科研产出
西方蜜蜂工蜂不同虫态发育的转录组学分析
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】基于转录组学对西方蜜蜂工蜂不同虫态间的差异表达基因（DEGs）进行筛选和功能注释分析，揭示与工蜂生长发育相关的信号通路，为深入解析工蜂生长发育的分子调控机理提供基础数据。【方法】以西方蜜蜂工蜂的3日龄幼虫、1日龄蛹和1日龄羽化工蜂3个虫态为研究对象，利用llumina NovaSeq 6000平台进行转录组测序，采用DESeq2筛选不同虫态样品间的表达差异基因，然后分别进行GO功能注释分析及KEGG信号通路富集分析，并通过实时荧光定量PCR进行验证。【结果】经转录组测序，在西方蜜蜂工蜂3日龄幼虫与1日龄蛹间筛选出4823个差异表达基因（51.86%上调，48.14%下调），在1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间筛选出3295个差异表达基因（57.51%上调，42.49%下调），在3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间筛选出5267个差异表达基因（52.95%上调，47.05%下调）。GO功能注释分析结果显示，3日龄幼虫与1日龄蛹间的差异表达基因注释到43个GO功能条目，1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到45个GO功能条目，3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到44个GO功能条目，主要涉及细胞过程、细胞部分及结合等。KEGG信号通路富集分析发现，3日龄幼虫与1日龄蛹间有2905个差异表达基因富集到332条KEGG信号通路上，其中17条KEGG信号通路呈显著富集，涉及核糖体、氧化磷酸化和昆虫激素生物合成等；1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间有1644个差异表达基因富集到331条KEGG信号通路上，其中45条KEGG信号通路呈显著富集，涉及氧化磷酸化、生热作用和胰岛素分泌等；3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间有2958个差异表达基因富集到337条KEGG信号通路上，其中14条KEGG信号通路呈显著富集，涉及核糖体、蛋白酶体和胰岛素分泌等。6个随机挑选差异表达基因的实时荧光定量PCR检测结果与转录组测序结果相符，即转录组测序结果可靠。【结论】昆虫激素生物合成通路相关差异表达基因调控与西方蜜蜂工蜂各虫态JH滴度变化规律一致，氧化磷酸化信号通路则与各虫态的营养摄入和活动行为相关，而胰岛素分泌通路涉及各虫态的营养调控、脂肪体合成及细胞凋亡。可见，昆虫激素生物合成、胰岛素分泌和氧化磷酸化3种信号通路在西方蜜蜂工蜂幼虫、蛹和成虫的发育调控中发挥着重要作用。
关键词： 西方蜜蜂 工蜂 生长发育 差异表达基因 信号通路 转录组测序
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基于生物信息学的睡莲SSR位点特征分析
《西南农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】分析蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组测序产生的Unigene序列及蓝星睡莲全基因组序列的简单重复序列（SSR）位点特征,为开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等提供基础数据。【方法】利用前期研究获得的蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组数据及已公开发表的蓝星睡莲基因组,以MISA进行SSR位点搜索,并统计分析其全基因组序列的SSR位点出现频率、基元序列长度和基元类型等。【结果】在蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组的114 762个Unigenes序列中搜索到38 998个SSR位点,SSR位点出现频率为33.98%,其中完整型SSR位点30 124个;SSR基元序列总长度为465 550 bp,总平均为21.65 bp。在蓝星睡莲基因组中搜索到249 029个SSR位点,平均分布频率为609.0个/Mb,其中完整型SSR位点163 265个;SSR基元序列总长度为2 775 181 bp,总平均为27.25 bp,占基因组大小的0.68%。在转录组和基因组中,SSR位点均以二核苷酸和单核苷酸重复类型为主,分别占SSR总数的48.87%和41.03%、51.70%和43.37%;在二核苷酸重复基元中,AG/TC和AT/TA型的占比较高,且远高于其他类型重复基元;SSR基元中各类型重复以5～11次为主,其中重复10次的最多;基于荧光毛细血管电泳法从合成的144对SSR引物中筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物。【结论】蓝星睡莲和小花睡莲叶片转录组及蓝星睡莲基因组SSR中的低级基元类型较丰富,具有开发为高多态性SSR引物的潜力;筛选出12对扩增性好且多态性高的SSR引物可用于开展睡莲属植物种质资源鉴定、遗传多样性分析及遗传连锁图谱构建等研究。
