沙葱萤叶甲卵滞育的转录组学分析

【目的】建立沙葱萤叶甲Galeruca daurica滞育卵转录组数据库,挖掘卵滞育相关的基因以及代谢和信号通路,在转录组水平探讨卵滞育的分子机制。【方法】采用Illumina NovaSeq6000高通量测序平台对沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵进行转录组测序,并进行生物信息学分析;利用DESeq软件分析沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵中的差异表达基因,对差异表达基因进行KEGG通路富集分析;利用qRT PCR技术对10个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】基于沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵转录组测序结果,共获得53 389个unigene,其中差异表达基因2 145个,24个差异表达基因与保幼激素信号及脂肪酸生物合成和降解相关。与解除滞育卵相比,滞育卵转录组中1 297个基因上调表达,富集于124条KEGG通路,其中核糖体通路显著富集;848个基因下调表达,富集于73条KEGG通路,其中MAPK信号通路和糖胺聚糖生物合成通路显著富集。qRT-PCR结果表明,随机选取的10个差异表达基因的表达趋势与RNA-Seq转录组测序结果完全一致。【结论】保幼激素,脂肪酸生物合成和降解,核糖体,MAPK信号及糖胺聚糖生物合成等通路可能在沙葱萤叶甲卵滞育调控中起着重要的作用。     

不同碳源条件下广叶绣球菌转录组分析

【背景】广叶绣球菌(Sparassis latifolia)是一种名贵的食用菌,其木质纤维素降解的分子机制尚不明确。【目的】了解广叶绣球菌在不同碳源条件下木质纤维素降解相关基因表达动态。【方法】通过转录组测序技术对分别以葡萄糖、纤维素+木质素、纤维素及松木屑为碳源的广叶绣球菌基因表达谱进行分析。以葡萄糖为碳源的样本为对照,分别对不同碳源下广叶绣球菌显著差异表达的基因进行功能分析。【结果】Geneontology(Go)富集分析表明,以葡萄糖为碳源的样本为对照,差异表达基因主要富集在碳水化合物利用的过程,如多糖催化过程、碳水化合物催化过程、碳水化合物代谢过程及多糖代谢过程等。碳水化合物活性酶(Carbohydrate-activeenzymes,CAZymes)功能注释表明,碳源种类主要影响了半纤维素和纤维素降解相关糖苷水解酶家族基因的表达,其中涉及半纤维素降解的相关酶基因上调幅度最大。同时,在纤维素+木质素、松木屑为碳源的处理组中一些转录因子基因上调表达显著。【结论】不同碳源显著影响了广叶绣球菌基因表达谱,这种对碳源的适应也可能反映了广叶绣球菌攻击植物细胞壁的机制,研究结果为深入了解广叶绣球菌木质纤维素降解的分子机理和相关功能基因提供了一些参考。     

伞裙追寄蝇滞育关联基因的转录组学分析

【目的】本研究旨在探讨调控伞裙追寄蝇Exorista civilis滞育的重要关联基因以及代谢途径,为明确该虫在转录组水平下的滞育分子机制提供理论基础。【方法】采用新一代高通量测序平台Illumina HiSeq^TM2000对伞裙追寄蝇非滞育以及滞育的蛹进行转录组测序分析以及生物信息学分析;应用KAAS在线pathway比对分析工具对筛选出的满足padj＜0.05且fold change≥32或padj＜0.05且fold change≤1/32条件的差异表达基因进行KEGG通路富集分析。【结果】根据测序结果,共获取58 050个基因。差异倍数在32倍以上的滞育关联基因(diapause-associated genes, DAGs)有454个,其中406个表达上调,共涉及134条通路,包括氧化磷酸化、柠檬酸循环及其他重要通路;48个表达下调,涉及32条通路。KEGG通路富集分析结果表明,滞育关联基因主要集中在信号转导、内分泌系统、碳水化合物代谢等途径中。【结论】本研究获得的伞裙追寄蝇转录组数据揭示了其滞育调控的重要代谢途径与关联基因。     

