RNA-Seq高通量测序技术在果树功能基因组学研究的应用进展

RNA-Seq又称为"转录组测序技术",它能够从整体水平研究物种基因功能以及基因结构,揭示特定生物学过程。应用该项技术能有效地解决因果树基因组庞大等问题,有效地揭示和阐明植物体内次生代谢生物合成途径及代谢机制。主要论述了RNA-Seq技术的应用方法与流程,通过对测序数据的处理分析与比对等方法,分析了RNA-Seq技术在果树新基因挖掘、次生代谢产物合成途径的应用进展,基于RNA-Seq的高通量测序技术对于发现和揭示具有重要生物学功能和经济价值的次生代谢产物合成关键基因及其调控机制提供了可能。     

昆虫RNA-Seq数据的分析流程

随着高通量RNA测序(RNA-Seq)技术的发展和测序成本迅速下降,RNA-Seq技术已经成为生物学研究的重要工具,为生物学家全面地了解和研究转录组提供了机遇。高通量测序具有读长短、存在一定比例的测序错误、数据量大等特点,因此RNA-Seq数据分析与基因组分析和传统的EST数据分析有所不同。本文通过介绍不同的测序平台、原始数据产生和低质量数据过滤的计算流程,对短序列比对、转录组拼接、功能注释、以及差异表达分析进行了研究和分析,最后对RNA-Seq在昆虫学研究中的应用进行了综述,并对RNA-Seq技术进行了总结和展望。     

植物基因组测序的研究进展

近年来,随着测序技术的不断发展,基因组测序技术渐趋成熟并在动物和植物基因组上获得了越来越多的成功,大量植物的基因组的草图和精细图不断地被公布出来。比较和分析了三代测序技术各自的特点,对测序前的准备、基因组组装、注释和比较基因组学等方面的研究进展进行了详细的评述,阐明了植物基因组研究的特点和难点。通过植物的全基因组测序,研究者不仅可以获得该植物基因组和重要功能基因的序列信息,为从分子水平研究植物的分子进化、基因组成和基因调控等提供了一定的依据,而且还对即将测序的植物基因组研究具有重要的借鉴意义。     

转录组研究新技术:RNA-Seq及其应用

转录组是特定组织或细胞在某一发育阶段或功能状态下转录出来的所有RNA的集合。转录组研究能够从整体水平研究基因功能以及基因结构,揭示特定生物学过程以及疾病发生过程中的分子机理。RNA-Seq作为一种新的高效、快捷的转录组研究手段正在改变着人们对转录组的认识。RNA-Seq利用高通量测序技术对组织或细胞中所有RNA反转录而成的cDNA文库进行测序,通过统计相关读段(reads)数计算出不同RNA的表达量,发现新的转录本;如果有基因组参考序列,可以把转录本映射回基因组,确定转录本位置、剪切情况等更为全面的遗传信息,已广泛应用于生物学研究、医学研究、临床研究和药物研发等。文章主要介绍了RNA-Seq原理、技术特点及其应用,并就RNA-Seq技术面临的挑战和未来发展前景进行了讨论,为今后该技术的研究与应用提供参考。     

RNA-Seq本地分析平台的构建

目的:构建一个本地化的RNA-Seq数据处理分析平台,为RNA-Seq研究人员提供数据分析平台。方法:在调研现有的RNA-Seq数据分析研究成果的基础上,构建一套本地化的RNA-Seq分析平台,平台首先将测序数据中的低质量数据进行过滤,然后使用Top Hat将过滤后的数据与参考基因组数据进行比对,利用比对结果进行可变剪切分析、基因差异表达分析等,最后通过R语言工具包对分析结果进行可视化绘图。结果:通过对2组小鼠的RNA-Seq测序数据进行分析,构建的分析平台能够较好地过滤低质量测序数据,并且分析出2组数据间的差异表达基因,同时还可以图形化表示这些差异表达基因。结论:分析平台能够实现对RNA-Seq测序数据的质量控制、差异表达分析及分析结果的可视化。     

珍稀濒危植物越南小花金花茶的叶绿体基因组特征分析

越南小花金花茶(Camellia minima)是一种珍稀濒危的金花茶组植物,目前尚未有其叶绿体基因组的相关研究。该研究利用Illumina HiSeq 2000平台对越南小花金花茶进行了叶绿体基因组序列的测序、组装、注释和分析。结果表明：(1)越南小花金花茶叶绿体基因组全长156 961 bp,为典型的四分体结构,共注释到136个基因,其中包含87个蛋白编码基因、41个tRNA基因和8个rRNA基因。(2)分析鉴定出66个SSR位点和39个重复序列。(3)密码子偏好使用以A/U结尾的密码子,综合有效密码数(ENC)绘图、PR2-plot和中性分析推测自然选择是影响密码子使用模式的主导因素。(4)边界分析显示ycf1基因的长度和位置在不同金花茶组植物间存在差异。(5)对已发表的金花茶组植物叶绿体基因组的系统发育分析发现越南小花金花茶与小花金花茶聚为一支,亲缘关系最近。该研究结果为探索物种进化和提高外源基因表达提供了重要的参考信息,同时为后续的金花茶组植物的保护和利用提供了理论基础。     

