高通量测序分析蚕豆种子内生细菌的多样性

为了分析蚕豆种子内生细菌的多样性,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,从日本大白皮（S18P23.1、 S18P23.2）和启豆2号（S18P24.1、S18P24.2）的种子获得16S RNA V3～V4区有效序列133 855条。将高于97％相似度的序列划分为一个操作分类单元（operational taxonomic unit, OTU）,优化后得到1 598个OTUs。内生细菌种群分析结果表明,拟杆菌门（Bacteroidetes,丰度为30%～33%）、变形菌门（Proteobacteria, 23%～25%）、厚壁菌门（Firmicutes, 23%～25%）和放线菌门（Actinobacteria, 5%～7%）为两个蚕豆品种共有的优势菌门,但属水平的优势菌群在供试蚕豆种子中均有差异。这些结果表明,蚕豆种子具有丰富的内生细菌资源,含有多种具有益功能性状的细菌类群,值得进一步跟踪研究这些益生菌在蚕豆种植到土壤后的变化规律;启豆2号种子中益生菌的种类和丰度高于日本大白皮,值得进一步分离和研究这些益生菌的益生或促生特性,筛选获得在食品和生物肥料等领域有应用潜力的菌株。     

红螯光壳螯虾响应长期水体盐度胁迫的基因和代谢通路

为探究长期盐度胁迫条件下红螯光壳螯虾肠道基因表达和代谢通路的变化。实验采用Illumina Hiseq 2 500平台对0、5、10和15这4个盐度下养殖5周的红螯光壳螯虾的肠道组织进行了高通量测序。研究共获76 534个unigenes,通过与NR、NT、KO、Swissprot、PFAM、GO和KOG数据库进行比对,成功注释37 378个unigenes。通过引入FPKM(Fragments Per Kilo bases per Million fragments)来估算基因表达水平,基于NR和Pfam两个数据库的蛋白注释结果,448 362个unigenes在GO数据库得到注释。根据KO功能注释与Pathway的联系,9 483个unigenes在KEGG数据库被注释分类到34条通路途径。通过DEGseq进行基因表达差异分析,以盐度0为对照组,显著差异基因筛选条件设置为Q value<0.05且差异倍数|Fold Change|>2,盐度5、10和15组分别获得差异基因2 733、91和236个,其中盐度5组共有2 068个基因显著上调,665个基因显著下调。将所有差...     

艾氏蛇鳗线粒体基因组全序列结构分析和系统发育关系探讨

本研究采用高通量测序技术获得了艾氏蛇鳗(Ophichthus evermanni)线粒体基因组全序列, 并对其结构和特征进行了分析。结果表明, 艾氏蛇鳗线粒体基因组全长 17759 bp, 包含了 13 个蛋白编码基因(PCGs)、22 个转运 RNA 基因(tRNA)、2 个核糖体 RNA 基因(rRNA)、2 个控制区(D-loop)和 1 个轻链复制起始区(O_L)。线粒体 DNA 全序列的碱基组成分别为 A (31.27%)、G (16.19%)、C (26.22%)和 T (26.32%), 其中 A+T 含量(57.59%)大于 G+C 含量 (42.41%), 呈现出明显的 A+T 偏好性。与大多数硬骨鱼类不同, 艾氏蛇鳗线粒体基因组中发生了基因重排现象, ND6 基因和 tRNA-Glu 移到了 tRNA-Thr 和 tRNA-Pro 之间, 且 ND6 基因上游还存在另一个高度同源的 D-loop 区。 tRNA-Gln (Q)、tRNA-Ala (A)、tRNA-Asn (N)、tRNA-Cys (C)、tRNA-Tyr (Y)、tRNA-Ser^UCA (S1)、tRNA-Glu (E)、 tRNA-Pro (P)和 ND6 9 个基因位于 L 链, 其余基因均位于 H 链。除 tRNA-Ser (AGC)外, 其余 21 个 tRNA 均为典型的三叶草二级结构。分别采用邻接法和最大似然法, 基于 12 个蛋白编码基因(ND6 除外)构建了蛇鳗科鱼类系统发育关系树。结果显示艾氏蛇鳗与短尾蛇鳗(O. brevicaudatus)和食蟹豆齿蛇鳗(Pisodonophis cancrivorus)的亲缘关系较近, 蛇鳗属是蛇鳗科鱼类中分化较晚的一个类群。研究结果丰富了蛇鳗科鱼类线粒体基因组数据库, 也为该类群鱼类的系统分类研究提供了参考资料。     

