藏茵陈基源植物皱边喉毛花的全长转录组信息分析

皱边喉毛花为藏药藏茵陈基源植物之一,其包含丰富的药用成分。为进一步了解皱边喉毛花转录组,丰富其基因注释、代谢通路等遗传信息,该研究利用PacBio测序平台对皱边喉毛花叶片进行全长转录组测序。结果表明:(1)全长转录组测序共获得17 Gb的高质量数据,对795 698 个CCS序列进行聚类和去冗余,最终获得87 814 条高质量的全长转录本。(2)与7个数据库比对后,共有277 451 条转录本注释成功,其中注释到NR数据库的转录本最多,有39 214 条。26 396 条转录本成功注释到KOG数据库中,共有26 个子类。39 104 条转录本注释到KEGG数据库中,涉及6 个主要通路和40 个子通路。39 102 条转录本注释到GO数据库中,按分子功能、生物学过程和细胞成分3大类对注释成功的转录本进行分类。(3)SSR分析共鉴定到22 861 个SSR,其中单碱基重复最为丰富; 共检测到1 874 个转录因子和15 166 个长非编码RNA(LncRNA),而注释到转录本最多的转录因子家族是C3H。(4)筛选出55 条与单萜类及黄酮类化合物合成相关的转录本。该研究结果丰富了皱边喉毛花的转录组信息,为进一步筛选皱边喉毛花药用成分合成相关的关键基因提供了重要的遗传资源。     

火龙果转录组测序、基因表达与功能分析

利用高通量测序技术对火龙果(Hylocereus undulatus Britt)红肉品种‘大红二号’的花芽、果实和枝条不同发育阶段的基因表达进行研究。结果显示,转录组测序共获得468.68 Gb原始数据(Raw data),从头组装获得239 152条转录本和162 519条unigene,约53.74%的unigene得到注释。分别在43 506条和16 251条unigene中检测到600 283个SNP位点和56 147个SSR位点。基因表达分析结果表明,在火龙果不同组织Fl510、Fl513、Fl514、Fl518、F711、F715、S513、S419中分别有31、7、5、152、17、63、17、8个特异表达的unigene。通过GO和KEGG富集分析,发现了一些组织特异的GO条目和代谢通路,如在Fl510中富集的类萜骨架生物合成代谢通路等。本研究还对参与花发育的候选基因进行了鉴定和表达分析,他们包括COL基因、FT-like基因、分生组织决定基因和器官决定基因等。     

草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著富集。【结论】这些转录组数据为探究草地贪夜蛾的生长发育、嗅觉相关功能基因以及候选分子靶标提供资源信息。     

扶桑绵粉蚧转录组分析

【目的】建立扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley的转录组数据库,揭示扶桑绵粉蚧转录组的整体表达特征。【方法】采用Illumina Hi SeqTM40`00测序平台开展对扶桑绵粉蚧雌成虫转录组测定,对原始数据进行过滤和组装。【结果】共获得58 322 258条序列读取片段(reads),共9.48 Gb(Gen Bank登录号:SAMN06130426)57 422 032条有效转录组数据。进一步组装拼接后,共获得94 475个单基因簇(unigene),平均长度为700 bp。将unigene与数据库中的序列进行BLASTX比对,成功注释20 949个unigenes,其中,Nr注释的unigenes与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum unigenes同源性最高,达18.69%。扶桑绵粉蚧转录组unigenes根据GO功能注释大致可分为细胞组分、分子功能和生物过程三大类55个分支,与结合活性、催化活性、细胞进程和代谢进程相关的unigenes较多。此外,本研究还筛选到20条与脂类代谢相关的途径和与性信息素代谢相关的序列。并通过与Nr和Swiss-prot蛋白质数据库比对,获得了15 037条编码序列(CDS)片段。【结论】本研究初步阐明扶桑绵粉蚧雌成虫转录组的整体表达模式,为进一步研究扶桑绵粉蚧的基因功能及性信息素的代谢途径奠定了基础。     

