鹿茸草全长转录组测序与次生代谢产物生物合成相关基因的挖掘

为获得鹿茸草的全长转录组信息,挖掘鹿茸草次生代谢化合物生物合成途径相关酶的基因,该文基于单分子测序技术,利用Pacbio高通量测序平台,对鹿茸草进行全长转录组测序,共获得48 005条去冗余的高质量转录本,与NR、Swiss-Prot、GO、KEGG等8个数据库进行BLAST比对,共有45 362个转录本被成功注释,注释率为94.50%.其中有389条转录本被注释到KEGG的10条标准次生代谢生物合成通路中.对转录组数据进一步分析发现：参与鹿茸草苯丙素类生物合成的转录本有194条,参与生物碱类生物合成的转录本有115条,参与类黄酮化合物生物合成的转录本有23条,参与其他次生代谢产物的转录本有57条,参与次生代谢后氧化与糖基化修饰的转录本有204条.鹿茸草全长转录组的获得极大地丰富了鹿茸草的遗传信息,初步揭示了参与鹿茸草次生代谢产物合成相关的基因通路,为深入研究鹿茸草次生代谢产物合成途径关键酶的功能及其调控机制奠定了基础.     

基于高通量测序的花斑裸鲤转录组及功能分析

为了获得花斑裸鲤丰富的转录组信息和功能基因,应用Illumina Hi SeqTM2500高通量测序技术对花斑裸鲤肝胰脏、肌肉、脑、和肾混合组织转录组进行测序,获得162 235条转录本,进一步拼接得到110 231条单基因序列(unigene),平均长度745 bp。利用生物信息学方法对所有unigenes与美国国立生物技术信息中心(NCBI)的非冗余蛋白质数据库(Nr)进行相似搜索(E-value≤10-5),结果共有34 532个unigenes(31.32%)与数据库中的已知基因同源。此外,GO功能注释将unigene分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类56分支,依据KOG功能注释可分为26个功能组分,依据KEGG代谢通路分析可以分成5大类267小类。通过转录组测序数据及功能注释,进一步了解了更多花斑裸鲤的生物学特性、基因的分子功能、参与的生物过程、所处的代谢途径和信号通路。同时,获得了79条与天然免疫相关的同源序列。     

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。     

海洋琼胶降解菌FG15基因组从头测序分析

为充分了解琼胶降解菌FG15的基因功能和代谢途径,本研究使用SOAP de novo 2.04对Illumina Hiseq2000平台测序产生的基因片段进行了拼接和组装,同时利用Glimmer 3.02来预测基因的开放性阅读框,并采用蛋白质直系同源基因簇(COG)、基因本体数据库(GO)以及京都基因和基因组百科全书(KEGG)的数据来预测其基因功能,获得了代谢途径.结果表明:FG15的基因组大小为5.10 Mb,G+C含量为44.58%,共有38条Scaffolds,4 922个开放性阅读框,82个tRNA,2个rRNA;通过COG分析可将菌株FG15注释到22种COG功能类型,主要包括细胞代谢、细胞信号转导等;利用GO注释可将FG15注释到3大类39个GO功能亚类上;KEGG分析能将其定位到154个代谢通路中,包括物质代谢、次生代谢产物的生物合成等.次生代谢产物的合成代谢途径精确显示,FG15能合成青霉素和头孢菌素,且其与抗生素抗性实验的结果一致.研究结果为FG15功能基因组学的研究和相关次级代谢产物的生物合成途径以及异源表达的研究提供了理论基础.     

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.     

绵羊骨骼肌转录组高通量测序从头组装和特征分析

本实验旨在对绵羊肌肉转录组进行组装分析,以丰富绵羊的基因组并为进一步对绵羊的相关基因的分子遗传学研究奠定基础。选取Illumina Hiseq 2000测序平台对杜泊羊和小尾寒羊的骨骼肌转录组文库进行了高通量测序,并对测序数据进行从头组装分析。结果表明:两个测序文库共得到103058824个长为2×90bp的高质量的测序序列,经从头组装共产生了145524个unigenes。两个文库间有5718个unigenes差异表达,经GO注释分析后发现它们主要分布在细胞、细胞过程和结合条目中。将两个文库的unigenes进一步组装得到70348个平均长为863bp的all-unigenes,其中35201个被注释到Nr数据库,12219个被注释到COG数据库,并与KEGG数据库中的258个功能通路中的蛋白质和氨基酸新陈代谢通路密切相关。     

灰树花菌（Griflola frondosa）子实体原基转录组测序及分析

采用Illumina测序平台对灰树花菌（Griflola frondosa）原基进行转录组测序,获得了大量转录组信息.结显示果,测序得到38 189个非冗余Unigene,在Nr数据库中有31 454个Unigene被注释;与KEGG数据库比对,共有1 832个Unigene被注释,分属20条生物通路;在COG数据库中注释可划分为25类;与GO数据库进行注释可分为分子功能、细胞组分和生物过程3个主类和60个二级亚类.     

