基于比较转录组学分析NaCl胁迫影响德尔卑沙门氏菌的耐渗机制

【目的】研究高渗胁迫条件下德尔卑沙门氏菌(Salmonella enterica subsp. enterica Derby, S. Derby)的转录组调控机制,分析差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)表达水平,探究在高渗胁迫影响下德尔卑沙门氏菌耐渗反应的相关代谢通路。【方法】通过高渗胁迫诱导德尔卑沙门氏菌的耐渗性,提取菌株的总RNA,去除rRNA,构建cDNA文库。利用转录组测序技术及生物学信息技术分析相关DEGs,并通过实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)进行验证。【结果】胁迫组德尔卑沙门氏菌通过转录组测序结果发现有3 950个DEGs,其中具有显著上调的基因21个,显著下调基因38个。涉及到细胞膜蛋白、氨基酸的代谢等相关基因上调,协助德尔卑沙门氏菌在高渗环境中存活。与此同时,胁迫组德尔卑沙门氏菌的糖转运系统(sugar transport system, PTS)、糖酵解过程以及抗氧化性相关基因表达显著下调,这是由于高渗环境菌体需要在体内储存大量糖类等物质,从而降低了糖原的消耗,进而导致细胞外膜的脂多糖合成受到抑制,降低了高渗胁迫下德尔卑沙门氏菌细胞膜表面的O抗原的合成。【结论】高渗环境诱导后显著提高了德尔卑沙门氏菌的耐渗性,其中Na⁺/H⁺逆向转运蛋以及谷氨酸的代谢通路发挥着重要的作用,为进一步了解以及更好地控制其在食品中的污染提供了理论依据。     

PEG模拟干旱胁迫下马铃薯茎段转录组分析

该研究以‘青薯9号’马铃薯无菌苗为材料,采用转录组测序技术分析模拟干旱胁迫下马铃薯茎段的差异表达,探究茎段在干旱胁迫下的分子机制。结果表明:(1)不同程度干旱胁迫下,马铃薯叶片脯氨酸、可溶性糖以及可溶性蛋白含量明显增加;马铃薯茎段差异表达基因下调的数量均多于上调,其中3种处理条件下共有的差异表达基因有657个。(2)GO富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在氧化还原过程、激素响应、氧化还原酶活性以及糖基水解酶活性;Pathway富集分析表明,马铃薯茎段差异表达基因主要集中在植物激素信号转导、苯丙酸生物合成、玉米素生物合成、苯丙氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢以及次生代谢产物的生物合成。(3)实时荧光定量PCR验证结果表明,6个差异表达基因在不同程度干旱胁迫中的差异表达与转录组分析的结果基本一致,证明转录组数据的可靠性。该结果对进一步研究马铃薯干旱胁迫响应机制有一定参考价值,也丰富了马铃薯抗旱育种的基因资源。     

低氧胁迫下唇?及杂交F1代肝脏转录组学分析

为探讨低氧胁迫对唇?Hemibarbus labeo和杂交?基因表达水平的影响,基于Illumina HiSeq高通量测序平台,对低氧条件下唇?和杂交?肝脏组织进行转录组测序并开展生物信息学分析。结果显示,唇?和杂交?分别产生了126 646 494个和130 613 321个clean reads,组装后共获得了48 027个unigenes,分别在NR、SwissProt、GO、COG、KOG、eggNOG4.5、KEGG数据库中获得32 253个注释;低氧胁迫时,分别有3 589个和3 177个差异表达基因（DEGs）上调,4 075个和5 473个下调;GO功能富集分析发现,DEGs与细胞结合、催化活性和代谢进程密切相关,KEGG通路富集分析发现,DEGs富集在一些与代谢和细胞生长增殖、分化、凋亡相关的信号通路中。研究结果为深入开展唇?和杂交?溶解氧胁迫的调控机制和养殖育种提供了参考。     

