青藏高原地区3种蒿属植物转录组比较分析

米蒿（Artemisia dalai-lamae）、冷蒿（Artemisia frigida）和臭蒿（Artemisia hedinii）作为西北干旱半干旱地区常见植物,具有防风固沙、阻止草原退化、杀菌消炎和治疗多种疾病的功效。通过Illumina测序技术分别对3种蒿属植物进行转录组测序和分析,分别获得54 268 322,46 434 864和43 971 646条Clean reads,并对测序结果进行了SNP和可变剪接分析。在米蒿和冷蒿对比组（ADL vs AF）中筛选到6 107个差异基因,在米蒿和臭蒿对比组（ADL vs AH）中筛选到4 822个差异基因,在冷蒿和臭蒿对比组（AF vs AH）中筛选到3 755个差异基因。GO富集将差异基因注释到生物过程、细胞组成和分子功能这3个类别共47个条目。KEGG代谢通路分析将3个对比组的差异基因分别富集到198、198和197条通路。对每个对比组的前10个高表达差异基因进行了分析,并筛选出25个生物碱、萜类和类黄酮的活性成分可能相关的差异基因。本研究为蒿属植物的物种鉴定、抗逆性研究和资源利用提供一定的科学依据。     

唐古特虎耳草谱系地理学研究

利用叶绿体基因(trnL-trnF和rpl16)对青藏高原地区的18个唐古特虎耳草(Saxifraga tangutica Engl.)居群(209个个体)进行谱系地理学研究,以揭示唐古特虎耳草的现有遗传结构及其历史演化过程。结果表明:(1)从209个个体中共检测到74个单倍型,且只有单倍型H5在居群中广泛分布,71.62%的单倍型为居群特有单倍型。(2)分子变异分析(AMOVA)显示,91.85%的遗传变异来源于居群内,居群间遗传分化不明显(F_(ST)=0.081);遗传分化系数N_(ST)(0.109)大于G_(ST)(0.097,P0.05)但不显著,表明唐古特虎耳草在其整个分布范围内没有明显的谱系地理结构。(3)中性检验表明,Tajima’s D(-2.045 07,P0.05)和FuLi’D*值(-3.629 27,P0.05)均为显著的负值,结合单峰的错配分布曲线,表明该物种经历过近期扩张。研究推测,唐古特虎耳草在第四纪冰期时可能存在多个微型避难所,由于第四纪冰期气候的反复波动,使得原来连续的居群片段化,避难所内的居群单独进化,从而形成了大量特有单倍型;唐古特虎耳草居群对第四纪冰期气候波动的反应可能更多的表现为垂直海拔高度的迁移,而非大规模的水平迁移。     

多裂骆驼蓬叶片转录组分析

多裂骆驼蓬为西北荒漠地区常见植物,具有抗风固沙、防止水土流失、抑菌杀虫和抗肿瘤等功效。为了增加骆驼蓬属植物开发利用的强度,弥补其基因功能、代谢通路等分子生物学研究层面的空缺,该文利用Illumina高通量测序平台对多裂骆驼蓬叶片进行转录组测序,根据测序结果进行转录组数据拼接、功能注释、序列水平和表达水平等分析。结果表明:共获得7 723 653 900 bp核苷酸序列信息,拼接组装得到78 641条Unigene,预测出55 535条CDS序列。与多个数据库对比后,获得33 184个NR数据库注释信息;31 835个GO数据库注释信息; 17 206个KOG数据库Unigene功能分类信息; 7 617个KEGG数据库代谢通路注释信息。对单核苷酸多态性位点和微卫星信息进行检测分析,共发现86 113个SNP位点,6 987个SSR信息。该研究首次获得并分析了多裂骆驼蓬的转录组数据,通过基因比对、CDS预测、通路注释、SNP检测和SSR检测等方法,对该植物的基因、通路以及分子标记等方面有了初步的认识,为本种植物后续研究及资源的开发利用奠定了基础。     

梅花草属叶绿体基因组进化分析

叶绿体基因组序列变异和基因组成等特征可有效反映植物类群间的系统发育和进化关系。本研究利用Illumina高通量测序平台对梅花草属（Parnassia）及其近缘属5种植物的叶绿体基因组进行测序和组装,同时基于已发表的近缘种叶绿体基因组信息,对梅花草属叶绿体基因组结构特征、序列遗传变异和蛋白编码基因密码子偏好性比对分析。结果显示：梅花草属叶绿体基因组整体结构较为保守,均为四分体结构;梅花草多个基因出现假基因化,而本属其他物种叶绿体基因组成一致,均编码115个基因;与近缘属物种相比,本属所有物种均丢失rpl16基因的内含子;蛋白质编码基因的非同义/同义替代率比值较低,叶绿体基因可能经历纯化选择作用;密码子偏好性聚类结果与蛋白编码序列重建的系统发育关系结果一致。本研究表明选择压力可能在梅花草属叶绿体基因组蛋白编码基因进化过程中发挥作用,有助于进一步理解梅花草属植物的进化和适应机制。     

药用资源植物山莨菪的转录组信息分析

为了增强对资源植物山莨菪的深入了解,本研究采用高通量测序技术对山莨菪进行转录组测序分析,经过处理得到71 463个Unigenes。通过与多个数据库进行比对,对基因进行分类和分析注释,最终成功获得注释的基因有47 624条。将Unigenes比对到KOG蛋白质库中,有13 110个基因被注释,共有26个子类;比对到NR库中后有39 621个Unigenes被注释;转录本与Swissprot、Tr EMBL的比对结果得到GO功能注释信息,注释得到的29 309个Unigenes可被分为分子功能、生物学过程和细胞组分3个大类,62个子类;以KEGG数据库为参考,3 679条基因被注释,参与的代谢通路可归为4个大类,分别是代谢相关的通路、遗传信息处理、细胞过程、环境信息处理,其中与代谢相关的通路最多,约占所有代谢通路的一半。对山莨菪的药用活性成分的代谢通路及相关Unigenes数量和类型的统计结果表明,与生物碱相关的代谢通路最多,萜类和苯丙素类所对应的Unigenes数量最多。另外,结果还检测到31 382个SNP位点,6种SSR重复类型,其中单碱基重复类型所占的比例最高,每百万碱基中出现的单碱基重复的SSR个数有56. 52个,占45. 30%。该结果丰富了山莨菪的转录组信息数据,为该物种分子生物学方面的研究奠定了基础,有助于进一步开展对山莨菪的合理保护及开发利用工作。