沙葱萤叶甲卵滞育的转录组学分析

【目的】建立沙葱萤叶甲Galeruca daurica滞育卵转录组数据库,挖掘卵滞育相关的基因以及代谢和信号通路,在转录组水平探讨卵滞育的分子机制。【方法】采用Illumina NovaSeq6000高通量测序平台对沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵进行转录组测序,并进行生物信息学分析;利用DESeq软件分析沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵中的差异表达基因,对差异表达基因进行KEGG通路富集分析;利用qRT PCR技术对10个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】基于沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵转录组测序结果,共获得53 389个unigene,其中差异表达基因2 145个,24个差异表达基因与保幼激素信号及脂肪酸生物合成和降解相关。与解除滞育卵相比,滞育卵转录组中1 297个基因上调表达,富集于124条KEGG通路,其中核糖体通路显著富集;848个基因下调表达,富集于73条KEGG通路,其中MAPK信号通路和糖胺聚糖生物合成通路显著富集。qRT-PCR结果表明,随机选取的10个差异表达基因的表达趋势与RNA-Seq转录组测序结果完全一致。【结论】保幼激素,脂肪酸生物合成和降解,核糖体,MAPK信号及糖胺聚糖生物合成等通路可能在沙葱萤叶甲卵滞育调控中起着重要的作用。     

牛RXRG基因遗传变异与双胎性状的关联分析

以视黄素X受体基因g(retinoid X receptor-gamma, RXRG)作为牛双胎性状的候选基因, 运用测序法寻找牛RXRG基因SNPs, 筛查到一个新的多态位点A1941G, 该位点位于3′UTR。运用PCR-RFLP法验证并分析该位点在鲁西牛双胎群体和单胎群体及中国西门塔尔牛、安格斯牛和西蒙杂交牛单胎群体间的多态性, 结果表明, 在鲁西牛双胎和单胎群体中分布A、B两个等位基因,处于中度多态。经χ2适合性检验, 鲁西双胎牛群体在该位点未达到Hardy-Weinberg平衡状态(P < 0.05)。将鲁西牛群体的A1941G位点的基因型效应与双胎性状进行关联分析, 卡方独立性检测结果显示, 基因型分布在鲁西单、双胎牛群体上差异达到极显著水平(P < 0.01)。     

新疆褐牛和安格斯牛公犊脂代谢相关肉品质性状的比较

动物体脂沉积具有明显的时空变化特征,且与其肉品质性状密切相关。新疆褐牛是我国著名的肉乳兼用培育品种,但与国外优良肉牛品种相比,其脂代谢相关肉品质性状的生长发育变化以及其相关调控基因的表达变化缺乏系统研究。本研究以相同饲养条件下安格斯肉牛和新疆褐牛3月龄公犊为对象,对其屠宰性状、不同脂肪组织形态测量指标、背最长肌和脂肪组织中脂肪酸合成酶(FASN)、脂肪酸结合蛋白4(FABP4)、激素敏感脂酶(HSL)、脂蛋白脂酶(LPL)和瘦素(LEP)基因的m RNA及其蛋白表达以及血清中其激素水平进行了测定。以期为后续的品种比较研究提供早期生长发育变化基础。结果为:(1)安格斯公犊肉骨比极显著高于新疆褐牛(p0.01),而肋脂厚和眼肌面积显著小于新疆褐牛(p0.05)。(2)安格斯肉牛心周脂肪和网膜脂肪组织中的脂肪细胞面积/单位面积脂肪细胞数量之比显著高于新疆褐牛(p0.05)。(3)在背最长肌和肾周脂肪中安格斯牛的FASN基因mRNA表达量均呈现出显著(p0.05)和极显著(p0.01)低于新疆褐牛的一致性变化;而在心周脂肪中则呈现安格斯公犊极显著高于新疆褐牛的相反变化(p0.01)。此外,在心周脂肪中安格斯牛的LEP和LPL基因的m RNA表达量极显著(p0.01)和显著(p0.05)高于新疆褐牛,而在肾周脂肪中安格斯牛的LPL、HSL和FABP4基因的mRNA表达量均极显著低于新疆褐牛(p0.01)。在心周脂肪组织和肾周脂肪中安格斯牛的LPL蛋白表达量极显著(p0.01)和显著(p0.05)高于新疆褐牛;(4)安格斯公犊血清5种激素浓度均显著(p0.05)或极显著(p0.01)低于新疆褐牛。除LEP外,该结果与肾周脂肪中其余4种激素编码基因的mRNA相对表达量变化一致。本研究结果表明,三月龄新疆褐牛体脂沉积能力大于安格斯牛,而产肉率有低于安格斯牛的趋势。体脂代谢相关基因及其蛋白表达的品种间差异主要体现在背最长肌、肾周、心周脂肪等组织。     