盐胁迫下盐穗木差异表达基因的转录组信息分析

盐穗木是一种理想的耐盐模式植物,本文利用生物信息学方法分析盐穗木在盐胁迫下差异表达基因的转录组,为盐穗木耐盐机理及耐盐关键基因的储备提供理论依据。基于盐穗木在盐胁迫（600 mM NaCl）下差异表达的转录组数据,以代谢通路中基因表达数量最多的7条通路和与胁迫刺激响应相关的共8条通路为主要研究内容,筛选出上调和下调表达差异显著的unigene,将其与NCBI数据库中所有物种相关基因进行Blastx比对,筛选出通路中上调和下调差异表达最显著的unigene,同时对差异表达活跃的unigene进行分类汇总。共得到23组差异表达活跃的基因类群,分别是乙烯响应因子、WRKY转录因子、Myb转录因子、bZIP转录因子、葡聚糖酶、6-磷酸脱氢酶、醛脱氢酶、柠檬酸合成酶、蛋白激酶等,推测这些类群的基因在盐穗木耐盐机制中发挥重要作用。     

轮状病毒感染患者外周血单个核细胞的转录组学分析

轮状病毒(Rotavirus,RV)是引起急性肠胃炎的主要病原体,分析RV感染患者的人外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cell,PBMC)中差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)有利于探讨人PBMC在清除RV中的作用。为此,本研究采集2019年2月-2019年6月长春儿童医院中RV感染患者和健康儿童血液,分离PBMC,通过转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)技术比较RV感染患者与健康儿童之间的RNA表达图谱,借助基因本体论(Gene Ontology,GO)数据库功能富集分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)、Reactome通路富集分析DEGs,使用实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,qPCR)技术进行验证。结果显示,与健康对照组相比,RV感染轻症患者PBMC中有1619个DEGs;重症患者PBMC中有2816个DEGs,主要与干扰素(Interferon,IFN)反应、中性粒细胞、溶酶体、核小体、染色质等相关。qPCR验证轻症患者干扰素刺激基因(IFN-stimulated genes,ISGs)15表达上调,白介素(Interleukin,IL)1β表达下调;重症患者IL15、ISG15表达上调,IL1β表达下调,与转录组结果相一致。本研究提示,RV感染可能激活人I型和II型IFNs反应抵御病毒感染,但也会抑制溶酶体相关基因,对细胞自噬过程产生影响。     

冰菜盐胁迫下的转录组分析

为了解冰菜(Mesembryanthemum crystallinum)叶片抗盐相关基因组学,利用Illumina Hi-seq TM2500高通量测序技术研究冰菜叶片在400 mmol L~(–1) NaCl胁迫下转录组基因的差异表达。结果表明,从400 mmol L~(–1) NaCl胁迫和对照的冰菜叶片中共获得13.01 Gb Clean data,Q30碱基均大于90.08%。共获得123个差异表达基因(DEGs),包括73个上调基因,50个下调基因,其中功能注释的基因有96个。根据Unigene库序列进行GO、COG和KEGG注释,筛选出8个与抗盐性相关差异表达基因,植物激素代谢相关基因,脱落酸8'-羟基化酶、吲哚-3-乙酰酸酰胺合成酶和茉莉酮酸酯ZIM结构域蛋白基因均下调表达,生长素响应蛋白、细胞分裂素合酶基因则上调表达,糖代谢相关基因棉子糖合成酶基因上调表达,质膜H+-ATPase基因上调表达,脱水蛋白基因下调表达。这为冰菜耐盐基因组学和分子生物学的研究奠定基础。     

小麦根系响应高盐胁迫的时序转录组分析

小麦是重要的粮食作物,盐胁迫严重影响小麦的生长发育,小麦的耐盐机制尚不完全清楚.本研究以济麦19为材料,采用NaCl处理和时序RNA测序技术(time course RNA-seq)分析小麦根系响应高盐胁迫的分子机制.与盐胁迫0 h相比,不同处理时间下小麦根中响应盐胁迫的差异表达基因总数为5526个.通过Gene On...     

长期低氧胁迫下斑马鱼的卵巢转录组特征分析

为探明低氧胁迫对雌性性腺发育的影响,本研究针对常氧与长期低氧胁迫下的斑马鱼卵巢组织进行转录组测序,研究长期低氧胁迫与常氧条件下斑马鱼卵巢组织的转录组和基因表达谱差异.低氧与常氧卵巢差异表达显著的基因总数为675个,其中381个基因在低氧卵巢中显著下调,294个基因在低氧卵巢中表达量显著上调.对差异表达显著的基因进行GO...     

