以水杉原生种为材料，提取其幼嫩植株的根、茎和叶的总RNA，经m RNA纯化、反转录、全长转录组文库构建等过程，再采用SMRT技术测定其全长转录本序列，运用生物信息学对获得的原始转录组数据进行分析。结果显示：提取的总RNA符合建库要求；全长转录组测序共获得了包含5 914 711个亚读段(subreads)的14.0 Gb的数据，质量控制处理后包括236 130个全长非嵌合读段(reads)和97 626个一致性reads；转录本经去冗余处理后共获得61 057个全长一致性读段(unigenes)，其中有54 099个被成功注释到7个数据库中，注释比达88.60%；对水杉unigenes作CDS(coding sequence)长度分布及转录因子分析，其CDS长度范围为144～6477 nt，平均长度约为679 nt；共检测到2386个转录因子，这些转录因子可以归类为29个家族。

以水杉原生种为材料，提取其幼嫩植株的根、茎和叶的总RNA，经m RNA纯化、反转录、全长转录组文库构建等过程，再采用SMRT技术测定其全长转录本序列，运用生物信息学对获得的原始转录组数据进行分析。结果显示：提取的总RNA符合建库要求；全长转录组测序共获得了包含5 914 711个亚读段(subreads)的14.0 Gb的数据，质量控制处理后包括236 130个全长非嵌合读段(reads)和97 626个一致性reads；转录本经去冗余处理后共获得61 057个全长一致性读段(unigenes)，其中有54 099个被成功注释到7个数据库中，注释比达88.60%；对水杉unigenes作CDS(coding sequence)长度分布及转录因子分析，其CDS长度范围为144～6477 nt，平均长度约为679 nt；共检测到2386个转录因子，这些转录因子可以归类为29个家族。

为了解向日葵锈菌基因组中SNP所在基因功能及其致病性,使用SOAPsnp软件对向日葵锈菌330小种不同萌发阶段(0,4,8 h)的转录组测序结果拼接得到的59 409条Unigene序列进行SNP检测,计算其发生频率并对其进行Nr、Nt注释、GO分类、COG分类、KEGG代谢通路注释与PHI比对。结果发现,共有29 966个SNP位点分别分布在8 321条Unigene上,SNP发生的频率为1/2 764 bp,其中转换19 599个,颠换10 367个。在所有变异类型中,A/G和C/T发生频率最高,分别达32.80%和32.60%。注释结果表明,分别有79.46%,43.00%的序列被注释到Nr、Nt数据库中,基因中涉及最多的为遗传信息过程通路,以翻译为主;最后将这些含SNP Unigene与病原菌寄主互作数据库PHI比对,共筛选到961条可能与向日葵锈菌致病性相关的含SNP的序列,因而认为,锈菌的致病性是由真菌细胞壁修饰蛋白和潜在的致病效应蛋白所致。结果可为以后进一步开发SNP遗传多态性、遗传图谱的构建提供理论依据,为研究向日葵锈菌毒力与功能奠定基础,并对向日葵的抗病育种研究具有重大意义。

青钱柳是一种民间常用中药,青钱柳叶中有多种生物活性的次生代谢物,如有机酸、黄酮类、皂苷类、铱类、精油、无机元素等,但对于青钱柳次生代谢产物合成的分子机制仍未见有报道.使用Illumina公司Hiseq 4000平台对青钱柳叶进行转录组测序,对reads进行拼接,得到50126个unigenes平均长度为1 247bp,有19 875 (39.65%)unigenes由NCBI非冗余数据库进行注释的,23 716 (47.31%)unigenes被注释到GO数据库,14 950个(29.82%)unigenes匹配到COG功能组.进一步的分析结果显示,6 012 (11.20%)个unigenes被富集到254个KEGG代谢通路,其中1 212个unigenes参与了次生代谢产物的生物合成,并且发现126个unigenes参与异戊二烯代谢,包括萜烯类、香茅醛、呋喃酮、苷的代谢途径.此外,总共检测到21 089个简单序列重复(SSRs).通过对老叶与嫩叶的转录组比较分析结果显示,在青钱柳不同生长发育时期的叶片中,基因表达上调占主异作用的过程主要涉及萜类和多肽的代谢、辅酶和维生素的代谢和氨基酸代谢,而基因表达下调占主异作用的过程主要涉及信号传输、类脂物代谢与能量代谢.该转录组数据可为青钱柳重要生物活性成分的生物合成和调控提供参考.