夏季高温干旱逆境下梭梭枝条中转录组表达谱分析

本研究以荒漠地区极为抗旱、耐热的超旱生固沙植物梭梭为材料,利用Solexa测序技术对高温和适温下野生梭梭的枝条进转录组测序和数据de novo组装。将得到的unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。结果表明,获得长度大于200 bp差异表达基因162 504条,将得到的unigene与Nr和Swiss-Prot数据库比对后发现,分别有38 529条和23 198条unigene与其它物种的基因具有同源性。利用COG数据库可将有关的13 012条梭梭unigene分成25类,KEGG数据库分析发现共有22 249个unigene参与298种代谢通路。研究表明梭梭逆境胁迫反应是一个多基因参与、多个生物过程协同调控的过程,基因表达量的变化可能是调控的主要方式,为揭示梭梭耐旱机理以及梭梭耐旱性相关关键基因奠定了基础。     

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。     

携带与未携带松材线虫的松墨天牛转录组差异表达基因分析

【目的】本研究旨在建立携带与未携带松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的松墨天牛Monochamus alternatus成虫各组织的转录组数据库,揭示松墨天牛对松材线虫响应的转录组整体表达特征。【方法】以携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫的表皮、气管和脂肪体为材料,采用Illumina HiSeq TM 2000测序平台开展转录组测序,利用Trinity软件对RNA-Seq数据进行从头组装,利用NCBI数据库进行基因注释。通过DEG-Seq分析携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫中的差异表达基因,对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析,并通过实时荧光定量PCR技术对部分差异表达的基因包括ENV,CDK1,HSP70-C,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达水平进行验证。【结果】测序过滤后共获得55059条单基因簇(unigene),平均长度为1536 bp。将unigene与数据库中的序列进行BLASTX比对,成功注释24354条unigenes,其中4022条unigene在GO数据库中获得注释,6098条unigene在KEGG数据库中获得注释。经过GO与KEGG富集分析显示,松墨天牛成虫携带松材线虫后,差异表达基因主要为与其气管中压力调节、组织与DNA修复、激素响应方面相关的基因。实时荧光定量PCR分析结果显示CDK1,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达量在携带松材线虫的松墨天牛气管中相比未携带松材线虫的松墨天牛气管中的显著上调。【结论】本研究初步阐明松墨天牛携带松材线虫后转录组的整体表达模式,为进一步研究松墨天牛的基因功能及对松材线虫的胁迫响应过程奠定了基础。     

紫鸭跖草根组织应答铜胁迫的转录组分析

紫鸭跖草是一种高耐铜的超积累植物,本研究首次应用RNA-Seq技术对其转录组进行分析。通过全长转录组分析组装了紫鸭跖草耐铜相关候选基因,通过转录组分析,共获得82 471条N50长度为2 299 bp的高质量unigene,为紫鸭跖草的进一步研究提供了丰富的数据。对照组(CK)、300 μmol/L胁迫组(CT1)和1 000 μmol/L胁迫组(CT2)的测序数据已保存在NCBI的SRA数据库中,登录号为SAMN11265427。CT1相比于CK,共有5 028条unigene在根组织中有显著性差异表达,约占全部unigene的6.10%,其中富集上调和下调的基因分别为3 138和1 890条;CT2相比于CT1,根中共有6 813个unigene富集差异表达,占所有unigene的8.26%。其中富集上调和下调的基因分别为2 555和4 258。随机选取10个基因进行qRT-PCR荧光定量分析,结果与Illumina测序数据一致,验证了基因数据差异表达的有效性。上述实验从分子水平上为研究铜胁迫下铜耐受的分子机制提供了理论依据。     

