转录本组装与质量评价

转录本组装是基于第二代测序技术研究转录组的关键环节,其质量好坏直接影响到下游结果的可靠性,也是目前的研究热点与难点。转录本组装方法可以分为Genome-guided和de novo两类,它们在理论基础与算法实现方面各有优劣。转录本组装质量的高低依赖于PCR扩增错误率、第二代测序技术准确率、组装算法和参考基因组完整性等方面,而现有的算法还无法完全处理由这些因素带来的影响。本文从转录本组装方法与软件、影响组装质量的因素和对组装质量的评价指标等方面进行讨论,以期能指导纯生物学家对分析软件的选择。     

高通量转录组测序技术在植物雄性不育研究中的应用

植物雄性不育是指植物雄蕊发育受阻不能产生正常有功能花粉的现象。植物雄性不育不仅是生殖生理研究的宝贵材料,也是植物杂种优势利用的重要工具。由于高通量转录组测序技术几乎可以检测细胞内所有mRNA及非编码RNA的信息,已被广泛应用于生命科学研究的各项领域。在植物雄性不育相关研究中,高通量转录组测序技术在不同物种、不同败育类型中的应用已有报道,这为研究者在转录组水平综合了解植物雄性不育的分子机制及代谢网络提供了帮助。本文从测序文库构建策略、差异表达基因、非编码RNA的功能特征等方面综述了高通量转录组测序在植物雄性不育机理方面的研究进展,并探讨了转录组测序技术在花粉败育机制解析及育性相关基因定位中的应用价值,以期为植物雄性不育的相关研究提供参考。     

鼻咽癌转录组学研究的现状与进展

转录组学是一门在整体水平上研究某一时刻某一细胞中基因全部转录本种类、结构和功能及转录调控规律的学科,它为研究鼻咽癌不同发病阶段的分子机理和调控网络提供全新的手段.现简要介绍鼻咽癌不同发病阶段相关易感/抑瘤基因的分离鉴定及其功能研究,各阶段基因转录谱和转录调控网络的构建等方面的研究现状和进展.     

高通量测序在可变剪接中的研究进展

在真核生物基因表达的过程中, mRNA的可变剪接(alternative splicing, AS)导致同一基因蛋白质亚型多样性的产生,同时也增加了基因表达调控的多样性。高达95%的人类基因可以通过AS来产生具有不同功能的蛋白质。除此之外,约15%的人类遗传疾病和癌症与AS相关。作为一种精密的基因表达调控方式, AS协助完成重要的生物过程,如细胞发育和分化等。近年来,高通量测序的发展推动了AS在分析组织特异性基因表达领域的研究。然而,两者的有机结合应用仍然具有挑战性。该文总结了高通量测序在AS研究中的应用,进一步分析了其中存在的问题,并提出了解决方法,为推动该领域的发展提供了新的策略与思路。     

单细胞转录组测序技术在细胞分类中的应用

多细胞有机体的细胞类型多且复杂,细胞间普遍存在异质性。目前,单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)技术是一项新兴的研究单个细胞转录水平的技术,其从数千个平行的细胞中生成转录谱,揭示个体细胞基因组的差异性表达,反映细胞间的异质性,从而鉴定出不同细胞类型,形成组织或器官的细胞图谱,在生物和临床医学等领域发挥重要作用。该文在对scRNA-seq测序平台进行阐述和比较的基础上,着重介绍其在神经系统和免疫系统细胞类型探索中的应用,并且总结scRNA-seq与空间转录组技术相结合的研究成果。     

基于组学技术的鹿茸生物学研究进展

鹿茸是唯一可周期性再生的哺乳动物器官,由软骨、骨、血管、神经及皮肤组织构成。鹿茸再生过程是基于干细胞的增殖和分化,且生长速度极快而不发生癌变。其不仅可作为一种肢体再生的生物医学模型,而且也作为一种研究骨组织生长发育的模型。现代组学技术快速发展,已普遍应用于生物学的各种领域。利用组学技术,在转录和蛋白质水平上,有力地推动了在分子水平上研究鹿茸生物学的进程。本综述拟对组学技术在鹿茸生物学研究中的应用进行总结回顾,并对未来的发展趋势做进一步展望,为鹿茸生物学的深入研究提供参考。     

不同水分条件下杜鹃花转录因子的转录组分析

为了解杜鹃花(Rhododendron pulchurum)转录因子在干旱胁迫下的表达模式,利用高通量测序技术,对不同水分条件下"白凤4号"叶的转录因子表达谱进行分析。结果表明,在不同水分处理间有34~161个差异表达的转录因子,杜鹃花响应不同水分的转录调控主要是通过ERF、b HLH和MYB基因的表达协同完成的;干旱胁迫时,特异调动了NAC的差异表达和WRKY、b ZIP、PLATZ的上调表达,干旱后复水时特异调动了GATA表达来调控。RT-q PCR验证结果表明,基因表达趋势与测序结果一致,证明了测序结果的有效性。这为明晰杜鹃花抗旱的分子机理及分子育种奠定了理论基础。     