对杜仲幼果和成熟果实进行测序后,共获得了53 080 588个reads片段,包含了4 777 252 920个核苷酸序列信息,对reads进行拼接,共获得了921 902个Contig片段,序列信息达到了129 461 462 nt;在Contig数据的基础上,进一步采用over-lap的方法进行拼接,共获得了190 518个Scaffold片段,序列信息达到了67 868 367 nt;在Scaffold数据的基础上,进一步拼接,数据共获得了64 474个Unigene片段,序列信息达到了39 120 703 nt;Unigene和COG数据库进行比对表明,杜仲幼果和成熟果实转录组中的Un...

林木为人们提供大量的生物质材料和能源,然而,林木的生长周期通常很长,且携带的基因组相对较大,使得在这些植物上直接进行分子生物学实验变得相对困难,杨树具有速生、容易扩繁、基因组相对较小、相对容易进行转基因研究等特征,成为木本植物研究的优良模式植物。此外,杨树在我国大部分国土均能种植,是现有人工林中适生范围最广和用途最广的林木,已成为我国人造板工业材和纸浆材的主要原料。深入了解杨树生物学过程能有效促进杨树育种与遗传改良。杨树(毛果杨)是林木中第一个被测序全基因组的物种,但是仍有大部分杨树基因缺乏功能注释,本研

【目的】木棉是我国南方地区重要的观赏植物，研究不同时期花蕾和花朵的花瓣基因表达差异，揭示花色变异的遗传调控机制，为建立花色定向育种技术提供科学依据。【方法】以木棉不同发育时期深红色花和黄色花的花瓣为研究对象，利用Illumina HiSeqTM 4000开展转录组测序；分别采用DESeq2和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)数据库进行差异表达基因鉴定和通路富集分析。【结果】测序共获得75 190个单基因，4 772个单基因能被公共数据库注释；基因功能富集分析显示，基因主要富集在基本功能预测、信号转导机制和转录后修饰、蛋白折叠、分子伴侣等通路。共获得不同时期差异表达基因10 397个，显著富集在29个生物学通路，主要包括光合作用、代谢和植物激素信号转导通路等。其中，参与苯丙烷生物合成通路的差异表达基因有72个，参与类胡萝卜素、黄酮类生物合成通路和苯丙氨酸代谢通路的差异表达基因分别为25个，这些通路和基因均与花青素的生物合成相关；另有4个差异表达基因显著富集在甜菜碱的生物合成通路中。qRT-PCR数据验证了转录组数据的可靠性。【结论】（1）光合作用、代谢、植物激素信号转导、黄酮类生物合成、苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代谢及能量代谢等通路相关基因可能参与花瓣的发育过程。（2）黄酮类生物合成通路相关基因在深红色花发育的花蕾中期与花朵期显著高表达，可能是花色呈现红色的主要原因。（3）类胡萝卜素生物合成通路的关键合成酶基因的部分家族成员在黄色花发育的花蕾期和花蕾中期显著高表达，可能是导致花色呈现黄色的主要原因。