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睡莲叶片胎生发育转录组分析
《热带作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：睡莲叶片胎生现象是繁育途径的重要补充,对种群的传播、扩散和生态环境的适应性有重要作用。通过转录组测序技术筛选和分析睡莲叶片胎生现象相关的代谢路径和调控基因,为深入认识睡莲叶片胎生发育的分子机制提供参考。以叶片具有胎生现象的‘小花睡莲’（X）和叶片无胎生现象的‘蓝星睡莲’（L）为材料,利用RNA-Seq技术对叶片4个发育阶段的叶脐部分进行生物信息学分析。分析对照（L）和样品（X）叶片不同发育阶段测序结果:筛选出的差异表达基因（DEGs）中,34 909个基因（48.65%）表达上调,36 850个基因（51.35%）表达下调。DEGs分析显示,随着叶片的发育,X和L上调基因和下调基因数均呈增加趋势。对L1-vs-X1、L4-vs-X4阶段的GO和KEGG功能富集分析表明,DEGs主要富集在质膜和膜相关成分、胞外区域、细胞壁等相关的细胞组分中,涉及到代谢过程、生物合成和应急响应等;Pathway代谢通路表明,DEGs主要参与到植物激素信号转导、苯丙烷类生物合成、氨基酸类代谢、类黄酮生物合成、甘油磷脂类代谢以及细胞周期相关等过程。对DEGs进一步分析,克隆出了4个可能参与睡莲叶片胎生发育的转录因子。
关键词： 睡莲 叶片胎生 转录组分析 差异表达基因 代谢通路
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茶饼病诱导感、抗茶树品种的基因表达谱分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为揭示茶树被茶饼病危害诱导的防御反应机制,本研究选择抗病和感病茶树品种为材料,通过转录组测序和数字表达谱分析茶树叶片被茶饼病危害前后的基因表达差异。结果显示,共筛选出差异表达基因974条,其中共有的为122条,抗病品种中特异364条,感病品种中特异的为488条。对差异表达基因进行分析发现,茶饼病危害主要影响了茶树体内代谢途径、内质网蛋白质加工、次生代谢产物的生物合成、植物病原相互作用、植物激素信号转导途径、淀粉与蔗糖的代谢、苯丙醇生物合成等通路中关键基因的表达水平,这些差异基因包括抗病蛋白基因（R protein）、水解酶基因、细胞壁加固基因、转录因子基因、植物激素及其信号转导基因、次生代谢和氧化酶类、转运蛋白等。利用RT-qPCR对筛选的6个基因进行验证,其表达模式与测序结果一致。本研究初步明确了茶饼病侵染对茶树基因转录水平的影响,为揭示茶树抗病的分子机制奠定了基础。
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人参种胚不同后熟发育阶段比较转录组学分析
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：胚后熟发育对人参种子休眠解除具有重要影响.为探索人参胚后熟发育的分子机制,本研究利用Illumina Hi Seq X-ten平台对人参种子五个后熟发育时期(心形胚,鱼雷胚,子叶胚,成熟胚和芽胚)的胚组织进行转录组测序,共获得412 604 390条高质量reads.以心形胚为对照,在鱼雷胚、子叶胚、成熟胚和芽胚时期分别鉴定到2 359个、3 048个、6 180个、12 067个差异表达基因(DEGs),去重复后四个时期共获得13 724个DEGs.GO富集分析显示,四个时期的和总的DEGs主要共同富集到催化活性、细胞和发育过程等GO条目.与种子休眠结束中胚发育相关的DEGs编码蛋白构成的蛋白互作网络分析显示,指导m RNA合成的RNA聚合酶Ⅱ第二大亚基(NRPB2)、脯氨酸合成的关键酶Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS1和P5CS2)为核心节点蛋白,它们可以通过调控mRNA合成、脯氨酸合成和与其互作蛋白的表达来影响人参种胚的发育.KEGG富集分析发现,四个发育时期的DEGs主要共同富集到代谢过程、次生代谢合成和植物激素信号转导通路.其中,在植物激素信号转导通路中参与生长素和脱落酸信号转导的DEGs最多.因此,我们认为NRPB2、P5CS1、P5CS2蛋白互作和植物激素信号转导可能对人参胚的后熟发育至关重要.本研究结果对揭示人参胚的发育和种子休眠解除的分子调控机制有一定的参考意义.
