角鳖RNA-seq转录组分析及生长相关基因筛选

角鳖是一种具有极高经济价值的淡水动物,市场开发潜力较大。其生长上存在的显著差异,制约了角鳖养殖业的健康可持续发展。为了探索角鳖生长发育的相关分子机制,本研究以生长存在显著差异的快长组和慢长组角鳖肝脏为材料,采用Illumina HiSeq TM 2500高通量测序平台进行转录组分析,经过拼接组装共获得264 757 372条Clean reads,148 093个Unigene,序列平均长度为900.8 bp。将Unigene与NR、SWISSPROT、KOG、KEGG和GO进行比对,共有34 666条得到了注释结果。通过以快长组为对照组,慢长组为实验组进行基因表达情况对比,结果显示有2 246个基因表达存在差异,其中显著性上调的基因1 264个,显著性下调的基因982个。通过KEGG pathway分析,Fox O信号通路、p53信号通路、PI3K-Akt信号通路、细胞凋亡、TGF-beta信号通路及胰岛素信号通路等生长发育相关代谢途径的部分基因表达存在显著的差异。本研究为进一步揭示角鳖生长发育的相关分子机制、生长相关基因克隆和表达等研究及奠定了坚实的基础,也为后续开展龟鳖类分子生物学研究提供了宝贵的基因数据来源。     

转录组分析挖掘油菜耐旱基因

本研究选用耐旱性好的甘蓝型油菜品系YAU200908为材料,通过对干旱胁迫下根和叶的转录组进行分析,发现干旱胁迫下根中和叶中差异表达Unigene分别为9 419个和13 230个,其中上调表达的略多于下调表达的。并对差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行COG、GO等功能分类和生物信息学分析,挖掘出20个unigene参与了YAU200908抗旱反应,它们分别是转录因子4个、渗透调节4个、蒸腾作用调节4个、活性氧清除2个及ABA水平调控6个。本研究对油菜耐旱分子机制的解析及耐旱品种选育提供了一定的依据。     

阴地蕨全转录组分析及植物激素信号转导相关基因筛选

该研究以新鲜阴地蕨全株为材料,用Illumina HiSeq 2500平台进行全转录组测序,干净序列经组装后得单一基因(Unigene),将Unigene在非冗余蛋白/核酸数据库(nonredundant protein database,NR)、核酸序列数据库(nucleotide sequence database,NT)、基因本体论数据库(gene ontology,GO)、蛋白质真核同源数据库(clusters of eukaryotic orthologous groups,COG)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)、蛋白质序列数据库SwissProt和Interpro进行生物信息学分析。结果表明:共获得干净序列6.67 Gb,组装后得到58 646个Unigene,平均长度为1 023 bp,Unigene在上述数据库的总体注释率为69.25%。其中,在GO数据库中,20 762个基因被注释到生物功能、细胞组分和分子功能3个本体的52个功能组,COG注释了20 633个基因并将其划分为25个...     

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。     

荔枝蒂蛀虫转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】荔枝蒂蛀虫Conopomorpha sinensis Bradley是专一性危害我国华南地区荔枝和龙眼的重要害虫,隐蔽性强,防治困难,基因组信息缺乏。本研究的目的是获得荔枝蒂蛀虫的基因数据,寻求有效控制害虫的分子靶标。【方法】采用新一代高通量测序技术Illumina Hi SeqTM4000对荔枝蒂蛀虫进行转录组测序和生物信息学分析。【结果】经序列拼接获得68 996条unigenes。进一步利用七大公共数据库进行同源比对,注释了22 348 unigenes。注释到Nr数据库的unigenes数量最多,达27.01%,其中Nr注释的荔枝蒂蛀虫unigenes中与小菜蛾Plutella xylostella unigenes同源性最高,达34.1%。将unigenes与GO数据库比对发现,15 585条unigenes根据其功能大致可分为3类47亚类。KEGG pathways分析表明,7 272条unigenes定位为267个代谢通路。基因注释进一步筛选鉴定获得100个荔枝蒂蛀虫嗅觉相关基因;与鳞翅目相关气味结合蛋白基因联合分析发现,与荔枝蒂蛀虫气味结合蛋白基因直系同源的有18组,部分基因形成独立一簇。【结论】本研究首次获得了荔枝蒂蛀虫的转录组数据,研究结果为生物控制荔枝蒂蛀虫提供了重要的基础数据和候选分子靶标。荔枝蒂蛀虫独有的气味结合蛋白基因可能与其生境中特有的化学物质相关。     

