猪肌肉的转录组学研究进展

猪在中国的畜牧业及人类疾病的研究中有着不可或缺的作用,一方面猪提供了人类日常所需的肉类食物,另一方面在人类的器官移植方面的研究甚为广泛.因此,对于猪的各方面的研究都较为广泛,但在肌肉mRNA转录组方面涉及不深.转录组包括编码RNA和非编码RNA,根据测序结果,通过对不同品种的同位基因进行比较,用来分析相互之间的差异,进而分析不同的生物现象以及发病机制.利用这一特性,将国内外猪种的肌肉在生长过程中的编码RNA和非编码RNA进行研究,其潜在的意义是降低中国地方猪的脂肪含量.本综述旨在对转录组学、测序技术和转录组学研究以及猪基因的研究进行归纳,为进一步提高中国本土猪的瘦肉率提供了参考.     

封面说明

正植物雄性不育(Male sterility)通常是指雄蕊不能产生正常有功能的花粉,但雌蕊发育正常可接受其他花粉而受精结实。植物雄性不育不仅是杂种优势利用的重要工具,也是研究植物生殖发育的关键材料。随着高通量测序技术的发展与完善,利用高通量测序技术从转录水平分析败育发生的机理,为植物生殖发育及雄蕊败育机理的解析提供丰富的数据信息。目前在水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zeamays)、棉花(Gossypium hirsutum)等20多个物种中,包括细胞质雄性不育(Cytoplasmic male sterility、CMS)、化学诱导雄性不育(Induced male sterility)、     

细胞质雄性不育系转录组学研究进展

细胞质雄性不育是植物杂种优势利用的基础,也是研究线粒体基因与核基因之间相互作用的良好材料。采用DNA芯片和RNA测序技术进行转录组分析能够在同一个实验中分析和比较成千上万个基因,这为在基因组水平上更好地了解植物生长和发育机制以及遗传变异提供了可能。在细胞质雄性不育机理的研究上,通过转录组分析将获得详细的相关分子分析的信息,了解线粒体与核基因之间的相互调控作用方式,并有助于雄性败育机理的解析。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究进展

本文从线粒体基因组、线粒体基因、线粒体转录 RNA、 线粒体蛋白、转基因植物以及花粉败育机理六个方面详细介绍了植物细胞质雄性不育分子生物学研究的技术和方法。综述了植物细胞质雄性不育分子机理研究的进展,并对植物细胞质雄性不育分子机理的前景作了展望。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究进展

本文从线粒体基因组、线粒体基因、线粒体转录RNA、线粒体蛋白、转基因植物以及花粉败育机理六个方面详细介绍了植物细胞质雄性不育分子生物学研究的技术和方法。综述了植物细胞质雄性不育分子机理研究的进展 ,并对植物细胞质雄性不育分子机理的前景作了展望。     

转录组研究新技术:RNA-Seq及其应用

转录组是特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有RNA的集合。转录组研究能够从整体水平研究基因功能以及基因结构,揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。RNA-Seq作为一种新的高效、快捷的转录组研究手段正在改变着人们对转录组的认识。RNA-Seq利用高通量测序技术对组织或细胞中所有RNA反转录而成的cDNA文库进行测序,通过统计相关读段(reads)数计算出不同RNA的表达量,发现新的转录本;如果有基因组参考序列,可以把转录本映射回基因组,确定转录本位置、剪切情况等更为全面的遗传信息,已广泛应用于生物学研究、医学研究、临床研究和药物研发等。文章主要介绍了RNA-Seq原理、技术特点及其应用,并就RNA-Seq技术面临的挑战和未来发展前景进行了讨论,为今后该技术的研究与应用提供参考。     