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茶树叶片响应茶饼病侵染的转录组分析
《茶叶科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：采用高通量测序技术对被茶饼病病菌侵染的茶树叶片进行转录组测序,筛选得到差异基因359个,其中248个上调表达,111个下调表达.差异基因中有216个获得GO(Geneontology)数据库功能注释,主要涉及到生物合成过程、催化活性、细胞过程等诸多生理生化过程;KEGG(Kyotoencyclopediaofgenesand genomes)数据库富集分析发现,共有106个基因被注释到47个代谢通路中,其中,单萜生物合成、卟啉和叶绿素代谢、核糖体、氮代谢、双萜生物合成、植物病原互作等通路显著富集.有32个差异基因被鉴定为转录因子,分布在16个转录因子家族中.利用实时荧光定量PCR(RealtimequantitativePCR,qRT-PCR)验证了随机挑选的差异基因在感病叶片和未感病叶片中的相对表达量,与转录组测序结果的变化趋势一致.结果表明,茶树响应病原菌侵染是一个复杂的过程,大量基因被诱导或抑制表达,与抗病相关的转录因子被大量激活且上调表达.本研究为深入挖掘茶树抗病基因及进一步研究抗病分子机制提供了理论依据.
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苦荞种皮转录组SSR位点信息分析及其分子标记的开发
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为开发苦荞新的SSR标记,本研究利用MISA软件对苦荞种皮转录组测序数据进行SSR位点信息搜索,利用Primer 3设计引物并随机选择53对引物进行验证.结果表明:苦荞种皮转录组数据库中共搜索到9 094个SSR位点,其中,单核苷酸、三核苷酸和二核苷酸重复类型占优势,占总SSR的63.99%、19.35%、15.49%;共发现70种重复基元,其中A/T、AT/AT、AAG/CTT基元是优势基元.设计合成的53对引物中,41对引物(77.36%)获得有效扩增,21对引物具有多态性.本研究从转录组序列中大规模开发的SSR分子标记将有助于苦荞遗传多样性与分子育种研究.
