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。     

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。     

基于第二代测序技术的基因资源挖掘

转录组研究一直是生命科学研究的一个重要方向,在第二代测序技术问世以前,已经产生了一些行之有效的转录组研究方法,但这些方法存在一定的局限性。第二代测序技术的出现不仅使转录组研究很快进入了高速发展期,同时也为遗传资源的挖掘提供了一套全新的技术平台。本文简要介绍了第二代测序技术的化学原理和特性,重点阐述了利用第二代测序技术进行转录组测序,从而在此基础上挖掘遗传资源的研究。     

基于油桐种子3个不同发育时期转录组的油脂合成代谢途径分析

油桐是我国重要的木本油料植物, 过去对油桐的研究主要集中于栽培和常规育种, 与油桐种仁油脂合成相关的分子机理研究还未见报道。文章采用RNA-seq技术对油桐种子油脂合成的3个不同时期的转录组进行比较, 获得了大量差异表达的Unigene序列。在此基础上, 通过GO分类和Pathway富集性分析将这些差异表达Unigene归类于128个代谢途径, 其中包含与油脂合成相关的脂肪酸生物合成和甘油磷脂代谢途径。桐酸经脂肪酸生物合成途径合成后通过甘油磷脂代谢途径以桐油的形式贮存。将这两个代谢途径的Unigene序列在KEGG数据库中进行比对, 获得了一些关键酶的同源蛋白质。文章通过对编码这些同源蛋白质的基因在油桐种子油脂合成期的表达模式进行分析, 以期为油桐油脂合成, 尤其是桐酸合成机理的解析提供理论参考, 并为油桐的遗传改良提供潜在的基因资源, 从而提高油桐的单位面积产量。     

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。     

基于高通量测序的RNA-seq技术在褐飞虱研究中的应用

高通量测序技术的快速发展推动了生命科学领域的研究进程,已广泛应用于动植物病原物抗药性分析、肿瘤研究、遗传育种、病原学诊断、微生物学、分子流行病学和细菌分类学等多个领域。RNA-seq即"转录组测序技术",是高通量测序的一项重要内容,也是基因组学和转录组学分析过程中的一种新型手段。本文查阅了利用RNA-seq技术研究褐飞虱(Nilaparvata lugens)的文献资料,对生长发育与繁殖、防御与免疫和抗逆性方面进行了综述。     

基于RNA-seq技术对乌头属铁棒锤中自交不亲和S基因的挖掘与分析

以毛茛科乌头属铁棒锤 (Aconitum pendulum N. Busch)2个品系‘蓝花铁棒锤’(‘WSYB1’)和‘黄花铁棒锤’(‘WSYY1’)为材料, 对其进行转录组测序(RNA-seq), 采用生物信息学方法鉴定其中可能存在的花柱S基因(self-incompatibility gene)和花粉S基因, 并...     

桃的花型性状相关SNP位点挖掘与候选基因分析

桃的花型分为铃型和蔷薇型,铃型花朵小且边缘卷曲,蔷薇型花朵大且完全展开,蔷薇型重瓣花是观赏桃育种者追求的主要目标性状之一。目前,与桃铃型/蔷薇型花型性状连锁的分子标记研究较少,限制了桃的花型性状分子标记辅助育种进程。为了鉴定与桃花型关联的单核苷酸多态性（SNP,single-nucleotide polymorphisms）位点并挖掘候选基因,本研究通过对199份桃品种进行重测序,获得了1042687个SNP。采用一般线性模型对桃花型性状进行全基因组关联分析（GWAS,genome wide association study）,获得7个与目标性状显著关联的位点,其中2个位于2号染色体,5个位于8号染色体。进而对8号染色体的3个SNP进行竞争性等位基因特异性PCR(KASP,kompetitive allele-specific PCR)分型,在5个F1群体中进行进一步验证。χ2验证结果表明：Chr.8:14484624 bp与桃花型性状显著关联。5个F1群体基因型和表型的对应关系表明,Chr.8:14484624 bp准确率最高,为93.46%。组织特异表达结果显示,在上述定位区间内...     

湿地松木质部和针叶松脂合成基因分析

为挖掘湿地松(Pinus elliottii)松脂合成相关的基因,对不同采脂期的木质部和针叶进行高通量转录组测序,与火炬松(Pinus taeda)参考基因组进行比对,共获得了68 211条unigenes,546 356 450条clean reads,平均比对率达90.21%。将不同时期木质部、木质部与针叶间进行两两对比,以P＜0.05,|log₂FoldChange|＞1.0为标准来筛选差异基因,并进行GO和KEGG富集分析。结果表明,参与萜类物质合成的差异基因有133个,其中大部分富集在MEP途径,从差异基因中挑选8个产脂相关的候选基因进行RT-qPCR验证,确定HMGR、DXS、TPS、ABC转运蛋白基因与产脂存在关联性。通过转录组测序与分析,挖掘出133个参与松脂萜类物质合成相关的差异基因,其中萜烯合酶基因(TPS)和ABC转运基因在正调控萜类物质合成中发挥关键作用。     

基于RNA-seq技术对静原鸡不同部位肉质相关差异基因的筛选

利用转录组筛选宁夏地方品种静原鸡肉品风味的相关差异基因,了解差异基因对肉品风味转录调控的影响.采集15只静原鸡胸肌和腿肌,利用RNA-seq技术,通过GO、KEGG富集和蛋白网络互作等生物信息学分析筛选调控肉品风味相关的差异表达基因.结果 表明:静原鸡胸肌、腿肌中显著差异表达基因总数为2098个,其中,与腿肌相比,胸肌...     

