【目的】获取芋（Colocasia esculenta）全长转录本序列和结构信息，并挖掘淀粉生物合成相关基因和转录本的结构信息，为后续阐明芋淀粉生物合成的分子机制及深入利用芋基因资源提供科学依据。【方法】以荔浦芋1号为试材，采集其3月龄植株的不同组织（叶片、叶柄、球茎、匍匐茎和根）开展混合样三代全长转录组测序，对获得的转录本进行功能注释，通过生物信息学方法分析转录本可变剪接（AS）、可变多聚腺苷酸化（APA）、长链非编码RNA（lncRNA）、转录因子（TF）和简单重复序列（SSR）等的结构信息，通过京都基因和基因组百科全书（KEGG）注释获得芋淀粉生物合成相关的基因和转录本，并对其进行AS和APA分析。【结果】通过对芋叶片、叶柄、球茎、匍匐茎和根混合样开展三代全长转录组测序，共获得全长转录本序列38043条；通过与参考基因组进行比对，鉴定出新转录本31058条，其中28785条获得功能注释；通过对转录本结构分析，共鉴定出9360个AS事件、6436个基因存在poly(A)位点、25081个SSR位点、304个lncRNA、1911个融合转录本和1608个TF。通过KEGG注释获得芋淀粉生物合成相关基因14个和转录本60条；对获得的转录本进行AS和APA分析发现，6个基因发生了AS事件，包括内含子保留（IR）、5'端可变剪接（A5SS）、3'端可变剪接（A3SS）、外显子跳跃（ES）和互斥可变外显子（MEE）5种类型，有10个基因存在poly(A)位点，其中7个基因存在2个及2个以上poly(A)位点。【结论】通过三代全长转录组测序分析获得芋全长转录本序列和结构信息，挖掘到芋淀粉生物合成相关基因14个，转录本60条，可作为后续阐明芋淀粉生物合成分子机制及深入利用芋基因资源的科学依据。

通过转录组测序技术挖掘蛋白质合成相关基因,为解析蛋白质合成机制奠定基础。以遗传背景相近但蛋白含量差异较大的大豆高蛋白品系冀HJ117(蛋白质含量52. 99%)及其回交亲本冀豆12(蛋白质含量46. 48%)为研究材料,利用转录组测序技术和生物信息学分析,以期挖掘大豆籽粒蛋白质合成相关基因。通过对转录组数据中冀HJ117和冀豆12差异表达基因的分析筛选,共得到336个差异表达基因,其中冀HJ117较冀豆12有195个上调表达基因,141个下调表达基因。通过GO功能富集分析,发现在分子功能类型中注释的差异基因主要与催化和连接等功能相关; KEGG显著富集分析发现差异表达基因主要富集在蛋白质内质网合成途径中,该途径共筛选到34个差异表达基因,其中33个基因在冀HJ117中表达量较高。从该途径中筛选出9个候选基因,采用荧光定量PCR方法检测其表达量,表达趋势与RNA-Seq检测结果基本一致,证实了RNA-Seq数据的可靠性。RNA-Seq测序结果获得了与蛋白质合成相关基因的基本信息,蛋白质内质网合成途径可能是冀HJ117与冀豆12蛋白质含量产生差异的重要通路。

为了寻找仿刺参(Apostichopus japonicus)养殖期间的"化皮病"关键调控基因,并分析这些基因所参与的信号通路,对本课题组前期已获得的仿刺参"化皮"I期(早期)、II期(中期)和III期(后期)3个阶段的病变及其同一个体正常体壁组织之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行进一步分析。主成分分析(principal component analysis,PCA)结果显示,"化皮"II期病变组织与正常组织之间的差异最小,"化皮"I期与III期表达关系比较接近,"化皮"II期是一个"转折期"。KEGG富集分析结果显示,补体与凝血级联(Complement and coagulation cascades)通路和细胞外基质受体(ECM-receptor interaction)通路在"化皮"3个阶段都显著改变。通过构建"化皮"过程关键差异表达基因调控网络,发现Ig GFc-binding protein(Fc GBP)基因和Tenascin(TN)蛋白家族基因在"化皮"不同阶段参与到发生显著变化的信号通路。q RT-PCR验证结果显示,5个DEGs在仿刺参"化皮"不同阶段表达趋势与RNA-Seq结果一致,皮尔逊相关系数r值为0.7714。"化皮"过程关键调控基因的筛选将为抗逆品种选育以及"化皮病"的防控提供科学依据。

