冷驯化下的牛皮杜鹃转录组变化分析

冷胁迫是限制植物生长和分布,降低作物产量的重要环境因子.冷驯化是温带植物对抗冷胁迫的有效手段.本研究以具有耐寒能力的高山植物牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum Pall.)作为研究对象,探究冷驯化前后牛皮杜鹃的基因表达和代谢通路的变化.基于转录组数据的测序结果:常温组和驯化组的总reads分别为...     

转录组测序技术在绵山羊育种中的应用研究进展

转录组测序技术已广泛应用于生命科学的各个领域.羊作为被最早驯化的家养动物之一,在人类日常生活中有着不可取代的作用.文章主要从绵山羊肉品质、毛绒生长、泌乳等方面应用转录组测序进行了阐述,为今后绵山羊的分子育种工作提供参考.     

转录组分析sgf73基因缺失对粟酒裂殖酵母生长代谢影响的分子机制

为研究粟酒裂殖酵母sgf73基因缺失后的关键基因和关键代谢通路,采用RNA-Seq测序技术对野生型酵母菌株及sgf73基因缺陷型菌株进行测序及生物信息学分析,并进行GO和KEGG功能富集分析.结果表明：sgf73基因缺陷型菌株中高表达基因有1 834个,极高表达基因有6个,且有1 714个差异表达基因,包括934个上调基因,780个下调基因;sgf73基因敲除导致细胞代谢和跨膜转运过程异常变化;MAPK信号通路中参与周期调控cki1,cki2和cdc25基因的下调导致sgf73Δ菌株有丝分裂时间延长;调控细胞骨架rgf2,rho1和stt4基因的下调导致sgf73Δ菌株肌动蛋白环收缩异常.     

水分胁迫下马铃薯萌芽出苗期 根系转录组差异表达分析

以马铃薯‘克新1号’为材料,通过Illumina HiSeqTM 4000高通量测序技术,对不同水分胁迫后的马铃薯萌芽出苗期根系cDNA文库进行了RNA-Seq分析,拟探明马铃薯感应水分胁迫的分子机制,挖掘出与抗旱密切相关的功能基因.将比对到基因组上的基因利用RPKM衡量各样本间的基因表达丰度,以P0.05筛选出差异表达基因,通过GO (基因本体,gene ontology)数据库、KEGG代谢途径数据库,对不同水分胁迫样本差异表达基因的功能和参与的调控路径进行分析;选择6个差异表达基因,利用实时荧光定量PCR验证RNASeq结果的可靠性.结果表明:(1)DLWR(重度水分胁迫)样本中,比对到基因组的表达基因30 114 133个,差异表达基因5 241个;LWR(中度水分胁迫)样本中,比对到基因组的表达基因32 858 890个,差异表达基因1 488个.2个样本中同时存在的差异基因369个,其中上调表达基因78个,下调表达基因291个;显著差异表达基因主要与蛋白激酶、水解酶、氧化还原酶、水通道蛋白、转运蛋白、转录因子等相关.(2)在GO富集分析中,2个水分胁迫处理样本在生物学功能中富集的类别并不完全相同,但显著富集的主要是与氧化还原、转运、膜结合、转录调节子等相关的基因.(3)KEGG代谢分析显示,差异表达基因显著富集在谷胱甘肽代谢、植物激素信号转导等途径,与植物抗逆能力密切相关.(4)利用qRT-PCR验证的6个基因表达模式与RNA-Seq分析结果一致,证实了RNA-Seq结果的可靠性.通过研究得到了不同水分胁迫下马铃薯根系转录组信息,获得了差异基因及其功能信息,阐明了差异基因所参与的代谢通路及与植物水分胁迫的关系.     

马铃薯块茎不同发育时期转录组分析

为解析与薯块发育相关的关键基因,以马铃薯匍匐茎、薯块起始期和膨大期的薯块为材料进行转录组分析.结果显示:匍匐茎与薯块膨大起始期、薯块膨大起始期与膨大期比较分别筛选出759个和773个差异表达基因.基因本体分析显示这些基因主要富集到细胞过程、代谢过程和催化活性等生物学过程,代谢通路富集分析显示差异基因主要富集到能量代谢与...     

