意大利蜜蜂幼虫肠道内球囊菌及其纯培养的高表达基因差异分析

【背景】球囊菌是一种典型的蜜蜂真菌性病原,特异性地侵染蜜蜂幼虫。目前,有关球囊菌在侵染过程中的基因表达规律的信息极为有限。【目的】通过深入分析胁迫意大利蜜蜂(意蜂)幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的高表达基因(HEGs)差异,探索球囊菌在胁迫意蜂幼虫肠道后期与胁迫前的基因表达规律。【方法】利用RNA-Seq技术对球囊菌胁迫的意蜂6日龄幼虫肠道(Aam T)及球囊菌纯培养(AaCK)进行深度测序,根据FPKM值筛选得到球囊菌的HEGs,进而通过GO(Gene ontology)及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析、Venn分析对上述HEGs进行功能预测和生物学意义挖掘。【结果】AaCK与Aam T的转录组测序共得到105 447 578条原始读段(Raw reads),经过滤得到88 466 344条有效读段(Clean reads),两端平均Q20为97.50%,平均Q30为93.81%。GO富集分析结果显示,AaCK的HEGs富集于26个GO terms,基因富集数最多的是细胞(22 Unigenes),其次是细胞组件(22 Unigenes)和代谢过程(21 Unigenes);Aam T的HEGs富集于22个GO terms,基因富集数最多的是催化活性(23 Unigenes),其次是细胞进程(18 Unigenes)和代谢过程(18 Unigenes)。KEGG代谢通路(Pathway)富集分析显示,AaCK的HEGs富集在109个Pathways上,基因富集数最多的是核糖体(179 Unigenes),其次是氨基酸生物合成(70Unigenes)和碳代谢(62 Unigenes);Aam T的HEGs富集在114个Pathways上,基因富集数量最多的是核糖体(178 Unigenes),其次是碳代谢(116 Unigenes)和氧化磷酸化(112 Unigenes)。Venn分析结果显示,AaCK与Aam T共有的HEGs有260个,二者特有的HEGs分别为2 161个和4 445个。【结论】提供了胁迫意蜂6日龄幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的HEGs表达谱,揭示了球囊菌在胁迫前和胁迫后期的基因表达规律,也为阐明球囊菌致病的分子机理提供了有益的信息和线索。     

红花(Carthamus tinctorius L.)不同开花时期的转录组测序及黄酮合成相关基因的验证

应用454测序技术对红花(Carthamus tinctorius L.)初花期和盛花期两个样本进行转录组测序,分别获得了577 664和562 930条Clean reads片段,其平均长度分别为427 bp和436 bp。差异表达分析结果发现,在初花期获得40 139个基因,盛花期获得39 768个基因,在两个时期同时表达的基因有28 316个。COG/KOG分析中,获得了大量与代谢相关的功能注释信息,注释到比例最高的为功能预测,占24.681%。KEGG Pathway富集分析中,找到红花黄酮化合物合成途径中的关键酶基因,利用Real-time PCR方法验证了三个基因的正确性。表达量分析表明,查尔酮合酶在两个红花品种中各个开花时期的相对表达量最高。     

基于RNA-seq技术的楮头红转录组分析

利用RNA-seq技术对所构建的楮头红叶片的转录组进行测定,对原始reads进行过滤和组装,得到了51 305条质量较高的Unigenes,平均长度为921 nt,N50为1 490 nt。利用BLAST和BLAST2GO软件对这些从头组装的Unigenes进行注释。用NCBI蛋白质数据库(Nr)、非冗余核苷酸数据库(Nt)、基因本体论(GO)、直系同源基因簇(COG)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库做参考,共注释了40 532条Unigenes。注释到Nr、Nt、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO库中的比例相对较高,分别为77.53%、56.18%、53.14%、46.58%、29.69%和60.72%。在蛋白质数据库中对所有的Unigenes进行blast以后,发现有39 302个CDS,用ESTscan预测了2 065个CDS。KEGG通路分析显示,参与次生代谢物生物合成的Unigenes有2 323条,占全部Unigenes的9.72%。其中有78条Unigenes编码了细胞色素P450家族蛋白,这些信息为药用植物次生代谢物生物合成关键基因的挖掘提供了理论参考。     

