基于转录组测序信息的水生植物莕菜SSR标记开发

利用软件MISA对水生植物莕菜转录组测序所获得的79536条EST序列进行分析,共检测出12319个EST-SSR位点。在莕菜的EST-SSR中,二核苷酸和三核苷酸重复单元是主导类型,分别占总SSR的57.31%和30.87%,其中AG/CT、AAG/CTT分别是二、三重复单元类型的优势重复基元,分别占总SSR的29.76%和8.66%。随机挑选了130对EST-SSR引物对莕菜两个居群进行遗传多样性检测,结果发现：78对引物能扩增出清晰可分辨的条带,其中37对能成功检测出多态性,引物多态率为 47.44%。这些多态性引物共检测出114个等位基因,每个位点2~6个,平均3.08个。观测杂合度（H_o）及预期杂合度（H_e）分别在0.229~1.000和0.351~0.756之间,多态信息含量PIC值在0.286~0.698之间,平均达0.495。以上研究结果表明,通过莕菜转录组测序产生的EST数据来开发SSR标记是一种简单而高效的途径,这些新的SSR分子标记为研究莕菜的居群遗传多样性及其遗传结构提供了工具。     

两种独行菜种子萌发生理特性研究

以两种在新疆具有代表性的十字花科独行菜属早春短命植物抱茎独行菜（Lepidium perfoliatum Linnaeus）和独行菜（Lepi-dium apetalum Willd）为材料,研究（光照、温度、外源激素ABA处理）对其种子萌发的影响。结果：两种独行菜种子萌发对光照不敏感;抱茎独行菜种子萌发的温度范围广,在0℃～25℃之间都可萌发,而独行菜种子则在低温下（0℃、4℃）不萌发,其萌发温度范围为10℃～25℃。两种独行菜种子对低温胁迫表现出不同的耐受性;0℃、4℃下,在培养基中加入不同浓度的ABA,对抱茎独行菜种子萌发有抑制作用。     

银杏细胞转录组高通量测序及分析

利用Illumina的Genome Analyzer Ⅱx对银杏(Ginkgo Biloba)细胞转录组进行高通量测序,挖掘银杏内酯和紫杉醇生物合成基因,特别是新的羟基化酶基因,为今后最终完善红豆杉细胞紫杉醇生物合成途径中未知的羟基化步骤作准备.通过测序,获得了银杏细胞69 286个contig,56 387个scaffold,32 032个unigene.Unigene平均长度636bp.另外从gap分布、GC含量、基因组coverage等方面对unigene进行评估,数据显示测序质量好,可信度高.通过分析unigene的表达和功能注释等信息,发现66个属于CYP450基因家族,726个参与次生代谢物合成,其中59个与萜类合成有关,17个与二萜类合成相关.利用生物信息学方法从Michigan State University银杏成熟叶、侧根、成熟果实、无菌苗以及次生茎的转录组数据中找到了与银杏细胞CYP450高度同源的紫杉烷羟基化酶候选基因15个,为后续研究奠定了基础.     

基于高通量测序的辽东栎转录组学研究

应用Illumina Solexa Hiseq 2000高通量测序技术对辽东栎的芽、花、叶及果实的混合样品进行转录组测序,结果共获得3.8 Gb的有效数据。应用Trinity软件对有效序列从头拼接去重复后,共获得95 800条unigene,总长度为73.57 Mb,最大长度、平均长度和N50分别为11 284 bp、768 bp和1 373 bp。利用Blastx与公共数据库Nr和Swiss-Prot的同源性比较(E值1×10-5)发现,38 163条unigene未发现与公共数据库中的序列具有同源性。通过KEGG数据库中参与淀粉合成与代谢的pathway分析,共发掘出67条参与淀粉合成的unigene,编码9个关键酶。此外,在13 380条unigene中共搜索到15 901个SSR位点,其中二核苷酸和三核苷酸的重复类型占所有SSR位点的98.16%。     

基于转录组测序信息的水生植物蕃菜SSR标记开发

利用软件MISA对水生植物蓄菜转录组测序所获得的79536条EST序列进行分析,共检测出12319个EST—SSR位点。在蓄菜的EST—SSR中,二核苷酸和三核苷酸重复单元是主导类型,分别占总SSR的57．31％和30．87％,其中AG／CT、AAG／C1_r分别是二、三重复单元类型的优势重复基元,分别占总SSR的29．76％和8．66％。随机挑选了130对EST-SSR引物对蓄菜两个居群进行遗传多样性检测,结果发现：78对引物能扩增出清晰可分辨的条带,其中37对能成功检测出多态性,引物多态率为47．44％。这些多态性引物共检测出114个等位基因,每个位点2—6个,平均3．08个。观测杂合度（心）及预期杂合度（He）分别在0．229～1．000和0．351-0．756之间,多态信息含量PIC值在0．286～O．698之间,平均达0．495。以上研究结果表明,通过萏菜转录组测序产生的EsT数据来开发SSR标记是一种简单而高效的途径,这些新的SSR分子标记为研究苔菜的居群遗传多样性及其遗传结构提供了工具。     