基于转录组学的绿豆改善肥胖小鼠肝脂肪变性的潜在机制

基于绿豆对高脂饲养肥胖小鼠肝脂肪变性的有效缓解作用,通过转录组学技术分析了其改善肝脂肪变性的潜在机制。结果表明,绿豆显著改善了肥胖小鼠的肝脏基因表达图谱。与模型组相比,全绿豆和去皮绿豆干预后的小鼠肝脏分别有306和461个表达量差异基因显著上调,596和1132个表达量差异基因显著下调。经KEGG功能注释分析显示,绿豆干预后引起的表达量差异基因显著注释到脂质代谢相关的通路上。KEGG通路富集分析结果表明,绿豆干预发生了以NOD样受体信号通路和Toll样受体信号通路激活为特征的功能转变,其中NOD样受体信号通路是最为显著富集的信号通路,涉及12个显著下调的表达量差异基因以反馈绿豆对小鼠肝脂肪变性的调控作用。绿豆干预后,小鼠血清中炎症因子TNF-α和IL-6水平的显著降低以及肝脏中TNF-α mRNA表达水平的显著下降也很好地支持了转录组学测序的结果。本研究旨在为阐释绿豆缓解肥胖小鼠肝脂肪变性的作用机制奠定数据基础,从而为绿豆基功能食品的开发和应用提供理论支撑。     

高通量转录组测序的数据分析与基因发掘

高通量转录组测序(RNA-seq)是在转录组水平上进行深度测序的一项技术,为真核生物转录组学的研究开创了新平台,但同时测序所得到的海量数据的生物信息学分析成为科研工作者的一大挑战。对转录组测序技术进行了阐述,重点介绍了转录组测序后的数据分析,以及在真核生物尤其是非模式物种中的基因发掘方法。     

亚麻木酚素干预下ApoE基因敲除小鼠肝脏转录组分析

利用转录组测序技术研究了亚麻木酚素干预下ApoE-/-(Apolipoprotein E,ApoE)小鼠肝脏组织中差异表达基因及相关信号通路,为明确亚麻木酚素缓解高脂血症的分子机制奠定基础。结果表明,亚麻木酚素组和模型组之间,共有372个差异表达基因,其中包括234个显著上调基因,138个显著下调基因。这些关键的差异表达基因包括Hsd3b5、Acot1、Elovl3等与脂质代谢相关的基因。GO(Gene ontology, GO)富集分析发现差异表达基因主要富集在脂肪酸代谢等生物过程、细胞外间隙等细胞组分以及单加氧酶活性等分子功能。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)信号通路富集分析表明差异表达基因在PPAR(Peroxisome proliferation activated receptors, PPAR)信号通路被富集。PPAR信号通路的多个基因的表达被激活,如Fabp、Cyp、Acsl、Ehhadh、Fads、Acaa、Scp、Pltp等,推测亚麻木酚素是通过PPAR信号通路调节ApoE-/-小鼠血脂水平的。     

蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的比较转录组分析

为探究实验室条件下纯培养的蜜蜂球囊菌（Ascosphaera apis）菌丝（AaM）和孢子（AaM）的共有基因、特有基因以及差异表达基因（differentially expressed gene, DEG）与真菌的生长、发育、生殖和致病性的相关性,利用RNA-seq技术和生物信息学方法对AaM和AaS进行比较转录组分析,并结合实时荧光定量PCR验证转录组数据的可靠性.分析结果显示AaM和AaS的共有基因为7 362个,涉及44个功能条目和122条通路;二者的特有基因分别为195和278个.AaM vs AaS比较组含有977个上调基因和687个下调基因,分别涉及32和32个功能条目;此外,上述DEG还涉及糖酵解/糖异生、次级代谢物的生物合成等113条通路.基于比较转录组分析发现球囊菌菌丝和孢子的共有基因、特有基因和DEG可能通过调节细胞活动、代谢进程、内吞作用以及MAPK信号通路等关键途径参与球囊菌的生长、发育和生殖过程.     

矢竹地下茎节间生长的解剖学和转录组研究

竹鞭是散生竹的主茎，对竹子地下茎的研究对竹子生长发育意义重大。利用多学科方法，综合解析竹子地下茎节间生长的解剖学变化及其转录组特征。     

短丝木犀转录组测序及类胡萝卜素生物合成相关基因表达分析

短丝木犀(Osmanthus serrulatus)是我国特有的木犀属香花树种,具有极高的开发应用前景。笔者以短丝木犀为研究材料,应用Illumina HISeq^TM2000高通量测序平台,对短丝木犀的花和叶芽进行转录组深度测序和拼接组装,构建和预测了短丝木犀不同组织间的基因表达谱及其代谢通路。转录组测序共获得16.94 G的有效数据,经Trinity从头组装得到 92 798条单基因簇(unigenes),其中35 851条unigenes与Nr、Nt、Pfam、KOG、Swiss-Prot、KEGG、PFAM等7大公共数据库比对获得了基因功能注释信息。由KEGG 代谢通路分析发现,共有8 779条unigenes参与到262个代谢通路中,其中参与到色素和香味代谢的基因分别有53条和335条。此外,针对6条在短丝木犀花和叶芽间显著差异表达的参与类胡萝卜素生物合成的相关基因,通过实时荧光定量PCR,验证了它们在不同组织间的表达模式。     