不同恢复型大豆细胞质雄性不育杂种F_(1)的转录组分析北大核心CSCD

恢复系的恢复能力在三系杂种F_(1)的育性稳定中发挥着重要的作用。本研究以相同不育系为母本和不同恢复能力的强、弱恢复系为父本配制的2个大豆细胞质雄性不育杂种F_(1)为研究对象,在开花期对其不同大小的混合花芽进行转录组测序。经比较分析,共筛选出2060个差异表达基因(DEGs,differentially expressed genes),其中相对以强恢复系为父本配制的杂种F_(1),在弱恢复系为父本配制的杂种F_(1)中1446个差异表达基因下调表达,614个差异表达基因上调表达。qRT-PCR分析验证RNA-Seq结果是可靠的。对差异表达基因进行生物信息学分析,GO富集分析表明细胞外围、果胶酯酶抑制剂活性、果胶酯酶活性、细胞壁和外部封装结构等功能为主要的差异生物学功能;KEGG通路富集分析表明戊糖葡萄糖醛酸相互转化、植物病原相互作用和糖酵解/糖异生等通路为主要的差异代谢通路。根据差异转录学分析结果结合相关文献报道,推测大豆细胞质雄性不育杂种F_(1)的育性稳定性与花粉细胞壁发育、碳水化合物代谢和植物病原相互作用等相关基因有关,当环境条件变化导致其功能平衡打破时,将会出现不育及育性发生转变。本研究为从育性稳定性方面了解大豆细胞质雄性不育及育性恢复的分子机理提供了有价值的信息。     

地中海富盐菌中非编码RNA的鉴定与分析

【目的】通过转录组高通量测序技术(即RNA-seq),结合生物信息学分析和分子生物学方法,在组学水平鉴定极端嗜盐菌中可能的非编码RNA(nc RNA)。【方法】将培养至对数中期的地中海富盐菌在不同盐浓度下处理30分钟,提取RNA,进行链特异的转录组测序和5′端区分的转录组测序,通过生物信息学分析在全基因组范围内鉴定nc RNA,预测其转录边界;然后通过Northern blot和环化RNA反转录聚合酶链式反应(CR-RT-PCR)对部分预测的nc RNA进行实验验证。【结果】比较两种RNA-seq技术在不同培养条件下的RNA测序结果和对转录单元的精细分析,共鉴定到105个高可信度的nc RNA,并发现4个在不同盐度下表达差异较大的nc RNA,通过Northern blot和CR-RT-PCR验证了inc RNA1436和inc RNA1903的表达情况、转录本、转录起始位点及终止位点等。【结论】首次在组学水平鉴定了地中海富盐菌中的nc RNA,不同盐浓度刺激下部分nc RNA的转录差异暗示其有可能参与地中海富盐菌对盐胁迫的适应,高可信度nc RNA的组学发现为今后全面开展嗜盐古菌nc RNA的功能机制研究提供了基础数据及重要的切入点。     

高通量转录组测序技术及其在鳞翅目昆虫上的应用

转录组是指组织或者细胞在某一特定状态下转录出来的所有RNA的集合。高通量第2代测序技术使转录组学的研究模式发生了巨大的改变,所衍生出的转录组测序迅速成为研究非模式生物的先进技术。转录组测序能够在整体水平上探究细胞内基因表达的种类和数量,揭示在特定条件下机体生理生化发生过程以及其中的分子机理。本文简要阐述了转录组测序技术的基本概念、技术流程与原理,详细介绍了转录组测序在解决鳞翅目昆虫的分类、毒理、发育、与寄主互作以及非编码RNA调控等问题上做出的贡献,并对该技术现存的困难进行了系统的阐述并对其未来的发展趋势作出了简要的预测与剖析。     

温室白粉虱触角miRNA转录组分析及调控嗅觉相关基因miRNA的鉴定

microRNA(miRNA)是一类真核生物中内源性的非编码小RNA,在基因转录后水平调控靶基因的小分子.温室白粉虱(Trialeurodes vaporariorum)是一种危害多种蔬菜、花卉及农作物等的世界性害虫,可以导致植物细菌性病害的传播和流行,其触角对温室白粉虱的取食、行为和生长发育等起到了重要作用.本研究以温室白粉虱成虫触角为材料,通过Illumina高通量测序平台对其miRNA转录组进行测序,结合生物信息学分析,鉴定到83个已知miRNAs和38个新miRNA(novel_mirs),并对它们表达水平进行定量分析.此外,对已知miRNA种子序列碱基编辑情况进行了调查.最后,利用生物信息学工具对miRNAs进行靶基因预测和功能注释,获得了 miRNA-靶基因关系及调控嗅觉相关基因的miRNAs.本研究为深入探讨温室白粉虱触角miRNA中嗅觉相关基因的调控关系,了解昆虫嗅觉形成的分子机制提供了参考.     