单细胞转录组高通量测序分析新进展

细胞异质性是生物组织的普遍特征。常规转录组测序(RNA-Seq)技术需要上万个细胞,所测结果实际上是一群细胞基因表达的平均值,所以难以鉴别细胞之间基因表达的异质性。单细胞RNA-Seq技术的分辨率精确至单个细胞,为辨别异质性群体中各种细胞类型的转录组特征提供了有力的工具。近年来单细胞RNA-Seq技术发展迅速,在方法学上包括cDNA扩增方法的多样化、对灵敏度和技术噪声的定量分析、浅覆盖高通量单细胞RNA-Seq方法和原位RNA-Seq技术等;在技术应用方面应用范围从早期胚胎发育扩大到组织器官发育、免疫和肿瘤等多个领域。文章对单细胞RNA-Seq在方法学和技术应用两方面的研究进展进行了详细阐述。     

基于高通量测序的文冠果转录组分析

应用Illumina Hi-seqTM2000高通量测序技术对文冠果花芽进行转录组分析。共获得N50为1 180bp、平均长度为686bp的unigene 58 311条。与公共数据库Nr和Swiss-Prot同源性比较后发现37 047条unigene获得基因注释,另有21 264条unigene未被注释。利用COG数据库将unigene分成25类。通过GO分类和KEGG Pathway富集性分析,将unigene分别归类于55个GO term和128个代谢途径。此外,在9 794条unigene中共搜索到12 213个SSR位点,单核苷酸重复基元出现频率最高(34.95%),其次分别为二核苷酸(32.74%)和三核苷酸(28.64%)。在获得的unigene中发掘出涉及4个开花调控途径(光周期途径、春化途径、GA途径和自主途径)多个基因的同源序列。研究结果可在一定程度上解析文冠果花芽形态分化的分子调控模式与机制。     

泽兰实蝇雄性附腺高通量转录组测序数据组装和分析

泽兰实蝇Procecidochares utilis Stone是恶性杂草紫茎泽兰Eupatorium adenophorum Spreng重要的专食性天敌。为进一步开发泽兰实蝇的基因资源,深入了解其遗传信息,本研究采用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术对泽兰实蝇的雄性附腺组织进行了转录组测序,构建了转录组数据库,获得62 684 346条Clean Reads数据;拼接组装后获得89 195条Unigene数据,平均长度为898 bp;与NR、NT、KO、SwissProt、PFAM、GO、KOG七大数据库进行Blast信息比对(E-value为10~(-5)),共获得52 743个注释基因;与NR数据库比对发现,泽兰实蝇雄性附腺转录组基因序列与瓜实蝇Bactrocera cucurbitae具有较高的同源性,为29.1%;将泽兰实蝇转录组的Unigene的功能通过与KOG数据库进行注释比对划分为25类;GO数据库注释可分为3类,即细胞组分、生物过程和分子功能,共包括65个分支;KEGG分析发现,泽兰实蝇转录组数据中按照代谢通路可分为92类,利用Blast蛋白库比对和Estscan软件进行CDS预测,获得长度大于300 nt的CDS共48 509个;通过SSR分析,共获得69 352个SSR标记,数量最高的SSR类型为单碱基重复,为47 139条,出现频率为67.97%,最少的是五碱基重复SSR,只有27条,出现频率仅为0.039%。本研究中获得的转录组信息可为今后进行泽兰实蝇分子标记的开发和关键基因的克隆及功能分析等研究提供基础数据。     

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。     

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.     

短命植物独行菜种子萌发过程对低温的耐受特性

以独行菜（Lepidium apetalum）为材料,研究了其种子在萌发过程中耐受低温的特性,并对耐受低温的机制作了初步的探讨。结果表明：1.萌发至I、II、III期的独行菜种子经过冷诱导处理后,对零下低温-5℃、-10℃胁迫具有较强的耐受性,这种耐受性随萌发发展相对有所降低。2.独行菜种子萌发过程中胚根生长速度明显受到低温抑制,但也仍然能够生长。3.适当时间的低温层积能使独行菜萌发势显著提高,对终萌发率影响不大;过长时间的低温层积会使独行菜种子萌发势和最终萌发率降低。4.独行菜种子在4℃条件下不能萌发,但4℃层积2d的种子经25℃处理6h以上后,可耐受4℃低温而萌发,且萌发率随25℃处理时间增加而升高。如果25℃处理时间少于5h则不能在4℃低温下萌发。经4℃层积10d、再经25℃萌发处理1h的独行菜种子就能在4℃低温下萌发。综合分析认为独行菜种子不能耐受4℃低温萌发,原因可能是在露白前存在一个关键的生理阶段,在4℃胁迫逆境中不能越过这个阶段,该阶段之前与之后的萌发过程都能耐受4℃低温,因此对低温胁迫有良好的耐受性。这为探索早春短命植物耐受低温萌发的机制提供了新的思路。     

The Characteristics of Low Temperature Tolerance during Seed Germination of the Ephemeral Plant Lepidium apetalum (Cruciferae)

