Unravelling transcriptome changes between two distinct maize inbred lines using RNA-seq

Seed size play a significant role in maize yield production. Two maize inbred lines with distinct seed size and weight, V671 (a large-seed inbred line) and Mc (a small-seed inbred line), were investigated by RNA-seq at 14 days after pollination (DAP), when maize endosperm undergoes an active transition from mitosis to storage accumulation. RNA-seq expression data showed that the small-seed line Mc had a higher storage accumulation activity, whereas the large-seed kernel line V671 possessed a higher DNA synthesis activity. An investigation of the pattern of increasing kernel width at serial DAPs showed that V671 experienced an increased kernel width later than did Mc, but the rate and duration of increase were longer in V671. SDS-PAGE of the storage proteins and quantitative RT-PCR of cell cycle-related genes and indole-3-acetic (IAA) synthesis genes certified that the transition from mitosis to storage accumulation starts earlier in Mc. We hypothesized that the difference in the mitosis-to-storage accumulation transition accounts for the larger seed size in V671 vs. Mc.     

简州大耳羊肌内脂肪细胞成脂分化差异表达基因的筛选与鉴定

旨在通过转录组测序技术获得简州大耳羊肌内前体脂肪细胞成脂分化前后的差异表达基因,并经生物信息学分析获得相关信号通路及可能发挥作用的关键功能候选基因。本研究以7日龄的健康简州大耳羊公羊为试验动物（n=3）,采用胶原酶消化法分离获得其肌内前体脂肪细胞;利用Illumina平台对肌内前体脂肪细胞和诱导分化5 d的肌内脂肪细胞cDNA样品（n=3）进行高通量测序;以|log₂fold change|>0和P<0.05为阈值筛选获得差异表达基因,并利用clusterProfiler R包对其进行GO功能和KEGG通路富集;最后利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）技术检测功能候选基因在细胞分化前后的表达量变化。结果显示,共获得差异表达基因7 916个,其中4 143个为表达上调基因,主要富集到氧化磷酸化、核糖体合成和三羧酸循环通路等305条通路;3 773个为表达下调基因,且主要富集到甲状腺激素信号通路等303条通路;差异基因GO功能注释中52.8%为生物过程、13.4%是细胞组成和33.8%是分子功能。qRT-PCR结果表明,UCP3、ACACB、ACOT11、ACOX3、APOA1和WISP2在分化前后的山羊肌内脂肪细胞中的表达趋势与RNA-seq结果一致,提示这些基因适合作为下一步研究的功能候选基因。本研究筛选得到简州大耳羊肌内脂肪细胞成脂分化的差异基因,并确认了6个基因可作为功能候选基因。研究结果为阐明肉用山羊肌内脂肪细胞成脂分化的分子调控网络提供基础数据和系统资料。     

Effect of flutianil on the morphology and gene expression of powdery mildew

Flutianil, a fungicide effective only on powdery mildew, was previously reported to affect the host cell''s haustorial formation and nutrient absorption. Studies were conducted to investigate flutianil''s primary site of action on Blumeria graminis morphology using transmission electron microscope (TEM) observation and RNA sequencing (RAN-seq) techniques. TEM observation revealed that flutianil caused the extra-haustorial matrix and fungal cell wall to be obscured, without remarkable changes of other fungal organelles. RNA-seq analysis indicated that, unlike other powdery-mildew fungicides, flutianil did not significantly affect the constantly expressed genes for the survival of B. graminis. Genes whose expression is up- or downregulated by flutianil were found; these are the three sugar transporter genes and various effector genes, mainly expressed in haustoria. These findings indicate that the primary site of action of flutianil might be in the haustoria.     

