矢竹地下茎节间生长的解剖学和转录组研究

竹鞭是散生竹的主茎，对竹子地下茎的研究对竹子生长发育意义重大。利用多学科方法，综合解析竹子地下茎节间生长的解剖学变化及其转录组特征。     

矢竹地下茎节间生长的解剖学和转录组研究（英文）

【目的】竹鞭是散生竹的主茎,对竹子地下茎的研究对竹子生长发育意义重大。利用多学科方法,综合解析竹子地下茎节间生长的解剖学变化及其转录组特征。【方法】采用形态学观察结合石蜡切片、扫描电镜等方法观察矢竹(Pseudosasa japonica)地下茎生长过程中的形态学变化及解剖结构特征;并利用转录组测序结合生物信息学分析比较不同生长阶段节间转录组特征;差异表达基因利用MapMan软件进行可视化分析。【结果】矢竹地下茎的生长主要由竹鞭前端约14个处于不同生长发育阶段的节间生长引起。解剖学分析进一步表明,长度小于0.4cm的节间细胞具有较强的分裂能力;而1.0 cm长节间主要以细胞伸长生长为主。同时1.0 cm长节间基本组织细胞已具有显著的长、短细胞之分,且其导管细胞、纤维细胞等维管组织细胞较0.4 cm长节间的同类细胞在长度上更长,发育更为成熟。除此之外,相比于0.4 cm长节间,1.0 cm长节间髓组织已明显破裂,并初步形成了髓腔。通过比较0.4 cm长节间与1.0 cm长节间转录组图谱发现,差异表达基因从0.4 cm长节间中以细胞分裂与初生代谢基因表达为主,向1.0 cm长节间中以细胞壁合成、次生代谢基因表达为主进行转变。同时,1.0 cm长节间与细胞程序性死亡相关基因如乙烯信号通路及活性氧爆发相关基因也呈显著上调表达。【结论】矢竹地下茎节间在生长过程中存在一个明显的由细胞分裂为主向细胞伸长生长为主的转变。同时,在节间生长中还伴随一些发育过程的转变,如长、短细胞的发育,髓腔的形成。而这些过程的转变可能与细胞生长及细胞程序性死亡等相关基因的上调表达有关。     

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。     

三叶木通雌雄花芽转录组测序及分析

为寻找三叶木通雌雄花性别分化的相关基因,从基因的表达水平上揭示三叶木通雌雄分化的分子机制.以三叶木通雌雄分化期的花芽为材料,采用高通量测序技术,对自然状态下三叶木通的雌性花芽与雄性花芽进行转录组测序,通过生物信息学对雌雄花芽的转录本进行分析,筛选差异表达基因.将雌花与雄花Unigene进行表达量分析,筛选表达量高且可信...     

生长异质大西洋鲑转录组学分析

为探明大西洋鲑在养殖群体中存在生长异质的原因,本研究对大西洋鲑进行转录组学分析,包括生长慢速组(平均体重0.51 kg)和生长快速组(平均体重4.20 kg)各3尾鱼.结果显示,共有332003个基因得到了注释,并筛选出948个差异表达基因,包括363个上调基因和585个下调基因.随后对差异表达基因进行GO功能富集和K...     

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...     

松茸子实体转录组测序及解析

以人工种植的商品松茸子实体为对象,利用Illumina Novaseq 6000测序平台对松茸子实体进行转录组测序,并通过生物信息学手段对松茸转录组进行注释和分析.基于9个松茸样品的测序共获得76.38 Gb的数据量,组装得到的转录本和unigene个数分别为26 285和87 174.将获得的unigene与6大功能数据库进行比对,共有19 964个unigene得到注释.基于GO和KEGG数据库的注释和分析,松茸子实体unigene被注释和划分为45个和28个功能类别.在松茸子实体中,涉及unigene数量最多的生理过程包括碳水化合物代谢、运输和分解代谢、氨基酸代谢等.结果表明,松茸子实体中代谢旺盛,应采取合理措施以延缓其品质下降.松茸子实体的转录组测序将为其功能基因的挖掘以及采后品质变化机制的研究提供重要遗传数据和参考.     

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.     

黄精转录组特性分析及相关功能基因研究

分析黄精转录组数据,挖掘与黄精中多糖、皂苷元、黄酮生物合成途径相关的关键酶基因.利用Illumina HiSeq测序平台对黄精全株进行转录组测序,对测序结果进行注释分析.共获得146072个有效转录本,超过51.00％的转录本在NR、Swiss-Prot、KOG、GO、KEGG数据库中获得注释.β-呋喃果糖苷酶、己糖激...     