绿豆象触角转录组及嗅觉相关基因的分析

【目的】建立绿豆象Callosobruchus chinensis触角转录组数据库,挖掘绿豆象的基因数据。【方法】采用高通量测序平台(Illumina Hiseq)对绿豆象成虫触角进行转录组测序、序列组装及生物信息学分析。【结果】共获得51.10 Gb的clean data(NCBI SRA数据库登录号:SRP119884)及83 535条unigenes,长度在1 kb以上的unigenes有15 075条,unigenes的N50为1 492 bp。使用BLAST软件将绿豆象触角Unigene序列与公共数据库比对,共注释到22 148条unigenes,其中NR数据库注释的unigenes最多,为18 744条,且与赤拟谷盗Tribolium castaneum的相似基因最多,达39.57%。通过GO数据库注释,将unigenes功能分为细胞组分、分子功能与生物学过程三大类54个分支,其中参与代谢进程以及结合与催化活性的unigenes比例较大。KEGG代谢途径分析表明,9 084条unigenes形成289条代谢通路,其中核糖体代谢通路所含unigene最多,为516条。进一步基因注释分析筛选到140个嗅觉相关基因,包括12个气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)基因,4个化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)基因,116个气味受体(odorant receptor,Or)基因,1个离子型受体(ionotropic receptor,IR)基因和7个感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein,SNMP)基因,并用FPKM值对基因表达量进行评估。【结论】本研究获得了绿豆象触角转录组数据,为进一步研究绿豆象的基因功能分析及嗅觉感受机制奠定分子基础。     

利用转录组测序筛选鸡蛋褐壳性状相关基因

褐壳鸡蛋在许多国家深受消费者喜爱,消费者通常把蛋壳褐色深浅作为评价鸡蛋品质的重要指标。褐壳鸡蛋蛋壳颜色形成受多基因共同调控,但是具体候选基因及调控机理尚未明确。因此,本研究以纯系褐壳蛋鸡为实验材料,筛选调控褐壳鸡蛋颜色深浅的候选基因。采用转录组测序技术对产深褐壳鸡蛋和浅褐壳鸡蛋的母鸡蛋壳腺组织进行分析,结果显示,共计有8461个基因在蛋壳腺组织表达,其中34个基因在两组之间差异表达。功能分析发现,卵转铁蛋白(ovotransferrin, TF)基因、热休克蛋白70 (heat shock protein, HSP70)基因以及氧化磷酸化通路均与原卟啉Ⅸ合成通路相关,可能影响褐壳鸡蛋蛋壳色素原卟啉Ⅸ的合成和积累。     