转GhB301基因棉花响应枯萎病菌侵染的转录组分析

乙烯响应因子(ethylene responsive factor, ERF)可以激活或者抑制下游病程相关蛋白基因的表达,在植物抗病信号转导途径中发挥着重要作用。为探究ERF-B3亚组基因GhB301在棉花抗枯萎病中的分子调控机制,本研究利用已获得的转GhB301基因棉花株系,通过孢子悬浮液蘸根的方法对转GhB301基因棉花株系(N)和野生型对照(WT)进行接菌处理,抗病性鉴定结果表明,过表达GhB301的N株系增强了对枯萎病的抗病性,其病情指数为14.77,显著低于WT(病情指数为37.50);枯萎病菌侵染0、6、12、24、48 h后,利用RNA-seq技术对N和WT的根部组织进行测序分析,共得到273 111 170个clean reads,其Q30均大于87.64%,将clean reads与陆地棉参考基因组TM-1比对,获得了14 021个差异表达基因(DEGs)。与WT相比,转基因株系能够在病原菌侵染后更快速地做出响应。GO及KEGG富集分析发现共有135个DEGs参与氧化还原过程,67个DEGs参与防御反应,31个DEGs参与苯丙烷类生物合成,推测这些DEGs可能与转基因棉花的枯萎病抗性增强存在密切关系。本研究结果为阐明GhB301基因响应棉花枯萎病菌侵染规律奠定了基础。     

基于银鲳RNA－seq数据中SR标记的信息分析

[目的]开发银鲳分子标记技术。[方法]通过对银鲳（Pampus argenteus）进行高通量转录组测序（RNA－seq ）获得银鲳转录组原始试验数据,经过拼接后,获得3715603条unigene序列。采用生物信息学分析软件MISA对所有unigene进行简单重复序列（ simple se-quence repeat,SSR）位点鉴定。同时,利用软件对银鲳转录组SSR的多态性进行评价。[结果]银鲳转录组水平上,共鉴定出107007个SSR位点,分布在97289条unigene中,发生频率为2．62％,SSR平均密度为476个／Mbp。在银鲳转录组SSRs中,单核苷酸与二核苷酸重复序列为主要重复类型,分别占总SSRs的48．14％和34．10％。银鲳转录组数据中SSR序列共包括424种重复基元类型,单核苷酸重复基元A占较高比例,占同一重复类型SSRs的49．57％,二核苷酸重复基元TG／AC和三核苷酸重复基元GAG／AAC是优势重复基元,分别占同一重复类型SSRs的42．43％和9．61％。重复序列长度在12 bp以上的SSR标记位点数占总SSR的76．95％,具有丰富的多态性。[结论]银鲳SSRs位点具有极大的可开发性,可为银鲳遗传多样性研究、遗传图谱构建及分子辅助育种提供有效工具。     

玉米pTAC2影响苗期叶片叶绿素合成的转录组分析

【目的】叶绿素是参与光合途径最为重要的光合色素。叶绿体的发育及叶绿素的合成在很大程度上依赖于质体基因组与核基因组之间的双向信号传导来精确协调基因表达。通过对白化表型的CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因阳性纯合突变材料进行RNA-seq研究,筛选和鉴定参与叶绿素合成的相关基因,为明确叶绿素的合成途径奠定基础。【方法】以CRISPR/Cas9-ZmpTAC2玉米转基因编辑纯合突变株系为研究材料,使用透射电镜观察叶绿体超微结构和分光光度法测定叶片叶绿素含量,确定叶绿体发育状态及叶绿素合成情况。对转基因阴性材料(CK)和CRISPR/Cas9-ZmpTAC2转基因纯合编辑材料(zmptac2)苗期叶片取样进行转录组测序。通过生物信息学分析,寻找CK与zmptac2间差异表达的基因;qRT-PCR对差异表达基因进行验证。通过酵母双杂交筛选与玉米pTAC2互作的蛋白质。【结果】共获得15株T0转基因植株,包括绿色植株(7株)和白色植株(8株)。绿色幼苗中3株为转基因阴性材料,4株为转基因阳性(2株为未编辑,2株为杂合编辑突变),白色植株(8株)均为转基因阳性纯合编辑。与CK相比,突变体(...     