地果的转录组学分析

为探究地果(Ficus tikoua)的遗传变异特征,利用Illumina HiSeq-2500平台获取地果的基因表达谱。结果表明,共获得了197 362个转录本,总长度和平均长度分别为114 072 125和577 bp。使用BlastX和BlastN共注释了139 992个转录本(占总数的70.93%)。从3个品种叶片和茎的6对样品中,分别鉴定了12 397、12 340、10 373、94 431、71 830和44 465个差异表达基因,以及注释了126、129、125、134、138和137条代谢途径。这将有助于理解地果的遗传特征,以及不同组织中代谢途径的变化。     

苦荞TCP转录因子全基因组鉴定及非生物胁迫分析

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。该研究利用生物信息学方法对苦荞TCP家族进行全基因组鉴定,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析苦荞TCP基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达特征。结果表明:(1)在苦荞的基因组中鉴定出28个TCP家族成员,它们不均匀地分布在苦荞的8条染色体上。(2)多数的苦荞TCP基因包含1～5个外显子。(3)系统发育分析将苦荞TCP家族分为5个亚家族,种内TCP蛋白多聚集在同一分支上。(4)共线性分析表明,5个苦荞TCP基因来自全基因组复制事件。(5)顺式元件分析显示,苦荞TCP基因的启动子区域的顺式响应元件主要包含胁迫响应元件和激素响应元件两大类。(6)转录组数据分析结果显示,所有苦荞TCP基因在检测组织中均有表达。(7)qRT-PCR结果显示,FtTCP3、FtTCP6、FtTCP12和FtTCP13基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达量发生变化,其中FtTCP3在6 h干旱处理和盐处理时表达量均达到峰值,说明FtTCP3基因在苦荞应对干旱胁迫和盐胁迫中起正向调控作用。该研究结果为了解TCP基因家族的进化和功能提供了新的见解,为苦荞TCP基因家族的功能研究和利用奠定了基础。     

基于高通量测序技术分析番鸭呼肠孤病毒感染雏番鸭肠道转录组学的变化

番鸭呼肠孤病毒(Muscovy duck reovirus,MDRV)感染雏番鸭可导致肠道黏膜受损,造成肠黏膜免疫功能低下甚至丧失。为寻找番鸭呼肠孤病毒感染雏番鸭肠道组织免疫相关的差异表达基因,本研究建立番鸭呼肠孤病毒自然发病模型,在感染后3d、6d、21d采集同居感染组和对照组试验雏番鸭的空肠,对其进行高通量测序,对差异表达基因进行GO功能分类和KEGG数据库分析。结果显示,感染后3d、6d和21d分别筛选出2 297、5 860和3 721个差异表达基因;GO分子功能结果显示,免疫相关差异表达基因主要和免疫球蛋白的产生、T细胞活化和单核细胞趋化性等有关;KEGG通路富集结果显示,差异表达基因主要涉及在吞噬体、细胞溶质DNA传感途径、细胞因子-细胞因子受体相互作用、Toll样受体信号通路、Jak-STAT信号通路和RIG-I受体信号通路;荧光定量RT-PCR对差异表达基因进行验证,其结果与转录组学结果基本一致。本研究为进一步阐明MDRV感染导致雏番鸭肠道损伤和黏膜免疫抑制的机制奠定基础。     

基于转录组分析植物乳杆菌AR195在亚油酸胁迫下的生理响应

植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）和共轭亚油酸（CLA,Conjugated linoleic acid）均具有良好的益生特性和保健功能。目前人们已经明确了植物乳杆菌CLA生物合成的途径,但仍然缺乏对底物亚油酸（Linoleic acid,LA）响应机制的研究。文章基于转录组学分析了LA对植物乳杆菌AR195生长和基因表达的影响,结果表明LA能够抑制AR195的生长,添加LA后AR195中157个基因上调,67个基因下调,差异表达基因在代谢、环境信息处理和细胞过程等KEGG通路中富集。LA毒性主要来自于生长抑制和氧化还原失衡,而AR195可通过维持氧化还原平衡、生物转化CLA、增强碳源摄取及代谢、全局转录调控等生理响应过程缓解LA毒性。文章首次提出植物乳杆菌AR195应对LA胁迫的分子机制,为植物乳杆菌对LA的应激响应及CLA合成的内在动因提供了新的见解。     