【目的】探索外源硒对冰菜转录组相应机制影响及相关功能基因挖掘。【方法】利用高通量测序技术,构建冰菜硒响应转录组数据库。【结果】硒处理对冰菜植物激素信号转导途径影响:除油菜素类固醇外,其它7个激素代谢途径均产生重要影响。硒处理浓度的增加,能够促进生长素信号转导,激活下游基因表达;细胞分裂素信号转导途径中,AHP对硒处理敏感,A-ARR受硒处理呈显著上调作用,但均对硒浓度变化不敏感;硒处理浓度增加,使得赤霉素信号转导下游TF得到激活;脱落酸信号转导途径中,低硒处理(10 mmol/L)导致SnRK2表达量显著降低,抑制气孔关闭,导致冰菜易脱水;硒处理(100 mmol/L)SnRK2蛋白表达量显著恢复;乙烯信号转导途径中ETR和ERF1/2表达量随着硒处理浓度的提高而降低;硒处理(10 mmol/L)促进茉莉酸信号途径中JAZ和MYC2表达量上调,调节硒对冰菜的逆境胁迫,硒处理(10 mmol/L)对JAZ和MYC2表达量影响不显著;水杨酸信号转导途径中TGA和PR-1在硒处理(10 mmol/L)表达量无上下调表达,硒处理(100 mmol/L)TGA表达量下调,PR-1表达量上调,激活冰菜硒响应能力。经实时定量PCR分析,7个DEGs相对表达量与转录组表达谱分析趋势完全一致。【结论】本研究为冰菜硒关键基因挖掘和遗传育种奠定了一定基础。

【目的】挖掘菊叶香藜转录组数据中的SNP信息,对具有SNP位点的unigene(SNP-unigene)进行功能注释分析,为菊叶香藜SNP分子标记的开发提供理论依据。【方法】利用Samtools和VarScan v.2.2.7软件寻找候选的SNP位点,并对SNP-unigene进行GO注释、COG注释和KEGG注释。【结果】在菊叶香藜花和叶转录组中,分别鉴定出了889个和673个SNP位点,转换分别占63.0%和62.7%,颠换分别占37.0%和37.3%,转换和颠换的比值分别为1.70和1.68,非编码区分别占21.15%和21.10%,编码区分别占67.27%和67.46%。菊叶香藜所有SNP位点分布于643条SNP-unigene上,功能注释结果显示,总共有343条SNP-unigene具有GO注释,370条SNP-unigene具有COG注释,232条SNP-unigene具有KEGG注释,这些SNP-unigene涉及较多的功能主要与代谢、核糖体、次生代谢产物的生物合成相关。【结论】本研究通过大规模地筛选菊叶香藜中的候选SNP位点,可以为研究菊叶香藜基因分型、构建遗传图谱等方面奠定基础,对于开发利用菊叶香藜植物资源具有重要的价值。

[目的]挖掘肉牛(Bos taurus)新转录本,探讨其潜在功能,为进一步探明牛肉品质差异的遗传机制提供思路。[方法]以平凉红牛、杂交和牛(和牛×平凉红牛)和西门塔尔牛为研究对象,采集其背最长肌,进行RNA-seq测序,构建cDNA文库,将重新组装的测序数据与牛参考基因组序列进行比对分析,优化已注释转录本的信息,挖掘新转录本并对其进行功能富集分析。随机挑选9个显著差异表达的新转录本进行RT-qPCR验证。[结果]对1 081个转录本的5'非翻译区域(UTR)和1 586个转录本的3'UTR分别实现了延伸,并对1 038个转录本的5'和3'UTR都实现了延伸。挖掘新转录本442个,其中92个新转录本在不同群体间表达差异显著(P<0.05);GO分析显示,表达差异显著的新转录本在代谢过程、酶催化活性和细胞部分等显著富集;KEGG富集发现,显著差异表达的新转录本显著富集在味觉转导、过氧化物酶、河马(Hippo)和MAPK等信号通路中。RT-qPCR结果与RNA-seq结果在定量方面存在差异,但变化趋势一致,说明转录组测序结果可靠。[结论]新转录本通过各种代谢途径和通路广泛参与调控牛肌肉生长、脂肪沉积、疾病和免疫等各项生命活动。