牛胚胎角芽组织基因表达特征分析

[目的] 通过基因表达特征的分析,揭示在形成牛胚胎角芽组织中起关键作用的基因和通路,从而更深入地了解角芽发育过程中的分子机制。[方法] 基于牛胚胎角芽组织、额部皮肤组织、脑、心脏、肾、肝脏、肺、瘤胃、骨骼肌、脾脏的转录组测序数据,利用主成分分析(PCA)、差异表达基因分析和基因富集分析来解析角芽组织的基因表达特征。 [结果] 多组织基因表达比较鉴定到810个角芽组织特异高表达基因。主成分分析表明牛胚胎角芽组织与额部皮肤组织的基因表达模式最为相似,但存在1695个显著上调基因（校正p<=0.05), 这些基因功能富集到与神经和骨发育相关的通路。[结论] 从多组织比较、角芽组织和额部皮肤的差异比较两个方面分别鉴定了角芽组织的基因表达特征,角芽组织特异高表达基因富集到骨、神经和皮肤发育相关通路,暗示着角芽组织发育涉及多组织协同,具有复杂的调控机制。     

玉米Glyco-hydro-16糖苷酶家族全基因组的鉴定及其遗传分化

【目的】全基因组水平鉴定玉米Glyco-hydro-16家族,分析该家族基因在不同组织中的表达模式以及在不同玉米杂种优势群中的遗传分化。【方法】根据Glyco-hydro-16家族相对保守的序列及结构域,构建Glyco-hydro-16家族的隐马尔科夫模型文件（Glyco-hydro-16.hmm）,利用hmmersearch程序在玉米全基因组中进行比对,获得玉米中含有该家族保守结构域的所有序列。通过Blast2GO进行功能注释,利用蛋白质序列构建该家族的系统发育进化树。使用玉米自交系B73不同组织及不同发育时期的RNA-seq数据库分析该家族基因的表达模式。根据该家族基因在染色体上的位置筛选SNP标记,计算其在不同玉米杂种优势群间的群间遗传分化系数（genetic differentiation coefficient,Fst）,分析其遗传分化。【结果】根据该家族相对保守的序列及结构域,在全基因组水平共鉴定出34个玉米Glyco-hydro-16家族成员,注释表明所有基因都是木葡聚糖转移酶/水解酶基因,3个保守性较高的Motif区段存在于该家族所有成员中。通过系统发育关系和序列相似性将该家族分为8个亚家族,每个亚家族有2-8个基因,分布在除第3和第6染色体外的其他8条染色体上,在第2、第5及第10染色体上成簇分布。该家族在禾本科作物中同源性较高,与拟南芥分属不同的分支,但只有3个玉米成员（AC210669.3、GRMZM2G413006和GRMZM2G166944）被划分到禾本科分支中,其他玉米成员被划分到单独的分支中。通过表达谱分析表明该家族成员在玉米中均有表达,但在不同组织中的表达水平有差异。为解析该家族基因在不同玉米种质资源中等位基因的变异,根据玉米Glyco-hydro-16家族基因在染色体上的位置筛选SNP标记,计算其在玉米杂种优势群SS及NSS间的群间遗传分化系数。结果显示,共有10个该家族基因所处位点的Fst值高于阈值0.15,达到高度分化水平,分别位于第1、第2、第4、第5、第7以及第9染色体上。其中,位于第2染色体上的GRMZM2G091118相应位点的Fst值为0.52,表明该位点在SS群和NSS群间的群间遗传分化度极大。【结论】通过全基因组扫描在玉米中鉴定出34个Glyco-hydro-16家族成员,均为木葡聚糖转移酶/水解酶基因,在不同组织中,其表达模式不同,可能参与不同生理发育过程。部分该家族成员所处位点在玉米杂种优势群SS和NSS间的等位基因分化极大。