基于转录组的瑶药半枫荷根和叶的差异分析

为了探究半枫荷(Semiliquidambar cathayensis)根和叶的基因表达差异和关键活性成分合成通路中关键基因的表达规律,本研究对半枫荷的根和叶进行转录组测序和生物信息分析。59378个差异表达基因归类到在GO分类的3个大类中,主要与生物学过程有关(50.59%)。626个差异表达基因注释KOG数据库的24个分类中。81个差异表达基因参与苯丙烷类化合物的生物合成,110个差异表达基因参与黄酮类化合物的生物合成,211个差异表达基因参与萜类化合物的生物合成。本研究获得了半枫荷根和叶的转录组信息特征,为今后半枫荷基因功能鉴定、次生代谢途径解析及调控机制的研究提供依据。     

基于转录组探讨中国圆田螺在干旱胁迫下休眠特征

中国圆田螺(Cipangopaludina chinensis)属于淡水大型螺类,适应性强,分布广泛,在极端环境下能够迅速进入休眠状态,以抵御不良环境对自身造成的影响。为研究其在干旱胁迫下的休眠特征,应用高通量测序技术对中国圆田螺在干旱胁迫下肝与肾组织进行转录组测序及分析。结果显示,中国圆田螺在干旱休眠时与正常有水养殖相比,其肾组织中110个基因上调,389个基因下调;在肝组织中有84个基因上调,86个基因下调。肝组织差异基因主要与细胞黏附的调节、细胞外基质组织生长、神经元投射和轴突再生等功能相关;肾组织差异基因与碳水化合物代谢过程、去磷酸化、上皮细胞增殖调节、羟酸有机酸跨膜转移、组织重塑等功能相关;KEGG富集分析发现,差异基因主要定位在PI3K-Akt信号通路、蛋白聚糖、乳糖、鞘脂的合成代谢通路等与干旱胁迫相关的主要代谢通路上。研究表明,热激蛋白基因Hsp70、SRCR、FASN、APMAP、MSTN、Poc1b、S1P、Na⁺-K⁺-ATP酶β1亚基及SLC28A3基因在中国圆田螺干旱休眠时开启自身调节,田螺通过调控不同基因,启动阻隔自身对外界光线的感知,停止脂肪积累、抑制肌肉生长、吞噬自身凋亡细胞获取营养、调节细胞渗透压保水等使自身快速适应干旱休眠状态。     

小麦根系响应高盐胁迫的时序转录组分析

小麦是重要的粮食作物,盐胁迫严重影响小麦的生长发育,小麦的耐盐机制尚不完全清楚。本研究以济麦19为材料,采用NaCl处理和时序RNA测序技术（time course RNA-seq）分析小麦根系响应高盐胁迫的分子机制。与盐胁迫0 h相比,不同处理时间下小麦根中响应盐胁迫的差异表达基因总数为5526个。通过Gene Ontology(GO)和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)分析发现,在盐胁迫处理较早时期（2 h与6 h）,差异表达基因在植物激素信号转导、氨基酸代谢、次级代谢等类别中显著富集。盐胁迫处理6 h之后,参与逆境应答过程的差异表达基因开始富集。随着胁迫时间的延长,对植物伤害加剧,与高分子配合物、DNA构象变化、蛋白质-DNA结构变化相关的差异表达基因在盐处理48 h和72 h时富集。参与信号传导,抗氧化胁迫,渗透胁迫,离子平衡和氨基酸合成的多个基因在盐胁迫处理不同时期都有差异表达,其中后三者多为盐胁迫诱导表达的差异表达基因。这些结果为小麦耐盐分子机制的研究提供了有价值的信息。     