利用转录组测序分析大豆矮小突变体中差异表达基因

植株高度是影响农作物产量的重要性状,本实验以大豆矮小突变体为研究材料,发现GA3处理可以部分恢复其矮化表型。为了探究其至矮的分子机制,运用RNA-Seq技术测序分析了野生型和突变体的转录组差异,结果表明有多个与植物激素相关的基因差异表达,其中Glyma19g01590与植物激素GA调节有关,生物信息学分析表明差异表达基因Glyma19g01590的开放阅读框有594 bp,推测编码198个氨基酸,该蛋白具有GASA(Gibberellic Acid-Stimulated in Arabidopsis)保守区域,GASA保守区域与GA调节有关。半定量RT-PCR实验表明Glyma19g01590在突变体中的表达水平明显高于野生型,qRT-PCR实验表明Glyma19g01590在突变体的表达量大约是是野生型的24倍。根据以上结果推测Glyma19g01590基因是导致大豆矮小表型的因素之一。     

棉花细胞壁蛋白基因分离鉴定与表达分析

棉纤维起源于棉花胚珠外层表皮细胞．研究棉纤维发育,具有重要理论和实践意义．从棉纤维等组织cDNA文库中分离了186个棉花细胞壁结构蛋白基因,按照所编码的蛋白质结构特点,可将这些基因分为三类;富含脯氨酸细胞壁蛋白（Proline—rich cell wall proteins,PRPs）基因、伸展蛋白（Extensins）或者富含羟脯氨酸糖蛋白（Hydroxyproline—rich glycoprotein,HRGP）基因,富含甘氨酸蛋白（Glycine—rich proteins,GRPs）基因．采用cDNA microarray技术,比较上述基因在开花后10天的野生型棉花纤维和无絮无绒（fuzzless—lintless,fl）突变体胚珠表皮中表达谱发现,其中有7个基因在野生型纤维中特异性或高效性表达,表明它们可能与纤维发育有关．     

柳树NAC基因的克隆与表达模式分析

【目的】研究柳树重要抗逆转录因子基因家族,为揭示柳树抗逆分子机制提供理论依据。【方法】以‘苏柳2345’的转录组测序数据为基础,克隆了柳树NAC家族,并分析其序列结构、组织表达特异性以及不同胁迫条件下的表达模式。【结果】克隆的两个柳树NAC转录因子基因分别命名为SlNAC1和SlNAC2。生物信息学分析表明:SlNAC1序列全长为1 126 bp,编码产物含343个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于细胞核;SlNAC2序列全长为1 139 bp,编码产物含291个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于叶绿体。两个基因均具有典型的NAM结构域及A、B、C、D、E 5个亚结构域,还包括共同的LPPG、YPNG 和DEE保守基序及NAC抑制结构域。系统进化树分析显示, SlNAC1基因与木薯亲缘关系最近,SlNAC2基因与茄子亲缘关系最近。定量PCR结果显示SlNAC1和SlNAC2均在叶片表达,根中没有表达,为叶片特异性转录因子。定量PCR结果显示SlNAC1基因在脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)处理24 h后显著上调,SlNAC2基因在聚乙二醇(PEG)、ABA和GA胁迫后显著上调。【结论】柳树SlNAC1基因在非生物胁迫下表达较为稳定,受ABA和GA胁迫诱导;SlNAC2受干旱、ABA和GA胁迫诱导,受影响明显高于SlNAC1,不受乙烯剂(ETH)胁迫影响。推测SlNAC1和SlNAC2参与GA、ABA信号传导,可能不参与ETH的信号途径。     

文昌鱼Rbx1同源基因的克隆，进化分析和表达图式的研究

在青岛文昌鱼中首次克隆到一个RING box同源基因，对其进行了序列特征和系统进化学分析，并且研究了该基因的胚胎发育和成体表达图式。AmphiRbx1演绎的蛋白序列与已知其他无脊椎动物和脊椎动物的同源分子表现出很高的相似性。利用原位杂交和RT-PCR技术研究该基因的表达，结果显示AmphiRbx1在胚胎发育各期均有表达，特别是在卵裂期胚胎和有高速分裂细胞的组织中有很强的表达。实验结果表明，Rbx1基因在进化中相当保守，AmphiRbx1可能在细胞分裂的调节中发挥作用。     

Differential expression analysis and regulatory network reconstruction for genes associated with muscle growth and adipose deposition in obese and lean pigs

