金针菇菌柄发育的转录组与蛋白组分析

菌柄是金针菇等食用菌的主要商品部位,但其生长机制仍不明确。本研究对金针菇伸长期和成熟期菌柄进行了转录组联合蛋白组分析,结果显示,两样本显著性差异表达基因和蛋白分别为721个和61个,均以上调表达为主。GO（gene ontology）功能聚类分析表明：有72.41%的差异表达基因富集在催化活性（catalytic activity）条目下。细胞组分（cell part）和绑定结合（binding）条目同时富集了较多的差异表达基因和蛋白。KEGG通路富集分析显示：碳水化合物代谢通路（carbohydrate metabolism）和氨基酸代谢通路（amino acid metabolism）富集的差异表达基因较多。差异表达蛋白富集较多的通路是单环菌素生物合成（monobactam biosynthesis,ko00261）、链霉素生物合成（streptomycin biosynthesis,ko00521）和有机含硒化合物代谢（selenocompound metabolism,ko00450）等。内质网蛋白质加工（protein processing in endoplasmic reticulum,ko04141）和MAPK信号通路（MAPK signaling pathway-yeast,ko04011）在转录组和蛋白组的KEGG富集分析中均为差异通路。本研究联合转录组和蛋白组数据筛选了40个金针菇菌柄发育中差异表达基因,为深入研究揭示食用菌菌柄发育过程提供候选基因。     

转录组和蛋白组联合分析揭示Ubr1介导的白僵菌萌发和极性生长

【目的】通过比较球孢白僵菌野生型和ubr1基因缺失菌株分生孢子在同一时间点转录组学和蛋白组学的差异表达基因和蛋白及其所属通路,阐明Ubr1影响球孢白僵菌极性生长的机制,为提高球孢白僵菌生物防治潜能提供理论依据。【方法】通过对转录组学和蛋白组学的KEGG分析,获得差异表达基因和蛋白所在代谢调控通路,利用显微镜拍摄菌株在各萌发培养基(germination medium,GM)衍生板中分生孢子萌发的图像验证双组学分析中显著差异的调控通路对分生孢子极性生长的影响。【结果】ubr1基因缺失使分生孢子萌发受损,形成异常弯曲或钩状的芽管。且不论是以转录组,还是以蛋白质组为核心进行双组学KEGG联合分析,二者都能富集到氮代谢、精氨酸和脯氨酸代谢和醚脂类代谢通路。进一步的验证实验表明,球孢白僵菌中ubr1基因缺失引起的精氨酸代谢异常是分生孢子极性生长紊乱的一个重要原因,而半乳糖和氮代谢异常则会导致分生孢子的萌发速率变慢。【结论】Ubr1的缺失使精氨酸代谢受阻,进而导致分生孢子萌发管极性生长异常;同时,也使半乳糖和氮代谢异常导致分生孢子萌发速率延迟。本研究的发现对于认识极性生长的机制具有一定贡献,也拓展...     

卵巢成熟期和退化期星斑川鲽脑垂体和下丘脑组织的转录组比较分析

为了解星斑川鲽（Starry Flounder,Platichthys stellatus）脑组织基因表达与卵巢发育调控的关系,发掘相关功能基因,研究提取卵巢成熟期和退化期星斑川鲽雌鱼脑垂体和下丘脑组织总RNA,运用HiSeq 2000高通量测序技术进行转录组测序分析。测序结果经拼接组装后共获得30640条Unigenes,Blast同源性比对显示,其中24128条Unigenes获得注释;经eggNog功能注释后29137条Unigenes序列分为26类,分别涉及信号转导、翻译机制等生理生化过程。KEGG pathway数据比对显示,卵巢成熟期涉及98种代谢途径,135条序列表达上调;卵巢退化期涉及192种代谢途径,648条序列表达上调。Unigenes表达量及表达差异分析表明在卵巢成熟期334条序列表达上调,卵巢退化期987条序列表达上调。获得功能注释的Unigene中,408条涉及生殖调控和内分泌调控,参与生殖调控的信号分子有1508条。试验采用实时定量PCR研究了涉及生殖调控和内分泌调控基因促性腺激素释放激素（GnRH）、神经激肽B（NKB）、促性腺激素（GtH）、促滤泡激素（FSH）、肿瘤转移抑制因子（Kiss）以及催乳素释放肽受体（PrRPR）在卵巢两个不同发育时期脑垂体和下丘脑的表达情况,结果表明除FSH外,其余均在卵巢退化期时期脑组织中表达升高,与转录组测序结果趋势一致。     

