青藏高原地区3种蒿属植物转录组比较分析

米蒿（Artemisia dalai-lamae）、冷蒿（Artemisia frigida）和臭蒿（Artemisia hedinii）作为西北干旱半干旱地区常见植物,具有防风固沙、阻止草原退化、杀菌消炎和治疗多种疾病的功效。通过Illumina测序技术分别对3种蒿属植物进行转录组测序和分析,分别获得54 268 322,46 434 864和43 971 646条Clean reads,并对测序结果进行了SNP和可变剪接分析。在米蒿和冷蒿对比组（ADL vs AF）中筛选到6 107个差异基因,在米蒿和臭蒿对比组（ADL vs AH）中筛选到4 822个差异基因,在冷蒿和臭蒿对比组（AF vs AH）中筛选到3 755个差异基因。GO富集将差异基因注释到生物过程、细胞组成和分子功能这3个类别共47个条目。KEGG代谢通路分析将3个对比组的差异基因分别富集到198、198和197条通路。对每个对比组的前10个高表达差异基因进行了分析,并筛选出25个生物碱、萜类和类黄酮的活性成分可能相关的差异基因。本研究为蒿属植物的物种鉴定、抗逆性研究和资源利用提供一定的科学依据。     

仁用杏果肉3个发育阶段的转录组分析

仁用杏果肉糖酸比低是造成其鲜食性差的主要原因。该研究以仁用杏‘山苦2号’开花后30、60和90d的果肉为材料,利用RNA-seq对仁用杏果肉进行转录组测序及差异表达基因的筛选,以了解可能与糖酸合成相关的基因及其表达模式,为进一步解析仁用杏果肉糖酸比低的分子调控模式与机制,深入研究仁用杏果肉糖酸代谢转化机制提供依据。结果显示:(1)在仁用杏果肉发育的3个阶段共获得差异表达的单基因簇(unigene)28 989条;根据单基因簇的功能注释,共发掘出19条单基因簇编码5个与仁用杏果肉中糖合成代谢相关的酶,54条单基因簇编码15个与仁用杏果肉中酸合成代谢相关的酶。(2)在所选3个发育阶段的仁用杏果肉中共发现9条与糖代谢相关的单基因簇和27条与酸代谢相关的单基因簇呈现差异表达。(3)编码与蔗糖合成积累相关的蔗糖磷酸酶和蔗糖合成酶的单基因簇主要呈下调表达,而与糖分解相关的果糖激酶和己糖激酶却呈上调表达。(4)与仁用杏果肉中主要有机酸组分苹果酸积累相关的苹果酸脱氢酶主要呈上调表达,而分解苹果酸的苹果酸酶呈下调表达。研究推测,仁用杏果肉在发育中糖积累受阻,而有机酸却得到大量的合成积累,这可能是造成仁用杏果肉糖酸比例小,鲜食口感差的主要内在因素之一。     

款冬花不同发育阶段的代谢组学和比较转录组学分析

以不同发育阶段款冬花（发育初期、中期、中后期、解封期及花朵期）为对象,基于核磁共振的代谢组学技术,分析其次生代谢物种类及含量的合成累积规律,并进行高通量转录组学测序,从差异表达的基因中寻找次生代谢物生物合成的关联酶基因。代谢组学分析发现,款冬花不同发育阶段的次生代谢物代谢组成明显不同,苯丙素类成分在发育初期至中后期含量较高,之后逐渐降低;黄酮类成分（芦丁、山奈酚）在发育的各个阶段含量均有波动,但总体变化不大。转录组学分析结果显示,与苯丙素类成分生物合成相关的酶基因（COMT、HCT）,随着花蕾的发育表达量逐渐降低;与黄酮类成分合成相关的酶基因（FLS、F3H、DFR）,其表达量在不同阶段变化不大。转录组测序中的相关酶基因表达量同次生代谢物成分的变化趋势基本一致。本文采用的代谢组学和转录组学结合的方式,对款冬花的次生代谢物累积规律进行分析,为今后款冬花次生代谢物的生物合成调控研究奠定了基础。     

转录组与蛋白质组比较研究进展

转录组和蛋白质组比较研究发现,总体而言其间的相关性不高 . 根据数据的类型不同可以将现有的研究分为 4 类：单点比较、两点差异比较、多点时序比较和多点非时序比较 . 对其差异原因的研究和分析表明：除了由实验系统及数据类型不同导致的差异外,转录后蛋白质合成各步骤所受到的限制,以及在此过程中的分子调控也对其有重要的影响;而且不同基因,不同组织和细胞在不同状态下可能也会有差异 . 因此,结合转录组和蛋白质组的表达谱研究倾向于利用蛋白质组和转录组研究的差异和互补性,同时对生物体特定状态下的基因和蛋白质表达水平进行全方位度量,以获得表达谱的全景图,并挖掘受到转录后调控的基因 .     

