基于转录组测序的慈竹笋木质素基因筛选及其表达分析

慈竹（Bambusa emeiensis）纤维素含量丰富,是较好的造纸原料,但竹茎中木质素影响着制浆生产及纸浆质量。目前,对慈竹木质素生物合成机制所知甚少,这限制了遗传调控竹木质素的研究。本文以拟南芥、水稻等植物的已知木质素基因作为查询序列,通过BLASTp和系统进化分析,从10、50、100和150 cm慈竹笋转录组数据中筛选到351个木质素生物合成相关Unigenes,包括51个LAC,37个4CL、26个PAL、34个CCR和25个CAD相关转录子,其数量高于其他已报道的竹类植物。转录丰度和定量基因表达分析发现16个木质素基因,包括2个PAL、5个CCR、3个4CL、2个CADH2和4个LAC,随着笋发育而表达上调,表明其可能与发育性木质素积累相关。     

不同鲜食品质橄榄果实转录组测序及酚类代谢途径相关调控基因挖掘

【目的】果实酚类物质类别、含量是与橄榄营养及风味密切相关的重要品质性状,探究橄榄酚类物质生物合成的分子调控机制。【方法】以总酚含量差异显著的橄榄（低酚/高酚）为试材,分别取花后80-160 d的果实进行转录组分析,对莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成通路差异基因进行表征,并对差异表达基因进行WGCNA分析,从中挖掘与酚类代谢途径相关的转录因子。【结果】转录组测序共获得296 314条Unigene,其中73%的Unigene被注释到数据库;4个品种（系）橄榄成熟果共鉴定到1 628个差异表达基因（DEGs）,KEGG分析显示,DEGs在酚类代谢途径的“类黄酮生物合成”通路上显著富集;进一步对果实成熟过程莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成途径的DEGs进行表征,结合WGCNA分析中每个模块与性状的R2和P值,筛选到4个关键模块,根据模块内基因的调控关系利用MCC拓扑分析法以度值≥1挖掘模块内关键转录因子,挖掘到137个转录因子Unigene与30个酚类合成结构基因Unigene共表达,转录因子Unigene功能注释来自35个基因家族,最多的为锌指蛋白（C2C2、C3H、C2H...     

慈竹笋内源激素积累与KEGG代谢途径相关基因差异表达

本研究以不同高度的慈竹笋和当年生慈竹为材料,采用酶联免疫法和转录组测序技术,对慈竹笋生长过程中内源激素含量动态积累和脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)与生长素(IAA)KEGG代谢途径相关基因差异表达进行分析。结果表明,慈竹在竹笋整个生长过程中,ABA、GA和IAA总含量随着株高的增高呈现不同的变化趋势,GA总含量变化呈"S"型曲线,IAA总含量变化呈双峰曲线,而ABA含量变化不明显;KEGG代谢途径中相关基因存在差异表达,其中ABA代谢途径中PSY和BCH在笋50 cm时呈现上调表达,ZE在150 cm时呈现下调表达。GA代谢途径中KAO与CPS在早期呈现上调表达,后呈现下调表达。IAA代谢途径中CATB在笋生长到50 cm呈现上调表达,而后呈现下调表达的趋势,而ALDH和OGDC随着笋的伸长呈现表达上调。     

慈竹中2个NAC转录因子的克隆与分析

基于慈竹转录组数据库,从慈竹笋克隆得到2个NAC基因,分别命名为BeNAC3(GenBank登录号KU821587)和BeNAC4(GenBank登录号KU821588),在生物信息学分析的基础上,研究了2个基因的组织表达模式和转录活性。TMHMM软件和系统进化分析表明,BeNAC3和BeNAC4都有一个明显的跨膜结构域,可能是膜结合蛋白,且两者分别与NAC2亚家族和ANAC011亚家族有较高相似性。根据BeNAC3在笋、未展开叶、展开叶和茎中的相对表达量,及其在进化树中与NAC2亚家族近似的亲缘关系,推测其可能与激素合成调控及开花有关;而BeNAC4基因在成熟组织中表达量明显高于幼嫩的笋和未展开叶,表明其可能参与慈竹的次生生长发育调控。酵母单杂活性实验分析表明,BeNAC3和BeNAC4都能够激活β-半乳糖苷酶基因(lacZ)的表达,表明这2个基因均具有一定的转录活性。该研究结果为今后获得转基因慈竹植株功能的验证奠定了一定的基础。     