火龙果转录组测序、基因表达与功能分析

利用高通量测序技术对火龙果（Hylocereus undulatus Britt）红肉品种‘大红二号’的花芽、果实和枝条不同发育阶段的基因表达进行研究。结果显示,转录组测序共获得468.68 Gb原始数据（Raw data）,从头组装获得239 152条转录本和162 519条unigene,约53.74%的unigene得到注释。分别在43 506条和16 251条unigene中检测到600 283个SNP位点和56 147个SSR位点。基因表达分析结果表明,在火龙果不同组织Fl510、Fl513、Fl514、Fl518、F711、F715、S513、S419中分别有31、7、5、152、17、63、17、8个特异表达的unigene。通过GO和KEGG富集分析,发现了一些组织特异的GO条目和代谢通路,如在Fl510中富集的类萜骨架生物合成代谢通路等。本研究还对参与花发育的候选基因进行了鉴定和表达分析,他们包括COL基因、FT-like基因、分生组织决定基因和器官决定基因等。     

濒危珍稀植物半枫荷的转录组分析

为加强中国特有濒危植物半枫荷资源的保护与利用工作,采用高通量测序平台Illumina HiSeq 2500对其进行转录组测序,将得到的数据过滤后进行de novo组装并聚类去冗余,获得77 629个Unigenes,通过九大功能数据库比对、分析、注释,最终有45 293个Unigenes获得注释信息;其中在KOG按功能分为25个子类,获得25 253个功能注释信息;GO功能注释可分为细胞组分、生物学过程、分子功能3大类、分别可细分为22、26、17亚类（共65个亚类）;与KEGG数据库对比,共发现286条代谢通路,其中发现可能与半枫荷药用活性成分相关的次生代谢产物生物合成的177条途径;根据组装结果预测出88个基因家族共1 547个编码转录因子的Unigenes,发现控制药效合成的转录因子家族。另外,根据注释结果检测到12 579个SNP多态位点和预测出57 671个CDS位点。本研究首次对半枫荷转录组进行分析,为深入开展半枫荷分子生物学研究提供基础数据来源。     

Metabolism and thermoregulation in Maximowiczi's voles (Microtus maximowiczii) and Djungarian hamsters (Phodopus campbelli)

1 Metabolic rates (Vo₂), body temperature (T_b), and thermal conductance (C) were first determined in newly captured Maximowiczi's voles (Microtus maximowiczii) and Djungarian hamsters (Phodopus campbelli) from the Inner Mongolian grasslands at a temperature range from 5 to 35 °C.

2 The thermal neutral zone (TNZ) was between 25 and 32.5 °C for Maximowiczi's voles and between 25 and 30 °C for Djungarian hamsters. Mean T_b was 37.0±0.1 °C for voles and 36.2±0.1 °C for hamsters. Minimum thermal conductance was 0.172±0.004 ml O₂/g h °C for voles and 0.148±0.003 ml O₂/g h °C for hamsters.

3 The mean resting metabolic rate within TNZ was 2.21±0.05 ml O₂/g h in voles and 2.01±0.07 ml O₂/g h in hamsters. Nonshivering thermogenesis was 5.36±0.30 ml O₂/g h for voles and 6.30±0.18 ml O₂/g h for hamsters.

4 All these thermal physiological properties are adaptive for each species and are shaped by both macroenvironmental and microenvironmental conditions, food habits, phylogeny and other factors.

Novel antioxidants isolated from plants of the genera Ferula, Inula, Prangos and Rheum collected in Uzbekistan

We examined the effects of 48 compounds isolated from Ferula pallida, F. penninervis, Inula macrophylla, Prangos pabularia, P. tschimganica and Rheum maximowiczii collected in Uzbekistan on ADP/Fe²⁺-induced lipid peroxidation of egg yolk phosphatidylcholine liposomes. Of those compounds, 23 inhibited ADP/Fe²⁺-induced lipid peroxidation and nine showed especially strong inhibition of lipid peroxidation. Most compounds that inhibited peroxidation scavenged the 1,1′-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical, indicating that the inhibition was due to radical scavenging. However, some compounds did not scavenge DPPH but inhibited lipid peroxidation significantly, suggesting that their inhibitory effect was not due to radical scavenging but to some other mechanism, such as prevention of Fe²⁺ function. Thus, we found various new antioxidants, some of which had a unique mechanism of action, in Ferula, Inula, Prangos and Rheum plants collected in Uzbekistan as seeds used in medicine.     

