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。     

基于转录组测序的羽衣甘蓝叶色相关基因分析

叶色是羽衣甘蓝重要的观赏性状之一。本研究采用Illumina Hi-Seq2500高通量测序技术,对基因型纯合的紫叶和白叶羽衣甘蓝叶片进行转录组测序,筛选差异基因并与GO和KEGG数据库比对进行注释分析,分析羽衣甘蓝叶色形成相关基因。结果显示,获得高质量短读序共104 608 770条,筛选出紫叶相对白叶的差异表达基因1 993个,其中上调表达基因1 094个,下调表达基因899个。根据GO功能分类可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类64功能组。根据KEGG代谢通路分析可以分为171类,在叶色相关的类黄酮生物合成途径中黄酮醇合成酶(FLS)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)上调以及类胡萝卜素生物合成途径中的类胡萝卜素β-环化酶上调与紫叶形成关系密切。本研究丰富了羽衣甘蓝的转录组信息,获得了一些差异表达基因,为进一步研究羽衣甘蓝叶色形成的遗传机制提供了有价值的信息。     

伞裙追寄蝇滞育关联基因和滞育关联代谢物的联合分析

为探索伞裙追寄蝇蛹滞育调控的分子机制,本文对伞裙追寄蝇Exorista civilis滞育蛹和非滞育蛹进行转录组测序以及代谢组检测,鉴定其关键的滞育关联基因(diapause-associated genes, DEGs)和滞育关联代谢物(diapasuse-associated metabolites, DEMs)。本研究基于高通量测序以及液质联用技术,通过筛选,在转录组中获得了差异表达基因7 513个,在代谢组中,获得差异代谢物501个,其中氨基酸占比最多。将所有差异表达基因与差异表达代谢物同时向KEGG映射,获得两者共同的pathway信息,明确差异表达基因与差异代谢物共同参与的主要生化途径和信号转导途径。本研究通过转录组和代谢组的联合分析,在正、负离子模式下,差异表达基因与差异代谢物共同富集到70条通路。在负离子模式下,滞育关联因子主要参与氨基酸代谢和神经系统;在正离子模式下,滞育关联因子主要参与消化系统和信号转导途径。本研究重点分析了柠檬酸循环、cAMP信号通路、氨酰-tRNA的生物合成,将为进一步深入研究伞裙追寄蝇滞育调控的分子机制奠定理论基础。     

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。     

基于转录组和代谢组分析马齿苋根茎叶中类黄酮代谢

为获取马齿苋(Portulaca oleracea)类黄酮相关成分及其合成酶基因信息,该实验以马齿苋根、茎和叶为材料,进行代谢组学和转录组学联合分析,并从中选取6个差异表达基因进行qRT-PCR验证分析.结果显示:(1)代谢组分析发现,在马齿苋根、茎和叶中共获得32个类黄酮相关化合物,包括3个异黄酮、8个黄酮醇、11个...     

睡莲品种保罗蓝花器官不同部位的转录组测序分析

为探究热带睡莲花器官不同部位的花香代谢通路及参与萜类香气物质生物合成的差异表达基因,本研究借助转录组测序技术,以热带睡莲品种保罗蓝为研究对象,对其花器官的花瓣（PE,petal）、雄蕊（ST,stamen）和雌蕊（PI,pistil） 3个部位进行转录组测序分析。差异表达基因分析结果显示,花瓣相对于雌蕊（PE-vs-PI）、雄蕊相对于雌蕊（ST-vs-PI）和雄蕊相对于花瓣（ST-vs-PE）的差异表达基因数目分别为7853个、7501个和2526个。GO分类和富集分析显示,3个比较组的差异表达基因主要参与了生物调节、细胞过程、代谢过程和刺激应答的生物学过程;KEGG分类和富集分析显示,PE-vs-PI的差异表达基因显著富集的KEGG通路最多,其次为ST-vs-PI,ST-vs-PE最少。从3个比较组共有的794个差异表达基因中筛选出98个参与萜类物质代谢差异表达基因,富集于4条萜类物质合成通路,且PE-vs-PI和ST-vs-PI的差异表达基因数目均高于ST-vs-PE。已知的金合欢醛和二萜贝壳杉烯合成关键基因HMGR和DXS在花瓣和雄蕊的表达量均高于雌蕊。从98个差异表达基因中随机...     