竞争性内源RNA在转录后水平调控基因表达

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA)假说提出了一种RNA在转录后水平调控基因表达的机制,即信使RNA(message RNA,m RNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)、假基因(pseudogene)转录物及环状RNA(circular RNA,circ RNA)通过竞争结合相同的微小RNA(micro RNA,mi RNA)来影响靶基因RNA的稳定性或翻译活性,实现转录后水平的基因表达调节。这一全新的基因表达调控机制目前已在肌肉的分化、胚胎干细胞的分化、中脑的发育及癌症的转移等多个研究领域被发现,并且被证实参与多个生物学过程的调控。ce RNA这种以mi RNA为媒介实现RNA与RNA相互调控的机制,使得编码基因和非编码基因在全转录组范围内形成了一个庞大而精细的调控网络,增加了基因调控网络的复杂性。文章就ce RNA的分子类型、ce RNA机制所涉及的生物学功能、影响ce RNA机制的重要因素及ce RNA调控网络预测这几个方面进行综述。     

组学技术在白蚁研究中的应用

白蚁为原始的真社会性昆虫,体内蕴含丰富的纤维素酶基因资源,对维持生态系统平衡和生物多样性有重要生态作用,而其中少数白蚁种类对农作物、树木、房屋建筑、江河堤坝等造成严重危害,因此白蚁具有非常重要的生态及经济价值。随着组学技术的发展,分子生物学的研究进入了一个新的阶段,基于整体角度研究的组学技术正在深刻地改变着白蚁的研究模式,必将推动白蚁生物学以及以白蚁防治为目的的基础研究。本文综述了近年来白蚁基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等组学的相关研究进展,并对组学在白蚁的深入研究与应用进行了展望。     

单细胞转录组研究进展

单细胞转录组分析以单个细胞为特定研究对象,提取mRNA进行逆转录、放大和高通量测序分析,能揭示该细胞内整体水平的基因表达状态和基因结构信息,准确反映细胞间的异质性,深入理解其基因型和表型之间的相互关系,在发育生物学、基础医学、临床诊断和药物开发等领域都发挥重要作用．本文主要介绍了单细胞转录组分析的特点和技术发展历史以及常用研究策略和不同技术的优缺点,并就其面临挑战和未来发展前景进行了讨论,为该技术的进一步研究与应用提供参考．     

不同鲜食品质橄榄果实转录组测序及酚类代谢途径相关调控基因挖掘

【目的】果实酚类物质类别、含量是与橄榄营养及风味密切相关的重要品质性状,探究橄榄酚类物质生物合成的分子调控机制。【方法】以总酚含量差异显著的橄榄（低酚/高酚）为试材,分别取花后80-160 d的果实进行转录组分析,对莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成通路差异基因进行表征,并对差异表达基因进行WGCNA分析,从中挖掘与酚类代谢途径相关的转录因子。【结果】转录组测序共获得296 314条Unigene,其中73%的Unigene被注释到数据库;4个品种（系）橄榄成熟果共鉴定到1 628个差异表达基因（DEGs）,KEGG分析显示,DEGs在酚类代谢途径的“类黄酮生物合成”通路上显著富集;进一步对果实成熟过程莽草酸-水解单宁/苯丙烷-类黄酮生物合成途径的DEGs进行表征,结合WGCNA分析中每个模块与性状的R2和P值,筛选到4个关键模块,根据模块内基因的调控关系利用MCC拓扑分析法以度值≥1挖掘模块内关键转录因子,挖掘到137个转录因子Unigene与30个酚类合成结构基因Unigene共表达,转录因子Unigene功能注释来自35个基因家族,最多的为锌指蛋白（C2C2、C3H、C2H...     

酵母内源性海藻糖代谢调控研究进展

作为一种天然稳定剂的双糖,海藻糖(Trehalose)在逆境下对生物体活性的保护功能既吸引了广泛的研究兴趣,也使其具有良好的应用价值和潜力。本文聚焦重要模式微生物和工业应用微生物酵母,结合组学研究最新进展,从海藻糖代谢途径、应激条件下的海藻糖代谢和转录特征以及提高胞内海藻糖含量策略等方面,对内源性海藻糖研究新进展进行了综述。     

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。     

系统生物学研究中不同组学数据的整合

高通量实验方法的发展导致大量基因组、转录组、代谢组等组学数据的出现,组学数据的整合为全面了解生物学系统提供了条件.但是,由于当前实验技术手段的限制,高通量组学数据大多存在系统偏差,数据类型和可靠程度也各不相同,这给组学数据的整合带来了困难.本文以转录组、蛋白质组和代谢组为重点,综述了近年来组学数据整合方面的研究进展,包括新的数据整合方法和分析平台.虽然现存的数据统计和网络分析的方法有助于发现不同组学数据之间的关联,但是生物学意义上的深层次的数据整合还有待于生物、数学、计算机等各种领域的全面发展.     

