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。     

草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著...     

镧对铜胁迫下水稻转录组模式的调控分析

探究稀土镧对铜胁迫下水稻转录组的影响,鉴定镧在调控水稻铜胁迫应答中的关键基因和功能。利用抗氧化酶活性筛选最适铜胁迫及镧处理浓度,进行转录组测序和差异表达分析,并用qRT-PCR验证差异表达水平。对测序数据进行差异表达分析发现3 222个基因显著上调,3 798个显著下调,qRT-PCR验证了4个细胞壁防御相关基因CHIT13、Laccase、Expansin和GH3.4。功能和通路分析获得95组GO条目和112条KEGG通路,富集于激酶和氧分子结合等分子功能、细胞壁及质膜等细胞组分、次级代谢和脂质代谢等生物学过程以及苯丙烷生物合成和植物激素信号转导通路。镧通过调节细胞壁形成和组分提高水稻铜胁迫耐受性。     

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。     

携带与未携带松材线虫的松墨天牛转录组差异表达基因分析

【目的】本研究旨在建立携带与未携带松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的松墨天牛Monochamus alternatus成虫各组织的转录组数据库,揭示松墨天牛对松材线虫响应的转录组整体表达特征。【方法】以携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫的表皮、气管和脂肪体为材料,采用Illumina HiSeq^TM 2000测序平台开展转录组测序,利用Trinity软件对RNA-Seq数据进行从头组装,利用NCBI数据库进行基因注释。通过DEG-Seq分析携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫中的差异表达基因,对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析,并通过实时荧光定量PCR技术对部分差异表达的基因包括ENV, CDK1, HSP70-C, HSP70, HSP75, DUO, PABPN1和IGFP基因的表达水平进行验证。【结果】测序过滤后共获得55 059条单基因簇(unigene),平均长度为1 536 bp。将unigene与数据库中的序列进行BLASTX比对,成功注释24 354条unigenes,其中4 022条unigene在GO数据...     

夏季高温干旱逆境下梭梭枝条中转录组表达谱分析

本研究以荒漠地区极为抗旱、耐热的超旱生固沙植物梭梭为材料,利用Solexa测序技术对高温和适温下野生梭梭的枝条进转录组测序和数据de novo组装。将得到的unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。结果表明,获得长度大于200 bp差异表达基因162 504条,将得到的unigene与Nr和Swiss-Prot数据库比对后发现,分别有38 529条和23 198条unigene与其它物种的基因具有同源性。利用COG数据库可将有关的13 012条梭梭unigene分成25类,KEGG数据库分析发现共有22 249个unigene参与298种代谢通路。研究表明梭梭逆境胁迫反应是一个多基因参与、多个生物过程协同调控的过程,基因表达量的变化可能是调控的主要方式,为揭示梭梭耐旱机理以及梭梭耐旱性相关关键基因奠定了基础。     

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.     

紫鸭跖草热激转录因子基因家族鉴定及在Cu2+胁迫下表达模式分析

热激转录因子(Hsf)是植物中最重要的转录因子家族之一,在植物遭遇热、干旱和重金属等多种非生物胁迫中具有重要的作用。为明确紫鸭跖草Hsf基因家族的结构及功能,从紫鸭跖草全长转录组数据库筛选鉴定出20个SpbHsf基因,并运用生物信息学工具和qRT-PCR进行分析。结果显示:SpbHsf蛋白均为亲水性蛋白,定位于细胞核的SpbHsf蛋白有12个,所有SpbHsf蛋白二级结构的α螺旋和无规卷曲的含量较高。SpbHsf基因分为3个亚族,各亚族都包含独特的保守基序。全部SpbHsf蛋白含有DBD和HR-A/B结构域。系统进化分析显示,与SpbHsf蛋白同源性最高的是水稻OsHsf蛋白。20个SpbHsf基因在紫鸭跖草根组织中均有表达。相比于对照组,根组织在Cu²⁺胁迫下,8个SpbHsf基因的表达量显著上调,8个SpbHsf基因的表达量显著下调。研究结果为紫鸭跖草Hsf基因家族的功能验证及表达模式提供了一定的理论参考。     