【目的】皂苷是苦瓜果实苦味的主要来源，具有降血糖、抗癌等多种药用价值。鉴定和挖掘参与调控苦瓜皂苷生物合成的代谢通路及基因，为进一步深入解析苦瓜皂苷形成的分子机制提供参考。【方法】以苦瓜高代自交系GK24为试验材料，分别在子房期（T1）、幼果期（T2）、商品果期（T3）和完全成熟期（T4）取果实组织，通过香草醛-冰醋酸法测定不同时期的苦瓜皂苷含量，利用转录组测序的方法鉴定差异表达基因。【结果】从T1到T4，苦瓜内源皂苷含量随着果实发育而呈现显著下降的趋势。转录组测序共鉴定到17 504个基因，在T1-vs-T2、T2-vs-T3和T3-vs-T4三组比较中，下调表达基因数量均高于上调表达基因数量。GO富集分析表明含磷复合物代谢过程、驱动蛋白复合体和2-琥珀酰-6-羟基-环己二烯-1-羧酸合成酶活性分别是生物过程、细胞组分及分子功能模块最显著富集的条目。KEGG分析显示全局与概述图谱、碳水化合物代谢和氨基酸代谢是3组比较中共同的最显著富集的代谢通路。根据表达模式可将基因划分为20个模块，其中profile 0中基因的表达量从T1到T4逐渐降低，与苦瓜果实发育过程中皂苷含量变化规律一致。从profile 0中鉴定出与苦瓜皂苷生物合成相关的基因14个，包括萜类骨架生物合成通路上的基因AAT1、HMG1、MVK、PMK、MVD2和FPS1，倍半萜与三萜生物合成途径中的基因SS12、SQE1和CPQ及后修饰酶基因CYP97A3、CYP71AN24、UGT94E5及UGT73C6。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果与RNA-seq结果一致。【结论】苦瓜果实中皂苷含量随着果实不断成熟而逐渐降低。苦瓜皂苷生物合成首先通过上游的萜类骨架生物合成（ko00900）代谢途径完成萜类皂苷骨架的积累，随后通过倍半萜与三萜生物合成（ko00909）代谢途径以及下游的氧化还原酶、糖基转移酶的修饰最终生成皂苷，本研究通过转录组测序共鉴定到14个与苦瓜皂苷生物合成相关的基因。

为挖掘我国名优鱼类长吻（鱼危）(Leiocassis longirostris)生长相关基因，本研究运用Illumina高通量测序技术比较分析了快速生长组[平均体质量为(534.02±53.68)g]和缓慢生长组[平均体质量为(108.41±4.96) g]各9尾长吻（鱼危）的脑组织基因表达谱。测序共获得267 404 674个高质量测序片段(clean reads)，通过2种不同生长速率长吻（鱼危）脑组织转录组比较筛选出518个差异表达基因，其中，412个基因表达量上调，106个基因表达量下调。对12个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证的结果与转录组测序结果一致。GO功能分类显示，大量差异表达基因富集到生长(growth)、生长因子活性(growth factor activity)和激素介导的信号通路(hormone-mediated signaling pathway) GO条目中。KEGG富集分析显示，一些差异表达基因在MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、转化生长因子β信号通路(TGF-beta signaling pathway)、钙离子信号通路(calcium signaling pathway)和神经活性配体–受体相互作用(neuroactiveligand-receptorinteraction)等途径中富集。根据GO功能注释和KEGG富集分析，筛选出gnrh、thr、egr1、fgf18、sst、gipr、cart和crf等基因是调控长吻（鱼危）生长发育的关键候选基因。本研究结果为后续深入研究长吻（鱼危）生长调控机制提供了重要的参考资料。