基于转录组和加权基因共表达网络的广叶绣球菌木质纤维素降解特性分析

【目的】分析广叶绣球菌（Sparassis latifolia）在不同木质纤维素诱导条件下基因表达差异，为广叶绣球菌木质纤维素降解关键基因和分子机制研究提供参考。【方法】以松木、杉木、甘蔗渣和天然堆积发酵后的杉木和发酵后的甘蔗渣为碳源，在液体培养条件下培养诱导广叶绣球菌，对其转录组进行测序研究，并对不同木质纤维素诱导样本进行加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）。【结果】杉木培养与松木培养比较组差异表达基因最少（20个），蔗渣培养与松木培养比较组差异表达基因最多（486个）。基因本体（gene ontology，GO）富集分析结果表明，差异表达基因主要涉及氧化还原酶活性、单加氧酶活性和铁离子结合活性等，京都基因和基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通路富集分析结果表明，差异表达基因主要涉及戊糖和葡萄糖醛酸转换、甲烷代谢和乙醛酸盐和二羧酸盐代谢等通路。发酵甘蔗渣为碳源培养时，纤维素和半纤维素降解相关的糖苷水解酶基因表达量总体上较高，而未发酵的松木、杉木和甘蔗渣为碳源培养时木质素降解或修饰相关的碳水化合物辅助酶基因表达量总体上较高。利用WGCNA共鉴定出10个共表达模块，其中green模块与未发酵蔗渣诱导显著正相关，blue模块与发酵甘蔗渣诱导显著正相关，magenta和turquoise模块与发酵杉木诱导显著正相关。GO富集分析结果表明，turquoise模块内基因显著富集到尿素跨膜转运子活性、甲基转移酶活性和单加酶活性等，blue模块基因显著富集到水解酶活性和β-甘露糖苷酶活性。KEGG通路富集分析结果表明，blue模块内基因显著富集的通路有半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、苯丙氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢等。通过构建互作网络图挖掘到12个核心基因，其可能参与了基质降解及相关基因的表达调控。【结论】不同木质纤维素类型显著影响了广叶绣球菌木质纤维素降解基因的差异表达轮廓，这种差异反映了广叶绣球菌对不同木质纤维素特异的降解策略。     

西伯利亚蝗卵发育过程的比较转录组分析及滞育关联基因筛选

【目的】通过筛选西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus卵滞育基因及代谢通路,初步明确西伯利亚蝗卵滞育分子机理。【方法】利用Illumina NovaSeq 6000测序平台对西伯利亚蝗早期发育(ES)、滞育(DS)和滞育后发育阶段(PS)的卵进行转录组测序;采用GO和KEGG富集分析并结合文献,预测滞育相关通路并聚类热图分析,筛选蝗卵滞育关联基因,并选取其中6个重要基因进行qRT-PCR验证。【结果】DSvs ES和PS vs DS两比较组分别富集到12 419和4 789个差异表达基因,且多上调表达;两比较组共表达差异基因为2 206个,主要与糖代谢、环境胁迫和生长发育相关。DS vs ES组富集最显著的GO条目为蛋白结合,PS vs DS组GO条目主要包含酶活性、细胞骨架构建及蛋白结合等过程。滞育关联基因主要集中在Wnt信号通路、胰岛素信号通路、细胞周期通路以及昆虫激素生物合成等通路。6个重要的滞育关联基因的表达量变化趋势与转录组数据结果基本一致。【结论】本研究初步明确了西伯利亚蝗卵滞育调控的重要代谢途径,并筛选出20个滞育关联基因,为后续深入研究该物种的适应机理奠定了基础。     

