSR引物,并验证其SSR引物的多态性。结果表明,在128 712条unigene中共鉴定到9 362个SSR位点,分布频率为7.27%。SSR序列中双碱基重复序列最多,占总SSR的54.90%;白木香双碱基重复序列以AG/CT、AC/GT为主,占34.22%。SSR位点重复次数主要集中在5～11次,占总SSR位点数的96.56%,其中三碱基重复5次的SSR位点数最多,共有1 925个。设计并合成50对引物,其中35对引物可扩增出预期大小条带,扩增效率达到70%。以24个不同白木香个体对35对引物进行扩增,采用8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测SSR引物多态性,表明SSR引物具有多态性。研究表明,白木香转录组SSR重复基元类型丰富,分布密度高,多态性高,可用于白木香资源的遗传多样性评价、遗传分化、种质鉴定和分子育种等后续研究。