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。     

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...     

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.     

基于转录组测序的花烟草低温胁迫响应转录因子挖掘

为了鉴定参与花烟草低温胁迫的转录因子,对花烟草幼苗进行了4℃低温处理,并在处理后12 h采集其幼苗样本,提取总RNA后,采用高通量测序技术,进行了转录组测序。在对差异表达基因进行GO及KEGG分析的基础上,对参与其中的转录因子进行了挖掘,并采用qRT-PCR的方法,对转录组测序的结果进行了验证。结果表明,低温处理后,花烟草基因表达量变化在2倍以上的基因有8388个(P<0.01),其中,上调表达4229个,下调表达4159个。这些差异表达基因的功能归类于生物过程、细胞组分及分子功能3大类69个GO条目,并显著富集在40条KEGG代谢通路中。同时,在低温胁迫下,花烟草有118个转录因子的表达发生了显著改变,其中,上调表达82个,下调表达36个。这些转录因子属于28个家族,其中,数量最多的为NAC家族19个,其次为ERF家族16个、MYB家族15个、WRKY家族15个。本研究的结果为花烟草低温响应分子机制的研究提供了借鉴。     

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。     

基于高通量测序的慈竹笋转录组分析与基因功能注释

慈竹是我国四川当地的优势丛生竹种之一,其纤维长度和质量较优异,是造纸、纺织等工业的良好原料。本文利用Illumina Hi SeqTM 2000平台,对10、50、100和150 cm高的慈竹笋进行转录组分析,共得到69.28 M条读长(Reads),经从头拼接、组装和聚类后得到111 137条非重复序列基因Unigene,其中共有63 094条注释到COG、GO、KEGG、Swiss-Prot和Nr数据库中。这些Unigene不仅具有一般的功能,如转录和信号转导等,还涉及到蔗糖转运与代谢、次级代谢产物及细胞壁的生物合成等方面。不同高度慈竹笋的纤维素合成酶基因存在差异表达,发现了可能调控慈竹生长发育以及纤维素和木质素生物合成的相关基因,为慈竹品种改良提供一定的理论基础。     

基于PacBio Iso-Seq红棕象甲全长转录组测序分析

[目的]建立红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus全长转录组数据库,深入挖掘红棕象甲基因数据信息.[方法]采用高通量测序平台,利用二代测序(Illumina RNA-seq)校正三代测序(PacBio Iso-Seq)的方法对红棕象甲进行全长转录组测序,并对转录组数据进行生物信息学分析.[结果]红棕象甲全长转录组平均长度为2 302 bp,N90长度为1321 bp,N50长度为2 785 bp;经CD-Hit程序去冗余,获得转录本63 801条,主要长度范围为0.5-6 k.基因功能注释表明,在NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、GO、NT和Pfam数据库中,分别有50 280、40 109、47 197、33 511、27 707、27 253和27 707条转录本被注释;其中,12 508条转录本均在7个数据库中有注释,54 999条转录本至少在一个数据库有注释.此外,经鉴定或预测,获得2 184个可变剪接(AS)、66 230个SSR、2 084个转录因子(TFs)和9 618条长链非编码RNA(LncRNA).CDS长度的主要分布范围为0-2 500 nt.[结论]本研究获得了红棕象甲全长转录组数据库,为红棕象甲后续分子生物学基础研究奠定基础.     

基于RNA-seq的黄蜻头部转录组测序与分析

利用RNA-seq技术对黄蜻Pantala flavescens(Fabricius)头部细胞的全部转录本进行测序、功能分析。提取黄蜻头部总RNA,反转录得到c DNA,在Illumina平台上进行测序,经拼接、组装、聚类后获得全部unigenes,并将所得的unigenes与数据库比对,对其进行功能注释和分类。总共得到47 039 040条碱基序列,包含了7 102 895 040个碱基序列信息,碱基G和C的数量总和占总碱基数量的44.05%。将测序结果进行组装,组装所得到的unigenes为34 406 502条,对所得到的unigenes进行不同的数据库注释,共有44 499条unigenes被注释到数据库,其中有大量unigenes与代谢过程、结合活性、催化活性和细胞进程有关。与COG数据库比对,根据功能可以分为26类,其中信号转导机制最为丰富。与KEGG数据库比对,线粒体基因在所测样本中最为丰富,与KEGG ORTHOLOGY注释后,代谢活动基因最为丰富。这些与线粒体和代谢有关的基因与我们研究中与黄蜻迁飞基因相关,为后续研究奠定了基础。     

Antiporter Gene from Hordum brevisubulatum (Trin.) Link and Its Overexpression in Transgenic Tobaccos

