火炬松热胁迫cDNA文库的表达谱分析

以火炬松热胁迫cDNA文库的EST序列为材料,对EST序列进行聚类、拼接等处理后,再进行Blast同源比对以及基因GO注释分析。研究结果如下:从Forest TreeDB数据库中下载了火炬松热胁迫cDNA文库的所有EST序列,共4 283条。EST序列经CAP3拼接后,获得2 062个UniGene,其中934个Contig,1 128个Singletons。对UniGene进行同源检索,按照GO的分子功能、生物过程和细胞组分三个不同分类角度分类,被赋予功能的基因数累计达4 661个,但365个(17.7%)的序列与核酸和蛋白数据库无序列同源性,即17.7%为新发现的基因。经对所有具有功能的基因研究发现,受外界胁迫表达的抗逆相关基因含量较高。上述研究结果对于研究火炬松热胁迫基因表达特征与抗逆分子机制具有一定的借鉴价值,以及开发火炬松新分子标记与开展分子辅助育种具有一定的指导意义。     

猪脂肪组织表达序列标签(ESTs)大规模测序及分析

利用大规模DNA序列测定的方法,对猪脂肪组织进行了表达序列标签(Expressed Sequence Tag,EST)序列测定,获得高质量EST共7790个,并对此进行了初步分析。使用STACK-PACK软件进行聚类分析,得到4354个基因聚类,包括3609个单拷贝基因和745个多拷贝基因;将候选基因序列用BlastN与nr库进行比较(e=1e-10),从4354个候选基因中得到2712个已知基因,其中单基因为1987个,多拷贝基因为725(3694克隆)个;未知功能基因和新EST有2109个克隆。根据BlastN结果,利用基因组文库添加序号(GenBank Accession No．)为索引,构建了猪脂肪组织已知功能基因表达谱。从基因表达谱可以看出,在猪脂肪组织中参与代谢的基因所占比例最高,在某些方面也显示了脂肪组织旺盛的代谢活性。同时发现在猪脂肪组织中主组织相容性抗原(Major Histocompatibility Complex,MHC)或与MHC相关的基因表达丰度很高。其中单拷贝基因181个,多拷贝基因44个,共计257个克隆,占细胞机体防御(cell and organism defense)总数的44．9％。占总已知基因数的5.4％。提取出全部与MHC相关的EST序列(257个克隆),发现所有EST的部分序列(长约200个碱基),几乎分布在每一个已知猪BAC的所有编码序列上。据此推测,构成MHC的这些EST序列中,有一段长约200个碱基(200bp)的碱基序列高度保守,MHC基因中每一段编码序列都包含有这一段序列。这些MHC序列虽然在不同的BAC上其蛋白的域不同,但均为高度保守区域,并且都与免疫功能密切相关。猪脂肪中如此大量表达的MHC部分保守序列,由于与免疫功能高度相关,在MHC基因的传递过程中,可以反复复制,并能够稳定遗传。     

基于EST数据的水稻基因表达大规模初步分析

EST序列代表了组织基因表达的转录信号,本研究尝试开发简单高效的大规模EST分析方法,从NCBI下载水稻(Oryza sativa)的所有EST序列并进行分析以获取水稻发育过程基因表达的重要信息。通过进行blast比对和phrap拼接分析,及利用Unix文本过滤方法,从EST序列拼接获得了3万多个重叠群序列。进一步将重叠群序列与NCBI核酸数据库进行比对获得了各个序列的注释信息。从重叠群的组织表达初步挖掘中发现花药的表达数量最多,为下一步探讨水稻发育器官特异表达基因调控打下了重要基础。     

白桦雌花序抑制性消减文库构建及EST分析

为研究白桦雌花序发育过程中特异基因的表达,以白桦雌花序样品为tester,雄花序样品为driver,利用SMART策略构建了白桦雌花序抑制性消减（SSH）文库。构建SSH文库的重组率为72%,插入片段的平均长度为400 bp左右。随机挑选文库克隆测序,获得150条EST序列,这些序列被GenBank的dbEST数据库收录,收录号为EE284580-EE284681,EE595316-EE595363。通过BlastX对EST进行功能注释,并对其中同源性较高的111条EST按功能进行分类,EST功能涉及了代谢、细胞防御、转录调节、能量代谢及信号传导等途径。发现了多个已知的控制花发育相关的EST,它们占已知功能EST的21%其功能涉及到调控花序形成和花分化、调控花粉与柱头亲和性以及调控花粉管发育等,包括MADS-box、S-locus F-box等基因。这些EST的获得为了解白桦花期基因表达,白桦花发育相关基因克隆和功能解析奠定了基础。     