【目的】定位并注释双峰驼主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)基因序列,为进一步研究双峰驼MHC基因提供科学依据。【方法】运用比较基因组学方法,提取人类MHC(HLA)基因编码序列和牛MHC(BoLA)基因编码序列并分别与双峰驼转录本进行blastn基因序列比对,识别出相似度较高的scaffolds,通过分析HLA、BoLA基因序列比对在这些scaffolds上的位置顺序,对多条scaffolds进行拼接,得到双峰驼MHC的Pseudo chromosome;再分别提取HLA、BoLA全基因组序列与双峰驼已拼接的scaffolds进行基因组共线性分析,利用lastz建立起的Pseudo chromosome与HLA、BoLA全基因组序列的线性关系判断筛选出的scaffolds是否准确;然后通过分析MHC基因在两物种间的线性关系,在双峰驼参考基因组中提取出MHC基因序列,并对这些序列进行基因注释;最后根据得到的双峰驼MHC基因绘制系统进化树,研究其基因间的进化关系。【结果】通过对HLA、BoLA基因编码序列与双峰驼转录本用blastn进行序列比对,识别出了相似度较高的3条scaffolds,即NW_011511766.1(全长4.1M)、NW_011515227.1(全长1.2M)和NW_011514613.1(全长15K),对其拼接得到双峰驼MHC的Pseudo chromosome;利用lastz共线性分析,识别出HLA基因序列和BoLA基因序列并比对出其在双峰驼MHC基因的共线性区域。该区域与拼接得到的Pseudo chromosome一致,证明筛选出的scaffolds是准确的。并且发现Class-Ⅰ类和Class-Ⅲ类基因集中分布在NW_011515227.1上,而Class-Ⅱ类基因集中分布在NW_011511766.1和NW_011514613.1上,进一步分析得知Class-Ⅱ类基因主要分布在NW_011511766.1的3.5—4.1M的位置;将存在共线性区域的序列提取出来,与比对到双峰驼上的MHC基因的编码序列进行blat分析,结果在双峰驼基因组中共识别出24个与牛BoLA基因高度相似的基因,其中Ⅰ类基因1个,Ⅱ类10个,Ⅲ类基因13个。对双峰驼这24个MHC基因进行信息注释并绘制系统进化树,结果显示注释的Class-Ⅰ类和Class-Ⅱ类基因在同一分支。【结论】通过比较基因组学方法定位并注释了双峰驼的MHC基因,将双峰驼MHC基因序列定位到了3条scaffolds上,找到并注释了24个MHC基因,绘制了双峰驼MHC的Pseudo chromosome,为进一步研究双峰驼MHC基因奠定了理论基础。

【目的】构建小麦D基因组供体粗山羊草根和叶的全长cDNA文库,探讨利用生物信息学方法分析发掘组织特异性表达基因的可行性。【方法】本研究利用Cap-trapper方法构建全长cDNA文库,利用高通量测序技术获得大批高质量EST序列,在基于Linux系统的本地化生物信息学分析平台上对上述EST进行了电子注释分析。【结果】成功构建了粗山羊草根和叶的全长cDNA文库,测序获得根EST序列6973条和叶EST6616条。利用本地化数据分析平台对其进行功能注释。利用GO-Diff软件,发现了两个文库间表达基因的功能差异,找到组织间表达差异显著的基因和组织内特异性表达的基因。【结论】利用构建的全长cDNA测...