建兰花色形成的分子调控机理研究

为探究建兰花色形成的分子调控机理,该研究以同株建兰黄绿色、红色花瓣为实验材料,采用高通量Highseq测序技术进行转录组文库构建,从基因水平探索花色物质的合成代谢通路及关键调控基因的转录活性。结果表明:(1)转录组测序共获得131 110 030条过滤序列(Clean Reads)、106 479条单基因(Unigenes),通过NR、GO、COG、KEGG等公共数据库比对,获得了29 748个有注释信息的Unigenes。(2)建兰黄绿色花瓣与红色花瓣中包括20个类黄酮合成代谢相关差异表达基因,与黄绿色建兰花瓣相比,红色花瓣中776个基因转录表达量上升,589个基因转录表达量下降,在KEGG数据库被注释到93条代谢通路,涉及6条类黄酮合成代谢相关的途径,共20个差异表达基因(83Unigenes)。(3)QRT-PCR分析显示,所选20个基因在建兰2种颜色花瓣中的表达量比值趋势与转录组FPKM比值趋势一致,表明该研究获得的转录组数据具有较高的参考价值;其中分支酸、苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟化酶、4-香豆酸:辅酶A连接酶基因表达上调,有利于类黄酮前体积累;查尔酮合成酶、二氢黄酮醇还原酶、花青素合成酶基因在黄绿色花瓣中几乎不表达,在红色花瓣中表达明显上调,可能与建兰花色形成相关。     

五指山猪和长白猪背最长肌差异基因的筛选与注释

为了筛选五指山猪和长白猪背最长肌组织差异表达基因,本研究采用RNA-seq技术和生物信息学方法对6月龄、8月龄五指山猪和长白猪的背最长肌进行转录组测序分析,并对差异表达基因进行GO和KEGG Pathway显著性富集分析。通过与猪基因组比对分析后发现,在6月龄和8月龄五指山猪和长白猪均有约44 000 000条Clean reads能够比对到猪基因组上相关基因,每个文库均获得约18 200个表达基因,而转录本的数据为25 000个。在6月龄五指山猪与长白猪中共有30个基因差异表达,在8月龄五指山猪与长白猪中获得29个差异表达的基因。这些差异表达的基因主要富集在与糖酵解代谢、MAPK信号代谢通路和胰岛素信号通路等肌肉发育信号通路,通过筛选获得了与肌肉生长发育有关的候选基因,为探索五指山猪肌肉发育的分子机制提供了理论依据。     

桑树桑黄菌丝体和子实体基因差异表达分析

通过对桑树桑黄Sanghuangporus sanghuang菌丝体和子实体2个不同生长阶段的转录组进行分析,为研究桑黄子实体生长发育相关机制奠定基础。采用Illumina测序技术,对桑树桑黄菌株S23菌丝体和子实体2个不同生长发育阶段进行了全转录组测序。将转录组测序reads比对到参考序列上,菌丝体测序样本的reads比对率为82.89%;子实体测序样本的reads比对率为83%。基因差异表达分析显示,与菌丝体相比,子实体中显著上调表达基因为2 898个,显著下调表达基因为1 965个。经过Blast nr比对发现,桑黄菌在子实体阶段表达量上升的基因主要与各种氧化酶活性、疏水蛋白等相关;表达量下降的基因主要与糖类、氨基酸结合、运输等相关。基因本体（gene ontology,GO）富集分析表明,菌丝体及子实体两个阶段与跨膜转运相关的差异表达基因富集明显。代谢通路（pathway）富集分析表明,类固醇生物合成、精氨酸生物合成、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）信号通路等差异基因富集明显。     