转录组和蛋白组联合分析揭示Ubr1介导的白僵菌萌发和极性生长

【目的】通过比较球孢白僵菌野生型和ubr1基因缺失菌株分生孢子在同一时间点转录组学和蛋白组学的差异表达基因和蛋白及其所属通路,阐明Ubr1影响球孢白僵菌极性生长的机制,为提高球孢白僵菌生物防治潜能提供理论依据。【方法】通过对转录组学和蛋白组学的KEGG分析,获得差异表达基因和蛋白所在代谢调控通路,利用显微镜拍摄菌株在各萌发培养基(germination medium,GM)衍生板中分生孢子萌发的图像验证双组学分析中显著差异的调控通路对分生孢子极性生长的影响。【结果】ubr1基因缺失使分生孢子萌发受损,形成异常弯曲或钩状的芽管。且不论是以转录组,还是以蛋白质组为核心进行双组学KEGG联合分析,二者都能富集到氮代谢、精氨酸和脯氨酸代谢和醚脂类代谢通路。进一步的验证实验表明,球孢白僵菌中ubr1基因缺失引起的精氨酸代谢异常是分生孢子极性生长紊乱的一个重要原因,而半乳糖和氮代谢异常则会导致分生孢子的萌发速率变慢。【结论】Ubr1的缺失使精氨酸代谢受阻,进而导致分生孢子萌发管极性生长异常;同时,也使半乳糖和氮代谢异常导致分生孢子萌发速率延迟。本研究的发现对于认识极性生长的机制具有一定贡献,也拓展...     

基于差异基因表达谱的Microbacterium sp. XT11降解黄原胶潜能挖掘

为挖掘微杆菌(Microbacterium sp.)XT11在黄原胶降解过程中起关键作用的功能基因,预测黄原胶降解通路,利用转录组测序技术对该菌株在不同碳源培养条件下的转录本进行测序,对差异基因进行功能富集分析。结果表明,菌株XT11以葡萄糖为对照组,以黄原胶为碳源时可获得上调差异基因213个。显著上调的基因主要富集在聚糖降解、淀粉和蔗糖代谢途径、ABC转运、苯丙氨酸代谢、丙酮酸代谢五个KEGG途径。碳水化合物活性酶(Carbohydrate-active enzymes, CAZymes)功能注释表明,位于同一基因簇上的4个CAZymes基因和黄原胶降解直接相关,其余的CAZymes基因具有潜在的黄原胶降解活性。此外,预测到磷酸转移酶系统(phosphotransferase system, PTS)和ABC转运途径(ABC transporters)参与了胞外黄原胶降解中间产物的跨膜转运。挖掘了菌株XT11中黄原胶降解过程中的功能基因,并阐述了菌株XT11的黄原胶降解通路。     

甘薯响应冷胁迫的转录组分析

甘薯是世界第七大粮食作物,虽然甘薯对盐、旱等胁迫的抗逆性较强,但因其起源热带而对低温耐受性差,目前低温已经成为影响甘薯产量及限制甘薯种植面积的重要非生物胁迫。本研究以耐冷品种辽薯36为试验材料,在低温处理0 h、6 h、24 h和48 h后,利用转录组测序技术筛选与冷胁迫紧密相关的代谢通路和差异表达基因。结果共获得甘薯转录组数据75.01 Gb,与参考基因组比对效率达76.33%。差异表达基因分析结果表明,甘薯响应冷胁迫的过程中有6282个基因上调表达,3881个基因下调表达,其中283个共有基因在低温处理6 h、24 h和48 h上调表达,26个基因在3个处理中均下调表达。GO功能富集分析发现,差异表达基因被大量富集到蛋白激酶活性、过氧化物酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质磷酸化、氨基酸跨膜转运、蛋白质生色团连锁及果胶分解代谢分子功能和生物学过程等分类条目中。KEGG代谢通路富集分析表明,苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、植物-病原相互作用、谷胱甘肽代谢这5个代谢通路富集了大量的差异表达基因。本研究为甘薯耐冷基因克隆及耐冷机制解析提供了理论依据。     