竞争性内源RNA在转录后水平调控基因表达

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA)假说提出了一种RNA在转录后水平调控基因表达的机制,即信使RNA(message RNA,m RNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)、假基因(pseudogene)转录物及环状RNA(circular RNA,circ RNA)通过竞争结合相同的微小RNA(micro RNA,mi RNA)来影响靶基因RNA的稳定性或翻译活性,实现转录后水平的基因表达调节。这一全新的基因表达调控机制目前已在肌肉的分化、胚胎干细胞的分化、中脑的发育及癌症的转移等多个研究领域被发现,并且被证实参与多个生物学过程的调控。ce RNA这种以mi RNA为媒介实现RNA与RNA相互调控的机制,使得编码基因和非编码基因在全转录组范围内形成了一个庞大而精细的调控网络,增加了基因调控网络的复杂性。文章就ce RNA的分子类型、ce RNA机制所涉及的生物学功能、影响ce RNA机制的重要因素及ce RNA调控网络预测这几个方面进行综述。     

基于RNA-Seq高通量测序技术的牦牛卵巢转录组研究:进一步完善牦牛基因结构及挖掘与繁殖相关新基因

RNA-Seq作为近年来新发展起来的高通量转录组测序技术,为大规模转录组学研究提供了一种全新的且更为有效的方法.目前该技术已广泛应用于转录组学中多方面的研究,尤其近年来,该技术在进一步完善基因结构信息及挖掘新转录本及新基因方面的功能也逐渐受到关注.本研究以牦牛卵巢组织作为研究对象,应用RNA-Seq技术对其进行高通量转录组测序分析,经测序后得到了一个包含26826516条过滤后测序读数,4828772880 bp的卵巢测序文库,比对分析显示,有16992条牦牛基因发生表达,其中3734条基因存在不同类型的可变剪接.功能分析表明,这些表达基因涉及多种GO分类及KEGG通路.进一步分析转录组数据发现,共有7340个基因的5′或3′端在原有基因组的位置基础上发生了延伸,同时还发现了6321个新转录本,定位回基因组预测显示,外显子数量为1~84个,其中2267个新转录本预测具有编码蛋白的能力.比对分析显示,共有1200~4993条新转录本分别与Nt数据库、Nr数据库及SwissProt数据库中的基因比对上,其中与牛相似性基因最多(41.4%),其次为野牦牛(33.0%)、绵羊(6.3%)、人类(2.8%)及小鼠(1.6%)等其他物种.进一步对新转录本进行GO分类注释,结果显示,与繁殖发育相关的GO分类占有较大比例,其中繁殖类别(reproduction)所涉及的新转录本最多.本研究结果为描绘牦牛卵巢正常转录组图谱及进一步探析牦牛繁殖性能提供了基础,同时证实RNA-Seq高通量转录组技术在完善基因结构及挖掘新转录本及新基因方面的具有强大的优势,为进一步完善牦牛基因组结构信息及挖掘潜在的新基因提供了丰富数据.     

长链非编码RNA的常用研究技术和方法

长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在胚胎发育、谱系分化、基因印迹、疾病发生等过程中都发挥着非常重要的调控作用,是转录调控的重要分支及热点。随着转录组学高通量测序技术的日臻完善,越来越多的lncRNA被发现。为了全面解析lncRNA的作用及调控机制,该综述从lncRNA的发现、表达、细胞定位、结构、功能、机制研究等不同方面总结了当前常用的研究技术、方法及它们的最新进展,为其深入研究提供了基础和线索。     

基于新一代高通量测序的环境微生物转录组学研究进展

环境微生物转录组学是一门新兴学科,它以复杂环境样品中的微生物mRNA为研究对象,利用近年兴起的RNA-Seq高通量测序技术,在整体水平上对环境微生物的基因表达水平和调控规律进行研究.本文概述了环境微生物转录组研究从样品的采集保存、RNA提取、mRNA的富集、cDNA合成直到高通量测序及数据分析的基本流程.总结了该技术面临的主要瓶颈:环境样品mRNA含量低、腐植酸等干扰杂质多、rRNA去除程度有限.针对RNA的提取、纯化以及mRNA的富集这些重点步骤,详细阐述了近年来在提高mRNA的得率与纯度上的方法学进展.重点介绍了高通量测序数据的处理及分析方法,从测序数据的质量控制、序列组装、rRNA的鉴定及去除、功能基因注释及分类到差异表达基因的鉴定.最后总结了近年来环境微生物转录组学在新基因的发现、不同环境条件下微生物的基因表达及调控规律研究、有机物的代谢路径分析等3个主要研究领域的广泛应用.随着测序技术及生物信息学分析工具的发展进步,环境微生物转录组学将具有更广阔的应用前景.     