泡桐维管形成层及木质部区的转录组分析

采用Illumina HiSeqTM2500高通量测序技术,获得泡桐维管形成层及木质部区组织转录组的109021918条clean reads(16.35 Gb)。将clean reads从头组装得到104432个单基因簇(Unigene),平均长度662 nt。将组装得到的Unigenes与公共数据库进行序列比对,分别有40789(Nr:39.05%)、31675(NT:30.33%)、15539(COG:14.87%)、29168(GO:27.93%)、16316(KEGG:15.62%)、30499(SwissProt:29.20%)以及28828(Pfam:27.6%)个Unigenes获得功能注释。通过与GO数据库的比对分析,注释的29168个Unigenes归于生物过程、细胞组分及分子功能三大类的55个功能组;15539条Unigenes注释到COG数据库,被分为25个类别中;基于KEGG数据库可将16316个Unigenes归于130个代谢途径。此外,在泡桐的维管形成层及木质部区转录组中共检测出16118个简单序列重复(SSR)位点。为进一步挖掘泡桐重要功能基因提供了大量数据。     

RNA-Seq揭示Foc4在外源氧化胁迫(H_2O_2)下的基因表达及细胞代谢变化

尖孢镰刀菌古巴专化型4号小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4,Foc4)是香蕉枯萎病的强致病性病原菌。Foc4在侵染香蕉植株早期必须面对寄主的活性氧迸发。【目的】了解Foc4应对外源氧化胁迫的分子机制。【方法】利用Illumina 2500 RNA-Seq测序平台分析了经外源氧化胁迫(H_2O_2)处理的Foc4与对照在转录组水平的基因表达差异。【结果】在外源氧化胁迫条件下,Foc4的生长受到抑制。转录组测序获得了超过2千万条clean reads。进一步的差异基因表达分析以差异倍数FC (fold change)≥2且FDA值≤0.001为选择标准,发现496个基因表达上调,298个基因表达下调。GO功能富集分析显示,429个基因比对到GO功能分析数据库,在这些差异表达基因中,许多与代谢过程、生物调节、细胞过程和刺激应答有关。KEGG通路富集分析显示,有141个表达差异显著基因比对到KEGG中的50条代谢途径。其中,主要是各类氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径。同时也包括与抗氧化胁迫直接相关的代谢途径,包括DNA的损伤修复、类胡萝卜素的生物合成、过氧化物酶体、谷胱甘肽代谢等。【结论】这些结果暗示,为了在强氧化胁迫环境下生存,Foc4细胞从包括直接应对氧化胁迫的信号调控途径在内的物质代谢和能量代谢均发生改变以应对环境变化的胁迫。     

基于转录组测序的宁夏枸杞不同品种果实活性成分合成差异表达基因分析

为探究不同品种宁夏枸杞果实活性成分生物合成相关基因的表达水平,筛选关键差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),揭示宁夏枸杞品种间活性成分含量差异的分子机制,本研究采用Illumina NovaSeq 6000高通量测序技术,对宁夏枸杞‘宁杞1号’和‘宁杞7号’青果期、转色期及成熟期果实进行转录组测序,比较2个品种果实不同发育期相关基因表达谱的变化。结果显示:转录组测序共获得811818178条clean reads,有121.76 Gb有效数据。‘宁杞1号’和‘宁杞7号’在青果期、转色期和成熟期差异表达基因分别有2827、2552和2311个;分别有2153、2050和1825个差异基因在基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析和同源蛋白簇(clusters of orthologous groups of proteins,KOG)分析等6个数据库中被成功注释。青果期、转色期和成熟期果实的差异表达基因,在GO数据库分别有1307、865和624个被富集到生物学过程、细胞组分及分子功能3个部分中;KEGG通路富集结果均集中在代谢途径、次生代谢物生物合成和植物-病原互作过程;在KOG数据库,3个发育期分别注释了1775、1751和1541个差异表达基因。对注释的基因进行PubMed数据库检索,在青果期、转色期和成熟期分别筛选到与枸杞活性成分合成相关的差异表达基因18、26和24个,这些基因主要参与类胡萝卜素、类黄酮、萜类、生物碱和维生素等代谢途径。选取7个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果与转录组测序数据表达趋势一致。本研究从转录水平为不同品种宁夏枸杞活性成分含量差异提供了初步证据,为进一步挖掘枸杞活性成分生物合成的关键基因及解析其表达调控机制提供了研究基础。     