意大利蝗转录组及性腺发育相关基因分析

【目的】意大利蝗Calliptamus italicus是新疆荒漠、半荒漠草原优势危害种类之一,其生殖相关基因信息缺乏。本研究对意大利蝗精巢和卵巢组织进行高通量转录组测序,旨在揭示意大利蝗转录组特征,并获得与性腺发育相关的基因数据。【方法】利用Illumina高通量测序平台(Hi Seq/Mi Seq)对意大利蝗进行了转录组测序,并进行序列分析。【结果】获得718 872条unigenes,平均长度631 bp,N50为1 186 bp。通过同源性比对,成功注释254 597条unigenes,其中,Nr数据库注释占28.87%,比例最高。Nr数据库注释的unigenes与黑褐草蚁Lasius niger的相似基因序列最多,为10.80%。与GO数据库比对发现,意大利蝗转录组unigene可分为3大类:涉及分子功能的unigenes有31 392条,涉及细胞组分的unigenes有20 586条,与生物学过程有关的unigenes有57 014条。KEGG pathways分析表明,23 666条unigenes归属于251个通路。涉及生殖系统发育的通路有卵母细胞减数分裂、胰岛素信号通路、Wnt信号通路、促性腺激素释放激素信号通路、转化生长因子β信号通路以及泛素介导的蛋白水解、黄体酮介导的卵母细胞成熟、昆虫激素生物合成等。进一步筛选得到部分与性腺发育相关的基因,包括vg,vgr,sox 21b,testis-specific serine/threonine-protein kinase,spermatogenesis-associated protein和vasa-like gene等。【结论】本研究获得了意大利蝗转录组数据及性腺发育相关基因,为进一步研究意大利蝗生殖调控机理奠定了分子基础。     

七星瓢虫触角转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】瓢虫科食性高度分化。本研究旨在通过建立七星瓢虫Coccinella septempunctata触角转录组数据库,探讨其触角嗅觉相关基因与食性分化的关系。【方法】采用Illumina HiSeq 4000高通量测序平台对七星瓢虫成虫触角转录组进行测序、组装、注释,挖掘嗅觉相关基因,并与已发表的茄二十八星瓢虫Henosepilachna viginyioctopunctata转录组进行比较。【结果】共获得七星瓢虫触角转录组31 775条unigenes,其中69.71%的序列得以注释,NR数据库中注释最多,为20 539条。据注释信息,挖掘到27个嗅觉相关基因,包括1个气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)基因,13个化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)基因,4个气味受体(odorant receptor, OR)基因,7个味觉受体(gustatory receptor, GR)基因和2个感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein, SNMP)基因。相对应地,在植食性茄二十八星瓢虫转录组中鉴定到38个嗅觉相关基因,包括七星瓢虫中未发现的1个离子型受体(ionotropic receptor, IR)基因。在各类型嗅觉相关基因中,茄二十八星瓢虫转录组的OBP基因比例(13.16%)高于七星瓢虫触角转录组的(3.70%),而七星瓢虫触角转录组的GR基因比例(25.93%)则高于茄二十八星瓢虫转录组的(13.16%)。【结论】触角嗅觉相关基因数目不是昆虫食性分化的主因。本研究获得了七星瓢虫触角转录组学资源,初步探讨了嗅觉相关基因同瓢虫食性分化的关系,为了解瓢虫乃至昆虫食性分化的分子基础提供了信息。     

发菜耐旱相关蛋白NXL-01的基因克隆与表达分析

在发菜耐旱差异蛋白质组学研究中,发现假定蛋白(Hypothetical protein NXL-01)在干旱胁迫条件下表达量逐渐增加。根据已知氨基酸序列设计简并引物克隆NXL-01基因,长度为327bp(GenBank登录号为HM854288)。生物信息学分析表明,该基因具有较高保守性,蛋白质二级结构主要由α螺旋和随机卷曲构成,是亲水性的膜外蛋白,有5个Ser磷酸化位点,1个Thr磷酸化位点。将NXL-01基因在大肠杆菌中表达,获得预期大小的重组蛋白(12.4kD)。RT-PCR分析表明,NXL-01mRNA在干旱胁迫条件下表达量逐渐增加,与NXL-01蛋白的表达趋势一致。     