祁连山黄参叶片转录组测序及生物信息学分析

在《本草纲目》中黄参被誉为“小人参”,以黄参叶片为试材,采用高通量测序平台BGISEQ-500进行转录组测序,利用转录组分析软件进行组装、注释。结果表明：1)利用组装软件,获得99 981个Unigene,总长度是113 850 816 bp,平均长度是1 138 bp, N50的长度是1 874 bp, GC含量是39.93%。2)将Unigene比对到7大功能数据库进行注释,分别有49 390(NT:49.40%)、48 281(SwissProt:48.29%)、61 116(KOG:61.13%)以及55 859(Pfam:55.87%)个Unigene获得功能注释。3)比对到NR数据库共有66 451条,黄参与胡萝卜Daucus carota subsp.sativus有较高同源性,与其他物种的同源性较低。4)基因本体(gene ontology, GO)数据库注释显示,有78 040条Unigene得到注释,按功能分为生物过程、细胞组分、分子功能三大类,分别有15、11、14个亚类,其中执行生物过程的类区较多。5)51 479条Unigene富集在KEGG数据库的20条代谢...     

矢竹地下茎转录组测序及节间生长相关基因表达分析

【目的】揭示竹子地下茎生长发育的分子机制。【方法】利用高通量转录组测序对矢竹含不同发育阶段节的地下茎转录组图谱进行了分析研究,并利用qRT-PCR对节间生长相关基因进行表达模式分析。【结果】共获得了11 976 条平均长度为1 008 bp的单基因簇(unigenes)。NCBI注释显示,63.8%的单基因簇具有注释结果,其中16 254 条unigenes被注释到137 个KEGG(京都基因与基因组百科全书)代谢通路中。MapMan分析共获得了1 864 个转录因子及603 个激素代谢及信号转导相关单基因簇。在功能基因方面,共获得564 个与细胞壁构建相关的代谢基因,其中92 个与木质素合成相关。此外,对9 个与赤霉素、细胞壁合成及细胞骨架组织相关的基因,通过实时荧光定量PCR,分析了它们在节间不同发育阶段的表达模式。结果显示:细胞壁、细胞骨架下游功能相关基因在矢竹地下茎节间快速生长阶段表达最高; 而赤霉素合成及信号传导相关基因则在节间伸长起始阶段最高。【结论】矢竹地下茎生长发育受到从各类激素、转录因子到其下游功能基因等组成的复杂分子网络的协同调控。     

基于转录组数据对糙苏三萜皂苷合成途径的研究

糙苏为我国民间常用的传统草药,具有消肿、续筋接骨、祛风化痰、通络止痉、安胎等作用,三萜皂苷类化合物为其主要的生物活性成分.对糙苏组织转录组测序,挖掘其三萜皂苷生物合成途径相关基因,探究糙苏三萜皂苷化合物生物合成的分子基础.利用Trinity软件对测序结果获得的Unigenes数据进行过滤组装,并结合KEGG、GO数据库对Unigenes进行注释,预测糙苏三萜皂苷代谢的生物合成途径关键基因.结果获得了参与萜类化合物骨架生物合成的Unigenes数量为73条,39条Unigenes编码19个与萜类生物合成的关键酶,且有23条基因参与萜类物质骨架代谢途径(途径编号为ko00900),19条基因参与了倍半萜类物质代谢途径(途径编号为ko00909),涉及萜类物质骨架合成代谢途径相关酶共有15种,以及三萜代谢途径相关酶有10种.本研究获取了糙苏的三萜皂苷合成相关候选基因核苷酸和氨基酸序列,为糙苏三萜皂苷物质体外表达和生物合成奠定理论基础.     

