中华大仰蝽转录组学研究及SSR新标记开发

【目的】中华大仰蝽Notonecta chinensis为中国和日本冲绳分布的重要水生天敌昆虫,可用于蚊虫的生物防治。本研究旨在建立中华大仰蝽转录组数据库,挖掘其基因信息。【方法】采用高通量测序平台Illumina NextSeq500对中华大仰蝽进行转录组测序、de novo组装及生物信息学分析;利用MISA软件基于转录组unigenes数据进行SSR新分子标记筛选。毛细管电泳检测SSR多态性。【结果】总计获得34782282条clean reads(NCBI SRA数据库登录号:SRR13259254),组装成37801条unigenes,N50为913 bp。将unigenes与已知数据库比对进行基因功能注释,分别有36474,32470,27781,35079和5638条序列注释到nr,Swiss-Prot,GO,eggNOG和KEGG数据库。通过GO数据库注释,unigenes的功能可分为生物学过程、细胞组分和分子功能三大类,其中参与细胞、细胞部分及结合功能的unigenes比例较大。eggNOG数据库注释结果显示,37801条unigenes归到25个基因家族,注释到未知功能的最多。KEGG代谢通路富集分析显示,5638条unigenes注释到245个代谢通路,注释到核糖体的数目最多。此外,用MISA软件在转录组测序数据中的37801条unigenes中搜索到3124个SSR位点(占总unigenes的8.26%),发生频率为7.07%。通过PCR筛选出16个SSR位点。7个中华大仰蝽地理种群3个位点NcCF/NcCR,NcKF/NcKR和NcLF/NcLR的多态信息含量(PIC)分别为0.870,0.902和0.857,具高度多态性。【结论】本研究成功获得了中华大仰蝽转录组数据,为其基因功能分析提供了分子理论基础;SSR新标记的开发为中华大仰蝽遗传多样性分析、隐存种鉴定及基因图谱构建提供了更丰富的候选分子标记。     

刺猎蝽属种间转录组比较分析

【目的】建立刺猎蝽属Sclomina 3种的转录组数据库,分析近缘种间转录组表达差异,探讨在转录组水平的种间趋异情况。【方法】采用Illumina HiSeq^TM4000高通量测序平台进行刺猎蝽属齿缘刺猎蝽S.erinacea、兴仁刺猎蝽S.xingrensis和广西刺猎蝽S.guangxiensis 3种转录组测序;利用Nr, Swiss-Prot, COG/KOG和KEGG数据库进行基因功能注释;对种间差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO功能注释和KEGG通路富集分析。【结果】齿缘刺猎蝽、兴仁刺猎蝽和广西刺猎蝽转录组测序组装获得42 215个unigenes。21 117个基因在上述4个数据库中得到注释(各数据库注释基因数为：Nr, 20 522; Swiss-Prot, 15 550; COG/KOG, 13 969; KEGG,10 850)。兴仁刺猎蝽vs齿缘刺猎蝽转录组有3 390个DEGs (803个上调,2 587个下调),兴仁刺猎蝽vs广西刺猎蝽转录组有12 543个DEGs (6 63...     

棉花主要害虫绿盲蝽转录组动态变化特征及其与棉铃虫和棉蚜的比较分析

绿盲蝽(Apolygus lucorum)危害多种植物,是主要的农业害虫之一.本文对绿盲蝽3个不同发育期,包括二龄若虫、四龄若虫和成虫的转录组测序和分析,获得了98236条绿盲蝽单基因簇(unigenes),平均长度1335 nt,其中50640条获得了功能注释,包括大量消化酶和细胞色素P450基因.将其与棉铃虫(Helicoverpa armigera)和棉蚜(Aphis gossypii)的转录组做比较分析,发现绿盲蝽消化酶基因的丰富性介于棉铃虫和棉蚜之间,揭示了绿盲蝽作为细胞取食者的特征.同时,本研究分析了绿盲蝽从幼年到成年的过程中基因表达的动态变化.高质量的转录组数据和基因表达谱为深入研究盲蝽类害虫的生理和发育、寻找防治新策略提供了宝贵的数据.     