金针菇菌柄发育的转录组与蛋白组分析

菌柄是金针菇等食用菌的主要商品部位,但其生长机制仍不明确。本研究对金针菇伸长期和成熟期菌柄进行了转录组联合蛋白组分析,结果显示,两样本显著性差异表达基因和蛋白分别为721个和61个,均以上调表达为主。GO（gene ontology）功能聚类分析表明：有72.41%的差异表达基因富集在催化活性（catalytic activity）条目下。细胞组分（cell part）和绑定结合（binding）条目同时富集了较多的差异表达基因和蛋白。KEGG通路富集分析显示：碳水化合物代谢通路（carbohydrate metabolism）和氨基酸代谢通路（amino acid metabolism）富集的差异表达基因较多。差异表达蛋白富集较多的通路是单环菌素生物合成（monobactam biosynthesis,ko00261）、链霉素生物合成（streptomycin biosynthesis,ko00521）和有机含硒化合物代谢（selenocompound metabolism,ko00450）等。内质网蛋白质加工（protein processing in endoplasmic reticulum,ko04141）和MAPK信号通路（MAPK signaling pathway-yeast,ko04011）在转录组和蛋白组的KEGG富集分析中均为差异通路。本研究联合转录组和蛋白组数据筛选了40个金针菇菌柄发育中差异表达基因,为深入研究揭示食用菌菌柄发育过程提供候选基因。     

一株高效烷烃降解菌Acinetobacter sp. LAM1007的分离鉴定及降解特性

【目的】挖掘高效烷烃降解菌,为后续石油烃污染修复工程提供优良菌种资源。【方法】以正十六烷为唯一碳源,将大庆石油污染土样中分离筛选到的高效烷烃降解菌经形态观察、生理生化试验、细胞化学组分及16SrRNA基因序列分析等方法进行初步鉴定与系统分类;同时通过单因素试验研究环境因素(温度、pH、接种量和转速)以及不同初始浓度的正十六烷(0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,体积比)对菌株降解效率的影响。【结果】筛选到一株高效烷烃降解菌LAM1007,经初步鉴定该菌株为不动杆菌属(Acinetobacter)。该菌株在添加正十六烷的无机盐培养基中的最适降解条件为:30°C,pH 7.0,接种量1%(体积比),转速180 r/min,在该条件下浓度为0.3%(体积比)的正十六烷60 h内降解率高达90%。【结论】菌株LAM1007是一株在石油烃污染修复方面极具应用潜力的高效烷烃降解菌。     

水杨酸诱导下蝙蝠蛾拟青霉转录组分析及虫草酸代谢途径关键酶基因挖掘

【目的】虫草酸是虫草中重要的活性成分之一,但其低含量极大地限制了其工业应用。水杨酸(salicylic acid, SA)是一种非生物诱导子,可以显著提高蝙蝠蛾拟青霉中虫草酸的合成,但蝙蝠蛾拟青霉虫草酸代谢途径及其对水杨酸的响应尚不明确。本研究旨在获得蝙蝠蛾拟青霉响应SA处理的转录组学信息,挖掘蝙蝠蛾拟青霉中虫草酸代谢途径关键酶基因。【方法】采用SA诱导培养蝙蝠蛾拟青霉,8 h后选取诱导和未诱导的菌丝进行转录组高通量测序分析。【结果】测序最终获得40.37 Gb的clean data,拼接得到20 317条unigene,平均长度为1 357.13 bp,功能注释共获得13 592条unigene。差异基因分析共筛选出差异基因2 574个,其中有1 135个上调,1 439个下调。KEGG富集分析表明,差异基因主要富集于细胞周期、减数分裂、半乳糖代谢、DNA复制、糖醇脂类生物合成、甘油脂类代谢等KEGG通路中。进一步分析得到与虫草酸代谢相关的基因13条,其中参与虫草酸生物合成的基因glk、gpi、gla、mpi、fbp、mtld在SA处理后表达量上调,而涉及虫草酸消耗的基因mdh在SA...     