休哈塔假丝酵母转化木糖和葡萄糖为乙醇的发酵转录谱

[目的]探究木糖发酵典型菌株休哈塔假丝酵母在己糖和戊糖发酵中的转录谱及差异,筛选出与木糖利用和乙醇发酵代谢途径及调控相关的关键性酶和功能蛋白质基因.[方法]应用新一代高通量测序技术454 GS FLX Titanium分别构建了休哈塔假丝酵母木糖、葡萄糖发酵的cDNA文库,并进行De novo转录组的表达序列标签大规模测序和序列比较分析,进而挖掘出该酵母中参与木糖代谢和乙醇发酵的相关基因.[结果]分别对木糖和葡萄糖发酵样本进行二分之一RUN测序并各自得到60万条reads,序列平均长度400 bp.共拼接得到7250条(木糖)和7168条(葡萄糖)contigs,并利用BLAST对木糖样品和葡萄糖样品中的2421个基因(contig)和2456个基因(contig)进行了功能注释和GO分类.通过两个文库间的序列对比分析,共发现158个基因属于差异表达状态(P＜0.05).基于经典的糖酵解及乙醇发酵途径筛选出与木糖乙醇发酵相关的候选基因,并且比较分析其转录水平的差异.[结论]基于大规模转录谱测序和比较分析首次筛选出休哈塔假丝酵母中参与木糖代谢和乙醇发酵的基因群,可为后续的分子生物学及代谢调控研究提供基础数据.     

紫背天葵叶和花中花青素合成相关转录组基因分析

为获取紫背天葵(Gynura bicolor D C.)花青素合成代谢相关调控基因信息,该试验以紫背天葵叶片为材料,以其花朵为对照,进行转录组测序,并进行CHS、CHI、F3H等8类合成酶基因以及MYB、bHLH及WD40等3类转录因子检索,从中选取8个相关差异表达显著调控基因进行qRT-PCR验证分析。结果显示:(1)在紫背天葵中共获得72个花青素合成酶信息,其中差异表达明显的有1个F3′H和2个3GT下调,9个F3H基因中有上调基因4个和下调基因5个。(2)在紫背天葵中获取到238个MYB、113个bHLH和219个WD40转录因子,这3类转录因子中差异表达明显的分别为22个、16个和7个。(3)qRT-PCR结果显示,所选取的8个花青素合成相关调控基因,在紫背天葵叶及花朵中的下调表达趋势与转录组测序结果完全一致,但不同基因差异表达趋势略有不同。研究表明,在紫背天葵叶片和花朵中所存在的大量花青素合成代谢调控基因中,只有少量差异表达显著,但转录因子相比合成酶的调控更为复杂。     

黑须污蝇不同发育阶段转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】建立黑须污蝇Wohlfahrtia magnifica转录组数据库,挖掘黑须污蝇基因数据,为更深入地研究双峰驼阴道蝇蛆病提供理论依据。【方法】采用高通量测序平台Illumina HiseqTM4000对黑须污蝇幼虫、蛹和成虫进行转录组测序,并进行生物信息学分析。利用黑须污蝇幼虫、蛹和成虫转录组数据,通过基因差异表达分析以及GO功能显著性富集分析的方法筛选出嗅觉相关基因,并通过荧光定量PCR技术对黑须污蝇幼虫、蛹和成虫中OBP99b,OBP56a和OBP99a 3个嗅觉相关基因表达水平进行验证。【结果】结果显示,每个黑须污蝇样本的转录组数据量在4.96 Gb以上,G+C含量在35.35%以上,Q20含量在97%以上。与NCBInr, GO, KEGG, Pfam, Swiss-Prot和eggNOG数据库进行对比,共注释到73 303条unigenes。其中eggNOG数据库注释到的unigenes最多,为35 066条,分布在23个蛋白功能中,其中的翻译修饰、蛋白质周转的unigenes所占比例较大;GO数据库注释到的unigenes数为29 193条,功能包括分子功能、细胞组分、生物学过程三大类50个分支,其中参与生物学过程和氧化还原过程的unigenes比例较大;KEGG数据库注释到的unigenes数为15 068条,其中参与信号转导过程的unigenes比例较大。上述数据表明该转录组测序结果较好,为后续研究奠定了基础。依据黑须污蝇幼虫、蛹、成虫转录组数据筛选到30个嗅觉相关基因,其中包含9个气味结合蛋白(OBP)基因,进一步基因注释发现OBP99b,OBP56a和OBP99a基因在黑须污蝇不同发育阶段表达差异显著(|log2FC|>1,P<0.05),这在荧光定量PCR分析结果中得到了验证。【结论】本研究获得了黑须污蝇幼虫、蛹和成虫转录组数据,筛选出黑须污蝇各发育阶段嗅觉相关基因,并验证了OBP99b,OBP56a和OBP99a基因在黑须污蝇幼虫、蛹和成虫3个发育阶段差异表达,为防治双峰驼阴道蝇蛆病提供了新思路。     

谷子 MADS-box基因家族的鉴定和表达分析

MADS-box基因是真核生物中一类重要的转录因子,参与调控多项植物的生长发育过程。然而关于谷子穗发育的MADS-box基因研究比较少。本研究使用序列相似性检索,在Phytozome 13.0数据库中筛选并且鉴定出了68个谷子MADS家族成员,并对这些家族成员的物理化学性质、系统发育树、染色体定位、表达谱等进行了全面的分析。结果表明,谷子MADS家族成员在染色体上分布不均匀,可以分为5个亚族。通过组织特异性表达谱分析得到,多数MADS基因在穗中表达量要高于其他器官。此外利用转录组测序技术对发育初期的谷穗和成熟期的谷穗进行了转录组测序分析,筛选到数个与谷穗分生组织发育相关MADS-box基因。为进一步揭示MADS-box基因在谷子穗发育过程中的作用奠定了重要的基础。     