2个慈竹bZIP基因的克隆、生物信息学分析及其诱导表达

从慈竹笋转录组数据库中筛选并克隆出2个bZIP基因（BebZIP2和BebZIP6）进行生物信息学分析。分析结果表明,它们编码序列长度分别为504和720 bp,编码167个和239个氨基酸,BebZIP2和BebZIP6属于bZIP相关蛋白,与水稻OsbZIP52/RISBZ5蛋白聚在一枝。组织表达分析表明,这2个慈竹BebZIP基因在慈竹笋、茎、展开叶和未展开叶等部位均有表达,属于组成型表达,同一基因在不同组织中的表达量差异较大,表达量的大小为未展开叶 > 展开叶 > 茎 > 笋。对慈竹幼苗进行ABA、NaCl和PEG6000非生物胁迫处理,结果表明,BebZIP2和BebZIP6对盐、干旱和ABA胁迫均具有不同程度的响应。     

樟树5种化学类型叶片转录组分析

樟树(Cinnamomum camphora )是樟科植物的一个代表种, 具有材用、药用、香料、油用和生态环境建设等多种用途。叶精油中富含利用价值极高的樟脑、芳樟醇、1,8-桉叶油素、异-橙花叔醇和右旋龙脑等萜类化合物。依据叶精油中主要成分的种类和含量, 可将樟树划分为脑樟、芳樟、油樟、异樟、龙脑樟5种化学类型。文章采用Illumina HiSeq™ 2000高通量测序技术, 对5种化学类型叶片转录组进行测序, 对测序得到的所有Unigene进行GO(Gene Ontology)、COG(Clusters of Orthologous Groups)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分类, 给出功能注释和Pathway注释, 并预测Unigene蛋白编码区(Coding sequence, CDS)。De novo组装共获得156 278个Unigene, 序列平均长度584 bp, N50(覆盖50%所有核苷酸的最大Unigene长度)为1 023 bp。通过与其他核酸、蛋白数据库的Blast搜索比对, 共有55 955条Unigene获得了基因注释, 占所有Unigene的35.80%。其中, 有24 717条Unigene得到GO注释, 有21 806条Unigene得到COG注释。KEGG pathways分析结果表明, 共有3 350条基因(10.19%)注释到次生代谢生物合成途径, 其中参与单萜、二萜、倍半萜和萜类骨架合成的Unigene有424个。在单萜合成的代谢通路中, 有9条Unigene可能编码芳樟醇合成酶基因, 且表达分析结果显示, 芳樟醇合成酶基因在芳樟化学类型中优势表达, 在油樟化学类型中表达水平较低。这些注释信息的完成为樟树功能基因及相关候选基因的发掘提供了基础数据和重要依据。     

多年宿根甘蔗的转录组分析及差异基因挖掘

甘蔗(Saccharum hybirds)宿根性直接关系到甘蔗生产成本和种植效益,品种、环境和栽培措施均会影响甘蔗宿根能力,但品种的种性是影响宿根性最关键因素。国内外从分子生物学层面解释甘蔗宿根性差异的文献鲜见报道,从转录水平分析不同宿根年限GR2号和ROC22号基因表达的差异。结果表明：转录组测序共得到100 558条转录本和25 582条Unigene。获得53 790条Unigene的注释结果,分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库进行比对。GO功能注释共分成三大类,51小类,6年宿根蔗注释到1 029个差异基因,3年宿根蔗注释到3 391个差异基因。主要KEGG代谢通路有8条,分别涉及植物激素信号转导,淀粉和蔗糖代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,苯丙素生物合成,同源重组,DNA复制,错配修复及植物病原体相互作用。筛选出脱落酸(ABA)相关差异基因6个,分别为脱落酸不敏感蛋白2基因(ABI2)、bZIP转录因子超家族蛋白、碱性亮氨酸拉链型转录因子基因(ABI5)、aba响应元件结合因子1基因(ABF1)、G-box结合因子基因(GBFs)...     