基于转录组测序分析甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养成系进程

【目的】本研究旨在分析甜菜夜蛾Spodoptera exigua蛹卵巢细胞建立细胞系的整个过程,探究细胞由体内到体外培养过程中其基因表达在转录水平的变化,为昆虫体外培养模型的建立提供理论基础。【方法】利用Illumina Hiseq测序平台对甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程中各阶段的细胞分别进行转录组测序,对获得注释的差异表达基因及其相关信号通路进行分析;通过荧光定量PCR对部分细胞周期相关基因(cycd和cdk4)、调控基因(cdc20,apc1,skp2和mad1)、增殖相关分子标志物(mcm4和pcna)在甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中的转录进行验证。【结果】甜菜夜蛾蛹卵巢细胞离体培养过程包括5个阶段:解剖获得离体的卵巢组织,卵巢组织贴壁培养后游离出原代细胞,细胞转化重新具备增殖能力,成功首次传代,以及能够连续传代15代以上建立细胞系。上述5个阶段的细胞经转录组测序、数据组装后共获得46 796条unigenes序列,组装得到序列长度完整性好;转录本unigenes序列拼接长度分布合理,样本碱基Q30均在94%以上。通过KEGG数据库获得注释的unigenes有1 473条,参与细胞过程紧密相关的20条信号通路,其中有92条unigenes在细胞周期信号通路中获得注释。聚类分析表明,在体内处于快速发育状态的卵巢细胞与同样处于增殖状态的细胞系基因表达模式非常接近。原代细胞由短暂停滞生长至成簇细胞的转化关键期,筛选到差异表达基因619个,cdk4在离体培养期表达量显著降低,cycd在细胞转化关键期之后表达量显著升高,cdc20,apc1,skp2和mad1在卵巢组织和细胞系的表达量显著高于原代细胞、转化关键期细胞和首次传代细胞的。从原代细胞至传代后,cycd的表达显著升高8.7倍,显著高于mcm4和pcna的变化水平。【结论】甜菜夜蛾卵巢细胞离体培养过程中5个阶段的细胞转录组测序获得的序列质量符合数据分析的基本要求。筛选获得了甜菜夜蛾蛹卵巢细胞经离体培养过程中的差异表达基因。原代细胞逆转增殖可能与cdk4,cycd,skp2和mad1等细胞周期调控基因表达有关。另外,cycd可作为原代细胞具备传代能力的标志物。     

Allozymes as aids for identification and differentiation of some Populus maximowiczii Henry Clonal varieties

Allozyme genotypes of nine Populus maximowiczii clonal varieties originating in China and Japan were determined for 35 loci coding for 12 enzyme systems in root tips. The interclonal variability was controlled by 13 polymorphic loci. Seven unique multilocus genotypes were identified. The unique genotypes differed from each other on an average of 6.73 loci. Principal Component (PC) 1 from the Principal Component Analysis of the clonal allozyme genotype data separated the clones into two distinct groups; one consisting of clones of Chinese and another clones of Japanese origins. Japanese clones of different sources were further differentiated by the PC 2. Allozyme genotypes were found to be useful for identification of clones and differentiation of their geographic origins.     

PipeOnline 2.0: automated EST processing and functional data sorting

Expressed sequence tags (ESTs) are generated and deposited in the public domain, as redundant, unannotated, single-pass reactions, with virtually no biological content. PipeOnline automatically analyses and transforms large collections of raw DNA-sequence data from chromatograms or FASTA files by calling the quality of bases, screening and removing vector sequences, assembling and rewriting consensus sequences of redundant input files into a unigene EST data set and finally through translation, amino acid sequence similarity searches, annotation of public databases and functional data. PipeOnline generates an annotated database, retaining the processed unigene sequence, clone/file history, alignments with similar sequences, and proposed functional classification, if available. Functional annotation is automatic and based on a novel method that relies on homology of amino acid sequence multiplicity within GenBank records. Records are examined through a function ordered browser or keyword queries with automated export of results. PipeOnline offers customization for individual projects (MyPipeOnline), automated updating and alert service. PipeOnline is available at http://stress-genomics.org.