中华蜜蜂精巢和卵巢差异表达基因分析

[目的]在蜂群中,雄蜂与蜂王都有着发育完全的性腺,但两者达到性成熟的时间却是不同步的.本研究旨在探究中华蜜蜂Apis cerana cerana雄蜂与蜂王生殖腺的基因表达差异.[方法]利用Illumina测序技术对中华蜜蜂雄蜂精巢与蜂王卵巢转录组差异表达基因(differentially expressed genes...     

锤胁跷蝽触角转录组分析

为了获得锤胁跷蝽(Yemma signatus Hsiao)触角基因信息,本研究使用Illumina HiSeq TM 4 000高通量测序技术对锤胁跷蝽成虫触角进行转录组测序和生物学信息分析。共获得61 080 938条clean reads,包括9.16 G (GenBank登录号:SRR3348966)。拼接115 491条unigenes,平均长度为578 bp,N50为863 bp。在7大数据库中注释到46 224条unigenes,其中在NR数据库中注释的基因最多,为32 842 (28.43%)条,与内华达古白蚁(Zootermopsis nevadensis)相似度最高(9.0%)。转录组数据分析鉴定出125个与嗅觉相关的基因,其中66个嗅觉受体、11个味觉受体、1个离子型受体、3个感觉神经元膜蛋白、30个气味结合蛋白和14个化学感受蛋白基因。本研究首次获得锤胁跷蝽触角转录组数据,并鉴定出嗅觉相关基因,本研究为今后利用嗅觉基因靶标防治害虫提供了分子生物学信息数据。     

点蜂缘蝽触角转录组及化学感受相关基因的分析

【目的】点蜂缘蝽Riptortus pedestris主要为害豆科作物,成虫和若虫刺吸汁液,造成严重损失,目前对该虫的研究较少,基因信息缺乏。本研究旨在获得点蜂缘蝽的触角转录组数据,开发基于嗅觉防治害虫的新方法。【方法】利用Illumina Hi SeqTM4000高通量测序技术测定了点蜂缘蝽成虫触角转录组,并进行了生物学信息分析。【结果】共获得45 802 812条clean reads,包括6.87 Gb(Gen Bank登录号:SRR4429103)。拼接92 259条unigenes,平均长度为618 bp,N50为1 013 bp。在7大数据库中注释到21 365条unigenes。通过进一步转录组数据分析,我们鉴定出219个点蜂缘蝽化学感受相关基因,包括188个嗅觉受体、6个味觉受体、2个离子型受体、4个感觉神经元膜蛋白、8个气味结合蛋白和11个化学感受蛋白。氨基酸序列分析发现,RpedOBP1和RpedOBP2在第6个保守的半胱氨酸后又多了3个保守的半胱氨酸位点,属于加Plus-C气味结合蛋白家族。【结论】本研究获得了点蜂缘蝽触角转录组数据,并鉴定出嗅觉相关基因,结果为今后利用嗅觉基因靶标防治点蜂缘蝽提供了重要的分子生物学信息数据。     

中国仰蝽属一新纪录

仰蝽属Notonecta linnaeus昆虫为半翅目仰蝽科(Notonectidac)中最为常见的类群,我国南北均有分布,作者根据手下标本对此类昆虫进行整理,发现一种为中国新纪录种。 紫红仰蝽Notonecta violacea Kirkaldy     