氮钾对慈竹纤维素和木质素动态积累的调控效应

以慈竹为材料,通过施用不同比例的氮、钾肥,研究其对慈竹木质素和纤维素分布和动态积累的调控效应,为慈竹优质栽培提供理论依据。研究结果表明,氮钾肥处理并没有改变木质素和纤维素动态积累趋势,不同处理的慈竹木质素的动态积累呈先上升后下降的趋势,而纤维素的动态积累呈上升的趋势;慈竹不同部位木质素和纤维素的分布呈下部＞中部＞上部的趋势。施用氮、钾肥可以降低慈竹木质素含量,降低幅度为1.05%~3.97%,提高纤维素含量,提高幅度为1.25%～3.36%。N、K肥和时间对慈竹木质素和纤维素含量总变异的贡献都是N×K＞N＞TIME＞K＞N×K×TIME＞N×TIME＞K×TIME。慈竹纤维素和木质素含量之间呈不明显的正相关关系（r=0.020 4）。     

基于RNA-seq的能源植物芒转录组分析

芒(Miscanthus sinensis Anderss)是多年生C4草本植物,可为能量和纤维素产品生产提供高品质的木质纤维素材料,是一种理想的能源植物。采用Illumina Hi Seq?2000高通量测序技术,对芒花芽和叶芽进行转录组分析。经拼接组装共获得98 326个Unigene,序列平均长度822 bp,N50为1 337 bp。将Unigene序列与NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、GO和COG数据库进行比对(Evalue1e-5),共有74 134条Unigene获得了基因注释,占总Unigene的75.40%。其中,通过GO功能分类,45 507个Unigene映射到GO不同的功能节点上;通过KEGG pathways分析,共有36 710个Unigene参与了128个代谢通路;比对到同源序列比例最高的物种分别为高粱(37 731,60.86%)、玉米(16 258,26.22%)、水稻(3 065,4.94%),共占所有同源序列的92.02%。此外,获得了芒C4关键酶相关基因24个。这些注释信息的完成为芒功能基因及相关候选基因的发掘提供了重要依据。     

朝仓花椒幼芽转录组测序数据组装及基因功能注释

采用2代Illumina Hi-Seq测序技术对朝仓花椒雌株结果期幼芽的转录组进行测序,构建了转录组数据库,获得49 672 080条Clean Reads数据,包含总长度为4 967 208 000 nt序列数据信息;经拼接组装,获得转录组基因信息长达55 902 243 nt的176 407个Contig片段,再通过进一步拼接,共获得平均长度为878 nt的96 475个Unigene片段。与Nt、Nr、Swiss-Prot、COG、GO、KEGG等数据库进行BLAST信息比对(E-value艽10-5),共获得68 315个注释基因,以及62 150个表达序列标签(EST)。与NR数据库比对,发现花椒转录组基因序列与同科柑橘属的甜橙(Citrus sinensis)和克莱门柚(Citrus clementina)具有较高的同源性,分别为43.96%及41.86%,与其他物种的同源性较低,均不足10%;可将花椒转录组的Unigene的功能通过与COG数据库进行注释比对划分为25类;根据GO数据库的注释,可将其分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类共55分支,根据与KEGG数据库的比较分析发现朝仓花椒的转录组数据中含有代谢通路相关基因128类,其中包括多种化合物的代谢途径和次生代谢产物的生物合成途径,其中有较多的次生物质代谢途径,如萜类化合物生物合成途径、黄酮类生物合成代谢途径以及花青素的生物合成途径等。     