【目的】分离红肉火龙果成熟茎中表达的基因全长序列，为研究参与蔗糖合成和降解等重要代谢途径的候选基因生理功能提供基础。【方法】提取红肉火龙果成熟茎总RNA，采用基于Pacbio Sequel平台的转录组测序进行全长转录组分析。对获得的序列进行功能注释和分类，并与此前基于illumina平台的转录组测序结果进行比较分析。【结果】全长转录组测序共获得30 313条高质量转录本，平均长度为1 829 bp。预测获得编码序列（Coding sequence，CDS）数量为40 255个，长度为297～5 202 bp，平均长度为1 179 bp;共计13 939条转录本在公共数据库被注释，占所有转录本数量的45.98%;在NR数据库中注释的转录本数量占比为45.49%，注释转录本数量较多的物种为甜菜和菠菜，占比分别为50.95%和24.90%。与此前基于illumina平台的转录组测序联合分析，获得若干在成熟茎中表达的蔗糖代谢相关基因的全长序列。【结论】基于全长转录组测序获得的转录本长度显著长于illumina平台的转录组测序，有利于后续分离和研究红肉火龙果成熟茎中重要代谢途径的功能基因全长。

采用ＩｌｌｕｍＩｎａ高通量测序平台对黑壳与金壳葡萄牙牡蛎（Ｃｒａｓｓｏｓｔｒｅａ ａｎｇｕｌａｔａ）外套膜组织开展转录组测序研究，其中黑壳组总计产出５ ８５７ ７１８ ０９２ ｎｔ数据，筛选后的干净阅读子５８ ００４ ５６０个；金壳组产出６ ７２７ ４４７ ３２６ ｎｔ数据，干净阅读子６６ ６１４ ８５４个。将发掘的新基因与Ｃｏｇ、ｇｏ、Ｋｅｇｇ、ｓｗＩｓｓ－Ｐｒｏｔ、ｎｒ数据库进行序列比对，最终得到各数据库注释的新基因数量分别为１４７、３９７、２０３、５６７、１ ３４７个。通过对差异表达基因的序列进行生物学功能注释和聚类分析以及利用已知贝壳基质蛋白序列进行搜索，鉴定出１４条可能与壳色表达有关．．．

【目的】南方大豆皱叶症（southern soybean crinkle leaf disease,SSCLD）严重时可导致大豆减产40%左右，利用高世代分离群体转录组测序技术（high-generation segregating populations RNA-seq,HGRNA-seq）挖掘控制SSCLD的候选基因，为揭示SSCLD发生的分子机制提供数据支撑。【方法】以2个南方皱叶症症级差异材料及其衍生的F2:7株系为研究材料，对双亲进行重测序，对12个F2:7单株（7个皱叶，5个正常叶）进行单个样本转录组测序，利用转录组及亲本的SNP/InDel数据进行混池法定位分析，利用转录组表达量差异数据进行GO和KEGG功能注释和富集分析，并在定位区间附近开发7个KASP分子标记，利用230个F2群体构建局部连锁图谱，对转录组数据定位结果进行验证。联合基因定位和转录组分析结果，筛选控制SSCLD的候选基因。【结果】利用混池法把控制皱叶症的基因位点CL12定位在大豆第12染色体末端39 231 651—40 705 115 bp的1 473 464 bp区间内，利用F2群体将控制皱叶症的基因定位于39 743 275—40 948 295 bp的1 205 020 bp区间内，与混池法定位结果基本一致。GO注释结果显示，代谢过程包括免疫系统过程，以及对刺激的反应等，细胞组分主要与膜等相关，KEGG注释结果显示，生物系统通路中主要包括植物-病原菌互作和环境适应等通路。GO富集的表达差异基因主要同跨膜受体蛋白活性、蛋白磷酸化及信号受体活性等方面相关，KEGG富集到的最多差异表达基因（differently expressed genes,DEGs）主要在植物-病原菌互作和植物MAPK信号通路上。结合南方大豆皱叶症诱因特点，选择定位候选区间内与抗病等相关且在外显子上存在非同义突变或表达量有差异的基因作为候选基因，结合qRT-PCR验证，最终确定GLYMA＿12G223100、GLYMA＿12G223900、GLYMA＿12G224100、GLYMA＿12G231800和GLYMA＿12G233000等5个基因为控制南方大豆皱叶症的候选基因。【结论】HGRNA-seq实现了RNA-seq和BSA-seq相结合，成功挖掘了控制SSCLD的候选基因。