山羊不同组织来源EST片段的生物信息学分析

利用生物信息学方法,对GeneBank中截至2006年9月收录的全部来源于山羊基因的共计637条表达序列标签（EST）进行了综合及分类分析。结果显示,在来源于绒山羊含毛囊皮肤的392条EST序列中有48条为编码角蛋白或角蛋白关联蛋白的基因;在乳腺来源的245条EST中则无此类基因,而是如免疫球蛋白基因、维生素转运蛋白基因、MHC等诸多种类基因,以免疫和酶类居多。两类不同组织来源的FST相应基因相似之处最显著的是编码核糖体蛋白的基因,其中含毛囊皮肤组织的EST中有15．1％,乳腺组织为21．6％,并且有两种不同组织来源的EST组成的26条基序（contigs）中,编码核糖体蛋白的有17条,高达65．4％。     

中国地方品种香猪的肌肉特异组织表达序列标签(ESTs)的

通过构建香猪肌肉组织cDNA文库,并在文库中随机挑选克隆进行测序的方法,获得了131个香猪肌肉EST序列.在这131个EST序列所代表的109个单一克隆中,有99个为人类及其他物种的同源序列,3个为已知的猪的ESTs,7个为未知ESTs.对这10个已知、未知ESTs进行开放阅读框预测并进行B1ast分析,没有找到高度同源的氨基酸序列.对上述EST所对应的基因功能分析结果表明,除去27.27%的EST未能分类外,克隆到的EST大多来自与基因/蛋白的表达调控相关的基因(占45.46%).来自具有其他功能的基因的EST依次是细胞代谢占10.10%、细胞结构/迁移占10.10%、细胞/机体防御占5.05%和细胞信号/传导占2.02%.没有发现和细胞分裂相关的已知功能基因.本研究结果为中国地方品种香猪提供了第一个骨骼肌的基因表达谱,为今后寻找猪肌肉生长和肉用品质的候选基因奠定了基础.     

家蚕五龄幼虫后部丝腺细胞EST的测定和基因表达谱分析

以C108蚕品种五龄第1天和第5天的后部丝腺为材料, 依靠EST分析探讨了有关后部丝腺细胞合成分泌丝素蛋白基因的表达调控问题. 研究结果发现, 测得的9948条EST序列, 经序列拼接分析得到2861个一致性序列, 其中, 重叠的EST群有911个, 单条序列有1950个; 被注释的一致性序列达1335个, 未被注释的一致性序列达1526个; 55.89%, 共5560条与Mita等人发表的家蚕后部丝腺细胞EST没有同源性; 五龄第1天得到的重叠的EST群数和单条序列数都要比五龄第5天的多约1倍; 重叠的EST群组成大小大于50的基因仅占所有一致性序列的0.5%左右, 基因表达的频率开差非常大, 主要表达的基因是与丝素组成和丝素分泌合成有关的基因; 五龄第5天基因表达量与第1天相比, 丝素重链基因高18倍, 丝素轻链基因高9倍, 丝素P25基因高8倍; 经功能注释分析, 被赋予担负细胞组分功能的基因达508个, 担负酶功能的基因达315个. 结果暗示了五龄第1天的基因表达除了作用于丝腺细胞的生长外, 主要是为丝素蛋白合成分泌作准备, 五龄第5天的基因表达主要是合成分泌丝素蛋白; H链、L链和P25蛋白实际可能并没有按6︰6︰1比率构成复合体, 或H链结构特殊, 不易通过EST技术检测到. 在2861个基因中将有相当部分基因参与丝素蛋白的合成与分泌, 说明家蚕后部丝腺细胞合成、分泌丝素蛋白这一生命过程比以前了解的要复杂得多.     

用基因芯片技术分析铝胁迫下小麦的基因表达谱

目的:采用基因表达谱分析方法,探讨小麦耐铝的分子机理。方法:利用抑制消减杂交(SSH)技术,以小麦的铝敏感品种Chisholm及其耐铝近等基因系Chisholm-T(其耐铝性来自小麦品种Atlas66)的根尖为材料,构建了2个铝胁迫后的SSHcDNA文库,共含有1628个表达序列标签(EST),利用这些EST制作了小麦根系的cDNA基因芯片。以cDNA基因芯片为平台,在铝胁迫后6h、1d、3d和7d,分别比较Chisholm和Chisholm-T之间的基因表达谱差异。结果:在各个时间点,耐铝和不耐铝小麦材料之间约有5%的EST表现出差异表达。对所有差异表达的EST进行测序分析,序列数据经Pipe-Online2.0进行毗连序列群(contig)拼接,发现只有8.3%的重复序列。结论:SSH是一种非常有效的差减和均一化的建库方法。对有功能注释的差异表达基因进行功能分类分析,表明这些基因参与了植物体内的电子传递、信号传导、植物保护和次生物质的代谢活动。     