细辛苯丙素类化合物生物合成相关酶基因的挖掘及其表达分析

为了探明细辛苯丙素类化合物生物合成相关酶基因的表达水平,本研究基于实验室已构建好的细辛转录组数据库,根据基因功能注释筛选出与苯丙素类化合物生物合成相关酶基因,并推导其蛋白序列,进行生物信息学分析,同时对相关酶基因进行基因的表达分析。本文从细辛转录组数据库中筛选出了6个酶基因,分别为pal、c4h、comt、4cl、ccr、cad。基因编码蛋白特性分析结果表明:6个酶基因所编码的蛋白属于不同的超家族。基因表达分析结果表明:6个酶基因表达量呈现相同的变化规律。对于叶、叶柄、根、根茎,6个酶基因在花期的表达量较花前期的高;同时,6个酶基因在地下部分的表达量比地上部分的高。以上结果显示6个酶基因在细辛叶、叶柄、根、根茎的表达量差异明显,但具有一定的规律性。研究的成功开展为我们进一步了解苯丙素类化合物生物合成相关酶的功能和特性打下了基础,为今后细辛活性成分的生物合成及代谢调控提供理论依据。     

维药新塔花(Ziziphora bungena)zbHDS基因克隆及组织表达分析

对维药新塔花(Ziziphora bungena)萜类化合物生物合成途径中,关键酶1-羟基-2甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸合成酶HDS基因克隆,进行组织表达特异性分析,为研究新塔花萜类化合物生物合成途径与基因调控提供基础。结合新塔花转录组数据库,根据编码区序列设计引物,通过RT-PCR方法对Z. bungena基因HDS (zbHDS)的编码区cDNA进行克隆,对其进行相关生物信息学分析,通过Real-Time进一步分析其组织表达特异性。RT-PCR扩增了一个长2 465 bp的zbHDS (登录号:MG065856)基因片段,含一个2 229 bp的开放阅读框,编码742个氨基酸。进化树分析结果显示,与丹参(Salvia miltiorrhiza)具有较近的亲缘关系。Real-Time PCR结果显示zbHDS基因在各器官中均有表达,在茎和叶中表达量较高,根和花中表达量相对较低。本研究首次从新塔花中克隆HDS基因并获得其编码区序列,zbHDS基因具有组织表达特异性,为进一步研究新塔花中萜类化合物生物合成途径提供数据支持。     

巴西橡胶树胶乳中DUF1262结构域蛋白结构与基因表达分析

为了揭示天然橡胶生物合成酶互作蛋白结构及其在天然橡胶生物合成过程中的功能。本研究以橡胶树胶乳橡胶粒子总蛋白为研究对象,采用免疫共沉淀实验技术以天然橡胶合成关键酶顺式-异戊二烯基转移酶（CPT）抗体从胶乳中捕获了1个含DUF1262结构域的未知功能蛋白。生物信息学分析表明橡胶树基因组中包含50个编码含DUF1262结构域蛋白的基因序列;蛋白质相互作用网络分析表明DUF1262结构域蛋白可能参与调节信号转导或转录调控等过程;荧光定量PCR结果表明编码该蛋白基因的转录本在根、叶、花、枝和胶乳等组织中广泛分布,但在胶乳中表达较低,在树皮表达较高;水杨酸、脱落酸、过氧化氢及干旱处理可增强该基因在叶片中的转录水平。本研究证明DUF1262参与橡胶树逆境反应等生理过程,为揭示胶乳生物合成调控机制提供新线索。     

RNA-seq analysis reveals a key role of brassinolide-regulated pathways in NaCl-stressed cotton

Brassinolide (BL) alleviates salt injury in cotton seedlings; however, little is known about the molecular mechanisms of this response. In this study, digital gene expression analysis was performed to better understand the regulatory pathways of BL in NaCl-stressed cotton (Gossypium hirsutum L.). Compared with control plants (CK), a total of 1 162 and 7 659 differentially expressed genes (DEGs) were detected in the leaves and roots of NaCl-treated plants, respectively. Most of the DEGs in NaCl-treated plants, compared to CK, were regulated by BL. Moreover, expression patterns of DEGs in BL+NaCl treated plants were similar to those in CK plants; however, the responses of DEGs in the leaves and roots of NaCl-treated plants to BL differed. In the roots, BL-regulated DEGs were involved in protein biosynthesis, whereas in the leaves, BL promoted photosynthesis in NaCl-stressed cotton. BL treatment also significantly increased the overall biomass, chlorophyll a + b content in leaves, and the protein content in roots in NaCl-stressed cotton. The downregulation of stress-responsive genes in BL+NaCl-stressed leaves was also found. These results suggest that BL can alleviate NaCl injury in cotton plants.     