小花草玉梅高通量转录组测序与花发育基因的挖掘

该研究采用高通量测序技术Illumina HiSeq 2000,对小花草玉梅花器官进行转录组测序,挖掘参与其花发育相关的基因。测序结果得到54 513 822个序列读取片段(reads),包含7 826 726 115bp的碱基序列信息。将测序数据进行序列组装后,获得43 767个单基因簇(unigenes),平均长度为926bp。转录物注释结果显示,28 130条unigenes有同源比对信息。在43 767条unigenes中检测到5 015个SSR位点,且SSR不同重复基序类型中,出现频率最高的是AG/CT,其次是AAG/CTT和ACC/GGT。通过转录因子分析,进一步筛选得到了12个与花发育紧密相关的MADS基因,分别为FUL1,FUL2,AP3-1,AP3-2,AP3-3,PI1,PI2,AG1,AG2,SEP1,SEP3和AGL6。实时荧光定量PCR分析表明,与小花草玉梅正常花相比,全白、绿白相间、五瓣变异、全绿变异花中的FUL1、SEP1,SEP3和AGL6基因均显著上调表达,而12个基因在极端变异花中的表达水平与正常花的差异均不明显。定量结果经主成分分析显示,AGL6、SEP3、FUL1、PI2及SEP1的表达量均为小花草玉梅花形态建成的主要指标。研究结果在一定程度上丰富了小花草玉梅的基因信息,为后续研究其花器官变异的分子机制提供了基础数据。     

基于新一代高通量测序的环境微生物转录组学研究进展

环境微生物转录组学是一门新兴学科,它以复杂环境样品中的微生物mRNA为研究对象,利用近年兴起的RNA-Seq高通量测序技术,在整体水平上对环境微生物的基因表达水平和调控规律进行研究.本文概述了环境微生物转录组研究从样品的采集保存、RNA提取、mRNA的富集、cDNA合成直到高通量测序及数据分析的基本流程.总结了该技术面临的主要瓶颈:环境样品mRNA含量低、腐植酸等干扰杂质多、rRNA去除程度有限.针对RNA的提取、纯化以及mRNA的富集这些重点步骤,详细阐述了近年来在提高mRNA的得率与纯度上的方法学进展.重点介绍了高通量测序数据的处理及分析方法,从测序数据的质量控制、序列组装、rRNA的鉴定及去除、功能基因注释及分类到差异表达基因的鉴定.最后总结了近年来环境微生物转录组学在新基因的发现、不同环境条件下微生物的基因表达及调控规律研究、有机物的代谢路径分析等3个主要研究领域的广泛应用.随着测序技术及生物信息学分析工具的发展进步,环境微生物转录组学将具有更广阔的应用前景.     

基于RNA-Seq高通量测序技术的牦牛卵巢转录组研究:进一步完善牦牛基因结构及挖掘与繁殖相关新基因

RNA-Seq作为近年来新发展起来的高通量转录组测序技术,为大规模转录组学研究提供了一种全新的且更为有效的方法.目前该技术已广泛应用于转录组学中多方面的研究,尤其近年来,该技术在进一步完善基因结构信息及挖掘新转录本及新基因方面的功能也逐渐受到关注.本研究以牦牛卵巢组织作为研究对象,应用RNA-Seq技术对其进行高通量转录组测序分析,经测序后得到了一个包含26826516条过滤后测序读数,4828772880 bp的卵巢测序文库,比对分析显示,有16992条牦牛基因发生表达,其中3734条基因存在不同类型的可变剪接.功能分析表明,这些表达基因涉及多种GO分类及KEGG通路.进一步分析转录组数据发现,共有7340个基因的5′或3′端在原有基因组的位置基础上发生了延伸,同时还发现了6321个新转录本,定位回基因组预测显示,外显子数量为1~84个,其中2267个新转录本预测具有编码蛋白的能力.比对分析显示,共有1200~4993条新转录本分别与Nt数据库、Nr数据库及SwissProt数据库中的基因比对上,其中与牛相似性基因最多(41.4%),其次为野牦牛(33.0%)、绵羊(6.3%)、人类(2.8%)及小鼠(1.6%)等其他物种.进一步对新转录本进行GO分类注释,结果显示,与繁殖发育相关的GO分类占有较大比例,其中繁殖类别(reproduction)所涉及的新转录本最多.本研究结果为描绘牦牛卵巢正常转录组图谱及进一步探析牦牛繁殖性能提供了基础,同时证实RNA-Seq高通量转录组技术在完善基因结构及挖掘新转录本及新基因方面的具有强大的优势,为进一步完善牦牛基因组结构信息及挖掘潜在的新基因提供了丰富数据.     

