榆树叶片虫瘿形成过程中蛋白质组学分析

为探究榆树虫瘿叶片形成的分子机制,以不同时期榆瘿蚜取食诱导的榆树叶片为试材,利用iTRAQ技术分析榆树虫瘿叶片形成过程中蛋白表达丰度的差异。通过质谱鉴定,共得到2 689个蛋白,与KEEG数据库进行比对,发现2 145个蛋白被注释到126个不同的代谢通路中,和本研究相关的蛋白有12条,涉及代谢途径的蛋白数量最多,为813(37.9%)个。未被榆瘿蚜取食的叶片与榆瘿蚜取食诱导叶片形成虫瘿的前期、中期、后期相比,差异蛋白分别有418个、390个、244个,筛选出虫瘿发育的共有差异蛋白29个,这些蛋白在榆瘿蚜取食形成虫瘿的初始形成期和成长分化期持续发挥作用的有过氧化物酶、过氧化氢酶等氧化还原酶类;在前期持续发挥作用的有翻译控制肿瘤蛋白TCTP和肌动蛋白;在榆瘿蚜取食形成虫瘿的开裂期起到重要抗性作用的有溶质的抗坏血酸过氧化物酶、70 kD热激蛋白等。在榆树虫瘿叶片发展过程中,数个蛋白基因涉及了应激防御反应、氧化还原、免疫系统过程和光合作用等生理反应过程,建议进一步进行榆树虫瘿叶片形成的分子机制研究。     

单细胞转录组分析研究进展

目前常规的转录组分析方法无法揭示单个细胞之间基因表达的异质性,也难以对极少量细胞进行分析,单细胞转录组分析技术为此提供了有效的研究工具。对单细胞转录组分析技术的历史、发展、策略、方法和应用进行综述。     

利用下一代测序技术进行转录组学分析

转录组学的分析已成为基因表达调控研究的重要工具,而高通量测序技术的整合成为了转录组学研究的有利工具。     

基于高通量测序的发芽苦荞转录组学研究北大核心CSCD

采用新一代高通量测序技术Illumina Solexa Hiseq 2500对发芽荞麦转录组进行测序,结合生物信息学方法开展基因表达谱研究和功能基因预测。通过测序,获得了42 953 962个序列读取片段(reads),包含了5.37 Gb碱基序列信息。对reads进行序列组装,获得45 278个单基因簇(unigenes),平均长度862 bp,序列信息达到了39 Mb。另外,从长度分布、GC含量、表达水平等方面对unigenes进行评估,数据显示测序质量好,可信度高。数据库中的序列同源性比较表明,2 127个unigenes与其他生物的己知基因具有不同程度的同源性。发芽苦荞转录组中的unigenes与细胞进程、细胞和蛋白结合相关。将unigenes与KOG数据库进行比对,根据其功能大致可分为24类。以KEGG数据库作为参考,依据代谢途径可将unigenes定位到328个代谢途径分支,包括核糖体代谢通路、碳水化合物代谢等,并且筛选出38条参与GABA合成的氧化磷酸化代谢的unigenes。SSR位点查找发现,从71 366个unigenes中共找到7 141个SSR位点。SSR不同重复基序类型中,出现频率最高的为A/T,其次是AAG/CTT和AT/AT。     

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.     