Lepidium apetalum was used to explore the characteristics and mechanismes of low temperature tolerance during seed germination. The results showed that pre treatment the seeds at 4℃ would improve the seeds viability after stressed by low temperature at -5℃ and -10℃ and the capability of seeds tolerance to cold temperature became weaker along with germination development. Although the growth of radicle was inhibited significantly at 4℃ during germination, the seeds could still survive and grow. With appropriate time of stratified at 4℃, germination pace would be improved and germination rate would not change, while both of which decreased if stratification lasted too long. Moreover, Lapetalum seeds were very sensible to the temperature during germination. It showed no germination at 4℃, while if seeds were stratificated for 48 hours at 4℃ and subsequently treated with 25℃ for more than 6 hours, seeds would germinate at 4℃ and the germination rate increased with the time of 25℃ treatment prolonged. If treatment at 25℃ was less than 5 houes, it showed no germinating. In addition, seeds with stratification for 10 days following 1 h treatment at 25℃ could also germinated at 4℃. The present study indicated that some pivotal genes that related with a key physiological stage before the onset of radicle protrusion might inhibite at 4℃, which resulted in Lapetalum seed could not germinate at 4℃. Except that physiological stage, the Lapetalum seed had a strong tolerance to low temperature at other germination stages. This experiment provided a new way to explore the germination mechanism of ephemerals plants seeds at low temperature.     

基于illumina测序的厚壳贻贝足组织转录组研究

贻贝足丝是贻贝足组织分泌的足丝蛋白形成的非细胞组织,具有在水环境下的极强粘附性能,是当前生物粘附剂及抗腐蚀材料的研发热点．为进一步了解贻贝足丝蛋白的分子多样性特征,采用新一代Illumina高通量测序平台对厚壳贻贝(Mytilus coruscus)足组织进行转录组测序,首次构建了厚壳贻贝足组织的转录组数据库．共计获得7 199 799 840 nt的碱基数据经过序列拼接和组装,获得88 825条unigene．对上述unigene开展了序列注释,共计37 007条unigene获得注释．在此基础上,经序列检索和比对,从中筛选出与目前已知的11种足丝蛋白同源的56条unigene序列并进行分析．结果表明,厚壳贻贝足丝蛋白具有明显的氨基酸偏好性,部分足丝蛋白具有重复序列,且厚壳贻贝足丝蛋白与其他种类的贻贝足丝蛋白具有较高的序列相似性．上述结果为后续贻贝足丝蛋白的批量鉴定以及在此基础上的贻贝足丝形成、固化以及粘附机制相关研究奠定了基础．     

抱茎独行菜种皮粘液质相关基因TTG1的克隆、表达分析及功能鉴定

抱茎独行菜（Lepidium perfoliatum L.）为十字花科具典型粘液质繁殖体植物,而TTG1基因（Transpa-rent testa glabra 1）所编码的蛋白是调控种皮细胞分化并影响粘液质释放的转录因子。目前关于TTG1基因在粘液质繁殖体植物中的研究报道较少,为探究TTG1基因在抱茎独行菜粘液质发育中的作用,本研究利用同源克隆技术获得抱茎独行菜TTG1基因cDNA开放阅读框（ORF）序列,命名为LpTTG1。序列分析表明,该基因ORF全长为1032 bp,编码343个氨基酸,含有WD40基序;qRT-PCR分析结果显示,该基因在抱茎独行菜各组织中均有表达,反映了该基因功能的多样性;免疫组织化学定位结果表明,LpTTG1在种子发育过程中内珠被和外珠被的表达水平变化与外珠被粘液质的合成过程相一致,推测该基因可能参与调控抱茎独行菜种皮的发育及粘液质的形成。将LpTTG1基因转化拟南芥,该基因的过量表达显著促进了粘液质合成途径下游基因AtMUM4在角果中的表达,表明该基因有可能参与粘液质合成途径调控,并促进下游产物MUM4的产生。然而,对LpTTG1转基因拟南芥与野生型植株表型的比较发现,两者种子形态及粘液质分泌与释放方式均无显著差异,这可能是因为抱茎独行菜种皮发育和粘液质形成是一个多基因调控的复杂过程,某一基因的过量表达也许不会引起明显的表型变化。     

新疆短命植物抱茎独行菜种子粘液质特性的研究

以新疆荒漠植物抱茎独行菜为材料,运用光镜与扫描电镜观察以及紫外吸收光谱法、化学反应及种子萌发实验等方法,对粘液质的形态和结构,物理化学特性,粘液质对种子萌发及萌发后的影响进行了研究.结果显示:(1)完整干种子表面覆盖着一层膜状物质(完全脱水的粘液质),并呈同一走向的山脊状突出的网状结构,遇水后粘液物质呈射线状向外发射出来,化学反应实验结果表明,粘液质的组成可能是某种多糖,如β-葡聚糖.(2)粘液质约占干种子重量的1/4,有很强的吸水能力,完全浸润10 min后,种子重量增加约30~40倍,种子长度、宽度、厚度的增加分别多于1倍、2倍、4倍;完全润湿的种子能够粘附相当于其干种子重量68倍的沙粒.(3)种皮粘液质对于不同土壤基质中的种子萌发有重要作用,但是对萌发后幼苗的生长没有作用.