悬铃木方翅网蝽触角气味结合蛋白基因鉴定

【目的】悬铃木方翅网蝽Corythucha ciliata是专性危害悬铃木属Platanus植物的外来入侵害虫,本研究旨在获得该害虫触角中气味结合蛋白(OBPs)基因信息,以期寻求有效控制害虫的嗅觉分子靶标。【方法】利用Illumina HiSeq~(TM) 4000高通量测序技术对悬铃木方翅网蝽雌雄成虫触角进行转录组测序并对测序结果进行生物信息学分析;通过实时荧光定量PCR(qPCR)方法,分析OBP基因在悬铃木方翅网蝽雌雄成虫触角中的表达模式。【结果】对悬铃木方翅网蝽雌雄成虫触角6个样品的转录组测序,共获得40.87 Gb clean reads,各样品的序列长度均达到6.31 Gb。转录组数据分析共鉴定出26个推测的悬铃木方翅网蝽OBP基因,其编码蛋白中24个(CcilOBP1-24)属于Classic OBPs,CcilOBP25/26属于Plus-C OBPs;与半翅目其他昆虫相关OBPs系统发育分析表明,大部分CcilOBPs形成独立一簇,少数与其他半翅目昆虫OBPs直系同源。qPCR分析显示,有11个OBP基因在雌雄成虫触角中表达量差异显著,其中有9个OBP基因(CcilOBP5/6/9/10/17/18/21/24/25)在雄成虫触角中显著高表达,有2个OBP基因(CcilOBP14/16)在雌成虫触角中显著高表达。【结论】本研究获得了悬铃木方翅网蝽成虫触角气味结合蛋白基因信息,研究结果为生物控制该害虫提供了重要基础数据和候选分子靶标。     

中国仰蝽科一新种及一新纪录（半翅目）

本文记述了中国半翅目仰蝽科一新种:突顶小仰蝽Anisops protracta sp. nov. 及一新记录:南小仰蝽A. exigera Horvath。对于新种进行了描述,并附特征插图8幅。     

基于转录组数据的齿缘刺猎蝽微卫星分子标记开发

【目的】齿缘刺猎蝽Sclomina erinacea是我国猎蝽科天敌昆虫常见种类,其不同地理种群存在明显形态差异。本研究旨在利用已经获得的齿缘刺猎蝽转录组数据筛选微卫星位点,为齿缘刺猎蝽种群遗传多样性和遗传分化研究开发可靠的微卫星分子标记。【方法】基于高通量测序技术平台Illumina HiSeq^TM 2000获得齿缘刺猎蝽转录组数据(42 215条unigenes),利用MISA软件进行搜索发掘SSR标记;利用Primer Premier 3软件设计SSR引物,从中随机选取54对SSR引物,利用PCR技术在中国齿缘刺猎蝽9个地理种群上进行验证。【结果】利用MISA软件搜索到微卫星位点2 395个,它们分布在2 107条unigenes上,其主要重复类型是三核苷酸重复(占总SSR的44.43%),其次是二核苷酸重复(占总SSR的40.08%),再次是四核苷酸重复(占总SSR的12.94%)。利用Primer Premier 3 软件成功设计出2 000余对SSR引物。随机选取的54对引物对9个齿缘刺猎蝽不同地理种群进行的SSR位点PCR扩增结果表明,共有16对引物较好地扩增出目的片段。【结论】研究表明利用齿缘刺猎蝽转录组数据可以大量发掘微卫星分子标记。本研究为进一步开展齿缘刺猎蝽的种群遗传学研究奠定了基础。     

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。     

闽楠转录组分析及基因功能注释

采用第二代Illumina HiSeq测序技术对闽楠的木质部、韧皮部、叶片进行转录组测序，分别获得Clean Reads片段41 383 707条、43 343 922条、44 191 586条，经转录本拼接后得到序列总长度达120 535 288 bp的383 331条Conting片段，进一步组装得到平均长度为542 bp的151 729条Unigenes。将闽楠转录组Unigenes进行基因功能注释，与NR数据库比对发现，其与葡萄的相似序列最多（34%），与黄瓜、野草莓、大豆的同源性较低（各占3%）；进行GO功能注释，可将其划分为生物过程、细胞成分、分子功能3大类共计52个分支，与eggNOG数据库比对可分为25类，通过KEGG功能注释可知转录组中涉及的基因共参与了176条代谢通路，其中核糖体和碳代谢获得的注释较多。另外通过MISA软件分析，共获得35 972个SSR位点。其中，单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸为优势重复类型，SSR位点数分别为21 762（60.50%），8 931（24.83%），4 924（13.69%）。闽楠转录组分析及基因功能注释为深入开展闽楠遗传育种及分子生物学相关研究奠定基础。     