中国地方品种香猪的肌肉特异组织表达序列标签（ESTs）的分析

通过构建香猪肌肉组织cDNA文库,并在文库中随机挑选克隆进行测序的方法,获得了131个香猪肌肉EST序列。在这131个EST序列所代表的109个单一克隆中,有99个为人类及其他物种的同源序列,3个为已知的猪的ESTs,7个为未知ESTs。对这10个已知、未知ESTs进行开放阅读框预测并进行BlastX分析,没有找到高度同源的氨基酸序列。对上述EST所对应的基因功能分析结果表明,除去27．27％的EST未能分类外,克隆到的EST大多来自与基因／蛋白的表达调控相关的基因（占45．46％）。来自具有其他功能的基因的EST依次是细胞代谢占10．10％、细胞结构／迁移占10．10％、细胞／机体防御占5．05％和细胞信号／传导占2．02％。没有发现和细胞分裂相关的已知功能基因。本研究结果为中国地方品种香猪提供了第一个骨骼肌的基因表达谱,为今后寻找猪肌肉生长和肉用品质的候选基因奠定了基础。     

猪CFL2b 基因cDNA克隆初步分析

利用基因表达谱芯片分析法筛选出与大白猪高肌肉产量-肌纤维形成有关的CFL2b基因.参考人和小鼠CFL2b基因序列,采用SMART-RACE技术结合EST序列拼接技术,从猪骨骼肌肌肉中首次克隆了猪CFL2b的全长cDNA序列（GenBank登录号EU561660,EU561661）,Northern杂交检测CFL2b基因 mRNA.结果表明,猪CFL2b基因含有2个转录本,长转录本3　012 bp,短转录本1　466 bp .CFL2b基因在多种真核生物中都有表达,且编码区序列非常保守,开放式读码框501 bp编码了166个氨基酸的蛋白质.氨基酸序列分析表明,猪CFL2基因与人和小鼠氨基酸同源性分别为100%和99.1%.核苷酸序列相似性分别为88.1%和74.9%.     

抗口蹄疫病毒相关基因的筛选及分析

口蹄疫是一种烈性传染病,其广泛流行给社会造成了巨大经济损失。为了研究口蹄疫灭活疫苗免疫的分子机制,同时也为抗口蹄疫病毒药物的研制奠定基础,本研究应用mRNA差异显示技术,以PK-15细胞为材料,系统比较了口蹄疫疫苗刺激组（A组）和正常的PK-15细胞（B组）的基因表达情况,回收差异片段,经二次扩增并纯化后,得到30条ESTs。将30条ESTs采用以地高辛标记的反向Northern点杂交鉴定,将阳性条带克隆测序,筛选出8条ESTs,编号E1~E8,应用BLASTn工具将8条ESTs对核酸数据库nr和dbEST中所有序列进行了同源性分析,其中E1,E2分别与猪的热休克蛋白基因、猪的MHCⅠ类基因同源,序列相似性都达到100%。E3,E4,E5,E7分别与已有核酸数据库中的基因克隆或EST具有较高同源性,为已知的EST,但功能未知;E6,E8在数据库中没有发现与其相似性较高的序列,为新的EST。应用数据库资源将E5、E7进行电子延伸后,将延伸序列进行开放阅读框分析,又经TBLASTx分析发现E7蛋白质序列与猪的精氨酸酶Ⅰ类蛋白序列有很高同源性。将E1、E2、E4、E5序列进行了基因表达谱分析,对E6、E8用BLASTx工具对非冗余蛋白质数据库nr进行了相似性搜索,在其他物种中找到了相似的基因序列。本研究筛选出的热休克蛋白基因、MHCⅠ类基因、精氨酸酶Ⅰ类基因和其他未知功能基因可以作为抗口蹄疫病毒研究中的侯选基因,其具体的功能有待今后进一步研究。     