转录组与蛋白质组比较研究进展

转录组和蛋白质组比较研究发现,总体而言其间的相关性不高 . 根据数据的类型不同可以将现有的研究分为 4 类：单点比较、两点差异比较、多点时序比较和多点非时序比较 . 对其差异原因的研究和分析表明：除了由实验系统及数据类型不同导致的差异外,转录后蛋白质合成各步骤所受到的限制,以及在此过程中的分子调控也对其有重要的影响;而且不同基因,不同组织和细胞在不同状态下可能也会有差异 . 因此,结合转录组和蛋白质组的表达谱研究倾向于利用蛋白质组和转录组研究的差异和互补性,同时对生物体特定状态下的基因和蛋白质表达水平进行全方位度量,以获得表达谱的全景图,并挖掘受到转录后调控的基因 .     

基于转录组的冬虫夏草菌微循环产孢研究

为研究冬虫夏草菌（Ophiocordyceps sinensis）微循环产孢过程中的分子机理,采用高通量测序技术,对微循环产孢前后冬虫夏草菌的转录组进行研究。筛选获得差异表达基因6 902个。Gene Ontology（GO）功能聚类分析表明,差异表达基因主要参与分子功能、胞内运输、核糖核蛋白复合体等生物学通路。京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)功能富集分析结果表明,差异表达基因参与了核糖体、嘧啶代谢、蛋白酶体、嘌呤代谢、甘氨酸代谢等过程。Mmc、Mcb、MaH1、MaPP5、MaAGA、Pyk等候选基因不同程度的参与了冬虫夏草菌微循环产孢过程,其中Mcb家族基因可能起到关键作用。通过qRT PCR验证差异表达基因,定量结果与转录组测序结果一致。本研究为进一步揭示冬虫夏草菌微循环产孢分子机制以及关键基因的调控提供了重要信息。     

初花期和盛花期的桂花比较转录组分析

桂花开放期间色泽和香味均发生明显变化,目前对于其内在的分子机制尚不清楚。本研究以四季桂"金玉台阁"为实验材料,对初花期和盛花期桂花花朵进行转录组测序。去除低质量数据后,初花期桂花文库得到6 342万条Clean reads,盛花期桂花文库得到4 941万条Clean reads,经de novo组装后共得到113 292条Unigenes,平均长度为775 bp。在设定阈值下(|log2 Ratio|≥1且FDR≤0.05),有1 381个Unigenes上调表达,464个Unigenes下调表达。Gene Ontology (GO)分析显示有47个GO类别被显著富集;KEGG分析显示有24代谢通路显著富集,涉及植物激素与信号传导、类胡萝卜素生物合成、萜类生物合成、苯丙氨酸代谢、淀粉与蔗糖代谢等代谢过程。此外,还在转录组数据中鉴定到9个类胡萝卜素合成基因和3个香味形成基因,大部分基因在盛花期的表达量要高于初花期。本研究有助于桂花花色和香味形成关键基因的挖掘,且对今后桂花遗传改良育种有一定的指导意义。     