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...     

基于转录组的不同火龙果品种抗性差异分析

不同的品种抗性不同,为进一步探究不同火龙果品种之间的抗性差异,为后续火龙果抗性育种提供参考,该研究利用Illumina HiSeq 2000测序平台对'普通白肉'(BR)和'厄瓜多尔黄龙'(EY)两个品种进行转录组测序分析,并参考GO Ontology、KEGG等公共数据库对差异表达基因进行功能分类与富集分析.结果表明...     

东乡野生稻苗期响应低温胁迫的转录组分析

为了解东乡野生稻（Oryza rufipogon）对低温胁迫的响应机制,对苗期的RNA-seq转录表达谱进行了研究。结果表明,与对照相比,共检测到10 200个差异表达基因（DEGs）,其中5 201个上调表达,4 999个下调表达,其中有426个DEGs位于已报道的水稻耐冷QTL区间,且37个为耐冷调控相关的家族基因。GO功能分类和KEGG代谢路径分析表明,核酸结合转录因子活性、氨基酸生物合成以及光合作用代谢等均参与响应低温胁迫过程。实时荧光定量分析表明,ABA响应蛋白基因、MYB转录因子和40S核糖体蛋白SA基因等12个可能与低温胁迫响应相关的DEGs表达模式与RNA-seq的一致。可见,植物激素传导途径和转录因子相关调控基因在东乡野生稻苗期响应低温胁迫过程中起重要作用。     

叶子花花瓣状苞片和叶片的比较转录组学研究

叶子花(Bougainvillea spectabilis Willd.)的苞片色彩鲜艳,呈花瓣状,在景观园艺和环境美化有着广泛应用。为了进一步了解花瓣状苞片的演化机制,该研究采用RNA-seq技术分别对苞片和叶片进行测序,比较苞片和叶片在基因表达水平的差异。最终获得54.48 M对长度为150bp的双向clean reads,从头拼接出55 782条Unigenes,平均长度为1 003.79bp,N50为1 402bp。共有30 874条Unigenes能被注释到公共数据库,其中有12 631条Unigenes能被注释到基因本体。差异化表达分析确定苞片和叶片差异表达的基因共有456个。该研究分别对不同组织差异表达的基因进行GO富集分析和KEGG富集分析,结果表明,在苞片中高表达的差异化基因有黄酮类合成相关的基因,花色合成关键酶多巴双加氧酶(DODA)以及发现与花瓣发育相关的基因,在叶片中高表达的差异化基因主要是参与光合作用。     

Transcriptome analysis of differentially expressed genes in rabbits’ ovaries by digital gene-expression profiling

Reproduction is a complex physiological process that is regulated by multiple genes and pathways. Compared with studies of common livestock, fewer studies of genes related to the fertility of rabbits (Oryctolagus cuniculus) have been reported, and the molecular mechanism of their high productivity is still poorly understood. To identify candidate genes associated with development and prolificacy in rabbits, we analyzed gene expression differences among the ovaries of mature Californian rabbit (LC), and mature (HH) and immature Harbin white rabbit (IH) using digital gene expression technology. We detected 885 and 321 genes that were significantly differentially expressed in comparisons between HH/IH and HH/LC, respectively. The functions of the differentially expressed genes (DEGs) were determined by GO classification and KEGG pathway analysis. The results suggest that most of the DEGs between the mature and immature developmental stages were predominantly associated with DNA replication, cell cycle, and progesterone-mediated oocyte maturation, and most were up-regulated in the IH group compared with the HH group. The DEGs involved in disparate fecundities between HH and LC were associated with reproduction, fructose and mannose metabolism, steroid hormone biosynthesis, and pyruvate metabolism. Our results will contribute to a better understanding of changes in the regulatory network in ovary at different developmental stages and in different fertility of rabbit.