犏牛精子发生阻滞的比较转录组研究

犏牛是牦牛与普通牛的杂交后代,其雄性不育是牦牛杂交改良中的一大难题.运用高通量测序技术对健康成年犏牛和牦牛的睾丸组织进行转录组测序和比较研究,探讨了犏牛激素调节、精子发生及细胞凋亡等相关基因的表达情况.结果表明,犏牛、牦牛睾丸组织中分别有17784和18529个基因表达,在犏牛中表达显著上调和下调的基因分别有5000和4089个.犏牛睾丸组织中睾酮合成相关基因和抑制素基因表达均显著上调,认为前者的表达上调可能促进睾丸内睾酮分泌和后者的表达,而后者的表达上调可能分别抑制和几乎不影响脑垂体前叶合成、分泌促卵泡刺激素和黄体生成素.比较睾丸组织中细胞标记基因在两种牛间的表达差异,发现犏牛精原干细胞、支持细胞、间质细胞、肌样细胞(睾丸纤维化)和已分化精原细胞的标记基因分别呈显著表达上调和下调,而减数分裂后期或精子形成期呈极显著下调.精原干细胞自我更新与分化异常可能导致犏牛精子发生障碍,认为其与视黄酸信号通路障碍密切相关.Syce3,Fkbp6和Dmrt7等在犏牛睾丸组织中极显著表达下调与同源染色体间、尤其是性染色体间的联会复合体数量减少有关.Spo11和Dmc1分别参与双链断裂和同源修复过程,其在犏牛睾丸中表达下调分别可能使联会复合体减少和同源修复失常.参与高度浓缩细胞核的相关基因,尤其是Tnp2,Hmgb4和H1fnt等几乎不表达,其调控表达基因Crem,GRTH/DDX25等极显著表达下调,该现象与犏牛生精细胞最终只能分化至圆形精子细胞阶段的结果相符.促凋亡相关基因,如p53,TNF-α,Trail,Bmp8b,Bax,Caspase-3,Caspase-6和Caspase-7表达均显著上调,而抑凋亡基因,如survivin,Bcl-2等显著下调,这可能是导致犏牛睾丸组织中有更多的生精细胞发生凋亡的原因之一.通过对生殖相关基因的表达分析研究,为揭示犏牛雄性不育机理以及牦牛杂交改良研究提供了理论基础.     

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.     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏ESTs 分析与比较转录组研究

以日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏为材料构建cDNA文库, 在文库中随机挑选克隆子进行测序共得到10077条有效ESTs(expressed sequence tags)序列. ESTs序列分析显示, 8515条ESTs拼成648条片段重叠群, 共得到2210条转录本, 其中47.06%的转录本预测为全长序列; 利用BLAST程序在GenBank数据库中进行同源性搜索发现2053条转录本有同源序列匹配, 占总转录本的92.9%. 更进一步对这些基因产物进行Gene Ontology注释, 结果发现, 在日本七鳃鳗肝脏中与有颌类免疫、凝血和代谢相关的基因大量表达, 并预测了8个新基因. 通过对日本七鳃鳗与底鳉(Fundulus heteroclitus)、鼠(Mus musculus)、牛(Bos taurus)和人(Homo sapiens)肝脏转录组的比较分析, 发现日本七鳃鳗肝脏中比其他物种优势表达的是甲壳质酶和多糖代谢等相关的基因, 这些基因可能在日本七鳃鳗免疫中发挥重要作用. 此外, 也利用TargetScan软件对日本七鳃鳗肝脏转录组中3′UTR区进行microRNA靶标识别, 结果发现了与人类癌症基因调控同源的microRNA靶标, 这为研究人类癌症提供了有益的线索. 上述结果将为七鳃鳗功能基因和蛋白组学的研究以及脊椎动物的基因组进化提供重要的理论基础.     

