三七鲨烯合酶基因在三七根、茎、芦头中的转录表达与三萜皂苷合成

三萜皂苷是三七、人参等重要药用植物的主要有效成分．采用改进的异硫氰酸胍法提取到三七RNA,经RT-PCR克隆技术获得三七三萜合成通路关键酶之一鲨烯合酶(squalene synthase, SS) cDNA,长1 270 bp,读码框架编码415个氨基酸．比对分析表明,推衍的三七SS氨基酸序列与人参、积雪草、青蒿、拟南芥和水稻SS的一致性分别为98%、89%、81%、78%和71%．利用实时荧光定量RT-PCR技术对三七根、茎、芦头的SS转录表达研究发现,一年生三七根SS基因转录表达量最高,高于茎和芦头的表达;但总皂苷含量是:芦头>叶>根>茎．可能与SS之后其它三萜合成关键酶的活性差异或/和三萜合成后的定向输送及累积有关．     

濒危珍稀植物半枫荷的转录组分析

为加强中国特有濒危植物半枫荷资源的保护与利用工作,采用高通量测序平台Illumina HiSeq 2500对其进行转录组测序,将得到的数据过滤后进行de novo组装并聚类去冗余,获得77 629个Unigenes,通过九大功能数据库比对、分析、注释,最终有45 293个Unigenes获得注释信息;其中在KOG按功能分为25个子类,获得25 253个功能注释信息;GO功能注释可分为细胞组分、生物学过程、分子功能3大类、分别可细分为22、26、17亚类（共65个亚类）;与KEGG数据库对比,共发现286条代谢通路,其中发现可能与半枫荷药用活性成分相关的次生代谢产物生物合成的177条途径;根据组装结果预测出88个基因家族共1 547个编码转录因子的Unigenes,发现控制药效合成的转录因子家族。另外,根据注释结果检测到12 579个SNP多态位点和预测出57 671个CDS位点。本研究首次对半枫荷转录组进行分析,为深入开展半枫荷分子生物学研究提供基础数据来源。     

三叶木通转录组分析及三萜皂苷生物合成途径关键酶基因的发掘

为了解三叶木通(Akebia trifoliata(Thunb.)Koidz.)的三萜皂苷合成途径及其关键酶,本研究对其花、叶、根、茎进行转录组测序,组装获得了57.25 Gb数据,含140 859个unigenes,序列平均长度为1350 bp。KEGG代谢通路富集结果显示,517个unigenes参与三萜皂苷合成相关的3条代谢途径,其中415个unigenes编码三萜皂苷生物合成途径的19个关键酶。对三萜皂苷生物合成过程中的关键酶角鲨烯环氧酶(SE)进行序列分析和同源建模,发现其具有保守的底物结合结构域。将三叶木通茎与花、叶、根的基因表达水平进行比较,发现茎与根相比较其上调基因数目最多,其中295个差异表达基因(DEGs)与三萜皂苷生物合成途径相关。     

微藻(Chlorella sorokiniana)的转录组分析:油脂生物合成相关的途径解析和基因挖掘

【目的】为了构建和改造产油微藻(Chloralla sorokiniana),需要从基因组水平解析脂肪酸、三酰甘油、淀粉等生物大分子的合成和降解途径,并分析和确定其中的重要基因。【方法】本研究选取了初始氮浓度分别为KNO3∶8g/L和KNO3∶2 g/L的培养条件培养微藻C.sorokiniana,培养至84h收集藻细胞进行Illumina Hiseq2000双端测序,利用Trinity进行de novo拼接,得到的转录本通过Nr数据库、UniProtKB/Swiss-Prot数据库、COG数据库进行功能注释及分类,通过KEGG数据库进行相关代谢途径注释。最后利用RSEM计算每个转录本的RPKM值,并对相关代谢途径中的转录本的表达差异进行了初步分析。【结果】Illumina Hiseq2000双端测序共获得49M 100 bp的raw reads,de novo拼接得到49885个转录本,其长度范围在300bp到14100bp之间,N50为1941 bp。其中26479个转录本成功注释到功能,2357个转录本注释到了EC编号,利用这些转录本注释到207条代谢途径。在此基础上构建了C.sorokiniana的脂肪酸、三酰甘油、淀粉等生物大分子的合成及降解途径。并初步确定了代谢途径中基因的上调及下调水平。【结论】通过RNA-seq分析实现了对非模式藻株C.sorokiniana的基因组解析,在此基础上构建了脂肪酸、三酰甘油、淀粉的生物合成和降解途径及重要基因,所构建的代谢途径与模式藻株莱氏衣藻是一致的,并比较了相关途径中的基因的表达差异,这些信息有助于将来对微藻进行遗传改造提高其产油能力。     