金针菇信息素信号通路基因在子实体发育过程中的差异表达

【背景】子实体是食用菌的主要商品部位,也是真菌生殖生长的重要结构,其发育受到多种信号途径的调控。【目的】以金针菇(Flammulina filiformis)为材料,对转录组和基因组数据的信息素信号通路基因进行分析获得差异表达的基因,并对其在菌丝生长和子实体发育过程中的表达情况进行分析,以期为研究食用菌子实体发育提供参考。【方法】基于已有的金针菇基因组数据,注释了金针菇信息素信号通路。进一步通过转录组测序鉴定了该通路中参与金针菇子实体发育的关键基因,并对关键基因进行荧光定量PCR验证。【结果】cdc24和ste12基因在子实体发育不同时期的5个样品(原基、伸长期菌柄、伸长期菌盖、成熟期菌柄和成熟期菌盖)中的表达具有显著差异,使用荧光定量PCR技术进行验证与上述结果一致。【结论】cdc24和ste12这2个关键基因可能参与了金针菇子实体发育过程中的组织分化调控机制。     

暗褐网柄牛肝菌菌核形成相关基因分析

【背景】暗褐网柄牛肝菌(Phlebopus portentosus)是第一个能够人工栽培的食用牛肝菌,人工栽培过程中,不同菌株会形成数量不等的菌核。【目的】探明不同菌株产核差异机制。【方法】采集多菌核(JH1)、寡菌核(JH2)菌株的成熟菌核及无菌核(JH3)菌株培养相同时间的菌丝体进行转录组测序,分析差异表达基因对菌核形成的作用和功能。【结果】KEGG富集分析显示,JH2 vs. JH1互比,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,精氨酸和脯氨酸代谢,半胱氨酸及蛋氨酸代谢显著富集;JH3 vs. JH1互比,乙醛酸和二羧酸代谢显著富集;JH3 vs. JH2互比,谷胱甘肽、乙醛酸和二羧酸代谢显著富集。菌核形成相关基因分析显示,从JH2 vs. JH1、JH3 vs. JH1和JH3 vs. JH2的差异表达基因中分别筛选到69、118和82条与信号转导、感知刺激、防御、碳水化合物活性酶等有关的基因,其中碳水化合物活性酶基因数量最多。三个比较组共有的碳水化合物活性酶基因在JH1中的表达量高于JH2、JH3,表明JH1更能充分利用底物营养以形成更多菌核。【结论】本研究从转录组水平初步分析了暗...     

NaCl胁迫下哈茨木霉ACCC32524的转录组和代谢组分析

【目的】通过分析NaCl胁迫下哈茨木霉(Trichoderma harzianum)ACCC32524转录组和代谢组数据,研究差异表达基因及次级代谢产物的变化情况,初步探索响应NaCl胁迫的分子机制。【方法】利用Illumina HiSeq XTen高通量测序平台完成0、0.4、0.6 mol/L NaCl浓度胁迫培养下哈茨木霉ACCC32524的转录组测序,GC-TOF-MS技术完成对0mol/L和0.6mol/LNaCl胁迫培养下的差异次级代谢产物检测,利用相关软件及数据库对差异表达基因(DEGs)和次级代谢产物的注释、筛选和分类,并进行RT-qPCR验证。【结果】本研究分别得到0.4 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下417和733条差异表达基因;GO富集分析显示,分别有318和582条差异表达基因注释到生物学过程、分子功能和细胞组分3个一级分类和40个二级分类;COG分类结果表明分别有232和414条转录本为20个类别,涉及差异表达基因最多的分别为氨基酸的转运和代谢、一般功能预测、碳水化合物的转运和代谢;KEGG代谢途径分析结果表明,分别有75和96条基因归到25个代谢通路中(P≤0.05),其中涉及差异基因最多的是氨基酸的生物合成和2-氧代羧酸代谢通路。从转录组数据中共筛选出与渗透调节、离子转运、活性氧清除等22个耐盐相关基因。0 mol/L和0.6 mol/L NaCl胁迫下的代谢组数据中共筛选出101个差异次级代谢产物,包括8种积累量上调和93种下调物质,其中36个得到定性,分属于糖类、有机酸和氨基酸等9个分类中。RT-qPCR验证挑选的差异表达基因的表达量变化,均与RNA-seq分析结果一致。【结论】NaCl胁迫下引起哈茨木霉ACCC32524基因及次级代谢产物发生明显变化,细胞代谢途径发生明显偏移,这些进程共同作用减少NaCl对细胞的毒害作用,为木霉菌的耐盐机理研究提供重要信息。     