氮素水平对青钱柳叶片主要次生代谢物含量和抗氧化能力的影响

【目的】通过研究施氮量对青钱柳生长、次生代谢产物积累和抗氧化能力的影响,为青钱柳叶用人工林氮素施肥管理提供理论依据。【方法】以青钱柳两年生平茬实生苗为试验材料,在人工气候室控制条件下,设置N0(0 g/株)、N1(3 g/株)和N2(6 g/株)3水平,氮素施肥水平处理,测定不同处理下青钱柳生长指标,叶全碳、全氮、次生代谢物含量和抗氧化能力,并采用单因素方差分析比较不同氮素处理间的差异。【结果】施氮量对青钱柳苗高、地径、生物量、叶总黄酮、总三萜和总多酚类化合物含量有显著影响(P < 0.05)。随着施氮量的增加,青钱柳苗高、地径和生物量变幅分别为27.33~39.67 cm、6.65~9.19 mm和2.41~3.87 g,均在N1处理下最高;次生代谢物含量在N0处理下最高,但随施氮量的增加,叶中全氮含量显著增加,碳氮比显著降低。相关分析表明,青钱柳叶中全氮含量与碳氮比呈极显著负相关( P < 0.01),ABTS[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐]和DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)的自由基半清除浓度(IC ₅₀)值与青钱柳叶中总黄酮、总三萜和总多酚类化合物含量呈显著负相关(P < 0.05)。青钱柳叶总黄酮、总三萜和总多酚类化合物含量及抗氧化能力随施氮量的增加依次表现为N0 > N2 > N1。【结论】施氮量显著影响青钱柳苗高、地径、生物量、叶碳氮比、次生代谢物积累和抗氧化能力。碳氮比与总多酚类化合物含量呈显著正相关,与总黄酮和总三萜类化合物含量及抗氧化能力无相关性。低氮(N0)和高氮(N2)胁迫有利于青钱柳叶中次生代谢物积累和抗氧化能力的提高,但均不利于青钱柳生长。研究结果可为青钱柳叶用林培育的氮肥管理提供理论依据。     

天然居群青钱柳叶主要生物活性物质及抗氧化活性研究

【目的】青钱柳是一种集药用、材用、观赏价值于一体的多功能树种,目前市场上多用其叶制成具有保健功效的保健茶。筛选出以药用保健为目的、用于制茶的优良青钱柳种源,以更好地发挥青钱柳叶的保健功效。【方法】采用水提方法,研究33个天然居群青钱柳叶的总黄酮、总三萜和总多酚含量及其抗氧化能力,并分析各活性物质含量与抗氧化能力之间的相关性。【结果】青钱柳叶水提物的总黄酮、总三萜和总多酚含量居群间均有极显著差异。其中,总黄酮含量范围为6.79~20.91 mg/g,总三萜含量范围为15.67~44.63 mg/g,总多酚含量范围为10.53~33.04 mg/g;聚类分析结果表明,在欧氏距离为0~5时,可将青钱柳33个天然居群的总黄酮、总三萜和总多酚含量分别分为3、4和3大类群;相关分析结果表明,总黄酮、总三萜和总多酚含量之间存在极显著正相关,且青钱柳叶中这3类生物活性物质含量与1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力、2,2'-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基清除能力和总还原力呈极显著相关。【结论】安徽绩溪(S2)、贵州石阡(S15)、湖北鹤峰(S19)、湖北五峰(S20)为生物活性物质含量较高及抗氧化能力较强的优良药用保健青钱柳居群。     

光质和基因型对青钱柳叶黄酮类化合物积累的影响

【目的】通过研究光质对不同基因型青钱柳叶黄酮类化合物积累的影响,为青钱柳叶用人工林定向培育提供理论依据。【方法】以4个家系(四川沐川31号、浙江安吉1号、广西金钟山6号、广西金钟山7号)的青钱柳当年生实生苗为试验材料,在人工气候室控制温度和湿度的条件下,设置LED白光、蓝光、红光和绿光4种光质处理,测定其叶片黄酮类化合物含量(总黄酮、异槲皮苷、山奈酚和槲皮素)和合成途径关键酶(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸4-羟化酶(C4H)、4-香豆酰-辅酶A连接酶(4CL)和查尔酮合成酶(CHS))活性。【结果】不同光质和基因型对青钱柳叶黄酮类化合物含量和合成途径酶活性均有显著影响,且两者存在显著的交互作用(P<0.05)。总体来讲,与白光和红光相比,短波段的蓝绿光处理下的青钱柳叶黄酮类化合物含量更高。青钱柳叶总黄酮含量和异槲皮苷含量最高的为蓝光处理下的安吉1号家系,而山奈酚含量和槲皮素含量最高的为蓝光处理下的金钟山家系6号和7号。相关性分析表明,总黄酮含量与黄酮类化合物合成途径酶活性均呈现显著相关。【结论】 光质和基因型显著影响青钱柳叶黄酮类化合物含量和合成酶活性,蓝光更有助于黄酮类化合物的积累,可为青钱柳定向培育林分的光照管理提供参考。     