茶树种子发育过程的转录组分析

该研究以‘铁观音’茶树品种的种子为试验材料,采用转录组测序技术分析种子发育的3个时期(幼果期、膨大期、成熟期)的表达差异,探究茶树种子油脂代谢的分子机制。结果表明:(1)经转录组测序、组装后共获得30 940 581个clean reads,经数据合并拼接最终得到36 951条非冗余Unigene序列,其中28 476个Unigene可得到功能注释;在转录本中能够被注释到GO分类的Unigene有11 201条(30.3%),KEGG分析发现共有17 172个基因参与了127个代谢通路。(2)经KEGG通路筛选出14条与脂肪酸代谢相关的通路,且随着茶籽的发育,大部分脂肪酸调控途径相关基因呈下调趋势,其中上调基因数最多的有α-亚麻酸代谢途径和脂肪酸降解途径(有17个基因表达量上调),下调基因数最多的是甘油磷脂代谢途径(有58个基因表达量下调);在茶籽发育幼果期α-亚麻酸代谢途径中表达量上调的基因数超过表达量下调的基因数。(3)研究发现茶籽脂肪酸合成相关的基因涉及14个脂类调控途径,共409条差异基因;随着茶树种子发育到成熟期,上调的差异表达基因数量在减少,下调的差异表达基因数量增加,其中α-亚麻酸途径中的基因PLA2G16、DAD1、pldA、FabF、FabI表达量上调显著,随后表达量下调。(4)qRT-PCR检测结果表明,7个茶树FAD和1个ACP差异表达基因的水平与转录组测序结果基本一致;随着茶籽的发育,基因CsFAD7和Δ6-CsFAD从幼果期、果实膨大期至果实成熟期都为差异下调表达,CsFAD2、CsFAD6和Δ7-CsFAD为差异上调表达,CsFAD8、Δ8-CsFAD和CsACP在幼果期至果实膨大期差异上调表达,在果实膨大期至果实成熟期差异下调表达。     

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。     

小麦响应禾谷镰刀菌侵染的转录组学研究进展

由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病直接为害作物穗部,不仅严重影响小麦产量,还可因为毒素污染问题威胁人畜健康。近年来对小麦与禾谷镰刀菌互作的转录组学研究带来了很多新见解,概述了小麦响应禾谷镰刀菌侵染的转录组学研究进展,主要比较了不同抗性品种、不同器官、不同籽粒发育时期的小麦穗部在禾谷镰刀菌侵染时的基因表达特征,总结了赤霉病感染时小麦的激素响应、信号传导、转录调控和防卫相关基因的表达规律,以期促进研究者对小麦响应禾谷镰刀菌侵染规律的理解。     

百合属5种植物的比较转录组分析

百合属植物是多年生的宿根草本植物,具有重要的观赏价值,有的种可食用也可药用。本研究对百合属4种植物(细叶百合、川百合、卷丹和百合)花的转录组进行测序,并结合前期的野百合的转录组数据进行比较转录组分析,鉴别花发育相关基因。并筛选出5种植物的直系同源基因,进而检测正选择基因,分析它们对环境的适应性。通过组装分别在细叶百合、川百合、卷丹以及百合花中获得了44565、51413、41638和44716个unigene。为了了解unigene功能信息,将其在公共数据库中进行比对和注释,发现了13个花发育相关基因。另外,在5个物种间共获得8247对直系同源基因,并计算其Ka、Ks及Ka/Ks值。在5个物种中有33对直系同源基因受到了强烈的正选择作用,随后对其进行GO、KEGG功能富集分析及基因功能注释,发现这些基因主要是与抗性以及生物合成相关的基因。     

金针菇rDNA序列结构特征分析

rDNA序列中的ITS作为DNA barcoding广泛应用于真菌的系统发育与物种辅助鉴定,IGS被认为可以用于种内水平不同菌株的鉴别。食用菌中还没有完整的rDNA序列的报道。本研究采用二代和三代测序技术分别对金针菇单核菌株“6-3”进行测序,用二代测序的数据对三代测序组装得到的基因组序列进行修正,得到一个在基因完整性、连续性和准确性均较好的基因组序列,对比Fibroporia vaillantii rDNA序列,获得金针菇完整的rDNA序列。金针菇rDNA序列结构分析表明,它有8个rDNA转录单元,长度均为5 903bp,有9个基因间隔区,其长度有较大差异,3 909-4 566bp。rDNA转录单元中,各元件的序列长度分别为：18S rDNA 1 796bp、ITS1 234bp、5.8S rDNA 173bp、ITS2 291bp、28S rDNA 3 410bp。基因间间隔区中,IGS1 1 351-1 399bp、5S rDNA 124bp、IGS2 2 435-3 092bp。金针菇的5S、5.8S、18S、28S rDNA序列准确性得到转录组数据的验证,也得到系统发育分析结果的支持。多序列比对发现,不同拷贝的基因间间隔区序列（IGS1和IGS2）存在丰富的多态性,多态性来源于SNP、InDel和TRS（串联重复序列）,而TRS来源于重复单元的类型和数量。9个基因间间隔区之间,IGS1只有少量的SNP和InDel,IGS2不仅有SNP和InDel,还有TRS。本研究结果提示,在应用IGS进行种内水平不同菌株之间的鉴别时,需要选取不同拷贝之间的保守IGS序列。     