基于转录组分析酸枣仁斯皮诺素生物合成途径的相关基因

采用转录组测序技术分析酸枣仁(Ziziphi spinosae semen)不同发育时期基因表达差异,识别酸枣仁黄酮生物合成途径的相关基因,为进一步分析酸枣仁中黄酮类成分生物合成相关酶基因提供研究基础.以3个不同生长发育时期的酸枣仁样本为供试材料,采用Illumina Hiseq 4000进行转录组测序,并从头拼接,对转录本进行功能注释和差异性分析.经StringTie软件组装拼接得到74472个转录本,其中有26.83％在NR、Swiss-Prot、Pfam、GO、KOG、KEGG数据库中得到注释;代谢通路分析结果发现,在酸枣仁转录组中与黄酮类合成途径相关的11条差异表达基因可能编码斯皮诺素合成途径的一些酶类.酸枣仁中黄酮类成分斯皮诺素相关转录本信息为阐明斯皮诺素在生长期的积累提供重要依据,为提高酸枣仁品质研究提供参考.     

叶锈菌侵染的小麦叶片转录组数据分析

选取小麦近等基因系Tc Lr26与其轮回亲本Thatcher(Tc),与叶锈菌生理小种260分别组成不亲和及亲和组合,通过Illumina/Solexa平台的HiSeq~(TM) 2000高通量测序技术对接种叶锈菌后的小麦转录组进行测序,利用Trinity软件将数据组装形成转录本,对所有转录本进行COG、GO和KEGG分类和功能注释、Pathway注释以及蛋白编码区的预测。结果表明,转录组测序片段经de novo拼接共得到87291条平均长度866 bp的Unigenes;通过功能聚类,分别获得25个COG分类、55个GO功能亚类和128条KEGG通路;差异表达基因分析显示,相对于亲和组合,不亲和组合在接种叶锈菌后8 h上调Unigenes4037条,下调Unigenes 1949条;接种后24 h,上调Unigenes 2122条,下调Unigenes 3248条。其中植物与病原物互作过程中的钙信号通路,活性氧爆发及SA信号通路相关基因在不同时间有差异表达,在接种后8 h所表达的差异基因可能与基础防卫反应诱发密切相关,而在接种后24 h的差异表达基因可能与Lr26介导的过敏性防卫反应表达有紧密联系。这为深入分析和发掘小麦抗叶锈病相关基因及系统研究小麦抗锈病分子机制奠定了坚实基础。     

夏季高温干旱逆境下梭梭枝条中转录组表达谱分析

本研究以荒漠地区极为抗旱、耐热的超旱生固沙植物梭梭为材料,利用Solexa测序技术对高温和适温下野生梭梭的枝条进转录组测序和数据de novo组装。将得到的unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。结果表明,获得长度大于200 bp差异表达基因162 504条,将得到的unigene与Nr和Swiss-Prot数据库比对后发现,分别有38 529条和23 198条unigene与其它物种的基因具有同源性。利用COG数据库可将有关的13 012条梭梭unigene分成25类,KEGG数据库分析发现共有22 249个unigene参与298种代谢通路。研究表明梭梭逆境胁迫反应是一个多基因参与、多个生物过程协同调控的过程,基因表达量的变化可能是调控的主要方式,为揭示梭梭耐旱机理以及梭梭耐旱性相关关键基因奠定了基础。     