基于转录组和WGCNA的甘薯花青素合成相关基因共表达网络的构建及核心基因的挖掘*

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)可通过聚类鉴定共表达的基因模块来研究生物学数据与相应性状之间的关系。甘薯[Ipomoea batatas (L.)Lam.]是世界上营养丰富的块根作物之一,紫薯是甘薯的一种特殊品种,因含有大量的花青素而具有较高的营养价值。因此,培育花青素含量高的优质紫薯一直以来都是甘薯育种家所追求的目标。利用传统的育种方法已经培育了一些紫薯品种,但其周期长、工作量大、见效慢,所以急需通过分子设计育种手段来培育高产优质的紫薯新品种。花青素合成相关关键基因的挖掘对紫薯的分子育种具有重要意义。为了挖掘甘薯花青素合成相关基因,以紫薯品种‘徐紫薯3号'和白薯品种‘徐薯18号'的块根为材料进行了转录组测序(RNA-seq),并结合公共数据库中已公布的甘薯基因组信息以及43份紫薯和45份非紫薯块根的RNA-seq数据,通过分析在不同样本间表达量差异大的前50%的基因中选择了26 760个基因进行WGCNA分析。结果表明,利用WGCNA鉴定出28个共表达模块,其中4个为紫薯特异性模块(Grey60模块和Black模块与紫薯显著正相关,Brown模块和Blue模块与紫薯显著负相关)。利用GO功能富集分析发现紫薯特异性模块Grey60可以显著富集到类黄酮和花青素代谢过程。通过计算模块内基因的连通性,分析挖掘到Grey60模块中有47个核心基因,其中包括已报道的8个花青素合成相关基因MYB113、CHS、3个CHI、F3H、GST和LDOX。利用qRT-PCR验证了其中7个核心基因的表达模式。通过构建核心基因的互作网络发现:MYB不仅与已知的花青素合成相关基因bHLH、CHI、GST、F3'H、CHS等存在互作,同时也与DUF914、ABCC4等转运蛋白基因互作;WRKY3与多个核心基因存在互作,如LDOX、GST、CHS等。为高花青素含量紫薯新品种的培育和紫薯花青素生物合成机制的解析提供了理论基础和新思路。     

基于RNA-seq技术对大骨鸡垂体及下丘脑组织的SNP/InDel分析

下丘脑和垂体调节母鸡的生殖生理和产蛋性能。为了解其产卵调控机制,利用RNA-seq技术对高产和低产庄河大骨鸡的下丘脑和垂体组织进行测序和分析,获得SNP/InDel位点,并进行数据统计及生物信息学分析,以鸡基因组作为参考,对SNP所在基因进行GO富集分析。结果显示:SNP/InDel纯合子变异体数量高于杂合子变异体数量,垂体组织中的SNP/InDel数量高于下丘脑组织;SNP类型转换种类少于颠换,但转换类型的数量却远远高于颠换;垂体组织中的SNP所在基因的GO富集程度与生产性能呈负相关关系(P0.05),下丘脑组织中的SNP所在基因的GO富集程度与生产性能呈正相关关系(P0.05)。研究结果为大骨鸡的选育以及改善其生产性能的研究提供了理论依据。     

镉胁迫下梭鱼草叶片转录组测序及苯丙烷代谢途径相关基因挖掘

为揭示苯丙烷代谢途径参与梭鱼草防御重金属胁迫的作用机制,分析镉(Cd)胁迫下梭鱼草叶片转录组序列,将其与NR、NT、PFAM、KOG、Swiss Prot、KEGG和GO公共数据库进行比对注释,并对差异表达基因进行趋势化分析,同时从中挖掘与苯丙烷代谢途径相关的差异表达基因。结果表明：(1)共获得221 392个unigenes,其中170 175个unigenes被注释到数据库,6 506个unigenes被注释到31条次生代谢通路;(2)将梭鱼草叶片unigenes与Swiss-Prot和Nr数据库进行比对,共得到168 355条CDS序列,Estscan软件预测得到84 673条序列;(3)对检测到的20 025个差异表达基因进行趋势分析,发现有3个显著的基因表达模式,包括2个下调表达模式(Cluster 0：2 631个基因,Cluster 1：3 153个基因)和1个上调表达模式(Cluster 5：3 733个基因);(4)进一步挖掘转录组数据发现,在6＿0 h和48＿0 h组中,梭鱼草叶片中共有26个差异表达的基因被鉴定出来,分别编码3个苯丙烷代谢公共途径关键酶,5个木质素...     

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。     

基于RNA-seq技术的青藏高原不同海拔水毛茛转录组测序及基因表达分析

以青藏高原不同海拔7个居群的水毛茛(Batrachium bungei(Steud.)L.Liou)为材料,对其进行转录组测序及基因表达分析,研究它们在极端环境下基因表达方面的适应性.结果显示,7个居群内样本间的基因表达具有较高的相似性.差异基因富集分析结果发现苯丙烷生物合成相关基因在5个差异组中均呈显著富集;此外类黄...     

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。