金针菇光受体隐花色素Ffcry基因的鉴定及其表达模式

光照对金针菇生长发育及形态建成有重要作用。光受体隐花色素(cryptochrome)是响应光信号的主要受体之一。本研究首先鉴定了黄色金针菇FL19隐花色素基因Ffcry的基因和蛋白结构,并对其启动子中的顺式作用元件进行预测,其中包含有3个光响应元件。进一步对Ffcry基因在不同光照条件下的表达模式进行了系统研究,结果显示Ffcry基因在蓝光下表达量显著高于黑暗以及其他波长的光照条件;蓝光强度则在光通量为10 μmol/(m²·s)时Ffcry表达量最高,且Ffcry在蓝光照射20 min后逐渐上调表达,在180 min后表达量趋于稳定。最后,检测金针菇子实体不同发育时期发现,Ffcry基因在幼菇期菌盖中表达量最高,其次是伸长期菌盖和成熟期菌盖。该研究为后续研究隐花色素的分子功能以及深入揭示金针菇的光形态建成奠定了基础。     

金针菇高表达基因的密码子偏好性及特征分析

为探究金针菇的密码子偏好性,挖掘高表达基因的特征信息,以金针菇基因组及转录组数据为材料,分析金针菇的密码子偏好性及其影响因素,并对发育阶段高表达基因进行功能注释和顺式元件分析。分析表明,金针菇高表达基因表现出较强的密码子偏好性,且其偏好密码子多以胞嘧啶(C)结尾,此外在高表达基因中存在6种氨基酸的最优密码子较为保守。在进化过程中,金针菇高表达基因密码子偏好性受到自然选择压力的影响较大。功能注释分类表明,高表达基因多为核糖体通路相关的基因,与蛋白质翻译和生物合成相关。顺式元件分析表明,高表达基因启动子区域大多存在MeJA响应元件、ABA响应元件、光响应元件及MYB转录因子结合元件。研究结果可为提高金针菇异源表达效率和挖掘强启动子提供理论基础和思路。     

金针菇分子生物学和功能基因研究进展

金针菇是重要的食药用菌,具有很高的经济价值。随着金针菇全基因组序列的公布、多组学分析、转基因技术、基因编辑技术的发展,越来越多的研究者开始关注金针菇重要性状(如生长速度、菌柄长度、生物活性物质含量等)相关的分子调控机制以及关键基因的发掘。本文综述了分子生物学技术在金针菇研究中的应用并分析了不同技术的利弊;同时,系统介绍了金针菇菌丝和子实体生长发育、温度应答、生物活性物质代谢、蓝光响应等重要生物学过程中调控基因的最新研究进展,并对未来金针菇分子生物学研究的方向进行了展望,旨在为我国金针菇产业的发展提供有价值的参考。     