松树蜂毒腺转录组分析

【目的】构建入侵种松树蜂Sirex noctilio毒腺转录组数据库,筛选并分析松树蜂毒腺基因数据。【方法】采用新一代高通量测序平台Illumina HiSeq^TM 4000对松树蜂雌成虫毒腺进行转录组测序、数据组装和生物信息学分析。【结果】共获得12.7 Gb松树蜂雌成虫毒腺有效转录组数据,并组装到37 098条unigenes,平均长度968 bp,N50长度为2 364 bp。将所得的unigenes数据使用BlastX与各大数据库比对,共注释到13 515条unigenes,并且在NR数据库中注释的unigenes最多,共11 108条(占总数的29.94%),其中相似基因占比最高的物种为丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis,达815条(占总数的7.29%)。在GO数据库中注释到5 726条unigenes,根据功能被分为生物学进程、细胞组分和分子功能3大类63个亚类。KEGG代谢通路分析表明,7 602条unigenes注释到357个代谢通路。根据基因注释信息进一步筛选到43条嗅觉相关基因,包括嗅觉受体(odorant receptor, Or)基因25条、化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)基因10条、离子型受体(ionotropic receptor, IR)基因5条和气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)基因3条。此外,还筛选出11条漆酶基因,包括漆酶1(laccase1, LAC1)基因5条、漆酶2(laccase2, LAC2)基因4条、漆酶4(laccase4, LAC4)基因1条和漆酶9(laccase9, LAC9)基因1条,且其中1条LAC2基因在所有被注释的基因中表达量最高(FPKM值=21 126)。【结论】本研究获得的松树蜂毒腺转录组数据为松树蜂毒液组分的鉴定和生物学功能的研究奠定了一定的理论基础。     

花椒窄吉丁转录组及化学感受相关基因的分析

【目的】建立花椒窄吉丁 Agrilus zanthoxylumi 转录组数据库,挖掘其基因组数据。【方法】采用高通量测序平台Illumina NovaSeq6000对花椒窄吉丁成虫不同组织(触角、头、胸、腹、足、翅)进行转录组测序、序列组装,使用BLAST软件将花椒窄吉丁unigenes序列与公共数据库进行比对,BLAST同源性搜索的方法从中筛选出与其化学感受相关的基因,并与其他已研究发表的鞘翅目昆虫化学感受相关基因的核酸序列比对,进行系统发育分析。利用RPKM值对这些基因在花椒窄吉丁成虫不同组织中的表达量进行分析。【结果】经测序及序列拼接后共得到80 320条unigenes和 169 398 条contigs,其G+C比例分别是37.63%和39.18%,平均长度分别为828.75和1 084.33 bp;unigenes长度主要分布在200~400 bp的共有37 374条,占全部unigenes的46.53%。在NR数据库中注释的与花椒窄吉丁转录组相似基因所属物种分布为赤拟谷盗 Tribolium castaneum 所占比例26.80%,其后依次是小家鼠 Mus musculus (13.87%),蛀犀金龟 Oryctes borbonicus (5.26%),山松甲虫 Dendroctonus ponderosae (4.10%),黑蚁 Lasius niger (2.36%),其他物种所占比例是47.61%。在GO数据库中比对到27 488个unigenes,可分为分子功能、细胞组分和生物学进程三大类共59个过程;利用KOG数据库功能注释分为25类,注释到unigenes 最多功能类别的是普通功能,共 4 666个,最少的是与细胞移动相关,共40个;将80 320个unigenes映射到KEGG数据库中,21 104条unigens注释到代谢通路35个,占26.27%,注释最多的代谢途径是转录途径,共涉及到2 037条unigenes。从NR数据库中共注释到8个气味受体(odorant receptor, OR)基因、7个离子型受体(ionotropic receptor, IR)基因和6个味觉受体(gustatory receptor, GR)基因,各组织中的基因表达量分析发现,这3类化学感受相关基因在成虫触角中的表达量显著高于其他组织中的表达量,雌、雄触角中表达量差异最显著的为 AzanOR 1,而在雌、雄成虫足中这3类化学感受相关基因表达量没有差异。【结论】本研究首次获得了花椒窄吉丁转录组数据,为进一步研究花椒窄吉丁的基因功能奠定了分子基础。     