蜜蜂球囊菌的参考转录组de novo组装及SSR分子标记开发

【目的】通过RNA seq技术对纯培养的蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis孢子和球囊菌侵染的蜜蜂幼虫肠道组织进行测序,de novo组装球囊菌的参考转录组,并对其进行功能与代谢通路注释,进而基于该转录组数据开发球囊菌的SSR分子标记。【方法】首先通过差速离心获得活化的球囊菌孢子,配制含1×107孢子/m L的饲料饲喂4,5和6日龄的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫和中华蜜蜂Apis cerana cerana幼虫,通过Illumina Hi SeqTM2500平台同时对上述蜜蜂幼虫肠道及纯化球囊菌孢子进行深度测序,原始数据过滤后通过Trinity软件组装得到unigenes,进而通过BLASTX比对NCBI Nr,Swiss-Prot,KOG和KEGG数据库对unigenes进行功能与代谢通路注释。利用MISA软件对所有unigenes进行SSR搜索,并利用Primer Premier 5软件设计SSR特异性引物,通过PCR对不同来源的球囊菌SSR位点进行扩增。【结果】本研究共获得146 135 308条高质量reads,de novo组装得到42 609个unigenes。BLASTX比对结果显示,29 316个unigenes在上述公共数据库中具有功能和代谢通路注释。注释到法夫酵母Xanthophyllomyces dendrorhous上的unigenes最多,达6 050个。KEGG注释结果显示,unigenes可注释到117个代谢通路,其中富集在核糖体(ribosome)上的unigenes数量最多(529)。所有unigenes中共预测到7 968个SSRs,通过PCR开发出5个球囊菌SSR分子标记。【结论】本研究成功组装球囊菌的参考转录组,并进行了功能与代谢通路注释,可为在分子水平深入研究球囊菌提供重要的参考信息。基于该转录组信息开发的5个SSR分子标记可推动菌株鉴定、基因图谱构建及基因定位等研究。     

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。     

基于高通量测序的云南松转录组分析

采用新一代高通量测序技术平台Illumina Hiseq 2 000对云南松转录组测序,得到的数据进行de novo组装,获得80 000条Unigenes,N50为1 881 nt、平均890 nt。与公共数据库进行比对,注释到NR、NT、Swiss-Prot数据库的Unigenes分别为43 434、46 415、29 418条。将Unigenes与COG数据库比对,有14 792条Unigenes成功注释,根据功能大致分成25类;与GO数据库比对,有26 743条Unigenes获得注释,按功能分为细胞组分、分子功能和生物过程3大类55亚类,其中参与的生物过程较多;以KEGG数据库参考,有25 873条Unigenes参与128条代谢途径分支,以代谢相关的通路较为集中,并找到与木质素合成关键酶的Unigenes。这些研究极大地扩充了云南松的基因资源,将有助于云南松基因的发掘与利用、分子标记的开发及其种质资源遗传改良的研究等。     

锥栗种仁转录组及淀粉和蔗糖代谢相关酶基因的表达分析

本研究采用高通量测序技术对淀粉积累高峰期的锥栗种仁进行转录组测序分析,对得到的Unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析,并进一步通过实时定量PCR方法分析了7个与淀粉和蔗糖代谢相关酶基因在锥栗种仁发育过程中的表达特征。结果显示:de novo组装后共获得53629条Unigene序列,序列平均长度为746 bp;通过与其他核酸、蛋白质数据库的Blast搜索比对,共26739条Unigene序列获得基因注释,占All-Unigene的49.86%;与COG数据库比对后将其注释的14413条Unigene序列划分成25类;GO功能注释的33926条Unigene基因共分成细胞组分、分子功能和生物过程3大类58个分支;与KEGG数据库比对结果注释的5277条Unigene序列划分为116条代谢通路;7个与淀粉和蔗糖代谢相关酶基因表达量变化趋势中,CH.29636(淀粉合成酶,SS),CH.11971(淀粉分支酶,SBE)两个基因随着种仁的发育呈现逐渐上升的趋势,而其余5个基因(CH.31302、CH.33690、CH.19238、CH.30128、CH.13088)表达量随着种仁的发育呈先上升后下降的趋势,该结果与锥栗种仁发育期淀粉和蔗糖的变化规律一致。这些信息为锥栗果实品质形成相关功能基因的研究提供了重要依据。     