竹子分子生物学研究进展(英文)

对2003年以来的竹子分子生物学研究进展进行了综述,包括现代分子手段在竹子分类学研究中的开发与应用,鞭芽发育、快速生长、开花、抗逆等相关的重要功能基因研究,基因组测序和转录组测序,遗传转化体系的建立等。这些为今后竹子生物学的研究提供了依据。     

植物古基因组学研究进展

植物古基因组学是基因组学一个新兴分支,从现存物种中重建其祖先基因组,推断在古历史中导致形成现存物种的进化或物种形成事件。高通量测序技术的不断革新使测序读长更长、更准确,加快了植物参考基因组序列的组装进程,为古基因组学研究提供了大批量可靠的现存物种的基因组序列资源。全基因组复制(whole-genome duplication, WGD)亦称古多倍化,使植物基因组快速重组,丢失大量基因,增加结构变异,对植物进化极其重要。本文综述了植物基因组测序与组装研究进展、植物古基因组学的原理、植物基因组WGD事件以及植物祖先基因组进化场景,并对未来植物古基因组学研究进行了展望。     

濒危植物坡垒的叶绿体基因组特征及系统发育分析

了解濒危植物坡垒(Hopea hainanensis)的叶绿体基因组结构,对揭示龙脑香科植物的系统进化关系具有重要意义.本研究通过高通量测序技术对坡垒叶绿体基因组的结构特征及与其近缘种的系统进化关系进行了分析.结果 表明:坡垒叶绿体基因组具有典型被子植物叶绿体基因组的四分体结构,基因组全长151 795 bp,共注释得...     

江苏省珍稀濒危保护植物资源及其园林应用前景

珍稀濒危保护植物是人类重要的植物资源之一,江苏地处暖温带和亚热带的过渡地带,自然条件优越,植物种类多样,蕴含着丰富的珍稀濒危保护植物。文章调查整理出78种江苏省珍稀濒危保护植物,隶属40科65属,其中本省自然分布的有21种,从其他省份引种栽培的有57种。为了能促进江苏省珍稀濒危保护植物在园林绿化中的应用,分别从江苏省珍稀濒危保护植物的概况、观赏价值、园林应用现状以及在园林中的应用前景等方面进行论述,以期为绿化工作者提供参考。     

湖北万朝山自然保护区珍稀濒危植物优先保护定量研究

该研究采用样线法和样地法,对湖北万朝山自然保护区的珍稀濒危保护植物资源进行了调查,并运用濒危系数、遗传价值系数和物种价值系数,计算出综合评价值,对其优先保护顺序进行了定量分析。结果表明:保护区内共有珍稀濒危保护植物47种,隶属于34科44属;根据综合评价值对珍稀濒危保护植物物种进行优先保护评价排序,其中Ⅰ级优先保护物种有9种,Ⅱ级优先保护物种有23种,Ⅲ级优先保护物种有12种,Ⅳ级优先保护有物种3种。通过分析珍稀濒危保护植物分布特征,发现该保护区珍稀濒危植物分布相对集中,并且在900~1 600 m海拔段,珍稀濒危保护植物物种和数量分布最多。该研究结果更加真实有效地为该保护区管理部门制定该地区珍稀濒危植物保护计划提供了科学依据,使其更加高效有力地指导本保护区的保护工作。     

东亚特有珍稀蕨类植物岩穴蕨(碗蕨科)高通量转录组测序及分析

岩穴蕨(Monachosorum maximowiczii)隶属于碗蕨科稀子蕨属, 是东亚中高海拔地区所特有的珍稀濒危植物。为了在分子水平对该物种有进一步的认识, 本文首次利用二代高通量测序技术(RNA-seq)对岩穴蕨进行了转录组测序分析。通过Illumina Hiseq 2500测序平台, 共计获得4.95 Gb原始数据(raw data), 经过滤后得到4.83 Gb有效数据(clean reads), 并进行从头组装得到了101,448条unigene。其中, 54,106条unigene预测到完整的开放阅读框。我们利用目前已知的51个植物基因组数据, 对岩穴蕨的unigene进行了详尽的功能注释, 并通过GO、COG、KEGG注释进一步了解了这些编码基因的作用方式、特征以及所参与的代谢通路。同时, 转录因子分析结果也为岩穴蕨的环境适应机制研究提供了初步线索。     

应用生物信息学技术对植物表达序列标签(EST)的大规模分析

目前 ,一些基因组较小的植物 (如拟南芥 ,水稻等 )的全基因组已经基本完成测序 ,较大基因组的测序工作则主要集中在基因组中表达基因的测序上 ,表达序列标签 (EST)计划由此产生。研究表明 ,对EST进行大规模研究已成为功能基因组学研究的最佳途经之一。本文着重介绍和讨论应用生物信息学技术对植物EST数据的大规模分析。     

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.     