全转录组学在畜牧业中的应用

RNA作为一种大分子参与基因编码、解码、调控、表达等多种生物学过程。目前,对RNA的功能研究主要通过全转录组测序方法来完成。全转录组研究可以对基因结构与功能进行更深层次地分析和探究,揭示基因表达与生命现象之间的内在联系。现阶段,基于高通量测序技术的转录本结构研究、基因表达水平研究及非编码区域功能研究在模式动物、猪、禽类中已大量开展,但在羊上却鲜有报道。本文介绍了利用RNA-seq及Small RNA-seq技术研究全转录组的一般流程及常用策略,综述了全转录组学技术在畜牧业领域中的研究进展。     

转录组测序技术在整合网络调控中的应用现状及前景

2005年以来,以454焦磷酸测序技术、Solexa边合成边测序技术和SOLiD连续连接合成测序技术为标志的新一代测序技术相继诞生,使得全转录组商业化测序成为可能.针对转录因子与基因、转录因子与miRNA、以及miRNA与基因所构成的整合调控网络,转录组测序技术以高通量、高分辨率、高精度和价格低廉等优势发挥着巨大的作用.从miRNA与蛋白编码基因等层次分别介绍了转录组测序技术在基础研究、临床研究等领域的应用现状及发展前景.     

下一代测序技术在干细胞转录调控研究中的应用

基因转录调控及其机制分析是后基因组时代生物学研究的重点之一。随着高通量测序技术的发展,人们可以从不同层面研究基因的转录调控行为,从转录组、转录因子结合,到染色质局部结构和整体空间构象,可系统分析转录调控的分子机制。干细胞分化过程的转录调控分析对研究再生医学和理解细胞癌变机制等具有重要意义。本文综述了下一代测序技术在干细胞转录调控研究中的应用,包括：(1)基于基因芯片或RNA测序的转录组分析;(2)基于染色体免疫共沉淀(chromatin immunoprecipitation, ChIP)测序的表观基因组和转录因子结合信息的分析;(3)基于DNase 酶切测序(DNase-Seq)的染色质开放性分析;(4)基于高通量染色质构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture, Hi-C)技术的染色体远程相互作用分析。从基因表达谱、转录因子结合和基因组三维结构等层面展开介绍,重点关注了一些多能性转录因子(Oct4、Sox2和Nanog等)在维持干细胞干性和分化中的调控作用,以期为干细胞转录调控的研究提供借鉴和参考。     

丛枝菌根真菌数个种的基因组和转录组研究概况

丛枝菌根真菌（AMF）在自然界分布广泛，能与大部分维管植物的根系形成菌根共生体。它们在调节植物群落结构和全球的碳、氮、磷循环等方面发挥着重要的生态功能，也是农林、环境领域最具应用前景的微生物类群。受限于培养方法、研究手段等，长期以来对AMF基因组、转录组特征的认识非常有限。最近10年，AMF基因组和转录组的相关研究在高通量测序技术的推动下取得了较快发展；研究结果也显著提高了对AMF遗传发育、代谢生理、共生机制等的认识。本文综述了目前已完成测序的AMF种类的基因组、转录组信息。结果发现，已测序的AMF种类普遍具有基因组大、转座子丰富、AT碱基含量高、含大量未知功能基因与特异性基因、缺少部分共生相关基因等特点。在转录层面，总结了不同AMF种类、AMF不同共生结构、共生阶段以及与不同寄主植物共生时的转录本特征。结果发现，不同种类AMF的转录本大小差异明显。不同共生阶段或不同共生结构中的AMF转录本也具有较大的差异，且差异表达的基因大部分与养分交易、信号转导等密切相关。相比之下，同种AMF与不同寄主植物共生时的转录本表现出较高的保守性。最后，本文提出了本领域需要重点关注的研究方向，包括AMF纯培养技术的革新、AMF基因功能的解析、非模式AMF类群的研究以及对AMF蛋白组的研究。