金针菇基因组测序与组装策略分析

采用二代和三代测序技术分别对金针菇单核体菌株“6-3”进行测序,应用4种组装策略进行基因组的de novo组装,对比组装效果。基因组组装的参数方面,仅使用二代测序组装的效果最差,长度大于10kb的Contig全长只有24.6Mb,Contig N50只有23kb,组装率只有59.27%。采用三代组装二代校正的组装策略效果最好,长度大于10kb的Contig全长为38.3Mb,Contig N50为2.8Mb,组装率高达92.16%。保守单拷贝基因拼接效果方面,4种组装策略获得基因组序列与BUSCO数据库里的担子菌的保守单拷贝基因比对,基因完整性均大于94%。在组装准确性方面,经过PCR扩增、Sanger测序验证,三代组装二代校正的基因组序列完整并且连续,同时序列上碱基的SNP、InDel数量最少。综上所述,三代组装二代校正得到的基因组序列具有Contig N50值大、组装率高、碱基准确性高的特点,是食用菌基因组测序较为理想的方案。     

基于转录组分析的金针菇冷诱导原基形成的调控网络

金针菇是低温结实型菌类,原基形成需要低温诱导,子实体发育也需要较低的温度,因此在工厂化生产过程中能源消耗大,生产成本高。本研究利用转录组测序对金针菇菌丝体和原基进行RNA-Seq分析,筛选得到7 935个差异表达基因,在原基形成后,有4 025个基因上调表达以及3 910个基因下调表达。通过GO注释和KEGG通路注释等生物信息学手段对代谢途径进行分析,可推测冷诱导形成原基的代谢调控为：当金针菇菌丝细胞接受到冷信号后,糖分转运相关的基因表达量下降,导致碳源摄取效率下降,因而糖酵解途径大部分相关基因表达量下调,进而导致三羧酸循环的底物乙酰辅酶A（乙酰CoA）合成量减少,整个细胞能量产出下降。此负反馈信号使细胞内储存的脂质进行氧化代谢的基因表达上调,产出乙酰CoA以供三羧酸循环产能。此负反馈导致不饱和脂肪酸的合成基因表达上调,以调节细胞流动性;同时磷脂和鞘脂代谢通路的相关基因表达大多上调,合成增多,细胞膜的组分因此改变,因此细胞进行重构进入另一种状态。与DNA复制、RNA转录和蛋白质合成的相关基因表达均大部分上调,表明了原基形成时细胞正处于增殖旺盛时期。本研究结果从分子水平上揭示了金针菇原基的形成伴随着能量来源的转变,各个代谢途径的相互调控以及相关基因的表达影响,为有目的培育高温型金针菇新品种,减少栽培能耗提供理论依据。     

实时定量PCR评估金针菇的内参基因稳定性

金针菇在中国和日本是最受人喜爱的食用菌之一,在重要栽培食用菌中产销量排名第四.近年来,已在活性物质、分子标记及基因鉴定方面开展了大量工作,但未见有金针菇内参基因稳定性研究的报道,导致金针菇基因表达研究无内源参考基因稳定性数据作为参考.本研究采用geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder...     

基于图像识别技术的金针菇表型高通量采集与分析

金针菇Flammulina filiformis作为国内产销量大、工厂化生产程度高的食用菌种类之一,其育种工作因表型信息采集效率低下而受到限制.本研究以金针菇子实体可见光图像为信息来源,基于育种工作对表型信息的需求,利用图像识别技术和深度学习模型,提出了金针菇高通量表型信息采集分析方法,并开发了相应分析系统软件.利用该...     

金针菇品种DUS测试性状的分级与评价

金针菇是著名的食、药两用真菌。以45份金针菇品种为试验材料,对21个性状进行分级与评价,对12个数量性状进行分级,并对其中10个数量性状的相关性和2个数量性状的不同测量部位的影响进行了研究。结果表明:所有性状均适合作为DUS(特异性、一致性和稳定性)测试性状,12个数量性状可分别划分为3–5级;10个数量性状至少与1个其他数量性状显著相关;菌柄由上往下逐渐变粗,不同品种变粗程度略有差异,测量菌柄直径时要求测量菌柄上部1/3处;子实体数量由下往上逐渐减少,不同品种减少程度略有差异,测量子实体数量时要求测量单瓶中长度在基部1/3以上的子实体个数;形态性状的聚类分析结果支持将"菌落:表面色素"、"菌盖:纵切面形状"和"菌盖:表面颜色"作为分组性状。