基于高通量测序的麦红吸浆虫转录组分析

麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana(Gehin)是一种世界性的小麦害虫。为获得其转录组信息,本研究采用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq TM 2000对麦红吸浆虫成虫转录组进行测序。共获得转录组样本数据量为27.88 G,经分析共获得59257个Unigenes,总长度49861164 bp,最短20 bp,最长29282 bp,平均长度841 bp。将Unigenes序列与NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、GO和KOG数据库进行比对(e≤10-10),共获得95029个结果。通过GO功能分类,共有19584个Unigenes在GO数据库中细胞组分、分子功能和生物学过程等3大类50个功能组中找到对应。与KOG数据库进行比对,共有11279个麦红吸浆虫Unigenes被注释,按功能大致可分为26类。通过KEGG pathways分析,共有9110个麦红吸浆虫Unigenes被注释,分别归属于细胞进程、环境信息进程、遗传信息进程、新陈代谢和有机体系统5大类代谢途径,主要包括细胞生长与死亡、细胞运动、信号转导、能量代谢等32类代谢途径。CDS预测发现30088条序列可被编码,占全部基因的50.78%。SSR位点查找发现,在59257个Unigenes中共找到36323个SSR位点,发生率为61.30%。本研究获得的巨大的麦红吸浆虫转录组信息,为麦红吸浆虫的功能基因挖掘提供了重要的信息资源。     

泡桐维管形成层及木质部区的转录组分析

采用Illumina HiSeqTM2500高通量测序技术,获得泡桐维管形成层及木质部区组织转录组的109021918条clean reads(16.35 Gb)。将clean reads从头组装得到104432个单基因簇(Unigene),平均长度662 nt。将组装得到的Unigenes与公共数据库进行序列比对,分别有40789(Nr:39.05%)、31675(NT:30.33%)、15539(COG:14.87%)、29168(GO:27.93%)、16316(KEGG:15.62%)、30499(SwissProt:29.20%)以及28828(Pfam:27.6%)个Unigenes获得功能注释。通过与GO数据库的比对分析,注释的29168个Unigenes归于生物过程、细胞组分及分子功能三大类的55个功能组;15539条Unigenes注释到COG数据库,被分为25个类别中;基于KEGG数据库可将16316个Unigenes归于130个代谢途径。此外,在泡桐的维管形成层及木质部区转录组中共检测出16118个简单序列重复(SSR)位点。为进一步挖掘泡桐重要功能基因提供了大量数据。     

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。     

基于高通量测序的玉米象转录组分析

玉米象Sitophilus zeamais是一种世界性的储粮害虫,但其基因信息尚不完善.本研究利用高通量测序平台Illumina HiSeq TM2000对玉米象成虫进行转录组测序,总计获得64358条unigenes,总长度39481752 bp,最短201 bp,最长29046 bp,平均长度613 bp.将unigenes序列在7大数据库Nr、GO、Swissprot、KOG、Pfam、KEGG、TrEMBL中进行注释,分别有25271、20747、16477、12060、9471、3370、25500条unigenes获得注释.通过GO功能分类,共有20747条unigenes在GO数据库中生物学过程、细胞组分、分子功能3大类68个亚类功能组中找到对应.KOG结果显示,12606条unigenes归到25个基因家族.通过KEGG代谢通路分析,共有3370条unigenes被注释,分别归属于细胞进程、环境信息进程、遗传信息进程、新陈代谢和有机体系统5大类代谢途径,共33个亚类274个功能通路.进一步的数据分析,共鉴定出146081个SNP位点和5002个简单序列重复(SSR)位点.本研究获得的玉米象转录组信息,为玉米象的功能基因挖掘提供了重要的信息资源.     

锤胁跷蝽触角转录组分析

为了获得锤胁跷蝽(Yemma signatus Hsiao)触角基因信息,本研究使用Illumina HiSeq TM 4 000高通量测序技术对锤胁跷蝽成虫触角进行转录组测序和生物学信息分析。共获得61 080 938条clean reads,包括9.16 G (GenBank登录号:SRR3348966)。拼接115 491条unigenes,平均长度为578 bp,N50为863 bp。在7大数据库中注释到46 224条unigenes,其中在NR数据库中注释的基因最多,为32 842 (28.43%)条,与内华达古白蚁(Zootermopsis nevadensis)相似度最高(9.0%)。转录组数据分析鉴定出125个与嗅觉相关的基因,其中66个嗅觉受体、11个味觉受体、1个离子型受体、3个感觉神经元膜蛋白、30个气味结合蛋白和14个化学感受蛋白基因。本研究首次获得锤胁跷蝽触角转录组数据,并鉴定出嗅觉相关基因,本研究为今后利用嗅觉基因靶标防治害虫提供了分子生物学信息数据。     