珍稀濒危植物种子休眠的成因及解除方法研究进展

珍稀濒危植物为人类提供了稀缺的化工、医药、生活原料等产品，还是地质变迁、植物进化和系统发育等的见证者，是维护地球生物多样性不可或缺的重要成员之一。然而，部分珍稀濒危植物的种子因休眠作用难以萌发，这是导致它们濒临灭绝的主要原因之一。为探究珍稀濒危植物种子休眠的原因，本文综述了近年来造成珍稀濒危植物种子休眠的外因和内因，特别归纳了引起种子休眠的关键基因、miRNAs和转录因子，并从物理和化学两个层面综述了解除休眠的方法，最后讨论了未来研究的重点方向，将为濒危植物种子休眠与萌发的分子调控和其它难以打破休眠的植物苗木工程化繁育技术体系的建立奠定理论基础和科学依据。     

植物泛基因组研究进展与展望

随着测序技术和生物信息学的快速发展,已有数百种植物的参考基因组被测序,极大地促进了植物功能基因组学、进化遗传学和分子育种学等领域的蓬勃发展。然而,随着研究的深入,越来越多的证据表明来自单一个体的参考基因组远不能代表整个物种的遗传多样性,由此催生了泛基因组(Pan-genome)的概念,并已成功应用于20余种植物的研究,揭示了丰富的遗传变异,发掘了大量的新基因,深化了对相关物种遗传多样性的认识。本文简述了泛基因组的概念、构建方法以及在当前植物研究中的应用现状,最后对其未来发展进行了展望。     

浙江省珍稀植物资源及其在自然保护区的分布

浙江省国家重点保护野生珍稀濒危植物51种,占全国珍稀濒危总数419种的12．2％,本文报道了浙江珍稀濒危植物资源的基本概况和自然保护区的分布。并对其保护对策进行了探讨。     

植物内生固氮菌系统发育进化新进展

在植物内生固氮菌系统发育进化关系研究中,常用的方法有形态学与蛋白质水平法、数值分类和自动化鉴定法、化学分类法、分子遗传学方法等。本文简要介绍了常用方法的关键技术,并归纳了它们的优缺点。生物学的研究进入基因组时代后,随着高通量DNA测序技术在微生物学领域应用的迅速发展,全基因组测序被应用到微生物系统发育进化研究中,然而目前并未发现对已测全基因组序列的植物内生固氮菌进行系统总结。本文在对已测序植物内生固氮菌进行归纳的基础上,又详细研究了基于基因组数据的几种具有代表性的新方法(ANI分析法、最大唯一匹配指数法、核心基因组分析、组分矢量法、基因流动性分析),并结合目前系统发育进化研究常用方法,对植物内生固氮菌系统发育进化研究趋势进行总结和展望,旨在使植物内生固氮菌的系统发育进化关系研究在精确度、可靠性等方面有所突破。     

内蒙古珍稀濒危植物及其区系研究

该研究以《中国珍稀濒危保护植物名录》《中国植物红皮书》《国家重点保护野生植、物名录（第一批）》《中国物种红色名录》受威胁种、《中国生物多样性红色名录——高等植物卷（2013）》受威胁种、《内蒙古珍稀濒危保护植物名录》以及《内蒙古珍稀濒危植物图谱》中的内蒙古部分为初始数据,并对其名称、拉丁学名、科属的归属问题等做了一系列的修定和完善,最终确定127种珍稀濒危植物为研究对象。通过系统收集、整理不同学者对内蒙古珍稀濒危植物相关文献资料的研究成果及数据,进行野外实地调查和标本采集,对内蒙古珍稀濒危植物地理分布、区系组成及特征进行分析。结果表明：（1）内蒙古珍稀濒危植物共53科、103属、127种,其中蕨类植物1种,裸子植物3科5属9种,被子植物49科97属117种。（2）内蒙古珍稀濒危植物在全区东、西阿拉善州、贺兰山州以及兴安北部州分布较多,仅分布于一个州的物种有59种,占总种数的46.46%。（3）内蒙古珍稀濒危植物的垂直分布格局呈单峰型,在海拔1 000~1 600 m之间的植物种数最多。（4）内蒙古珍稀濒危植物中豆科、菊科和毛茛科植物最多,单种属有35属。（5）内蒙古珍稀濒危植物的区系成分以温带分布型比例最高,起源古老,孑遗植物较多,草本和中生植物比例最大,与内蒙古植物区系特征相似。     

河南省珍稀濒危植物观赏特性的评价

珍稀濒危植物是人类的宝贵财富,河南省地处中原,水热条件良好,地形复杂,保存了较多的珍稀濒危植物,通过对这类植物资源观赏特性的评价,以期把拯救保护这一珍贵的生物遗产与城镇园林绿林,美化,净化建设结合起来,开辟保存生物多样性研究的新途径,结合珍稀濒危植物的观赏特性及其在园林中的应用现状和前景,就如何在城镇绿化建设中引种推广珍稀濒危植物提出了建议。