Solexa测序技术分析鸡与鹌鹑属间杂交雌性和雄性胚胎的差异microRNAs

分别从孵化3d的已鉴定性别的鸡与鹌鹑属间杂交早期雌性和雄性胚胎组织中提取小RNA,并构建各自的cDNA文库,通过Illumina/Solexa二代测序平台对两样本Small RNA进行高通量深度测序,结合生物信息学的方法对其属间杂交早期的雌性和雄性胚胎中已知的和预测的miRNAs的类型、长度、丰度以及参与的KEGG通路等进行了初步的统计和分析。结果显示,鸡与鹌鹑属间杂交早期雌性胚胎组织的比对序列有16 058 009条,雄性组织有17 943 294条;雌性胚胎预测得到132种miRNA,雄性胚胎预测得到460种miRNA;雌性和雄性样本间差异显著的miRNA有117个(P<0.01);KEGG通路分析表明,这些差异miRNAs的靶基因主要参与了Wnt信号通路、MAPK信号通路、TGF-beta信号通路等与胚胎生长发育相关的途径。结果表明,就已知的miRNAs而言,在鸡与鹌鹑属间杂交雌性和雄性胚胎间存在着一定的差异,这些差异的miRNAs将为后续的功能和调控机理实验研究提供依据。     

基于RNA-Seq技术的鲮转录组分析

为满足标记辅助育种的要求,通过454测序平台首次开展了鲮Cirrhina molitorella全鱼转录组深度测序,并用 Newbler 等软件进行数据精细分析。结果表明：共获得了1297479条 reads,总碱基数为486586191 bp,组装后得到19962条contigs,平均长度为1269 bp, N50为1509 bp。基因功能注释研究共获取了10577个特异蛋白,根据特异蛋白注释结果进行GO分析,有7314条contigs有GO注释,包含5381个特异蛋白;采用GO 功能分类工具可将已注释转录物序列划分为分子功能、生物途径和细胞成分3类,为下一步开展生长等性状相关基因功能验证研究提供丰富的序列资源;共鉴定出5931个具有完整的ORF的全长cDNA序列,并且鉴定出2438个微卫星和5014个SNP位点。本研究中,还建立了鲮转录组数据库和网站,方便同行随时调取数据,这为深入开展鲮分子标记辅助的遗传育种、种群遗传学和资源评估等研究提供了丰富的标记资源。     

世界首个驴基因组测序项目启动

正"驴基因研究项目具有重要的科学意义和经济意义。"近日,在北京召开的世界首例驴基因组项目启动大会上,国际知名基因研究专家、中科院杨焕明院士如是说。驴基因测序项目的启动意味着我国将在全球首个掌握驴基因资源,这是科学界继牛、鸡、猪、马基因组测序之后,对畜禽生命科学又一里程碑式的贡献。此次世界首个驴基因组项目启动会由东阿阿胶股份有限公司联合山东省农科院、华大基因三方共同启动。     