洛伐他汀工业菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成分析

【目的】分析洛伐他汀工业生产菌株土曲霉HZ01的次级代谢产物合成能力,为后期的遗传改造、次级代谢产物及其基因簇挖掘提供指导。【方法】对洛伐他汀发酵条件下的样品进行了转录组分析,同时运用色谱分离技术及波谱学方法对主要次级代谢产物进行了分离和结构鉴定。【结果】洛伐他汀合成相关基因转录水平非常高,还有4个聚酮合酶(PKS)、6个非核糖体多肽合成酶(NRPS)和1个PKS-NRPS杂合酶基因进行了转录,其他PKS和NRPS基因都处于沉默状态。此外,从该菌的发酵产物中分离鉴定了10个主要副产物并确定了其结构。【结论】土曲霉HZ01是一株优良的洛伐他汀生产菌株,在构建次级代谢产物异源合成细胞工厂和鉴定次级代谢产物生物合成途径方面具有很好的应用潜力。     

蓝灰链霉菌中Aco类信号分子合酶ScyA1全局性功能的研究北大核心

【目的】研究蓝灰链霉菌中Aco类群感效应信号分子合酶基因scy A1缺失对细胞生理代谢和调控网络造成的广泛性扰动,揭示Scy A1对细胞生命活动的全局性调控作用。【方法】通过测定细胞干重确定scy A1缺失对液体发酵条件下细胞生长的影响。采用RNA-Seq比较分析探究蓝灰链霉菌scy A1突变株和野生型NMWT1发酵培养3d和6d全基因组范围内的显著差异表达基因。【结果】scy A1缺失不影响液体发酵条件下细胞生物量的积累。比较转录组分析显示scy A1缺失后,糖酵解和三羧酸循环途径基因表达表现出双向显著差异变化趋势;L-半乳糖形成UDP-葡萄糖途径、戊糖磷酸途径、氨基酸(L-缬氨酸、L-异亮氨酸和L-色氨酸)合成途径和嘌呤核苷酸降解途径相关基因均表现出显著上调趋势。众多次级代谢生物合成基因簇、保守转录调控因子和菌丝体结构性蛋白组分编码基因表达显著下调,而少数则表达水平显著上调。【结论】Scy A1广泛影响了菌株的初级代谢、次级代谢、保守调控因子和菌丝体结构相关基因的表达。总之,本研究丰富了我们对Aco类群感效应信号分子合酶功能的认知。     

小麦隐匿柄锈菌与小麦互作不同阶段的基因差异表达分析

[目的]小麦叶锈病是影响小麦生产主要病害之一,其病原菌新小种的出现和劣势小种上升为优势小种导致抗病品种的抗病性不断被克服.小麦隐匿柄锈菌与小麦互作不同阶段差异表达谱分析对于揭示该病菌致病的分子机制,进而有效防控小麦叶锈病具有重要意义.[方法]利用转录组分析小麦隐匿柄锈菌致病生理小种与感叶锈病小麦品种MuTcLr19亲和...     

苏云金芽胞杆菌Sigma54和CcpA共同调控的基因鉴定

【目的】通过综合分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)HD73菌株Sigma54缺失突变体的转录组数据和蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)ATCC 14579菌株CcpA缺失突变体的转录组数据,并进行启动子与CcpA蛋白的体外结合验证,明确Bt HD73菌株中Sigma54和CcpA共同调控的基因,丰富了对微生物的代谢调控网络的认识。【方法】以转录组测序结果为基础,通过基因同源性的比对在Bt HD73菌株中寻找受Sigma54和CcpA共同调控的基因,在这些基因中找到具有cre序列的启动子,通过凝胶阻滞验证这些启动子与CcpA蛋白的结合。【结果】Bt HD73菌株中有31个基因受Sigma54和CcpA共同调控,其中14个基因的启动子序列包含cre序列,这些启动子都可以与CcpA蛋白发生体外结合。【结论】Bt HD73菌株中有14个基因直接受CcpA的调控,同时其转录受Sigma54的控制。