四类不同倍性鲫鱼在胚胎发育期间同工酶基因表达的比较分析

用聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳比较分析了单倍体、二倍体、三倍体和复合四倍体4类不同倍性鲫鱼以及单倍体和二倍体鲤鱼在胚胎发育时期4种同工酶(EST,LDH,MDH,SOD)酶谱。结果表明,单倍体鲫鱼和单倍体鲤鱼胚胎与各自的二倍体胚胎相比,同工酶酶谱看不出差异;天然三倍体银鲫胚胎的MDH和SOD同工酶酶谱与二倍体鲫相似,但EST和LDH同工酶比二倍体增多了酶带,有的酶带如EST5和EST6还可在鲤鱼胚胎中找到相应的表达产物,提供了天然雌核发育三倍体银鲫杂交起源的证据;复合四倍体由于含有鲤鱼的一个外来基因组,其胚胎的基因表达有些与杂种类似,在所分析的4种同工酶酶谱中,都可观察到来自鲤鱼基因的影响。此外,在由源于不同复合四倍体个体的卵子发育形成的胚胎间,还观察到同工酶基因表达的异质性。     

两种家猪心脏组织基因表达谱的分析

选取丹麦成年长白母猪的心脏、肌肉、主动脉、左心室和中国成年二花脸母猪心脏共5种组织,建立相应的cDNA文库,在此基础上测定了35180条表达序列标签。通过比较分析长白猪4种组织的基因表达,找出了长白猪心脏组织中3个显著高表达的功能群和47个显著高表达的基因。长白猪心脏组织在分子伴侣活动、马达活动和生理过程中表达的基因较多,47个显著高表达的基因都是和运动、运动调节、能量及保护有关的基因。两种家猪心脏组织表达差异显著的基因有74个,并且绝大部分是在长白猪心脏中表达更高,显示出长白猪心脏组织生理活动的高效与旺盛。     

microRNA在小鼠乳腺不同发育时期差异表达谱及作用

microRNA是一类大小约22个核苷酸的非编码RNA分子,是一种广泛存在的对基因表达进行微调的分子。microRNA可以通过与靶基因mRNA的特定位点结合,抑制该蛋白的合成或诱导该mRNA的降解,从而参与基因的表达调控。一般来源于染色体的非编码区域,由大约70个核苷酸大小的可形成发夹结构的前体经Dicer酶加工而来。这类小RNA在表达上具有组织和时间的特异性,是调节其他功能基因表达的重要调控分子,在生物的生长发育过程中发挥着重要作用。因此,虽然microRNA的研究仅有很短的历史,但已成为基因表达调控研究的热点领域。以中国昆明小鼠不同发育时期的乳腺组织为实验材料,应用芯片技术及荧光定量PCR技术,分析发育不同时期的乳腺组织microRNA差异表达图谱。本文研究发现microRNA在乳腺不同的发育时期表达图谱不同;与青春期、退化期比较,妊娠期、哺乳期有十余种microRNAs表达上调,20余种microRNAs表达下调;microRNAs在乳腺发育和泌乳周期中发挥重要的作用。     

一种新的EST聚类方法

该研究发展了一种EST（expressed sequence tag）聚类方法（ESTClustering）,用于分析大规模EST测序中所产生的大量数据,以获得高质量,非重复表达序列,该方法在聚类过程中采用MEGABLAST工具对一致序列进行序列同源比较,并用phrap程序对每一EST簇进行拼接检验。这一聚类策略能降低测序错误带来的影响,有效识别基因家族成员,并避免选择性剪接的干扰,与NCB（National Center for Biotechnology Information）的UniGene clustering）方法相比,ESTClustering的聚类结果可以更好地反映表达序列的多样性,用ESTClustering对112256条拟南芥EST聚类测试,产生23581个EST簇,其中13597个EST簇有对应拟南芥基因组编码序列,与该基因组中有EST作为依据的预测基因数目接近。应用该方法对收集的147191条水稻EST序列进行聚类,形成33896个EST簇。     

锥栗种仁转录组及淀粉和蔗糖代谢相关酶基因的表达分析

本研究采用高通量测序技术对淀粉积累高峰期的锥栗种仁进行转录组测序分析,对得到的Unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析,并进一步通过实时定量PCR方法分析了7个与淀粉和蔗糖代谢相关酶基因在锥栗种仁发育过程中的表达特征。结果显示:de novo组装后共获得53629条Unigene序列,序列平均长度为746 bp;通过与其他核酸、蛋白质数据库的Blast搜索比对,共26739条Unigene序列获得基因注释,占All-Unigene的49.86%;与COG数据库比对后将其注释的14413条Unigene序列划分成25类;GO功能注释的33926条Unigene基因共分成细胞组分、分子功能和生物过程3大类58个分支;与KEGG数据库比对结果注释的5277条Unigene序列划分为116条代谢通路;7个与淀粉和蔗糖代谢相关酶基因表达量变化趋势中,CH.29636(淀粉合成酶,SS),CH.11971(淀粉分支酶,SBE)两个基因随着种仁的发育呈现逐渐上升的趋势,而其余5个基因(CH.31302、CH.33690、CH.19238、CH.30128、CH.13088)表达量随着种仁的发育呈先上升后下降的趋势,该结果与锥栗种仁发育期淀粉和蔗糖的变化规律一致。这些信息为锥栗果实品质形成相关功能基因的研究提供了重要依据。     