旨在通过对布莱凯特黑牛大小睾丸转录组数据进行分析，挖掘影响睾丸生殖功能的关键候选基因，探究睾丸大小对牛生殖功能维持的分子机制。采集12月龄布莱凯特黑牛睾丸，根据质量、长径和短径将其分为2组(大小睾丸组各3头)进行高通量转录组测序；以|log_2(Fold Change)|≥1且P-value≤0.01为阈值筛选差异基因，对差异基因进行GO和KEGG功能富集分析，筛选出影响睾丸生殖功能的关键基因；对其进行CDS区克隆测序，并运用qRT-PCR、Western Blot、免疫组化等方法进行进一步研究。结果显示，差异表达基因共353个，其中114个基因在小睾丸中表达上调，239个基因表达下调。GO功能注释表明，差异基因参与代谢、发育、生殖等过程；KEGG富集分析显示，差异基因主要富集在Wnt信号传导、PI3K-Akt信号通路等与睾丸生殖功能相关的途径。最终筛选出睾丸生殖功能基因CCN4进行进一步研究。qRT-PCR和Western Blot结果显示，CCN4基因和蛋白在大睾丸中表达量显著低于小睾丸。免疫组化结果显示，CCN4蛋白主要在精细胞外的区域(特别是支持细胞)中表达，且大睾丸中的相对表达量显著低于小睾丸，推测其高表达会抑制支持细胞发育，从而影响睾丸生殖功能。综上，研究结果可为深入开展牛睾丸大小对生殖功能影响的分子机制研究提供基础资料。

为了发掘茄子萼片刺形成的相关基因,为茄子萼片刺形成的机理和基因定位奠定基础,以萼片有刺和萼片无刺的2个自交系1607和1608为材料,构建了F2遗传分离群体,利用新一代高通量测序手段对双亲和2个混池的转录组进行了测序分析。通过转录组分析,共获得409 363 358个干净的高通量序列,其中比对到参考基因组的序列共有311 756 616个,比对效率均大于75. 00%。发掘24 310个新基因,其中获得注释信息的新基因总数为1 540个。对转录组测序获得的全部基因表达量进行了分析,在双亲中共得到2 438个差异表达基因,其中97个差异基因在2个混池中同时存在。通过对差异基因的注释分析,富集到了可能与茄子萼片刺形成的相关的候选基因3个:Sm CKX(Eggplant_newGene_1802)、Sm STS(Sme2. 5_09750. 1_g00002)和Sm FAR(Eggplant_newGene_4241)。Sm CKX是一个茄子细胞分裂素氧化酶/脱氢酶相关基因,与番茄的Solyc04g080820. 2和Solyc04g080810. 3,拟南芥的At CKX6具有同源性。Sm STS是茄子水苏糖合成酶相关的基因,与番茄的Solyc01g079300. 3基因和拟南芥的AT4G01970. 1基因同源性较高。Sm FAR是一个脂肪酰辅酶A还原酶相关基因,与番茄Solyc11g067180. 2基因(FARx相关基因)同源。以上同源基因参与了植物角质,小檗碱和蜡生物合成途径、细胞分裂素合成途径和水苏糖代谢途径,因此,茄子萼片刺的形成可能具有相同的代谢调控途径。