盐胁迫下两个甜瓜品种转录因子的转录组分析

利用新一代高通量测序手段——转录组测序（RNA-Seq）技术研究在300 mmol.L-1NaCl胁迫下两个甜瓜（Cucumis melo L.）品种‘玉露’和‘冰雪脆’的转录因子基因表达变化。这两个甜瓜品种在叶绿素荧光参数上的差异表明其在盐胁迫下有不同的生理反应。转录组测序结果表明,盐胁迫与对照相比,‘玉露’共有属于19个转录因子家族的56个转录因子基因表达发生变化（在转录水平,属于7个转录因子家族的22个转录因子上调表达,属于14个转录因子家族的34个转录因子下调表达）。‘冰雪脆’有属于20个转录因子家族的47个转录因子基因表达发生变化（在转录水平上,属于5个转录因子家族的17个转录因子上调表达,属于17个转录因子家族的30个转录因子下调表达）。盐胁迫下,两个甜瓜品种差异表达的转录因子既表现特异性,也存在部分重叠。‘玉露’有29个转录因子特异响应,‘冰雪脆’有20个特异响应。盐胁迫响应重叠的转录因子有27个,其中9个上调表达,18个下调表达。采用实时荧光定量PCR对几个转录因子进行了盐胁迫下的表达检测,其趋势与转录组分析结果基本一致。     

雄性不育枸杞花药比较转录组分析

为筛选宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)雄性不育花药发育相关的差异表达基因,本研究开展了雄性不育品种‘宁杞5号’和可育品种‘宁杞1号’成熟花粉时期花药转录组分析,共获得差异表达基因1 759个,在‘宁杞5号’中有753个基因上调表达,1 006个基因下调表达。KEGG富集表明,这些差异表达基因主要富集到氨基酸的生物合成、植物激素信号传导、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢、脂肪酸代谢等相关通路。对有注释信息的差异表达基因进行NR和Uniprot数据库检索,筛选到28个花药发育相关基因,其中有20个在‘宁杞5号’中下调表达,8个上调表达。选取其中的5个差异表达基因进行RT-qPCR验证,结果与转录组数据趋势一致。甘油醛-3-磷酸脱氢酶(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAP)、束状阿拉伯半乳糖蛋白3(Fasciclin-like arabinogalactan protein 3,FLAs)和花药特异表达启动子LAT52系统发育树分析表明,3个基因分别与同科的物种在同一个进化分支上且同源性较高。这些差异表达基因可能在宁夏枸杞‘...     

基于转录组的楠木MYB转录因子的挖掘及分析

楠木(Phoebe zhennan)为樟科常绿乔木,是国家二级重点保护树种。楠木生长缓慢,木材形成所需周期较长,其原因有待进一步深入分析。近年来转录因子已成为植物分子生物学研究的热点,高通量测序技术的应用和发展促进了转录因子的挖掘和深入分析。该研究基于我国特有濒危树种楠木的转录组数据,通过与拟南芥基因组MYB转录因子进行对比,对楠木MYB转录因子进行挖掘和生物信息学分析,并结合功能预测和不同组织表达对其进行深入分析。结果表明:从楠木转录组数据中,共挖掘出82个MYB转录因子,这82个MYB转录因子蛋白质所含氨基酸数目为50~1 121个、分子量为5.907~123.64 k Da,整体表现为亲水性不稳定蛋白,以α-螺旋和无规则卷曲为主要二级结构元件。序列比对和进化树分析表明,楠木MYB转录因子的结构域有高度保守性,含有[W]-X(19)-[W]-X(19)结构;82个Pz MYB可分为22类,参与生长发育、次生代谢、逆境响应等过程,与功能预测分析结果相一致。同时,在楠木茎和叶中,差异表达Pz MYB数目为18个,其中上调10个、下调8个。该研究结果不仅对楠木MYB转录因子的挖掘和功能分析以及分子生物学研究奠定了基础,而且还对其遗传改良和分子育种具有参考价值。     