栽培温度及种源对青钱柳β谷甾醇含量的影响

在建立测定青钱柳（Cyclocarya paliurus）中β谷甾醇含量方法的基础上,探讨了不同温度对3个青钱柳种源1年生苗木中β谷甾醇含量的影响。结果表明：不同温度对青钱柳苗茎中β谷甾醇的含量影响显著,而对叶片和根中β谷甾醇的含量影响不显著（p＜0.05）。在30、25和20 ℃条件下,青钱柳苗茎中β谷甾醇平均质量分数分别为1.50 %、0.92 %和1.72 %;不同器官青钱柳β谷甾醇含量有差异性,以叶的含量为最高,茎次之,根的含量最低。温度和种源交互作用对青钱柳根部、叶片β谷甾醇含量的影响极显著。相对的高温和低温都有利于青钱柳根和茎中β谷甾醇的合成,但叶中的含量以在25 ℃时最高。     

青钱柳幼林地上部分生物量生长模型研究

【目的】青钱柳是我国特有的珍稀多用途树种,研究青钱柳幼树地上部分生物量生长规律,为发展叶用林提供依据。【方法】以6年生的青钱柳人工幼林为研究对象,对其生长特性及生物量的分配进行了研究,同时选取了37株样木进行地上部分生物量及相关测树因子的分析评价,从19个生物量模型中进行筛选,构建了青钱柳人工林各生物量组分及地上部分生物量与相关测树因子的预估方程。【结果】青钱柳幼林地上部分生物量(W)与胸径(D)具有高度相关性,筛选的4个模型均以胸径作为自变量,则:①干生物量模型 W=0.15 D^2.1, R²=0.982;②枝生物量模型 W=0.05 D^1.88, R²=0.864;③叶生物量模型 W=0.07 D^1.55, R²=0.802;④地上部分生物量模型 W=0.28 D^1.95, R²=0.976。【结论】不同密度下6年生青钱柳幼林生长尚未郁闭,受密度效应的影响较低,胸径、树高和单株材积的总生长量之间差异不显著,单株和林分生物量分配模式基本相似,地上部分各器官生物量分配由大到小表现为干(73%)> 枝(16%)> 叶(11%)。     

冲泡条件对青钱柳茶主要内含物浸出规律的影响

【目的】青钱柳是我国特有的多功能树种,其叶制成的茶是一种重要的保健茶,研究旨在优化青钱柳茶的冲泡条件,发挥茶叶最大功效。【方法】在研究茶水质量体积比、冲泡温度、冲泡时间等单因素对青钱柳茶主要内含物质(总黄酮、总三萜和粗多糖)浸出规律影响的基础上,采用L₉(3⁴)正交设计以优化青钱柳茶冲泡的最佳条件。【结果】茶水质量体积比对青钱柳茶中总黄酮、总三萜浸出量有显著影响,冲泡时间对青钱柳茶中总黄酮、总三萜和粗多糖的浸出量均有显著影响,而冲泡温度仅对青钱柳茶中粗多糖的浸出量有显著影响(P <0.05)。通过正交试验优化出的青钱柳茶最佳冲泡条件为:茶水质量体积比1:250,70 ℃水冲泡15 min。采用该冲泡条件,青钱柳茶叶中总黄酮、总三萜和粗多糖的浸出量均达到最大值,分别为9.83 mg/g、27.46 mg/g、108.67 mg/g。【结论】冲泡条件(茶水质量体积比、冲泡温度和冲泡时间)直接影响青钱柳茶中生物活性物质的溶出,所优化出的青钱柳茶冲泡条件可科学指导饮茶,充分发挥青钱柳茶的保健作用。