拟南芥花粉单细胞转录组分析

为了深入探究花粉基因表达的规律,应用单细胞技术对拟南芥花粉细胞进行了单细胞转录组测序.花粉单细胞RNA-seq结果表明,与叶片转录组相比,成熟花粉中大部分基因表达较低,可能与花粉转录沉默有关.花粉中富集果胶代谢、细胞骨架和钙信号转导等通路,与细胞壁形成和花粉管生长相关.花粉还富集组蛋白甲基化因子,说明花粉中存在表观遗传学调控.应用RT-PCR鉴定出6个花粉特异性表达且功能未知的基因,其中大多数为十字花科特有.总之,本研究精确定量了花粉细胞的基因表达谱,揭示出拟南芥花粉转录组的复杂性和独特性.     

化州柚与柚的转录组比较及黄酮生物合成差异表达基因分析

为获得化州柚和柚的转录组数据及黄酮类成分生物合成相关的差异表达基因,采集化州柚和柚的嫩叶样本作为受试材料,采用高通量二代测序技术进行转录组测序,并运用Nr、Swiss-Prot、KOG、KEGG等网络数据库进行转录组中表达基因功能的生物信息学分析,共组装得到116 202个单基因(Unigene),注释了68 923个单基因(59.31%),柚转录组中表达基因有94 798个,化州柚中表达基因107 196个,化州柚与柚的转录组差异表达基因共6 419个.结果表明:化州柚相对于柚上调基因有3 799个,占差异表达基因的59.18%,下调基因2 620个,占40.82%.通过与KEGG数据库进行比对,共获得771个基因功能注释,涉及125条代谢通路,找到9个与类黄酮、黄酮和黄酮醇生物合成相关基因,为化州柚和柚的化学成分差异分子基础研究奠定了基因数据基础.     

基于转录组的福鼎大白茶叶片两种发育阶段的苯丙烷代谢合成途径分析比较

以福鼎大白茶一芽一叶时的第一片嫩叶组织与一芽四叶时的第四片成熟叶组织转录组测序数据为研究对象,利用转录组技术筛选两种发育阶段的差异表达基因.将原始reads与参考基因组进行序列比对,各样品平均比对率为86.16％.将比对到参考基因组上的reads数据标准化并得到样品的FPKM值.相对于成熟叶,嫩叶有1097个基因上调,...     

NaCl胁迫下红砂种子萌动期差异表达基因的转录组分析

【目的】筛选NaCl胁迫下红砂萌发期的差异表达基因,为耐盐碱树种选育提供基因资源。【方法】以前期拟合的萌发阈值浓度(273 mmol/L,记为M)、最适萌发浓度(43 mmol/L,记为L)、蒸馏水(记为C)处理红砂种子,每个处理3次重复,待胚根突破种皮,不超过2 mm时取出,进行转录组测序。【结果】分别在L与C对比组(记为LvsC)、M与C对比组(记为MvsC)、M与L对比组(记为MvsL)中筛选出210、2 273、2 888个差异表达基因,其中LvsC中116个上调表达,94个下调表达; MvsC中1 781个上调表达,492个下调表达; MvsL中2 165个上调表达,723个下调表达; 上调表达基因在KEGG富集中主要集中在核糖体、碳代谢、细胞色素P450代谢、谷胱甘肽代谢等途径,下调表达基因主要富集在蔗糖淀粉代谢、内质网蛋白质加工等过程。【结论】盐胁迫条件下,差异基因诱导相关反应协同发挥作用,最终使胚轴细胞伸长,突破种皮完成萌发。     