基于转录组数据高通量发掘扶桑绵粉蚧微卫星引物

【目的】扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley是我国重要的检疫性害虫。简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)研究在遗传图谱和物理图谱的构建、分子标记辅助育种、品种鉴定、基因定位、遗传多样性、动植物分类和进化等方面具有重要意义。筛选的SSR引物将为扶桑绵粉蚧遗传多样性分析、进化分析及入侵生物学等奠定基础。【方法】利用高通量搜索的方法对扶桑绵粉蚧转录组中28 120条unigenes的数据进行搜索。【结果】共找到1 781个SSR位点。扶桑绵粉蚧转录组中SSRs的主要重复类型是单核苷酸重复,占SSR总数的89.44%;其次是三核苷酸重复,占SSR总数的7.52%。单核苷酸重复里主要是A/T基序,占了总量的87.42%。基于筛选的SSRs,运用Primer 3软件进行引物的批量设计,共有481个unigenes成功设计引物,共设计出1 228对引物。【结论】研究表明利用扶桑绵粉蚧转录组数据开发SSR标记是可行的,本研究开发的引物将为扶桑绵粉蚧遗传多样性分析、进化分析及入侵生物学等奠定基础。     

大垫尖翅蝗转录组分析

【目的】大垫尖翅蝗Epacromius coerulipes(Ivanov)是广泛分布的草原蝗虫之一,但其基因资源缺乏。为了获得大垫尖翅蝗的基因数据,对其进行了转录组测序和分析。【方法】利用Illumina公司paired-end转录组的测序技术进行从头组装。【结果】总计获得了63 033条unigenes,平均长度为772 bp,N50为1 589 bp。通过BLAST搜索,确定有25 132条(39.87%)unigenes与NCBI数据库已知的蛋白质相匹配,其中有24 841,16 490,11 558和8 013条unigenes成功注释到Nr,Swiss-Prot,GO和COG数据库中。KEGG数据库中,7 218条unigenes形成218条代谢或信息通路。其中,189条unigenes参与外源性物质或药物的代谢通路。进一步分析显示,213条unigenes被确认为可能参与外源性物质的解毒作用,29条unigenes被确定为编码杀虫剂的目标蛋白。此外,检测到5 696条简单重复序列。【结论】该转录组测序分析将为进一步研究大垫尖翅蝗的基因功能分析及杀虫剂的抗药性机制分析奠定分子基础。     

草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著富集。【结论】这些转录组数据为探究草地贪夜蛾的生长发育、嗅觉相关功能基因以及候选分子靶标提供资源信息。     

携带与未携带松材线虫的松墨天牛转录组差异表达基因分析

【目的】本研究旨在建立携带与未携带松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的松墨天牛Monochamus alternatus成虫各组织的转录组数据库,揭示松墨天牛对松材线虫响应的转录组整体表达特征。【方法】以携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫的表皮、气管和脂肪体为材料,采用Illumina HiSeq TM 2000测序平台开展转录组测序,利用Trinity软件对RNA-Seq数据进行从头组装,利用NCBI数据库进行基因注释。通过DEG-Seq分析携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫中的差异表达基因,对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析,并通过实时荧光定量PCR技术对部分差异表达的基因包括ENV,CDK1,HSP70-C,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达水平进行验证。【结果】测序过滤后共获得55059条单基因簇(unigene),平均长度为1536 bp。将unigene与数据库中的序列进行BLASTX比对,成功注释24354条unigenes,其中4022条unigene在GO数据库中获得注释,6098条unigene在KEGG数据库中获得注释。经过GO与KEGG富集分析显示,松墨天牛成虫携带松材线虫后,差异表达基因主要为与其气管中压力调节、组织与DNA修复、激素响应方面相关的基因。实时荧光定量PCR分析结果显示CDK1,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达量在携带松材线虫的松墨天牛气管中相比未携带松材线虫的松墨天牛气管中的显著上调。【结论】本研究初步阐明松墨天牛携带松材线虫后转录组的整体表达模式,为进一步研究松墨天牛的基因功能及对松材线虫的胁迫响应过程奠定了基础。