【目的】完善和优化绵羊(Ovis aries)基因组注释信息,解析绵羊睾丸组织在不同繁殖力水平的遗传机理。【方法】以高繁殖力绵羊品种湖羊和低繁殖力绵羊品种藏绵羊(各3只)为研究对象,采集其睾丸组织,提取RNA,构建c DNA文库,进行RNA-Seq测序,对测序数据进行组装。利用Cuffcompare软件对重新组装的测序数据与绵羊参考基因组进行比对分析,优化已注释基因的结构,并挖掘新转录本,对新转录本进行GO和KEGG通路分析。使用DESeq软件挖掘差异表达新转录本,对其进行GO和KEGG通路分析。随机选取表达显著上调和下调的新转录本各5个,采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)对其表达水平进行验证。【结果】对6只供试羊构建了6个独立的c DNA文库,共获得266 009 566个原始读段,质量控制后得到133 004 783个过滤后读段;6个c DNA文库过滤后读段的GC含量在49.61%～51.14%,符合碱基组成规律,Q30比例≥92.96%。对4 273个已注释基因的结构进行了优化,其中5'非翻译区域(UTR)延伸基因2 027个,3'UTR延伸基因1 907个,5'和3'UTR同时延伸基因339个。挖掘到12 178个新转录本,GO功能分析显示,2 416个新转录本注释到生物学过程、细胞组成和分子功能;KEGG富集发现新转录本显著富集在单纯疱疹病毒Ⅰ型感染、过氧物酶体、河马信号通路。与湖羊相比,藏绵羊睾丸组织中有155个新转录本表达差异显著,其中103个表达上调,52个表达下调;GO功能分析显示,差异新转录本富集在细胞过程、膜部分、绑定等条目;KEGG富集发现差异新转录本显著富集在钙信号通路和核因子-κB炎症信号通路等。10个差异表达新转录本的RT-q PCR验证试验结果与RNA-Seq结果趋势一致。【结论】从湖羊和藏绵羊睾丸组织中共挖掘出12 178个新转录本,其中155个差异表达。这些新转录本主要通过参与细胞功能、生物调节和代谢途径,以及通过核因子-κB炎症信号和钙信号通路广泛参与调控生殖细胞的增殖与分化、睾酮的分泌、免疫应答、Ca2+跨膜转运等途径,进而调控绵羊睾丸的发育和精子的发生。

【目的】从基因表达水平上,研究施肥引起杉木基因表达变化规律,为杉木施肥理论与MAS育种实践,提供科学依据。【方法】以开化1年生的杉木无性系开6扦插苗为研究对象,4种施肥处理,每处理三个重复,采用Illumina HiSeq4000高通量测序技术进行测序,对测序结果进行无参转录组分析。【结果】1)转录组测序共产生clean reads5.0E+07 nt到7.1E+07 nt,总拼接长度724 341 090 nt,通过Trinity组装,获得了74 288个unigenes(基因),然后将组装序列在6个数据库(Nr,Swiss-prot,eggNOG,KEGG,Pfam,GO)进行BLASTX分析,获取功能注释信息;2)韦恩图揭示基因对不同施肥处理的响应是:在-P-N1-VS-WT比较组中,未施肥处理,有4650个特异表达基因,其中包含了若干耐性基因,其它比较组也获得了相应的结果。杉木施肥诱导一些基因的开启和上调,同时也导致一些基因表达的关闭或下调;不同处理间的表达差异基因数在不同施肥组间变化很大,显著差异表达基因从施磷与对照比较组的429个到施磷与施氮比较组的4 942;3)差异表达极显著基因的热聚类分析结果,揭示同一比较组,不同处理间基因表达是互补的关系:同一基因要么高表达,要么低表达;4)GO富集与分类显示施肥对杉木影响显著的基因主要定位在叶绿体、细胞骨架、细胞膜、细胞核、细胞质上;5)GO富集分析的结果表明施氮(磷)肥,不仅可以促进氮(磷)的吸收与代谢,而且也能促进磷(氮)的吸收与代谢;6)对施磷肥与氨酰基-tRNA大分子化合物合成的生理生化过程进行了分析。基于以上研究结果:今后可对转录组分析获得的重要基因进行研究,其结果可用于指导杉木施肥和杉木营养遗传育种MAS选择。【结论】RNA-seq高通量测序技术,对于研究非模式植物(包括基因组比较大的针叶树)施肥分子机制,是一种快速而简便的方法。研究结果表明,施肥不仅激活了与N、P的吸收、转运和利用有关的基因表达,还下调了与生长发育和光合作用有关的基因表达。施肥促使杉木的生长发育向着适应环境、竞争资源和生长发育的方向发展。

微卫星(microsatellite)又称简单重复序列(simple sequence repeat,SSR),是指以少数几个核苷酸为单位,多次串联重复的DNA序列,其普遍存在于真核生物及一些原核生物基因组中。基因组序列中微卫星重复序列变异最快,在群体间和不同个体间通常表现出很高的序列多态性,且呈共显性遗