基于转录组数据的杜仲红叶性状SSR分子标记分析

对‘华仲12号’杜仲的幼嫩叶片（绿色）和成熟叶片（红色）及‘华仲11号’杜仲成熟叶片（绿色）进行转录组测序,进行测序数据的拼接和组装,且对转录组获得的基因（Unigenes）进行SSR分析。研究得到54 517条平均长度为806.90 bp的Unigenes,其中25 993条Unigenes在Nr、Swiss-Prot、KEGG和COG蛋白数据库获得功能注释,占所有Unigenes的47.68%。参照KEGG数据库,可将注释到的6 910条Unigenes划分到122个代谢途径分支,其中花色苷代谢途径相关酶基因39个,类黄酮代谢途径38个,类胡萝卜素合成途径34个。54 517条Unigenes中共包含17 010个完整型SSR位点,占总SSR位点的96.28%。完整型SSR位点共包含67种重复基元,其中出现频率最高的重复基元类型为单核苷酸重复中的A/T （7 747个）,其次是AG/CT （5 039个）和AT/AT （850个）从花色苷代谢途径、类黄酮代谢途径及类胡萝卜素代谢途径中共找到13个SSR位点。为今后杜仲遗传多样性分析、遗传图谱构建及杜仲红叶性状分子标记开发等方面奠定了分子基础。     

基于转录组的八角挥发油合成相关基因挖掘与分析

为更好地挖掘八角(Illicium verum)挥发油合成相关基因，该文对挥发油性状差异显著的优良无性系桂角69号及普通品种砧01号叶片进行了转录组测序及组装注释，并对差异表达基因进行了GO分类和KEGG通路分析。结果表明：(1)转录本经组装后获得84 182条序列，使用NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、KOG、GO和Pfam数据库进行序列比对，共注释了59 161条序列，筛选出30 572个差异表达基因。与砧01号相比，桂角69号叶片中上调基因有15 025个，下调基因有15 547个。(2)GO分类结果显示共有20 287个差异基因被注释。KEGG分析结果表明，有21 600个差异基因被注释到133条KEGG通路上，其中挥发油合成相关的单萜生物合成通路、萜类骨架生物合成通路、苯丙素合成通路中的芳樟醇合酶、月桂烯合酶、香叶基香叶基焦磷酸合酶、肉桂酰辅酶A还原酶、咖啡酸3-O-甲基转移酶、肉桂醇脱氢酶等关键酶基因呈差异表达。(3)转录因子分析发现差异表达基因分布于31个转录因子家族，其中MYB家族序列数量最多。该文利用转录组测序技术分析八角优良无性系与普通品种叶片的差异基因及...     

转录组测序揭示油桐脂肪酸的合成途径

油桐是我国重要的木本油料植物,过去对油桐的研究主要集中于栽培和常规育种,与油桐种仁油脂合成相关的分子机理研究还未见报道。本研究采用转录组测序（RNA-Seq）技术,比较了油桐种子油脂合成3个不同时期的转录组,获得了大量差异表达的Unigene序列。通过GO（GeneOntology）分类和代谢途径富集性分析将这些差异表达的Unigene归类于包含脂肪酸生物合成途径在内的128个代谢途径。随后将脂肪酸生物合成途径中的54个Unigene序列在KEGG（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes）数据库中进行比对,获得了14个关键酶的同源蛋白质。本研究通过对编码这些同源蛋白质的基因在油桐种子油脂合成期的表达模式进行分析,以期为油桐油脂合成,尤其是桐酸合成机理的解析提供理论参考,并为进一步的理论研究和油桐的遗传改良提供潜在的基因资源,从而提高油桐的单位面积产量。     