【目的】研究巨型稻幼苗期响应盐胁迫差异基因的表达特异性，解析巨型稻耐盐机理及分子机制，为水稻耐盐性遗传改良提供理论依据。【方法】以湘巨1号为材料，设置对照和1个盐浓度水平(0.5%NaCl)，处理72 h，随后应用转录组测序技术分析盐胁迫下响应基因的动态变化与主要富集途径。【结果】盐处理后湘巨1号幼苗的苗高和鲜重均受到低于30%的胁迫损害。每个样本共获得的干净片段为58.93 G Clean bases，平均GC含量为53.51%，平均Q20和Q30分别为97.84%和93.89%。基因差异表达分析筛选出2327个差异基因，其中1363个上调表达基因，964个下调表达基因。对差异基因进行功能注释分析发现，GO富集分析结果显示差异基因显著富集在166个GO条目中，其中最显著富集的条目分别是生物过程中的氧化还原过程、核代谢过程、转录调控等；细胞组分中的膜组分；分子功能中的氧化还原酶活性、单氧酶活性、转录因子活性等。KEGG分析结果表明，差异基因显著富集在次生代谢物合成、植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢等途径。【结论】湘巨1号具有较强耐盐性，GO分析表明湘巨1号通过调控抗氧化酶活性和转录因子表达来响应盐胁迫。KEGG分析表明植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、谷胱甘肽代谢等途径在响应盐胁迫中起主导作用。本研究利用RNA-Seq测序技术筛选了水稻响应盐胁迫的候选基因，为深入研究巨型稻耐盐调控机制提供了基础，也为后续新品种研发培育提供了重要的理论依据。

【目的】倍半萜是木香的主要有效成分，通过分析不同生长年限木香根部的倍半萜化合物含量及转录组差异，挖掘倍半萜合成相关基因，为深入研究木香功能基因和有效成分合成提供理论参考。【方法】10月采集同一地块中2年生和3年生健康木香植株的根部为材料，用高效液相色谱法（HPLC）测定其倍半萜化合物含量，并构建cDNA文库，利用IIllumina NovaSeq 6000高通量测序平台进行转录组测序，然后对测序原始数据进行生物信息学分析，采用qRT-PCR技术对基因表达结果进行验证。【结果】①HPLC测定结果表明倍半萜物质含量在3年生木香中更高，随生长年限延长而增加。②经质控筛选，转录组测序共获得40 Gb clean base，拼接后共获得90 912条Unigenes，平均长度为1 081 bp，N50为1637 bp；经与7个数据库进行比对，结果显示获得注释信息的Unigenes共有61 268条，木香与刺头朝鲜蓟Cynara cardunculus L.同源序列最多。③基于FPKM值的log₂倍数绝对值大于1及错误发现率小于0.05为标准筛选到827个DEGs，其中在3年生木香中有61个DEGs表达量上调，有766个DEGs表达量下调；509个DEGs被富集到109个GO项，有12项显著富集，其中分子功能3项，生物学过程4项，细胞组分5项；KEGG富集分析表明，287个DEGs被注释到178条代谢通路中，主要富集在核糖体、阿尔茨海默病、cGMP-PKG信号通路和PPAR信号通路；根据DEGs的注释信息，挖掘到7个倍半萜生物合成途径酶基因，分别为3个DXS、1个MECPS和3个GERD，这些基因在3年生木香中表达量下调。④进一步选择4个候选基因用qRT-PCR技术进行验证，验证结果与转录组数据一致。【结论】2年生和3年生木香的倍半萜物质含量和倍半萜生物合成基因表达存在显著差异，挖掘的倍半萜合成基因为解析木香倍半萜生物合成的分子机制和优良品种的分子育种提供基础支撑。