During the growth and development of skeletal muscle cells and adipose cells, the regulatory mechanism of micro-effect polygenes determines porcine meat quality, carcass characteristics and other relative quantitative traits. Obese and lean type pig breeds show obvious differences in muscle growth and adipose deposition; however, the molecular mechanism underlying this phenotypic variation remains unknown. We used pathway-focused oligo microarray studies to examine the expression changes of 140 genes associated with muscle growth and adipose deposition in longissimus dorsi muscle at six growth stages (birth, 1, 2, 3, 4 and 5 months) of Landrace (a leaner, Western breed) and Taihu pigs (a fatty, indigenous, Chinese breed). Variance analysis (ANOVA) revealed that differences in the expression of 18 genes in Landrace pigs and 3 genes in Taihu pigs were very significant (FDR adjusted permutation, P < 0.01) and differences for 22 genes in Landrace pigs and 7 genes in Taihu pigs were significant (FDR adjusted permutation, P < 0.05) among six growth stages. Clustering analysis revealed a high level of significance (FDR adjusted, P < 0.01) for 4 gene expression patterns, in which genes that strongly up-regulated were mainly associated with the positive regulation of myofiber formation and fatty acid biogenesis and genes that strongly down-regulated were mainly associated with the inhibition of cell proliferation and positive regulation of fatty acid β-oxidation. Based on a dynamic Bayesian network (DBN) model, gene regulatory networks (GRNs) were reconstructed from time-series data for each pig breed. These two GRNs initially revealed the distinct differences in physiological and biochemical aspects of muscle growth and adipose deposition between the two pig breeds; from these results, some potential key genes could been identified. Quantitative, real-time RT-PCR (QRT- PCR) was used to verify the microarray data for five modulated genes, and a good correlation between the two measures of expression was observed for both two pig breeds at different growth stages (r=0.876 ± 0.095). These results highlight some possible candidate genes for porcine meat quality and carcass traits and provide some data on which gene (s) should be further studied for elucidating the molecular mechanism of muscle growth and fat deposition.     

文昌鱼Rbx1同源基因的克隆，进化分析和表达图式的研究（英文）

在青岛文昌鱼中首次克隆到一个RING box同源基因,对其进行了序列特征和系统进化学分析,并且研究了该基因的胚胎发育和成体表达图式 。AmphiRbx1演绎的蛋白序列与已知其他无脊椎动物和脊椎动物的同源分子表现出很高的相似性。利用原位杂交和RT PCR技术研究该基因的表达,结果显示AmphiRbx1在胚胎发育各期均有表达,特别是在 卵裂期胚胎和有高速分裂细胞的组织中有很强的表达。实验结果表明,Rbx1基因在进化中相当保守,AmphiRbx1可能在细胞分裂的调节中发挥作用。
     

Differential expression analysis and regulatory network reconstruction for genes associated with muscle growth and adipose deposition in obese and lean pigs

During the growth and development of skeletal muscle cells and adipose cells, the regulatory mechanism of micro-effect polygenes determines porcine meat quality, carcass characteristics and other relative quantitative traits. Obese and lean type pig breeds show obvious differences in muscle growth and adipose deposition; however, the molecular mechanism underlying this phenotypic variation remains unknown. We used pathway-focused oligo microarray studies to examine the expression changes of 140 genes associated with muscle growth and adipose deposition in longissimus dorsi muscle at six growth stages （birth, 1, 2, 3, 4 and 5 months） of Landrace （a leaner, Western breed） and Taihu pigs （a fatty, indigenous, Chinese breed）. Variance analysis （ANOVA） revealed that differences in the expression of 18 genes in Landrace pigs and three genes in Taihu pigs were very significant （FDR-adjusted permutation, P 〈 0.01） and differences for 22 genes in Landrace pigs and seven genes in Taihu pigs were significant （FDR-adjusted permutation, P 〈 0.05） among six growth stages. Clustering analysis revealed a high level of significance （FDR-adjusted, P 〈 0.01） for four gene expression patterns, in which genes that strongly up-regulated were mainly associated with the positive regulation of myofiber formation and fatty acid biogenesis and genes that strongly down-regulated were mainly associated with the inhibition of cell proliferation and positive regulation of fatty acid β-oxidation. Based on a dynamic Bayesian network （DBN） model, gene regulatory networks （GRNs） were reconstructed from time-series data for each pig breed. These two GRNs initially revealed the distinct differences in physiological and biochemical aspects of muscle growth and adipose deposition between the two pig breeds; from these results, some potential key genes could be identified. Quantitative real-time RT-PCR （QRT-PCR） was used to verify the microarray data for five modulated genes, and a good correlation between     

薄壳山核桃CiAGL6基因的克隆、亚细胞定位及表达

研究薄壳山核桃MADS-box转录因子CiAGL6基因的特性、亚细胞定位及在雌花不同发育时期的表达水平,为揭示薄壳山核桃成花分子机理提供理论依据。     

甘蓝型油菜角果和种子发育相关的Bna-novel-miR432功能分析

为了探究miRNA在油菜花器官发育、角果和种子发育中的功能，本研究在甘蓝型油菜不同发育阶段角果和种子小RNA测序数据分析中，筛选到一个新的miRNA，命名为Bna-novel-miR432，并将其转化至拟南芥中进行功能分析.研究发现过表达Bna-novel-miR432拟南芥开花时间显著提前，并且发现其雄蕊发育存在缺陷，导致雌蕊授粉不完全. 在对其花粉育性进行检测时发现过表达材料花粉育性显著降低. 对角果发育统计发现，过表达拟南芥株系的角果变短，角果中种子数量显著减少，且部分角果存在败育的现象. 此外，在种子发育方面，过表达材料种子中胚的发育也出现滞后的现象. 以上结果表明，Bna-novel-miR432参与调控植物开花时间、雄蕊和花粉的发育以及果实的形成等生物学过程中发挥一定的调控功能.