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黑籽南瓜NBS类抗病基因的鉴别及关键基因分析
《植物生理学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以云南栽培的枯萎病抗病品种绿皮黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia)为材料,采用二代转录组和全长转录组测序相结合的方法,对黑籽南瓜NBS类抗病基因进行鉴别和筛选.结果显示:以NB-ARC作为参考氨基酸序列,共鉴定了43条CfNBS (NBS-type gene from C. ficifolia)类基因全长序列,分属于TNL、CNL、TN、RPW8-N和N类5个亚基因家族,典型的TNL和CNL类分别有2个和13个.系统进化树分析表明, CfNBS类基因可以分为4大类群,黑籽南瓜的NBS类抗病基因数量较少但其基因进化类型比其他瓜类物种丰富.与二代转录组进行比对,筛选获得11个差异表达的黑籽南瓜NBS类关键基因,包括4个抗病蛋白、2个蛋白激酶、2个TMV抗性蛋白和3个未知功能蛋白, qRT-PCR分析表明有10个Cf NBS类关键基因在枯萎病菌接种后48和96 h出现上调或下调表达,可能参与了黑籽南瓜对枯萎病菌侵染不同时间点的抗病应答过程.11个CfNBS类关键基因的GO (Gene Ontology)功能富集分析表明,其涉及的生物学过程显著富集在防卫反应、谷胱甘肽转运、改良氨基酸转运等10条GO条目中,涉及分子功能富集在ADP结合、受体丝氨酸/苏氨酸激酶结合、细胞壁结构成分3个GO条目中.而富集通路最多的是与TMV抗性蛋白同源的2个基因(CL19588contig1和CL21402contig1),说明这2个基因在抗病应答过程中起到了重要作用.11个CfNBS类关键基因qRT-PCR组织表达特异性分析表明,在根、茎、叶和果实中表达量最高的基因分别是CL34065Contig1、CL52011Contig1、CL6035Contig1和CL19588Contig1.以上结果可为开展黑籽南瓜NBS类抗病基因的克隆和功能验证,以及解析黑籽南瓜响应枯萎病菌胁迫的抗性应答机制提供参考.
关键词： 黑籽南瓜 枯萎病 转录组 NBS类基因 qRT-PCR
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利用转录组分析款冬萜类化合物生物合成关键酶基因及表达特征
《中草药 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：目的挖掘与款冬萜类化合物生物合成途径相关的关键酶基因.方法利用Illumina HiSeq2500测序平台对野生款冬花蕾和叶进行转录组测序,使用Trinity软件de novo从头组装,并通过基因功能注释、差异表达基因分析等生物信息学方法进行分析,挖掘款冬中萜类化合物生物合成途径相关的酶基因.结果转录组测序获得39 912 371条高质量reads(SRA号:SRR9113366,SRR9113367),组装获得91 118条Unigene,55 830条Unigene在NR、Swiss-Prot、GO、COG、KEGG等数据库得到注释.鉴定出参与款冬萜类化合物生物合成相关酶基因的129个Unigene,包括91个参与三萜骨架生物合成酶基因,32个萜类合成酶基因,6个细胞色素P450基因,其中差异表达基因25个,涉及上游MVA途径的4个差异基因在花蕾中表达量高于叶,MEP途径的5个差异基因在叶中表达高于花蕾,另外还有10个基因在叶中高表达,9个基因在花蕾中高表达.根据差异基因HMGR、TPS、AS、CYP450基因在花蕾中高表达,推测可能与花蕾中萜类物质含量高有关.结论从款冬转录组数据库中初步获得了可能参与萜类化合物生物合成途径的候选关键酶基因,为进一步阐明款冬萜类化合物生物合成的分子机制奠定基础.
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芸薹根肿菌侵染早期甘蓝型油菜转录组分析
《中国油料作物学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：根肿病是油菜最为严重的病害之一。为探索根肿病菌和油菜互作中的抗性分子机制,采用RNA-seq技术对根肿病早期侵染中抗病品系ZHE-226(R)和感病油菜10159(S)进行转录组分析。与感病材料S相比,在0、12、48和72h 4个接种时间点,抗性材料R中共有809个基因上调表达,1082个基因下调表达。模式识别受体、几丁质酶、R基因、WRKY、水杨酸和茉莉酸等抗性相关(PRR)基因在抗病材料R和感病材料S中诱导表达并表现出不同的表达模式。抗病材料R中PRR相关基因主要表现为下调表达,R基因上调表达,水杨酸表现为前期下调后期上调表达,茉莉酸、几丁质酶和WRKY因子在R和S中均诱导表达。结果表明PRR介导的PTI(病原相关分子模式触发的免疫反应)在感病材料S中显著诱导,在抗病材料R中作用不明显; R基因介导的ETI(效应蛋白触发的免疫反应)和水杨酸介导的抗病信号途径对根肿病抗性起重要作用。
关键词： 根肿病抗性 芸薹根肿菌 甘蓝型油菜 RNA-seq
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