基于冗余的序列检测东北虎表达序列标签数据多态性

以本研究室103测序获得的EST序列(expressed sequence tags)和公共数据库(GenBank)中下载的共29 832条东北虎EST序列为分析内容,利用生物软件DNA star对序列进行拼接,得到3 301个重叠群(contigs),含有4条EST以上的187条contigs (拼接序列)中,共获得489个候选SNP位点,其中颠换型、转换型和单碱基的插入与缺失分别为269个,182个和148个。SNP的平均出现频率为5.2 SNP/contig。采用Quality SNP软件,在22个EST重叠群中检测到90个可信度高的与生长发育相关的SNP。其中包括转换型31个,颠换型26个和缺失型33个。对含有SNP的基因进行了GO注释。共获得了689个注释。KEGG通路分析表明共有357条contigs被注释到了Enzyme commission (EC)号,这些基因参与了68条代谢通路。对所鉴定的SNP进行注释表明,本研究所开发的SNP将促进东北虎生长性状的分子基础研究。     

卵巢成熟期和退化期星斑川鲽脑垂体和下丘脑组织的转录组比较分析

为了解星斑川鲽（Starry Flounder,Platichthys stellatus）脑组织基因表达与卵巢发育调控的关系,发掘相关功能基因,研究提取卵巢成熟期和退化期星斑川鲽雌鱼脑垂体和下丘脑组织总RNA,运用HiSeq 2000高通量测序技术进行转录组测序分析。测序结果经拼接组装后共获得30640条Unigenes,Blast同源性比对显示,其中24128条Unigenes获得注释;经eggNog功能注释后29137条Unigenes序列分为26类,分别涉及信号转导、翻译机制等生理生化过程。KEGG pathway数据比对显示,卵巢成熟期涉及98种代谢途径,135条序列表达上调;卵巢退化期涉及192种代谢途径,648条序列表达上调。Unigenes表达量及表达差异分析表明在卵巢成熟期334条序列表达上调,卵巢退化期987条序列表达上调。获得功能注释的Unigene中,408条涉及生殖调控和内分泌调控,参与生殖调控的信号分子有1508条。试验采用实时定量PCR研究了涉及生殖调控和内分泌调控基因促性腺激素释放激素（GnRH）、神经激肽B（NKB）、促性腺激素（GtH）、促滤泡激素（FSH）、肿瘤转移抑制因子（Kiss）以及催乳素释放肽受体（PrRPR）在卵巢两个不同发育时期脑垂体和下丘脑的表达情况,结果表明除FSH外,其余均在卵巢退化期时期脑组织中表达升高,与转录组测序结果趋势一致。     

应用cDNA芯片分析79个新基因的人胚组织表达谱

大规模cDNA测序和生物信息学技术相结合,得到来自于商品化的人胚肾cDNA文库79个代表新基因的表达序列标签(EST).随后,采用高速度机械手制备这些cDNA的基因芯片,用于鉴定79个新基因的ESTs在20周、26周两个胚胎时期6种组织中的基因表达状况,以研究这些EST片段代表的新基因功能提供线索.通过芯片杂交及结果分析,得到同一个组织两个不同时相8个差异表达的基因,随后的RNA印迹分析的结果与芯片杂交的结果相一致.     

漆树EST-SSR引物开发

利用NCBI数据库进行漆树EST-SSR引物开发,从NCBI数据库中共下载漆树EST序列87 856条。利用MISA软件进行序列处理、拼接及聚类后,从87 856条漆树EST序列中拼接组装成3 979条非冗余序列,含SSR位点的EST序列出现频率占EST序列总数的4.5%,从3 979条非冗余序列中检测到487个SSRs微卫星位点,出现频率为12.2%。这些SSR位点中,三核苷酸和二核苷酸重复基元所占比例较高。采用Primer5.0软件,共成功设计50对EST-SSR引物,50对EST-SSR引物在25个漆树个体上均能扩增出清晰的电泳条带,其中18对引物检测出了多态性条带,扩增率达36%。