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。     

花椒窄吉丁触角转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】建立花椒窄吉丁Agrilus zanthoxylumi成虫触角转录组数据库,挖掘嗅觉相关基因,为今后研究其触角的化学感受机制及生物防控提供理论支撑。【方法】采用高通量测序平台IlluminaNovaSeq 6000对花椒窄吉丁雌雄成虫触角进行转录组测序,用Trinity软件对获得的高质量reads进行序列拼接与组装;使用BLAST软件将触角转录组数据比对NR, NT, Swiss-Prot, GO, KEGG, BLASTX,eggNOG, Pfam, TmHMM, SignalP, KO, Map, BLASTP和RNAMMER公共数据库;基于初步筛选到的花椒窄吉丁候选气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)和化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)以及其他鞘翅目昆虫的同源蛋白的核苷酸序列,利用MEGA软件进行系统进化分析。运用RPKM (reads perkilobase per million mapped reads)值对嗅觉相关基因表达量进行分析。【结果】花椒窄吉丁雌雄成虫触角转录组测序共获得36 209条基因和90 982条转录本,其N₅₀分别为2 103和2 523 bp,组装完整性较高。注释到NR数据库的基因最多(41.62%),其中与赤拟谷盗Tribolium castaneum相似基因所占比例最高(19%)。在GO数据库中比对到11 614个基因,按功能分为细胞组分、分子功能与生物学进程三大类57个分支,其中分子功能大类中的结合(70.57%)与催化活性(45.51%)相关基因占比最多;KEGG代谢途径分析表明,7 427条基因参与了5类代谢通路,其中涉及信号转导的基因最多,为815条;筛选到7个候选OBP基因和5个具有全长开放阅读框的CSP基因,其编码蛋白均具有化学感受蛋白家族的典型特征。系统进化分析表明,花椒窄吉丁OBPs和CSPs分别与苹果小吉丁A. mali的OBPs和CSPs氨基酸序列一致性最高。RPKM值表明,嗅觉相关基因AzanOBP1和AzanOBP2在雌成虫触角中不表达,在雄成虫触角中微量表达;AzanOBP3在雄成虫触角中高丰度表达。【结论】首次获得了花椒窄吉丁成虫触角转录组数据,筛选到了花椒窄吉丁OBP, CSP, Or, IR和SNMP等的嗅觉相关基因。推测触角中高丰度表达的OBPs对雄成虫识别同类异性释放的信息素或寄主植物释放的挥发物起关键作用。研究结果可为花椒窄吉丁化学感受基因功能分析及嗅觉感受机制研究奠定分子基础。     

大蜡螟触角转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】大蜡螟Galleria mellonella Linnaeus是世界范围内蜂群中普遍存在的害虫,给世界养蜂业带来了巨大的危害。本研究旨在建立大蜡螟触角转录组数据库,挖掘大蜡螟嗅觉相关基因,为今后利用嗅觉基因靶标防治大蜡螟提供分子生物学信息数据。【方法】利用高通量测序平台(Illumina HiSeqTM 2500)对大蜡螟触角进行转录组测序和组装,通过筛选转录组数据库,鉴定出嗅觉相关基因。【结果】成功构建了大蜡螟触角转录组,经序列拼接获得188 278条unigenes,平均长度为781 bp,N50为1 161 bp。使用BLAST软件将大蜡螟触角unigenes序列与7大公共数据库比对,共注释到108 047条unigenes,其中NR数据库注释的unigenes最多,为78 746条,占41.82%,且NR注释的大蜡螟unigenes中与家蚕Bombyx mori类似基因最多,为18.4%。将unigenes与GO数据库比对发现,共有69 794条unigenes注释到GO数据库中,按照其所参与的生物过程、细胞组分和分子功能对其进行GO功能分类,共含有55个亚类,其中参与结合和催化功能及代谢过程的unigenes比例较大;KEGG代谢途径分析表明,14699条unigenes形成231条代谢通路,其中被注释在信号传导通路中的unigenes最多,为2 401条,占16.33%。进一步基因注释分析,鉴定得到226个候选嗅觉相关基因,包括52个气味结合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)基因,36个化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)基因,80个气味受体(Odorant receptors,ORs)基因,56个离子型受体(Ionotropic receptors,IRs)基因和2个感觉神经元膜蛋白(Sensory neuron membrane proteins,SNMPs)基因;通过比较雌、雄大蜡螟转录组鉴定出114个差异表达基因,包括5个嗅觉相关基因(OBP8、OBP17、CSP3、CSP34和OR15);114个差异表达基因中,66个基因在雌蛾触角中高表达,48个基因在雄蛾触角中高表达。【结论】本研究获得了大蜡螟触角转录组数据,并鉴定出候选嗅觉相关基因,结果为进一步研究大蜡螟的基因功能及嗅觉感受机制奠定分子基础。     