金钱鱼下丘脑转录组分析及其对雌激素在体注射的响应

为探究XX雌性和XY雄性金钱鱼(Scatophagus argus)下丘脑中的差异表达基因及雌激素(17β-Estradiol,E2)在体注射对XY雄鱼下丘脑中基因表达的影响,开展了转录组测序分析,包括测序数据质控、基因功能注释,差异基因筛选、鉴定和差异基因功能富集分析等,并利用实时定量PCR(Real-time quantitative PCR, qPCR)检测了金钱鱼下丘脑中相关基因的表达。金钱鱼下丘脑转录组共测得Clean reads 275833710,测序质量30(Q30)大于95%, GC含量值大于48%。其中, Ctrl-XX-H vs. Ctrl-XY-H组,共筛选和鉴定了91个差异表达基因,包括36个上调基因和55个下调基因。在Ctrl-XY-H vs. E2-XY-H组,筛选和鉴定了28个差异表达基因,包括11个上调基因和17个下调基因。GO和KEGG富集分析发现,差异表达基因主要显著富集在细胞、单生物过程,膜、膜组分,结合等生物学功能及泛醌和其他萜类-醌生物合成及类固醇激素生物合成通路等。转录组和qPCR结果表明, XX和XY金钱鱼下丘脑中prl、ccna1和hs...     

沙葱萤叶甲对蜕皮激素响应的转录组分析

为建立沙葱萤叶甲Gauleruca daurica成虫对蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20E)响应的转录组数据库,挖掘对20E响应的基因以及代谢和信号通路,并在转录组水平探讨20E调控生殖滞育的分子机制,本研究采用Illumina HiSeqTM4000高通量测序平台对20E及二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide, DMSO)处理后的沙葱萤叶甲成虫进行了转录组测序,共获得80 313个unigene;与阴性对照DMSO相比,共获得201个差异表达基因,其中106个上调、95个下调。GO和KEGG富集分析表明,多数差异表达功能基因富集于各种代谢通路,其中核黄素代谢(riboflavin metabolism)、溶酶体(lysosome)和泛酸与乙酰辅酶A合成(pantothenate and CoA biosynthesis)通路显著富集(q<0.05)。结果表明,20E可能通过影响多种代谢通路调控沙葱萤叶甲的生殖滞育。     

银桂初花物候期的气候条件

根据江苏省苏州市东山县1956~1984年和1999~2003年银桂(Osmanthus fragrans)物候资料和同期气象资料,应用数理统计方法分析了银桂初花的气候指标,发现银桂初花期与初花前最低气温和相对湿度关系密切。早银桂初花的气候指标为:日最低气温10 d滑动平均稳定≤23.0 ℃,同时日最低气温<22.0 ℃,满足这指标之后3~12 d早银桂初花;或当日最低气温10 d滑动平均稳定在23.0~25.5 ℃,同时日平均相对湿度≥88%连续在3 d(包括3 d)以上,在这日期之后的12 d内早银桂初花。晚银桂初花的气候指标为:当日最低气温9 d滑动平均稳定≤20 ℃,同时日最低气温<19.5 ℃,满足这指标后4~12 d晚银桂初花;或当日最低气温9 d滑动平均稳定在20.0~21.5 ℃,同时日平均相对湿度≥88%连续在3 d(包括3 d)以上,在这日期之后的6 d内晚银桂初花。日最低气温10 d滑动平均稳定>25.5 ℃时,早银桂不开花;日最低气温9 d滑动平均稳定>21.5 ℃时,晚银桂不开花。晚银桂和早银桂初花期存在显著的相关,相关系数为0.443 8(n=34),平均初花期晚银桂比早银桂迟15 d。由于受全球气候变暖的影响,1999~2003年苏州东山地区银桂类初花期比1956~1984年推迟了7~8 d。