牦牛体外成熟卵母细胞差异转录组学研究

卵母细胞体外成熟环节是现代繁殖育种技术的基础环节,体外成熟的MⅡ期卵母细胞的质量直接影响了卵母细胞的后续受精及受精卵卵裂.由于卵母细胞的发育成熟是一个涉及大量基因转录调控的复杂过程.因此,转录组学研究是了解卵母细胞发生发育的关键.本研究以高海拔地区的特有牛属动物牦牛(Bos grunniens)卵母细胞作为研究对象,应用RNA-seq技术对牦牛GV期卵母细胞及体外成熟MⅡ期卵母进行转录组学测序及比对分析.经深度测序后,各获得一个包含51380686条过滤测序序列(cleanreads),4624261740碱基(bp)的GV期牦牛卵母细胞测序文库和一个包含50303412条过滤测序序列(clean reads),4527307080碱基(bp)的MⅡ期牦牛卵母细胞测序文库.基因覆盖率统计表明,GV期和MⅡ期文库中分别有16719条和16339条牦牛基因得到转录.通过比较分析MⅡ和GV期转录组数据,共筛选出4767个差异表达基因,其中1418个基因表达量上调和3349个基因表达量下调.GO功能分类注释显示,差异基因与"代谢过程"等生物学过程存在密切关联,同时结合分子功能相关类别等分子事件表现活跃.按表达量上调和下调分别对差异基因进行KEGG通路互作分析,结果表明,凋亡通路、内吞通路及代谢通路是上调的关键调控通路,而代谢通路、丙酮酸代谢、黏着斑及氧化磷酸化是下调的关键调控通路,其中代谢通路在上调及下调通路互作中均起关键调控作用.进一步对代谢通路进行分析,结果表明,组氨酸代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢及谷胱甘肽代谢是整个代谢通路的关键调控节点。此外,本研究发现,在牦牛卵母细胞体外成熟过程中,与免疫相关的白细胞介素家族及干扰素家族基因发生了显著差异表达.该研究结果为进一步解析牦牛卵母细胞发育的分子机制及全面了解牦牛繁殖的特异性提供了基础.     

建兰花色形成的分子调控机理研究

为探究建兰花色形成的分子调控机理,该研究以同株建兰黄绿色、红色花瓣为实验材料,采用高通量Highseq测序技术进行转录组文库构建,从基因水平探索花色物质的合成代谢通路及关键调控基因的转录活性。结果表明:(1)转录组测序共获得131 110 030条过滤序列(Clean Reads)、106 479条单基因(Unigenes),通过NR、GO、COG、KEGG等公共数据库比对,获得了29 748个有注释信息的Unigenes。(2)建兰黄绿色花瓣与红色花瓣中包括20个类黄酮合成代谢相关差异表达基因,与黄绿色建兰花瓣相比,红色花瓣中776个基因转录表达量上升,589个基因转录表达量下降,在KEGG数据库被注释到93条代谢通路,涉及6条类黄酮合成代谢相关的途径,共20个差异表达基因(83Unigenes)。(3)QRT-PCR分析显示,所选20个基因在建兰2种颜色花瓣中的表达量比值趋势与转录组FPKM比值趋势一致,表明该研究获得的转录组数据具有较高的参考价值;其中分支酸、苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟化酶、4-香豆酸:辅酶A连接酶基因表达上调,有利于类黄酮前体积累;查尔酮合成酶、二氢黄酮醇还原酶、花青素合成酶基因在黄绿色花瓣中几乎不表达,在红色花瓣中表达明显上调,可能与建兰花色形成相关。     

10个牛品种线粒体12S rRNA基因多态性分析

以鲁西牛、渤海黑牛、大别山牛、南阳牛、晋南牛、秦川牛、中国西门塔尔牛、日本和牛、海福特牛和安格斯牛10个牛品种共计353头牛为研究对象,利用单链构象多态性（SSCP）分子标记方法对其线粒体DNA 12S rRNA基因进行了多态性分析,结果发现该基因出现分布频率不同的3种单倍型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）,其中单倍型Ⅰ出现的频率最低,仅在晋南牛1个个体中发现;单倍型Ⅱ在中国本地黄牛中都存在,在中国西门塔尔牛中的分布频率很低,但在3个国外品种海福特牛、安格斯牛和日本和牛中不存在;单倍型Ⅲ在这10个牛品种中均有分布,但以国外品种最丰富。计算平均多态信息含量,发现我国地方品种在0.232～0.423之间,基本属于中度多态,说明我国地方黄牛品种在12S rRNA上多态性比较丰富,国外品种较为贫乏;但是单倍型Ⅰ频率很低有丢失的趋势,需要对其进行保护。