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。     

花椒窄吉丁触角转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】建立花椒窄吉丁Agrilus zanthoxylumi成虫触角转录组数据库,挖掘嗅觉相关基因,为今后研究其触角的化学感受机制及生物防控提供理论支撑。【方法】采用高通量测序平台Illumina NovaSeq 6000对花椒窄吉丁雌雄成虫触角进行转录组测序,用Trinity软件对获得的高质量reads进行序列拼接与组装;使用BLAST软件将触角转录组数据比对NR, NT, Swiss-Prot, GO, KEGG, BLASTX, eggNOG, Pfam, TmHMM, SignalP, KO, Map, BLASTP和RNAMMER公共数据库;基于初步筛选到的花椒窄吉丁候选气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)和化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)以及其他鞘翅目昆虫的同源蛋白的核苷酸序列,利用MEGA软件进行系统进化分析。运用RPKM (reads per kilobase per million mapped reads)值对嗅觉相关基因表达量进行分析。【结果】花椒窄吉丁雌雄成虫触角转录组测序共获得36 209...     

基于RNA-seq的黄蜻头部转录组测序与分析

利用RNA-seq技术对黄蜻Pantala flavescens(Fabricius)头部细胞的全部转录本进行测序、功能分析。提取黄蜻头部总RNA,反转录得到c DNA,在Illumina平台上进行测序,经拼接、组装、聚类后获得全部unigenes,并将所得的unigenes与数据库比对,对其进行功能注释和分类。总共得到47 039 040条碱基序列,包含了7 102 895 040个碱基序列信息,碱基G和C的数量总和占总碱基数量的44.05%。将测序结果进行组装,组装所得到的unigenes为34 406 502条,对所得到的unigenes进行不同的数据库注释,共有44 499条unigenes被注释到数据库,其中有大量unigenes与代谢过程、结合活性、催化活性和细胞进程有关。与COG数据库比对,根据功能可以分为26类,其中信号转导机制最为丰富。与KEGG数据库比对,线粒体基因在所测样本中最为丰富,与KEGG ORTHOLOGY注释后,代谢活动基因最为丰富。这些与线粒体和代谢有关的基因与我们研究中与黄蜻迁飞基因相关,为后续研究奠定了基础。     

叉角厉蝽触角转录组及嗅觉相关基因分析

叉角厉蝽Eocanthecona furcellata是一种在生物防治方面有重要作用和潜力的捕食性天敌昆虫,触角是昆虫进行信息交换的重要器官,而嗅觉相关基因则是调控天敌昆虫捕食行为的重要分子基础。为获得叉角厉蝽触角转录组数据库,挖掘叉角厉蝽嗅觉相关基因,本研究利用Illumina高通量测序平台对叉角厉蝽雌雄成虫与5龄若虫触角进行转录组测序。成功构建了叉角厉蝽触角转录组,获得了67 843条unigenes, N50长度为2 300 bp。与七大公共数据库比对注释到27 686条unigenes,其中NR数据库注释最多(33.33%),且与茶翅蝽Halyomorpha halys相似度最高(64.20%)。14 258条注释到GO数据库中,分为生物过程、细胞组分和分子功能3个大类42个亚类;KEGG代谢途径分析表明,7 703条形成282条代谢通路,其中被注释在信号传导通路中的unigenes最多(11.50%)。进一步基因注释分析,鉴定得到134个候选嗅觉相关基因,32个化学感应蛋白基因(Chemosensory protein genes, CSP),10个气味结合蛋白基因(Odor...