植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

三萜皂苷是由三萜苷元、糖基、糖醛酸等组成的C30萜类化合物,是许多药用植物的主要活性成分,具有广泛的药理作用。三萜皂苷的生物合成包括前体和三萜皂苷骨架的形成以及调控皂苷结构多样性的后修饰。三萜皂苷的后修饰包括三萜骨架的氧化/羟基化和糖基化,分别由不同超基因家族编码的细胞色素P450单加氧酶和糖基转移酶进行催化。三萜皂苷通过后修饰最终可形成多种单体皂苷。目前,已在少数植物中识别和确认了个别与三萜皂苷生物合成相关的关键后修饰酶,发现了部分很可能参与后修饰过程的候选基因。该文就近年来国内外有关三萜皂苷生物合成途径关键后修饰酶的研究进行综述,为进一步开展相关研究和对合成精细途径的解析提供参考。     

走马胎三萜皂苷合成相关基因表达分析北大核心CSCD

走马胎是我国华南地区重要的民族药物,其体内的次生代谢物三萜皂苷具有多种药用功效。为了解三萜皂苷含量变化以及生物合成通路相关基因的调控规律,该研究对走马胎在不同组织部位以及不同外源激素处理下所呈现的表达模式进行了比较分析。结果表明:(1)三萜皂苷含量在不同组织部位间和外源激素处理下均存在显著差异,具体表现为根部组织的含量显著高于叶部组织的,而用外源水杨酸(SA)与茉莉酸甲酯(MeJA)喷施处理后其含量低于对照组(CK)。(2)对这两个差异比较组进行qRT-PCR分析结果显示,相比叶部组织,在根部组织中AkPMD、AkHDS、AkSS、AkSM以及与三萜皂苷合成相关的走马胎P450家族、UGT家族基因皆有不同程度的上调;外源SA与MeJA处理会导致合成途径上游的AkPMD、AkHDS、AkSS、AkSM上调,而下游的P450家族、UGT家族基因则有所下调。因此,通过对不同组织部位和不同外源激素处理这两种差异表达模式的比较研究,可推测在这两种表达模式下走马胎三萜皂苷的合成更多地与下游特异化修饰的酶相关。     

基于转录组测序的扎龙湿地野大麦耐盐性分析

通过转录组测序技术对扎龙湿地野大麦幼苗在200 mmol/L NaCl胁迫2 d后的叶片进行分析。对测序结果进行De novo拼接后,将差异表达基因在GO、KEGG数据库中进行比对注释。结果表明:NaCl胁迫2 d后,对照组与处理组分别获得Unigene序列61038个和46754个,检测到差异表达基因25465个,差异基因GO功能注释到3个大类的55个功能组。差异表达基因被注释到135个Pathway上,直观地显示出NaCl胁迫下野大麦幼苗体内发生调节及改变的代谢过程和信号通路,其中主要涉及光合作用、脯氨酸代谢、叶绿素代谢等途径。通过对野大麦幼苗叶片转录组分析,发掘相关耐盐基因,有助于培育野大麦及其近缘作物新品种,并对揭示植物耐盐性分子机制及相关代谢途径具有重要意义。     

基于RNA-Seq技术的湿加松特定时期产脂差异基因筛选及表达分析

湿加松(Pinus elliottii×P.caribaea)是我国南方重要的脂材兼用树种,为挖掘调控湿加松松脂产量的相关基因,在湿加松的产脂高峰期,选取生长量相近但产脂量显著差异的湿加松植株,采集次生木质部组织进行高通量测序,并结合萜类物质合成、转运通路进行分析。结果显示,测序共产生594 108 382条clean reads,经de novo拼接获得190 514条unigenes,有304个unigene与萜类物质的合成有关。经过差异表达分析,得到414个差异表达unigenes,其中183个上调表达,231个下调表达。利用qRT-PCR技术对筛选的基因进行表达量验证分析,发现细胞色素P450、ABC转运蛋白、双功能松脂醇落叶松醇还原酶(PLR)在高脂树中表达量升高,异戊烯基转移酶表达量在低脂树中表达量较高。本研究丰富了湿加松及松科植物的转录本信息,为进一步研究湿加松松脂产量差异的分子机理奠定了重要基础。     