龟足白垩腺的组织学和超微结构

应用光学显微镜和透射电子显微镜对龟足(Capitulum mitella)白垩腺的组织学和超微结构进行观察。龟足的白垩腺由腺细胞和管道系统组成,外周覆有一层结缔组织膜。腺细胞为单细胞,其发育与个体发育不同步。年幼腺细胞较小,形态为圆形或椭圆形,细胞核也为圆形或椭圆形。随着腺细胞的发育,细胞及细胞核逐渐变大,形状不规则具多态性。成熟腺细胞的细胞质电子密度高,充满大量粗面内质网和游离核糖体;线粒体很丰富,但未见高尔基体。细胞质中含有丰富的颗粒状物质以及大小不一的囊泡,小囊泡的聚集和融合形成了大囊泡即胞内管。管道系统根据位置和功能分为4个层次:胞内管、收集管、次级管和初级管。收集管、次级管和初级管的管壁均由单层上皮细胞组成,初级管较收集管和次级管大且内腔衬有几丁质层。收集管的管壁上皮细胞与腺细胞之间形成隔状连接,各级管壁上皮细胞之间也形成隔状连接,这种结构保证了管道的紧密性。总之,龟足白垩腺的形态结构类似于茗荷(Lepas anatifera)和Dosima fascicularis。     

温度、盐度对龟足胚胎发育和幼虫生长的联合影响

龟足(Capitulum mitella Linnaeus)在我国主要分布于长江口以南海浪剧烈冲击的暴露型岩相海岸的中、高潮区,是一种颇具养殖潜力和市场前景的新品种。研究温度(24、27、30、33℃)和盐度(28,31,34)对龟足胚胎发育和幼虫生长的协同影响,可为龟足的人工育苗提供依据。结果如下(1):33℃-28温盐度组合胚胎发育时间最短144h,27℃-28温盐度组合胚胎相对孵化率最高。温度与盐度对胚胎发育时间没有显著影响;但温度和盐度对胚胎孵化率有极显著影响,温度与盐度间的交互作用显著。胚胎发育最适宜的温盐度组合是27℃-28。(2):27℃的3个盐度组、30℃-31温盐度组合无节幼虫持续时间最短。在同一盐度条件下以27℃的存活率较高,在同一温度条件下以盐度31的存活率较高,其中以27℃-31温盐度组合的存活率最高;存活率1和存活率2分别高达99.0%、90.7%。27℃-28、27℃-31温盐度组合变态率最高,变态率分别为81.8%、73.7%。34高盐组幼虫的存活率和变态率均很低甚至为零。温度和盐度对幼虫存活率和变态率有极显著影响,两者的交互作用极为显著。综合无节幼虫持续时间、存活和变态情况,27℃-31温盐度组合为幼虫生长发育的最佳组合条件。龟足胚胎发育、无节幼虫的生长和变态对温度盐度的敏感性有所不同,这是由龟足的自身繁殖特点及生活环境决定的。     

中国萨吾尔-塔尔巴哈台山地种的地理成分分析

划分出萨吾尔 -塔尔巴哈台山地植物种一级的分布区类型共 1 2种类型及 3种亚型。分析结果表明 ,南北向格局分布区类型中的种类数目占总种数的三分之一多 ,说明本区在近代与南北植物区系的交流较多 ,成为南北植物区系物种交流的重要通道及由于该地的低海拔成为一些山地物种的分布边界 ,但中低山及平原中旱生性质的种类的分布未受到本区地形的影响。     

菲菊头蝠不同地理种群回声定位声波差异及其影响因子

回声定位声波地理差异及其形成原因是蝙蝠生态学研究领域一个基本而关键的问题,对于探索物种生存机制、物种形成及其保护具有重要科学意义。本研究从较大地理尺度上(9个地理种群)研究了菲菊头蝠(Rhinolophus pusillus)回声定位声波结构的地理差异,并进一步探讨了影响回声定位声波地理种群差异的因素。结果表明,菲菊头蝠雌性的体型较雄性略大,其主频较高。不同地理种群之间回声定位声波差异明显,包括脉冲持续时间、脉冲间隔、主频以及带宽在不同的地理种群之间均表现出一定程度的差异。进一步分析发现,不同地理种群之间的雌性菲菊头蝠前臂长和体重均与主频呈较弱的负相关,降雨量与雌性的主频呈较强的正相关;而不同地理种群之间的雄性前臂长、体重和降雨量与回声定位声波参数均无相关性;此外,地理距离、温度、湿度均与雌雄回声定位声波参数无相关性。本研究结果表明,菲菊头蝠不同地理种群间的回声定位声波出现明显差异,其中,体型和降雨量为主要影响因子,说明蝙蝠回声定位叫声的进化主要受到了当地生境的影响,表现出动物对不同生境的适应性进化。