应用CRISPR-Cas9技术构建NFIB敲除的膀胱癌细胞株及其转录组学分析

为了探究NFIB(nuclear factor I/B)基因在膀胱癌中的生物学功能,该研究应用CRISPR-Cas9技术构建NFIB敲除的膀胱癌细胞株,然后通过转录组学技术分析对照细胞NFIB-NC与NFIB敲除细胞株NFIB-KO-I和NFIB-KO-II之间的差异表达基因,同时对其进行KEGG富集分析,并通过Western blot和qRT-PCR技术对转录组学结果进行验证。结果显示,与对照细胞NFIB-NC相比,NFIB敲除细胞株NFIB-KO-I中有134个差异表达基因,其中上调基因62个,下调基因72个;NFIB-KO-II中有131个差异表达基因,表达上调和下调的基因分别为50个和81个。KEGG分析结果显示,差异表达基因与PI3K-AKT信号通路密切相关,Western blot结果证实敲除NFIB基因后,膀胱癌细胞中的p-AKT水平显著上调。qRT-PCR结果表明,敲除NFIB后,ITGA4基因表达水平上调,TNC和ANGPT4基因表达水平下调。该研究初步揭示了NFIB基因在膀胱癌细胞中调控的分子信号通路,也为后续研究NFIB基因介导膀胱癌发生发展的分子机制提供了依据。     

基于转录组测序的姬松茸镉胁迫下内参基因筛选

[目的] 筛选不同实验条件下,尤其是镉胁迫下的姬松茸内参基因,为研究姬松茸镉富集相关基因功能研究奠定基础。[方法] 根据不同浓度Cd（0、2、5 mg/L）胁迫下菌丝中转录组表达量数据,筛选出18个候选基因,设计了30对引物;根据引物扩增的特异性、扩增效率初步筛选出来自不同基因的5对引物;运用qRT-PCR检测了5个基因在不同浓度Cd胁迫下的菌丝样品、原基、菌柄和菌盖中的C_t值,利用geNorm、NormFinder和BestKeeper对这些基因的表达稳定性进行评价。[结果] SGT2和STK是菌丝阶段Cd胁迫下最稳定的2个候选内参基因,GAPDH是不同组织中最稳定的内参基因,SGT2、STK和GAPDH是所有实验条件下最稳定的3个内参基因。[结论] 在姬松茸镉胁迫条件下,本研究筛选出的SGT2和STK比常用的内参基因表现出更强的稳定性。     

阿尔泰蝠蛾(鳞翅目:蝙蝠蛾科)幼虫低温胁迫转录组分析

[目的]本研究旨在通过转录组测序技术分析低温胁迫引起的阿尔泰蝠蛾Hepialus altaicola Wang幼虫基因转录差异及上调表达基因的主要功能类群和参与的主要代谢通路.[方法]采用Illumina HiSeq TM 2500测序平台对阿尔泰蝠蛾幼虫进行转录组测序、组装,利用Blast软件进行数据库比对和基因功能注释,用DEGSeq R软件包分析4℃低温处理与室内适温饲养试虫的差异表达基因,并对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析.[结果]经序列拼接后共获得100300个unigenes,总长度81600309 bp,平均长度813 bp,N50长度1719 bp.与7大数据库同源比对,共获得34691(34.59％)条unigenes.低温胁迫转录组分析得到11569个差异表达基因(DEGs),7158条基因上调,4411条基因下调.富集到47个GO类群,217个KEGG途径.其中代谢过程、催化、结合活性类群占有重要比例,核糖体、碳代谢、剪接体等途径显著富集.另外,热激蛋白、昆虫表皮蛋白、海藻糖酶、超氧化物歧化酶等非生物胁迫相关基因显著上调表达.[结论]阿尔泰蝠蛾幼虫低温胁迫转录组分析揭示,代谢过程、细胞过程、生物调节、对刺激的反应等生物学过程相关基因和部分非生物胁迫响应基因显著上调表达,提示蝠蛾幼虫可能从抗氧化防御、分子伴侣、体温调节和维持细胞的渗透平衡等多方面应对低温胁迫.