A vacuolar Na /H antiporter cDNA gene was successfully isolated from Hordeum brevisubulatum (Trin.) Link using the rapid amplification of cDNA ends (RACE) method. The gene was named HbNHX1 and was found to consist of 1 916 bp encoding a predicted polypeptide of 540 amino acids with a conserved amiloride-binding domain. Phylogenetic tree analysis of the Na /H antiporters showed that the HbNHX1gene shares 55.3%-74.8% similarity with the vacuolar-type Na /H antiporters. Transgenic tobaccos that contain the HbNHX1 gene, integrated by forward insertion into the tobacco genome, were obtained via Agrobacterium tumerfaciens and characterized for the determination of the concentration of Na and K ions, as well as proline, in the presence of 300 mmol/L NaCl. The T1 transgenic plants showed more tolerance to salt and drought than did wild-type plants. Our data suggest that overexpression of the HbNHX1 gene could improve the tolerance of transgenic tobaccos to salt and drought through the function of the vacuolar Na /H antiporter.     

Antiporter Gene from Hordum brevisubulatum （Trin.） Link and Its Overexpression in Transgenic Tobaccos

A vacuolar Na^ /H^ antiporter cDNA gene was successfully isolated fromHordeum brevisubulatum (Trin.) Link using the rapid amplification ofcDNA ends (RACE) method. The gene was named HbNHXI and was found to consist of 1 916 bp encoding a predicted polypeptide of 540 amino acids with a conserved amiloride-binding domain. Phylogenetic tree analysis of the Na^ /H^ antiporters showed that the HbNHXI gene shares 55.3%-74.8% similarity with the vacuolar-type Na^ /H^ antiporters. Transgenic tobaccos that contain the HbNHXI gene, integrated by forward insertion into the tobacco genome, were obtained via Agrobacterium tumerfaciens and characterized for the determination of the concentration of Na^ and K^ ions, as well as proline, in the presence of 300 mmol/L NaCl. The T1 transgenic plants showed more tolerance to salt and drought than did wild-type plants. Our data suggest that overexpression of the HbNHXI gene could improve the tolerance of transgenic tobaccos to salt and drought through the function of the vacuolar Na^ /H^ antiporter.     

利用AFLP和SSAP研究短芒大麦突变系种群遗传多样性

利用AFLP和SSAP分子标记,研究了松嫩平原4个以耐盐突变体为主要组成的短芒大麦(Hordeum brevisubulatium(Trin.)Link)种群的遗传多样性和种群遗传结构。由于2种分子标记原理稍有不同,获得分析结果显现出微小差异,但2种方法的结果仍保持了极显著的相关性(r=0.88,P<0.01)。AFLP和SSAP检测结果表明,短芒大麦种群多态位点比率P分别为23.3%和37.7%;Shannon多样性指数分别为0.10和0.14;Nei基因多样性指数分别为0.07和0.09;基因分化系数Gst分别为0.49和0.44。表明,各短芒大麦种群虽以单一突变种为主要组成,但经多年的种植,种群内已具有较高的遗传多样性。AMOVA和聚类分析结果也表明,虽然种群间遗传差异较大,但种群遗传变异仍主要存在于种群内。     

Pattern of a Seed Disperasl of Hordeum brevisubulatum on Alkalized Meadow in the Songnen Plain of China

Based on the survey sampling far from the parent plants, the quantitative analysis on seed dispersal of Hordeum brevisubulatum (Trin.)Link on alkalized meadow in the Songnen Plain of China on six orientations was conducted. The results showed that due to the effect of wind direction, the greatest number of seeds disposed was in the northeast, which was 4 times more than the smallest number in the South west. The mean radius of the seed dispersal was about 130 cm. All seed disposal patterns per unit area in different orientations fit, more or less, well with the weibull distribution. It refected that seed dispersal of the with barley provided the character of extending, far from the parent plants, their potential space niche under the natural conditions at the Songnen Plain. The number of seeds dispersed by sequence centrifugation far from the parent plants increased following a Logistic curve relevant to the expansion of accumulated unit area. The rates of increase were relatively lower in the east and northeast where seed disporsal was greater and the distance was farther from the parent plants.     

松嫩平原人工草地野大麦无性系构件的生物量结构及生产规律

野大麦属短根茎丛生型禾草,是典型的无性系植物．在松嫩平原生长季末期。野大麦无性系分株由抽茎的分蘖株和莲座状分蘖苗组成．按照分蘖节营养繁殖世代的龄级划分方法,建植2年人工草地野大麦无性系的分蘖株由3个龄级组成,分蘖苗由4个龄级组成,其生物量均呈增长型的龄级结构．在野大麦无性系的物质生产中,无论是分蘖株,还是分蘖苗,均以1龄级的单蘖生产力最高,并随着龄级的增高呈不同程度的下降．丛径是衡量野大麦无性系空间大小的重要数量指标．分株数量是衡量野大麦无性系生长的重要数量指标．经统计分析,野大麦无性系的分蘖株生物量、分蘖苗生物量、根茎生物量、总生物量分别与丛径和总分株数量之间均有极密切的正相关关系,其相关程度最佳的均为幂函数,其相关性均达到极显著水平(P<0．01)．这些相同的函数变化表明,随无性系的空间扩展和数量增长,各构件具有相同的物质生产与积累规律．     