为了获得锦绣龙虾(Panulirus ornatus)丰富的转录组信息和功能基因,采用PacBio平台的Single Molecule Real-Time测序技术,对锦绣龙虾鳃、肝胰脏、肌肉、胃、肠、脑和心脏混合组织进行全长转录组测序,首次获得锦绣龙虾的全长转录本文库。通过测序拼接和去冗余后共获得13 297条Unigene,平均长度为2 627 bp,获得12 660个蛋白编码区和6 315条长链非编码RNA序列。采用Micro Satellite (MISA)软件检测及分析其中的简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点信息,共检测出14 277个SSR位点,分布在8 813条Unigene中。利用NCBI非冗余蛋白序列数据库(non-redundant protein sequences, NR)、基因功能描述分类系统(gene ontology, GO)、蛋白质真核同源数据库(eukaryotic orthologous groups, KOG)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)等数据库对全长序列进行功能注释,其中11 806条序列得到NR数据库注释,分别比对到424个物种,其中与钩虾(Hyalella azteca)基因相似的序列最多,为3 907条;将获得的锦绣龙虾单基因簇与GO数据库进行匹配,划分为细胞组分、分子功能、生物学过程3大类;KOG功能注释将9 433条单基因簇分为26个功能组分,其中一般功能预测的最多,为1 413条;KEGG注释结果发现,与信号转导通路以及转运、分解代谢通路中注释的基因较多。通过全长转录组测序数据分析及功能注释,可为进一步了解锦绣龙虾的生物学特性、基因功能、相关代谢途径和信号通路等提供理论基础。

通过对油茶成花过程的转录组测序及其成花相关基因的表达分析,结果表明:转录组测序总共获得28 448 847个reads,5 742 023 480 bp数据量,GC含量为46.52%;拼接成大于200 bp以上的Unigenes有94 476条,N50长度为806 bp,其中1 kbp以上的Unigenes共12 643条,占Unigene总数的13.38%;Unigenes在各数据库中功能注释数目,在COG中有9 095条,在GO中有27 201条,在KEGG中有6 431条,在Swissprot中有24 534条,在TrEMBL中有36 393条,在Nr中有36 400条,在Nt中有30 ...

【目的】鉴定芋淀粉合成酶（CeSS）基因家族，并对其生物信息学及表达模式进行分析，为芋产量、品质和营养性状的遗传改良提供参考。【方法】使用HMMER3.12b软件以SS基因家族典型保守结构域Glyco＿transf＿5为模型，鉴定芋基因组中SS基因家族信息，利用生物信息学软件分析其分子结构特征、系统发育关系及顺式作用元件，采用转录组和实时荧光定量PCR技术检测其在正常生长发育条件和干旱胁迫下的转录表达。【结果】在芋基因组中鉴定了6个SS基因（CeSS1、CeSS2、CeSS3-1、CeSS3-2、CeSS4和CeGBSS1）。6个预测的芋SS基因长度为4980～61347bp，对应的CDS长度为1275～2895bp，编码蛋白的氨基酸残基数量为424～964个，分子质量为48067.43～109391.75Da，理论等电点为5.18～6.11。系统进化分析显示6个芋SS蛋白分布在5个亚家族。基因结构分析显示，6个CeSS基因外显子数量为7～15个。在6个CeSS蛋白中鉴定出10个保守motif，其中7个获得了注释。在保守结构域上，CeSS1、CeSS2、CeSS4和CeGBSS1蛋白均含有淀粉合成酶催化结构域（motif2和5）和糖基转移酶群组1（motif1和motif3），而CeSS3-1蛋白含有motif1、motif3和motif5，CeSS3-2蛋白只含有motif2。基因启动子区域顺式作用元件分析表明，共预测到73个顺式作用元件，其中36个具有功能注释，除了具有核心元件 TATA-box和CAAT-box外，还涉及大量与光响应、激素响应、胁迫响应及生长发育等相关元件。在正常生长发育条件下，6个CeSS基因在叶片和球茎的整体表达量均高于叶柄和根，其中CeGBSS1基因的表达量远高于其他基因，且在叶片和球茎的相对表达量极显著高于叶柄和根（P<0.01，下同）；在球茎不同发育阶段，CeGBSS1基因在所有的发育阶段均有较高表达量，且在30～90 d发育过程中呈上升趋势，其余基因的表达量较低。在干旱胁迫下，6个CeSS基因在叶片的相对表达量较对照组显著（P<0.05）或极显著下降。【结论】在芋基因组中鉴定了6个SS基因，并明确了其分子结构特征和表达模式，其中CeGBSS1基因可能是芋淀粉生物合成的关键基因。