镉胁迫下麻疯树转录组测序分析

麻疯树是一种能适应多种恶劣环境条件的能源植物,目前关于其抵抗重金属胁迫的分子调控机理尚不清楚。从组学水平整体分析其基因表达模式对于筛选关键基因、解析镉胁迫响应调控网络和促进分子育种具有重要意义。利用Illumina测序技术对水培条件下培养的处理组(Cd 100)和对照组(CK)麻疯树幼苗叶的转录组进行高通量测序,两个数据库的测序数据经de novo组装得到50448条高质量的Unigene。两个样品中发现了2551条差异表达基因,其中539条上调基因,2012条下调基因。根据不同数据库的注释信息,发现麻疯树镉胁迫引起叶片中多种代谢途径的变化,包括碳代谢,光合作用,植物激素信号转导以及植物病原响应途径。DAVID分析显示镉胁迫引起了麻疯树叶中与离子转运相关基因的变化,导致叶片中Na离子和铁离子稳态的变化。转录因子分析发现WRKY和ZIP在镉胁迫中发挥重要作用。用qRT-PCR技术对随机挑选的5个基因进行荧光定量验证,结果与测序数据一致,证实了差异表达基因数据的有效性。深入探讨了麻疯树镉胁迫的分子机理,为进一步应用于基因工程和植物修复提供基础。     

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.     

基于RNA-Seq技术分析在金属矿上部生长的芒萁的差异表达基因

以生长于广西大厂锡多金属矿上部(重金属胁迫区)和未受矿化或污染影响的矿区外围(对照区)的芒萁〔Dicranopteris pedata(Houtt.)Nakaike〕为实验材料,对芒萁叶片进行转录组高通量测序,并对组装得到的unigenes经NCBI官方非冗余蛋白质序列数据库(Nr)、NCBI官方非冗余核苷酸序列数据库(Nt)、KEGG直系同源数据库(KO)、Swiss-Prot数据库(Swiss-Prot)、蛋白质家族数据库(Pfam)、基因功能分类体系数据库(GO)和真核生物直系同源序列数据库(KOG)进行注释,同时分析重金属胁迫区和对照区芒萁叶片间的差异表达unigenes.结果显示:测序获得19.56 Gb clean data,其中,重金属胁迫区和对照区芒萁叶片分别含10.14和9.42 Gb clean data.组装得到的250582个unigenes中有120097个unigenes得到注释,占unigenes总数的47.93%.与对照区相比较,重金属胁迫区芒萁叶片中上调和下调差异表达unigenes分别有208和620个,其中120个上调差异表达unigenes注释为代谢过程,占所有上调差异表达unigenes的57.69%;285个下调差异表达unigenes注释为催化活性,占所有下调差异表达unigenes的45.97%.重金属胁迫区芒萁叶片中15个unigenes与重金属转运和耐受相关,其中c44988 g1和c84121 g1的相对表达量分别极显著和显著高于对照区.研究结果显示:芒萁响应自然金属矿化或矿山重金属污染的基因可以用于生物地球化学找矿和土壤重金属污染检测.     

NaCl胁迫下黑果枸杞转录组测序分析

研究黑果枸杞在不同浓度盐胁迫下基因表达谱变化情况,为进一步研究黑果枸杞抗盐分子机制奠定研究基础。对0(CK)、50、250 mmol/L NaCl溶液胁迫的黑果枸杞组培苗的根和叶在胁迫时间为0、1、12 h时分别取样,采用转录组测序(RNASeq)技术进行测序分析。结果表明,转录组测序共产生222.49 Gb原始数据,拼接出Unigenes 86 037条,注释到7大功能数据库(GO、KEGG、KOG、NR、Pfam、Swiss-Prot和egg NOG)上的Unigenes总数为46 594个,占总Unigenes的54.76%,还有38 929个Unigenes在这些数据库中没有得到注释。通过GO分类和KEGG Pathway富集性分析,分别归于51个GO类别和211条代谢途径。差异表达基因分析显示,黑果枸杞叶片和根的上调基因和下调基因数随着NaCl浓度的增大和处理时间的延长均呈增加趋势,叶片中的上调基因数(7 514)小于下调基因数(9 032),根中的上调基因数(12 347)大于下调基因数(11 559)。在黑果枸杞盐胁迫下转录组中发现28 325个SSR位点,最多的为单核苷酸SSR,占70.47%。综合分析表明,黑果枸杞对盐胁迫的反应是一个多基因参与、多个生物过程协同调控的过程,基因表达量的变化可能是基因调控的主要方式。     