松嫩平原人工草地野大麦无性系冬眠构件的结构及形成规律

野大麦属短根茎丛生型禾草 ,是典型的无性系植物。在松嫩平原 ,野大麦无性系的冬眠构件是由冬眠芽和冬眠苗组成。按照分蘖节营养繁殖世代的龄级划分方法 ,在生长季末期 ,野大麦无性系的芽库由 5个龄级组成 ,苗库由 4个龄级组成 ,均呈增长型的龄级结构。苗库对潜在无性系的贡献将远远大于芽库。结合建植时间估计 ,人工草地野大麦的分蘖节最多存活了两个年度 ,分蘖节在一个生长季最多可繁殖 4个世代。野大麦无性系的根茎芽数、分蘖节芽数、总芽数、总苗数、总冬眠构件数均随着丛径、丛面积和亲株数量的增加呈幂函数形式增长。野大麦无性系冬眠构件各组分具有相同的形成规律 ,但在形成过程中则存在着不同的生态可塑性。     

NaCl胁迫对大麦细胞分裂及染色体行为的影响

NaCl溶液培养导致大麦幼苗根尖细胞有丝分裂指数下降,细胞姐妹染色单体交换(SCE)频率增高,且诱发包括染色体断片、后期染色体桥、不均等分裂及间期细胞微核等的染色体行为异常。细胞平均SCE频率及异常分裂细胞的比率与NaCl浓度和作用时间呈正相关。结果提示：NaCl浓度高或作用时间较长时对大麦细胞具有遗传学毒性。 Abstract：The effects of NaCl solution on chromosome behavior and sister chromatid exchanges(SCE)of barley were studied.Abnormal chromosome behavior including chromosome fragmentation,micronuclei,anaphase bridges and unequal split was found in root tip cells of Hordeum vulgare seedlings.Mitotic index decreased but SCE frequency increased significantly when barley incubated with NaCl solution.The effects of NaCl solution depended on its concentration and treatment duration.The higher the treated concentration was,the higher the ratio of chromosomal aberration was.The longer the treatment duration was,the higher the degree of the effects was.The results showed that NaCl solution was genotoxic when the concentration was higher and the treated time was longer.     

二色补血草的耐盐性研究

通过NaCl胁迫发芽试验、盆栽浇灌NaCl盐水试验、不同含盐量土壤的种植试验,研究二色补血草（Limoniumbicolor）3个时期的耐盐能力。结果表明：高浓度NaCl对二色补血草种子的萌发有明显的抑制作用,种子的发芽率与盐浓度之间呈显著的负相关,种子萌发时盐胁迫的适宜值、临界值、极限值分别是0.49%、1.30%、2.11%;盆栽试验结果表明,二色补血草在2.0%以下的NaCl盐水胁迫下没有表现明显的盐害症状,只表现高浓度NaCl胁迫下,生长量低于低浓度处理的,当处理浓度达到2.4%时,多数植株濒临死亡;不同含盐量土壤的种植试验结果表明,在自然条件下,二色补血草成株耐盐临界值为1.7%～1.8%。试验结果说明二色补血草具有较强的耐盐能力,适合在滩涂盐碱地推广种植。     

不同黄瓜品种种子萌发期的耐盐性研究

在不同浓度的NaCl胁迫盐境下发芽,对黄瓜种子萌发有显著影响,随着NaCl胁迫浓度增大,对种子萌发的抑制作用明显增强,种子活力指数、发芽指数、幼胚一级侧根数比发芽率对NaCl胁迫的反应更敏感.在供试的14个黄瓜品种中,不同黄瓜品种种子萌发受盐胁迫抑制的程度不同,其中耐盐品种有中农12号和津春5号,新秀2号和津优1号为不耐盐品种,其他为耐盐性中等品种.     

二色补血草的耐盐性研究

通过NaCl胁迫发芽试验、盆栽浇灌NaCl盐水试验、不同含盐量土壤的种植试验,研究二色补血草(Limonium bicolor)3个时期的耐盐能力。结果表明:高浓度NaCl对二色补血草种子的萌发有明显的抑制作用,种子的发芽率与盐浓度之间呈显著的负相关,种子萌发时盐胁迫的适宜值、临界值、极限值分别是0.49%、1.30%、2.11%;盆栽试验结果表明,二色补血草在2.0%以下的NaCl盐水胁迫下没有表现明显的盐害症状,只表现高浓度NaCl胁迫下,生长量低于低浓度处理的,当处理浓度达到2.4%时,多数植株濒临死亡;不同含盐量土壤的种植试验结果表明,在自然条件下,二色补血草成株耐盐临界值为1.7%~1.8%。试验结果说明二色补血草具有较强的耐盐能力,适合在滩涂盐碱地推广种植。