红锥根系响应石墨烯的转录组学研究

为了研究石墨烯对植物根系响应的分子机制和转录组学,本文以0、25、33和50 mg/L共4组质量浓度的石墨烯溶液培育红锥（Castanopsis hystrix Miq.）幼苗,其中石墨烯溶液质量浓度为0指以蒸馏水培育,并对红锥幼苗的根系发育情况、基因表达量的变化、差异表达基因的富集通路和范围进行了分析。与0相比,25 mg/L石墨烯溶液对红锥幼苗根系发育的促进效果最佳（t=2.86～7.80,P<0.05）;转录组数据表明,25 mg/L石墨烯溶液处理红锥根系后,导致12 845个基因的表达量发生差异,其中石墨烯诱导10 899个基因表达量上调,抑制1 946个基因的表达量。通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集性分析表明：表达量上调的基因主要富集于126个KEGG通路,表达量下调的基因富集于99个KEGG通路;另外,110个转录因子基因差异表达,可归类于33个不同家族,其中ERF、WRKY、MYB、NAC、bHLH、TCP和Trihelix共7个家族基因与红锥根系发育有关;9种植物激素信号转导通路相关的差异表达基因结果表明生长素、细胞分裂素、赤霉素、乙烯、水杨酸、油...     

茎瘤芥根和茎组织转录组比较分析

茎瘤芥是十字花科芸薹属植物的变种.本研究在前期的转录组测序和数字基因表达谱(DGE)测序的基础上进一步对榨菜的根组织进行了测序和分析.通过高通量RNA-Seq测序我们获得了高质量的数字基因表达谱数据超过一千万条,其中有约71%能比对到参考基因序列上.我们将根组织的数字基因表达谱数据与榨菜瘤茎膨大过程中的3个时期的数字基因表达谱数据进行了比较,获得了共有的(3组差异表达基因的交集)差异表达基因共3594个,对这些差异表达基因的表达趋势可以分为8个簇.同时对这些差异基因进行代谢途径的功能注释,发现这些差异表达基因除了在光合作用相关的途径外,主要分布在细胞壁的合成、降解以及二级代谢如类黄酮代谢等途径方面.通过对榨菜根组织的转录组测序,我们筛选得到了部分榨菜根与茎的差异表达基因,这些基因可能与榨菜的瘤茎膨大有关.     

一款基于转录组差异基因表达分析的软件包——findDEG

【目的】随着二代测序技术的不断发展,转录组测序技术在许多物种里已被广泛地应用于基因差异表达分析和基因注释研究。现有的多种基因差异表达分析软件,分析步骤多而且复杂,不同分析方法其结果差别也较大,这给研究者分析实际数据带来了不少困难。为了简化基因差异表达分析的过程,利用现有的软件开发一个集成的软件包。【方法】针对Trinity、TopHat+Cufflinks和HISAT2+StringTie 3种比较成熟的基因差异表达分析流程,考虑研究对象有无参考基因组序列、样本数据是否有重复、单端还是双端测序、不同基因表达量的计算方法以及不同的基因差异表达显著性检验方法等因素,将多种转录组测序数据分析软件整合起来形成一个集成的软件包。【结果】 使用Perl语言开发了一个名为findDEG软件包用于转录组测序数据的基因差异表达分析。软件包共分为3个模块,即Trinity、TopHat+Cufflinks和HISAT2+StringTie模块。Trinity模块提供3种计算转录本表达量方法和4种差异表达基因显著性检验方法,TopHat+Cufflinks模块可供用户选择新版或旧版的Cufflinks分析方案,HISAT2+StringTie模块则只有一种分析方案。该软件包可以自由下载使用,其网址为http://www.bioseqdata.com/findDEG/findDEG.htm。采用新版和旧版的Cufflinks分析方案以及一种Trinity组合方法,分别对小叶杨在正常和干旱胁迫条件下的转录组数据进行了分析。结果两种Cufflinks方法分别识别出了53和33个差异表达基因,其中25个是相同的; Trinity方法识别了高达1 641个差异表达基因,其中与Cufflinks两种方法相同的分别有14和3个。【结论】 新开发的软件包findDEG有十多种基因差异表达分析方案可供选择,采用一键的方式进行数据计算分析,避免了中间环节参数输入和结果利用等操作步骤,使用方便。     

三叶木通雌雄花芽转录组测序及分析

为寻找三叶木通雌雄花性别分化的相关基因,从基因的表达水平上揭示三叶木通雌雄分化的分子机制.以三叶木通雌雄分化期的花芽为材料,采用高通量测序技术,对自然状态下三叶木通的雌性花芽与雄性花芽进行转录组测序,通过生物信息学对雌雄花芽的转录本进行分析,筛选差异表达基因.将雌花与雄花Unigene进行表达量分析,筛选表达量高且可信...