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。     

HD2基因调控拟南芥下胚轴发育的功能研究

为探究组蛋白去乙酰化酶HD2基因在拟南芥下胚轴发育中的调控作用,本研究采用野生型（Col-0）、HD2突变体以及过表达植株为材料,研究其在1/2MS以及1/2MS+100 mmol/L甘露醇培养中下胚轴的表型特征,并结合转录组测序数据进一步分析. 实验结果显示,四种过表达株系下胚轴长度较Col-0长,伸长百分比为7.1%～19.5%,差异显著;甘露醇处理后,过表达植株下胚轴较Col-0更长,伸长百分比为14.6%～32.8%,差异更加显著,缩短幅度也更小. hd2a/hd2b和hd2a/hd2c双基因突变体植株在有无甘露醇时,下胚轴长度均显著短于Col-0,但干旱胁迫后变短幅度无明显增加. 转录组数据揭示,HD2基因调控光合系统响应基因影响植株暗形态建成反应,从而影响下胚轴发育. 甘露醇处理后,HD2基因诱导产生非生物刺激响应因子,帮助下胚轴抵抗不良环境. 综上所述,HD2基因在拟南芥下胚轴发育中承担重要调控作用.     

甘蓝型油菜矮化突变体的茎秆发育转录组分析

甘蓝型油菜矮化突变体"NDF-1"是从高秆油菜"3529"理化诱变群体中分离的矮化突变体,它的株高只有高秆亲本的1/3,是一个优良的甘蓝型油菜矮化资源.本文应用RNA-Seq测序技术分析了"NDF-1"茎开始伸长的抽薹期和花期转录组,为深入了解油菜茎秆发育机理提供基因组层面的参考.抽薹期和花期的测序数据通过筛选得到了4.55亿条质量合格的clean reads.经过对高质量序列的组装注释,筛选得到"NDF-1"和"3529"间的2147条差异表达基因(DEGs).选择其中的20个差异表达基因进行了荧光定量PCR验证.通过GO和KEGG分析,发现"NDF-1"的矮化与赤霉素、生长素和油菜素内酯相关,细胞伸长异常和细胞壁的不正常形成也影响"NDF-1"的茎秆发育.从差异基因中筛选出与植物矮化性状相关的基因,为利用矮化基因改善性状和矮化机理的研究和提供了更多信息.     

盐胁迫下拟南芥去乙酰化酶调控下游基因表达的转录组分析

胁迫是指植物持续地暴露在环境的刺激下,有能力建立保护和适应的机制。组蛋白的去乙酰化作为一种表观遗传现象,在植物适应环境中发挥了重要的作用。为了探究高盐胁迫下,组蛋白的去乙酰化酶在植物抵御和适应高盐胁迫中的作用,本研究以拟南芥野生型WT和四突（h2tq,HD2四个基因的突变体）为材料,采用RNA-seq技术和生物信息学方法,对生长10d的幼苗在高盐（150 mM NaCl）处理前和后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。结果显示：在高盐处理前WT和hd2q共有25个差异基因,其中上调基因2个,下调基因23个。在高盐处理后,WT和hd2q共有1407个差异基因,其中上调基因772个,下调基因635个。GO和KEGG分析显示,对照的差异基因主要富集在胞外区域和响应脱落酸上,盐处理的差异基因主要富集在胞外区域和细胞壁上。植物响应盐胁迫是一个涉及不同交叉途径的复杂过程,这些结果可为研究表观遗传在盐胁迫逆境下的刺激响应提供一定参考意义。     

嗜麦芽糖寡氧单胞菌H002的基因组分析及对铀胁迫的转录组响应

为探究嗜麦芽糖寡氧单胞菌H002响应金属铀冲击的分子机制及生物修复铀污染的潜力，本研究从基因组和转录组两个层面进行了分析.基因组测序结果表明，H002基因组大小为5 099 056 bp,预测编码4780个蛋白；与其他6个近缘菌株相比，H002拥有344个独特的编码基因，涉及膜转运、细胞运动和分泌等功能.转录组分析显示，在铀胁迫的早期(1 h),差异基因主要富集于细胞运动、分泌、蛋白质和肽聚糖合成等KEGG途径.部分分泌通道相关基因的表达下调，可降低细胞对铀离子的摄取，进而减轻铀离子对细胞的毒性.在铀胁迫的后期(2 h和4 h),参与铀生物矿化的磷酸酶相关基因和能够提供还原电子的细胞色素c基因的表达上调，能以主动方式降低铀的细胞毒性.