不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌群落的影响

研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。     

缓释肥处理下麦田土壤细菌和真菌群落对气候变化的响应

采用控制系统来模拟未来大气CO₂浓度和气温升高的气候变化情景,借助基于半导体芯片技术的IonS5TMXL测序平台并结合相关生物信息学方法对气候变化背景下缓释肥处理的麦田土壤进行16S rRNA细菌V4区和18S rRNA真菌ITS区测序分析,探究了缓释肥处理下麦田土壤细菌和真菌对气候变化的响应。结果显示,所有样品测序后获得细菌和真菌平均有效序列数分别是80543和64303个,平均OTUs分别是3149和1161个。Alpha多样性分析显示,大气CO₂浓度升高小麦土壤细菌的Shannon和Chao1指数均降低,而土壤真菌在各气候环境下均无显著差异。主成分分析显示,各处理下土壤细菌群落结构差异不明显,真菌群落结构在气温升高时差异明显。缓释肥处理与普通肥相比,土壤细菌和真菌的Alpha多样性及群落结构在不同气候条件下均没有差异。菌群分类学表明,小麦土壤的优势细菌门为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和酸杆菌门,主要的优势细菌属有9种;优势真菌门为子囊菌门、被孢菌门和担子菌门,主要的优势真菌属有7种。大气CO₂浓度升高条件下,施用普通尿素使变形菌门和鞘氨醇单胞菌属的相对丰度分别增加10.34%和46.27%。在对照温度对照CO₂浓度条件下,缓释肥处理比普通肥处理使子囊菌门和毛壳菌属相对丰度分别显著增加39.85%和295.33%;在升高温度对照CO₂浓度条件下,缓释肥处理比普通肥处理使子囊菌门和毛壳菌属分别增加33.16%和154.49%。CO₂对变形菌门、鞘氨醇单胞菌属和毛壳菌属的影响达显著水平。在各气候变化环境下,各土壤理化性质均有所改善;与普通氮肥相比,缓释氮肥处理在各气候环境下土壤有机质、碱解氮和全氮含量降低,土壤有效磷和总磷含量升高。冗余分析表明,土壤细菌群落结构主要受土壤全氮和盐分含量的影响,而真菌群落结构主要受土壤pH和有效磷含量的影响。研究结果表明,未来气候环境变化对土壤微生物群落的影响大于缓释肥处理。该结果加深了缓释肥对土壤微生物群落结构和多样性影响的认识,为未来气候环境变化下缓释肥推广使用提供理论依据。     

不同植被对煤矿复垦区域土壤真菌多样性和酶活性的影响

为了评价不同植被对煤矿废弃地复垦区土壤生态修复的效果,本研究开展了桃树、杉树、李树等植被对复垦区土壤酶活性和真菌种群多样性的影响分析。结果表明：（1）不同植被下,脲酶、酸性磷酸酶和转化酶的活性差异显著。脲酶在对照中最高,桃树最低;酸性磷酸酶活性对照最高,杉树（0~20、40~60 cm）和桃树（20~40 cm）土壤中最低,且一般情况下酶活性随土层加深而降低,具有表聚性,但不同植被和不同土层的转化酶活性的变化表现不同;该区域土壤的pH随土层加深增高,最高为5.67,均呈酸性,除对照外,均表现出一定程度的差异性。（2）不同植被下,所有土壤样品的真菌种群优势门均为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、毛霉菌门（Mucoromycota）,季也蒙酵母属（Meyerozyma）和芽枝霉属（Cladosporium）为所有土壤样品都具有的优势属,而孢霉属（Mortierella）仅在柳树土壤中不是优势属,青霉菌属（Penicillium）、绿核菌属（Ustilaginoidea）是李树土壤中的优势属;盘菌属（Tricharina）是杉树土壤中的优势属;刺毛四枝孢（Tetracladium）是对照土壤中的优势属。通过综合非度量多维尺度分析（Non-metric multidimensional scaling, NMDS）表明,不同植被的土壤真菌群落组成差异较大,柳树0~20 cm、杉树20~40 cm、对照40~60 cm土壤中的真菌数量和多样性较丰富,其中桃树土壤中的真菌丰富度和多样性相对较低。本研究结果可以为其他煤矿复垦区域土壤生态修复研究提供借鉴。     

橡胶草种植前后土壤微生物细菌多样性研究(Ⅱ)——高级分析

[目的]研究橡胶草种植前后土壤微生物细菌的多样性。[方法]对大田种植橡胶草前后的土壤理化性质进行考察,并通过454测序技术对土壤微生物细菌多样的数据序列进行高级分析。[结果]橡胶草种植后土壤的全氮和全磷略高于种植前,有机质稍有下降。土壤细菌的OTU数在橡胶草种植前后相差不大。群落结构分析表明,橡胶草种植前后的细菌组成大致相同,但各物种所占比例有差异,大多数的细菌是不可培养的,其中与氮有关的菌属柱状区所占比例最大。PCA主成分分析表明橡胶草种植前后土壤微生物群落在细菌水平上相近,这个结果与群落分布柱状图相吻合。RDA分析表明,土壤pH值、有机质、土壤含水率、土壤全氮和全磷与细菌呈正相关,土壤容重与细菌呈负相关。[结论]试验测序数据表明,橡胶草种植前后的土壤微生物细菌在OUT水平上多样性丰富,在属的水平上群落结构组成相近,种植橡胶草后土壤理化性质发生了改变。