三峡库区消落带野生狗牙根对水淹适生性的转录组分析

为探究狗牙根对水淹环境的适生性机制,取长势一致的狗牙根分为未水淹对照组(A1)和30 cm沉水处理组(A2),A2水淹15 d后两组同时采样,提取样本总RNA作转录组测序。A1和A2测序数据经de novo组装分别获得128031和83363条高质量Unigene;A1和A2对比发现28844条差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中11858条DEGs上调表达,16986条DEGs下调表达;功能注释显示,这些DEGs主要集中在转录、翻译、碳水化合物代谢和环境适应等途径;信号通路富集显示,包括植物对病原体的防御、物质代谢、光合作用、形态发育和抗氧化等过程的103个信号通路与狗牙根对水淹生境的适生性有关;随机挑选4个DEGs作qRT-PCR分析,荧光定量结果与测序数据基本一致,说明基于转录组分析DEGs的表达情况较为可靠。该工作或可为进一步挖掘与狗牙根水淹适生性相关的调控基因和功能基因提供基础。     

不同品种桂花转录组分析及桂花精油成分差异的初步探讨

为丰富桂花转录组数据信息,阐明不同品种桂花精油合成的分子差异,本研究选择三种不同品种桂花,通过Illumina Hiseq2000平台测序,总计产出14.4G数据,三个品种的桂花样品共获得70029个Unigene序列,平均长度762 nt,N50达到1183 nt。通过Unigene的表达差异分析与通路富集分析,发现与桂花精油物质合成途径有关的差异基因主要注释在二萜合成、萜类骨干化合物合成、单萜合成、倍半萜与三萜合成、苯丙烷类合成、苯丙酸类代谢、亚麻酸代谢以及亚油酸代谢8个通路中。而三种桂花差异基因均显著富集的通路则注释在苯丙烷类合成、苯丙酸类代谢、二萜合成以及萜类骨干化合物合成通路,共获得650个编码精油物质合成途径中54个差异酶的差异基因。本研究建立了以金球桂、白洁和日香桂为代表的桂花转录组数据库。通过转录组分析,确定了不同品种桂花精油物质合成差异的表达途径,初步分析了转录组数据库中与精油物质合成途径相关的差异基因。本研究将为桂花精油成分代谢调控及体外表达提供依据。     

基于高通量测序的阿尔泰蝠蛾(鳞翅目:蝙蝠蛾科)幼虫转录组分析

本研究采用Illumina HiSeq TM 2500测序平台对阿尔泰蝠蛾Hepialus altaicola Wang幼虫进行转录组测序及生物信息学分析.经序列拼接后共获得100133个Unigenes,总长度86319112 bp,平均长度862 bp,N50长度1628 bp.将Unigenes与NR、COG/KOG、Pfam、Swiss-Prot、GO、KEGG数据库比对,共获得38198条Unigenes,其中Nr数据库注释的Unigenes最多,为32381条,占32.34％.通过GO功能分类,共有13216个Unigenes在GO数据库中细胞组分、分子功能和生物学过程等3大类57个分支中找到注释;KEGG通路分析,共有15058条Unigenes被注释,归属于305条代谢通路.CDS预测发现54002条序列可被编码,占全部基因的53.93％.基因注释进一步获得311个与冷适应相关的代谢调节基因,并用FPKM值对基因表达量进行评估.本研究获得的转录组信息及分析结果,为进一步研究阿尔泰蝠蛾的基因功能及低温生态适应性奠定分子基础.     

羽叶三七根茎的三萜皂甙成分及其化学分类学意义

羽叶三七(Panax japonicus C. A. Meyer var. bipinnalifidus (Scem.) Wu et Feng)又称疙瘩七,产我国西北部至西南部山区,是人参届植物中分布海拔和纬度均较高的一个种类。在陕西省秦岭地区主要产于南北坡海拔2100—2900米的针叶林下阴湿处。民间以其根茎入药,具有清热解毒、顺气健胃、活血祛瘀、滋补强壮之效。作为国产人参属植物皂甙成分系统研究的一个部分,本文报告秦岭产羽叶三七根茎的皂甙成分,并讨论其化学分类学意义。