分子微生物学研究动态与发展趋势

在基因组学、蛋白质组学、转录组学和代谢组学等不同层次展开的分子微生物学研究取得了丰硕成果。分子微生物学正在从分析生物学迈向统一生物学的研究阶段,其研究成果必将对揭开生命活动的奥秘和推动第三生物产业的发展具有重要的意义。     

甘薯响应冷胁迫的转录组分析

甘薯是世界第七大粮食作物,虽然甘薯对盐、旱等胁迫的抗逆性较强,但因其起源热带而对低温耐受性差,目前低温已经成为影响甘薯产量及限制甘薯种植面积的重要非生物胁迫。本研究以耐冷品种辽薯36为试验材料,在低温处理0 h、6 h、24 h和48 h后,利用转录组测序技术筛选与冷胁迫紧密相关的代谢通路和差异表达基因。结果共获得甘薯转录组数据75.01 Gb,与参考基因组比对效率达76.33%。差异表达基因分析结果表明,甘薯响应冷胁迫的过程中有6282个基因上调表达,3881个基因下调表达,其中283个共有基因在低温处理6 h、24 h和48 h上调表达,26个基因在3个处理中均下调表达。GO功能富集分析发现,差异表达基因被大量富集到蛋白激酶活性、过氧化物酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质磷酸化、氨基酸跨膜转运、蛋白质生色团连锁及果胶分解代谢分子功能和生物学过程等分类条目中。KEGG代谢通路富集分析表明,苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、植物-病原相互作用、谷胱甘肽代谢这5个代谢通路富集了大量的差异表达基因。本研究为甘薯耐冷基因克隆及耐冷机制解析提供了理论依据。     

基于枇杷转录组序列的SSR分子标记引物开发

为获得更多的枇杷SSR引物,对枇杷转录组测序得到的1 kb以上的11 798条Unigenes进行SSR位点搜索。结果在3515 条Unigenes（6.77%）中共获得4438个SSR位点,其中主要重复类型为双碱基重复和三碱基重复,二者占SSR总数的68.27%,而四、五、六碱基重复类型较少,仅占1.42%。对选出的SSR标记采用Primer3进行引物设计,得到7911 对SSR位点特异引物,可用于枇杷遗传多样性分析、分子标记辅助育种、育种群体的建立等研究。     

基于转录组的楠木MYB转录因子的挖掘及分析

楠木(Phoebe zhennan)为樟科常绿乔木,是国家二级重点保护树种。楠木生长缓慢,木材形成所需周期较长,其原因有待进一步深入分析。近年来转录因子已成为植物分子生物学研究的热点,高通量测序技术的应用和发展促进了转录因子的挖掘和深入分析。该研究基于我国特有濒危树种楠木的转录组数据,通过与拟南芥基因组MYB转录因子进行对比,对楠木MYB转录因子进行挖掘和生物信息学分析,并结合功能预测和不同组织表达对其进行深入分析。结果表明:从楠木转录组数据中,共挖掘出82个MYB转录因子,这82个MYB转录因子蛋白质所含氨基酸数目为50~1 121个、分子量为5.907~123.64 k Da,整体表现为亲水性不稳定蛋白,以α-螺旋和无规则卷曲为主要二级结构元件。序列比对和进化树分析表明,楠木MYB转录因子的结构域有高度保守性,含有[W]-X(19)-[W]-X(19)结构;82个Pz MYB可分为22类,参与生长发育、次生代谢、逆境响应等过程,与功能预测分析结果相一致。同时,在楠木茎和叶中,差异表达Pz MYB数目为18个,其中上调10个、下调8个。该研究结果不仅对楠木MYB转录因子的挖掘和功能分析以及分子生物学研究奠定了基础,而且还对其遗传改良和分子育种具有参考价值。     

转录组和代谢组分析瘤菌根菌对铁皮石斛的促生机制

为筛选出促进铁皮石斛(Dendrobium officinale)生长的差异表达基因和差异代谢物,对瘤菌根菌与无菌盆栽铁皮石斛苗共生后形成的侧根根系进行转录组、代谢组和双组学联合分析。结果表明,转录组分析共找到262条差异表达基因富集到了35条通路中,其中内质网蛋白质加工通路途径的差异基因最多,其次为氨基糖和核苷酸糖代谢通路。代谢组分析共检测出194个差异代谢物富集到33个KEGG通路中,其中代谢途径的差异代谢物最多有133个,其次为不同环境的微生物代谢途径的差异代谢物有70个。通过联合分析,有9个差异基因的差异表达导致丝氨酸、谷氨酸、D-甘露糖和激素等代谢物的积累量发生变化,这可能是瘤菌根菌促进铁皮石斛生长的重要原因。因此,推测瘤菌根菌促进铁皮石斛生长与氨基酸、糖、植物激素的积累及相关基因的表达变化有关。