基于油桐种子3个不同发育时期转录组的油脂合成代谢途径分析

油桐是我国重要的木本油料植物, 过去对油桐的研究主要集中于栽培和常规育种, 与油桐种仁油脂合成相关的分子机理研究还未见报道。文章采用RNA-seq技术对油桐种子油脂合成的3个不同时期的转录组进行比较, 获得了大量差异表达的Unigene序列。在此基础上, 通过GO分类和Pathway富集性分析将这些差异表达Unigene归类于128个代谢途径, 其中包含与油脂合成相关的脂肪酸生物合成和甘油磷脂代谢途径。桐酸经脂肪酸生物合成途径合成后通过甘油磷脂代谢途径以桐油的形式贮存。将这两个代谢途径的Unigene序列在KEGG数据库中进行比对, 获得了一些关键酶的同源蛋白质。文章通过对编码这些同源蛋白质的基因在油桐种子油脂合成期的表达模式进行分析, 以期为油桐油脂合成, 尤其是桐酸合成机理的解析提供理论参考, 并为油桐的遗传改良提供潜在的基因资源, 从而提高油桐的单位面积产量。     

Transcriptome analysis of Verticillium lecanii based on RNA-Seq technology

[目的]蜡蚧轮枝菌是一种防治植物病原物和害虫的生防菌,弄清其致病的分子基础具有重要的意义。[方法]利用Illumina HiSeq技术测序蜡蚧轮枝菌的cDNA文库,并进行RNA-Seq序列拼接和功能注释。[结果]共获得1634670条高品质reads,碱基GC含量48.50%。14856条Unigene经组装拼接后,在Nr、Swiss-Prot、COG和KEGG数据库中分别比对得到1467、9379、6518和4188条Unigenes。采用GO分类工具将21403条Unigenes分成24个功能组,主要包含在细胞组成（1369）、分子功能（1679）和生物学过程（1928）3个大类里,在COG数据库注释的基础上,把6518条Unigenes分成38个功能组,通过GO和COG丰度识别分类,聚类的主要是一般功能预测、次生代谢产物的合成、运输和分解代谢以及信号转导机制起作用的独立基因。能与KEGG路径匹配的108条Unigenes中大部分和新陈代谢途径及次生代谢产物的合成有关。[结论]这些结果将有助于找寻蜡蚧轮枝菌的致病因子,从而丰富其致病机理。     

橡胶树EST-SSR标记的开发与应用

通过对橡胶树10 778条EST序列进行拼接, 共得到Unigene 3 090条, 从中发掘出分布于353条Unigene的430个EST-SSR位点, SSR发生频率为11.42%, 平均分布距离为3.93 kb。在橡胶树EST-SSR中, 二核苷酸和三核苷酸重复是主要的重复类型, 分别占63.49%、32.09%。TC/AG、CT/GA和CTT/GAA、AAG/TTC、AGA/TCT是二、三核苷酸的优势重复类型。利用PRIMER5.0设计引物148对, 随机挑选21对引物进行合成, 并用其中15对扩增较好的引物, 通过变性聚丙烯酰胺凝胶结合银染的方法对44个橡胶树无性系进行了遗传多样性检测, 构建了聚类分析树状图。研究结果表明, 从橡胶树EST中开发SSR标记是有效、可行的, 文章所开发的EST-SSR引物可用于橡胶树遗传分析研究。     

基于转录组测序的铁皮石斛植物甾醇生物合成相关基因分析

为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)植物甾醇的生物合成途径,利用Illumina HiSeq 4000高通量测序技术对茎和叶进行转录组测序,比较植物甾醇生物合成关键酶基因的表达。结果表明,共获得43 085条Unigenes,其中24 459条在Nr、Swiss-prot、KOG和KEGG数据库获得注释,7 333条获得共同注释。KEGG代谢途径分析表明,铁皮石斛植物甾醇生物合成分为3个阶段,共有50个Unigenes (30种酶)参与。表达分析表明,DXR和HMED的表达量明显高于MK和MVD;成熟期茎、叶SMT1的表达量比生长期高,SMT2则生长期高于成熟期;同一时期,SMT1和SMT2在叶的表达量都比茎高。这为铁皮石斛植物甾醇的开发利用和调控植物甾醇生物合成研究提供了科学依据。