不同成熟度树葡萄叶片中类黄酮合成转录组基因分析

为了解树葡萄(Myrciaria cauliflora)类黄酮合成相关酶差异表达基因信息,对其幼叶和成熟叶进行全转录组测序并比较分析。结果表明,从树葡萄幼叶和成熟叶中获得59 321条单基因簇(Unigenes),在8大数据库共注释到32 912条Unigenes信息,其中类黄酮合成代谢相关酶基因77个,在成熟叶片中显著下调表达的基因6个,包括2个CHI、1个CHS、1个F3H、1个2-羟基异黄酮脱水酶基因和1个ANS。5个差异表达基因经qRT-PCR验证的结果与转录组测序结果相符合。因此,树葡萄叶片中含有大量不同种类黄酮合成代谢相关酶家族基因,成熟叶片中类黄酮含量显著减少是由于少量相关基因显著下调。     

基于RNA-Seq转录组测序技术揭示肉兔生长发育调控的分子机制

为研究肉兔肌肉生长发育调控的分子机制,本试验以84日龄齐卡巨型白兔和齐兴肉兔为研究对象,屠宰后取背最长肌组织并提取总RNA,反转录建立c DNA文库,利用Illumina HiSeq 2500测序平台进行测序,并进行序列分析和注释。筛选与肉兔肌肉生长发育相关的信号通路及差异表达基因,最后进行荧光定量PCR验证。结果表明:齐卡巨型白兔和齐兴肉兔背最长肌中显著差异表达基因总数为833个,其中齐卡巨型白兔中显著上调基因325个,显著下调基因508个。KEGG功能注释发现差异基因显著富集到PI3K-AKT通路、癌症通路和黏着斑通路,最终筛选出4个可能与生长发育显著相关的差异表达基因,为进一步对肉兔进行遗传改良提供了理论基础。     

紫背天葵MBW相关调控因子转录组测序分析

为获取紫背天葵(Cynura bicolor)花青素合成相关转录调控因子MBW家族基因,采用二代高通量测序技术进行全转录功能基因组测序后组装,再通过Pfam、Swiss Prot和Nr数据库搜索,共获得138个MBW相关Unigene,分别有42个MYB、67个b HLH、15个b HLH-MYB和14个WD40,其中目前已报道与花青素合成代谢相关的MYB、b HLH、b HLH-MYB和WD40分别为11、33、6和3个。这为进一步研究紫背天葵花青素合成的调控机理和相关基因克隆等奠定基础。     

flg22诱导的拟南芥转录组分析及芥子油苷代谢途径的变化

flg22是细菌鞭毛蛋白N端的一段保守性极高的区域,能够诱导植物天然的免疫反应,为全面了解植物在受到细菌性病原菌侵害后的系统响应,利用Illumina Hiseq2000对flg22处理和未处理的拟南芥幼苗进行转录组测序。对两组数据进行差异表达分析,共获得1 200个差异表达基因,包括290个下调基因和910个上调基因。对差异表达基因进行GO富集分析和KEGG pathway富集分析,结果显示,flg22处理后,拟南芥在能量代谢、氨基酸代谢及次生代谢产物的生物合成等方面产生了巨大变化。芥子油苷是一类在植物防御病原菌的天然免疫反应中起重要作用的次生代谢产物,因此对芥子油苷代谢途径的变化进行了深入分析。根据测序结果,Flg22处理后吲哚族芥子油苷合成途径的基因表达水平显著提高,而脂肪族芥子油苷代谢途径几乎没有变化,进一步对吲哚族芥子油苷合成途径的关键酶基因进行Real Time RT-PCR的分析,验证了测序结果的正确性,证明了吲哚族芥子油苷在植物抗病防御反应中的重要作用。这为深入理解病原菌诱导的植物防御性反应及吲哚族芥子油苷的抗病机制提供了大量参考数据。