盐胁迫对昆虫病原真菌环链棒束孢生长及基因表达的影响

环链棒束孢Isaria cateniannulata是一种重要的昆虫病原真菌,广泛应用于茶园害虫的防治。环境胁迫是影响该菌株生长、扩散和菌株毒力的不利外界因素,其中盐胁迫对环链棒束孢的生长和基因转录表达的影响尚不清楚。本研究采用0（对照）、0.6和1.0mol/L的NaCl处理菌株,观测不同浓度NaCl对菌株表型的生长抑制作用,并对3组处理做了转录组分析。结果表明,3组处理共拼接到37 833个转录本,得到10 441个unigenes。与对照组相比,0.6和1.0mol/L NaCl处理组共鉴定出1 074个和2 412个差异表达基因,其中697个和1 201个表达上升,377个和1 211个表达下降。这些差异表达基因分别参与了碳水化合物和氨基酸的代谢、核糖体的生物合成、脂肪酸的合成与降解。为了验证转录组结果的准确性,本研究进一步通过qRT-PCR技术验证了12个差异表达基因的表达谱,研究结果为进一步了解环链棒束孢抵抗盐胁迫的分子机理奠定了理论基础。     

陆地棉矮化突变体Ari1327茎尖的转录组分析

为了从分子水平上研究陆地棉矮秆突变体Ari1327的矮化机理,本研究以矮秆突变体Ari1327、野生型Ari971和高秆突变体Ari3697的茎尖为材料,建立3个cDNA文库,用Illumina HiSeqTM2000系统对3个材料的茎尖cDNA进行转录组测序。3个文库测序共得4.9 G数据量,拼接得到Unigene 70877个。通过矮化突变体Ari1327与野生型Ari971和高秆突变体Ari3697两个文库的差异筛选,得到13919个与矮化相关的差异表达基因,其中5406个表现上调,8513个表现下调。GO功能和KEGG通路富集发现,差异基因在植物激素信号转导途径显著富集。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证,推测Ari1327的矮化可能与赤霉素和生长素2种激素的信号转导及互作有关。转录组测序得到的大量差异基因,为深入研究棉花的矮化机理具有重要参考价值,同时为棉花的矮化育种工作奠定了基础。     

短期盐胁迫下盐穗木的转录组分析

盐穗木（Halostachys caspica）是荒漠盐碱地广泛分布的盐生植物,具有极强的耐盐性。为揭示盐胁迫下盐穗木基因组层面的基因表达变化特性,通过对300和500mmol·L^-1 NaCl胁迫3h的盐穗木同化枝进行了转录组测序。有效序列组装共得到153298条平均长度为643bp的unigenes,进行GO和KEGG功能聚类,分别获得47个GO功能小类和118个KEGG通路。差异表达基因分析显示,短期低盐（300mmol·L^-1）响应基因有4432个,高盐（500mmol·L^-1）响应基因有2580个,两个胁迫的共差异基因有1245个,主要富集在细胞过程、代谢过程和响应刺激等类别中。从短期盐胁迫下盐穗木转录组筛选出渗透调节和活性氧清除的相关基因,大多为上调基因。说明盐穗木能够通过促进渗透调节和增强活性氧清除提高短期的盐胁迫适应能力。     

沙葱萤叶甲对蜕皮激素响应的转录组分析

为建立沙葱萤叶甲Gauleruca daurica成虫对蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20E)响应的转录组数据库,挖掘对20E响应的基因以及代谢和信号通路,并在转录组水平探讨20E调控生殖滞育的分子机制,本研究采用Illumina HiSeqTM4000高通量测序平台对20E及二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide, DMSO)处理后的沙葱萤叶甲成虫进行了转录组测序,共获得80 313个unigene;与阴性对照DMSO相比,共获得201个差异表达基因,其中106个上调、95个下调。GO和KEGG富集分析表明,多数差异表达功能基因富集于各种代谢通路,其中核黄素代谢(riboflavin metabolism)、溶酶体(lysosome)和泛酸与乙酰辅酶A合成(pantothenate and CoA biosynthesis)通路显著富集(q<0.05)。结果表明,20E可能通过影响多种代谢通路调控沙葱萤叶甲的生殖滞育。