水稻发育相关基因的选择性多聚腺苷化调控方式

<正>水稻是世界上最重要的粮食作物之一,也是单子叶模式植物.随着高通量测序技术的发展和测序成本的下降,围绕水稻生长发育过程的转录组已有不少研究,然而对于相关基因的转录后调控了解却非常少.选择性多聚腺苷化(alternative polyadenylation,APA)作为一种重要的信使RNA转录后调控方式,广泛存在于真核生物中[1],对转录本的编码功能、稳定性、可翻译性等产生重要的影响.因此,在全基因组范围内对水稻不同发育时期、不同组织的poly(A)位点轮廓进行研究具有重要意义.     

白色念珠菌基因组研究进展

目的:介绍白色念珠菌基因组的最新研究进展.方法:查阅国内外大量关于白色念珠菌基因组研究的文献并进行综合详述.结果:白色念珠菌是第一个完成全基因组测序的致病性真核生物,在基因组序列信息研究上取得了重大进展,在基因功能、转录组、蛋白质组等方面获得了许多重要成果.结论:白色念珠菌的基因组研究成果将对研究白色念珠菌的致病机制、耐药机制以及抗真菌药物开发有重大的意义.     

转录组测序技术在绵山羊育种中的应用研究进展

转录组测序技术已广泛应用于生命科学的各个领域.羊作为被最早驯化的家养动物之一,在人类日常生活中有着不可取代的作用.文章主要从绵山羊肉品质、毛绒生长、泌乳等方面应用转录组测序进行了阐述,为今后绵山羊的分子育种工作提供参考.     

空间转录组学技术及其应用的研究进展

空间转录组简单地说就是一个完整的组织样本中不同位置的全部转录组数据信息.目前的空间转录组学技术主要包括两大类：基于原位捕获并测序和基于成像的空间转录组学技术.这些技术已被广泛应用于神经生物学、发育生物学、肿瘤生物学等领域.本文总结并比较了不同空间转录组学技术的特点,列举了空间转录组学技术在不同领域中的应用,最后讨论了其所面临的挑战和机遇.     

西鄂尔多斯珍稀植物绵刺的避旱相关基因研究

为探究西鄂尔多斯自然生境下绵刺(Potaninia mongolica)转录组水平的干旱胁迫响应,利用转录组Illumina HiSeq X-ten测序平台,对绵刺(P.mongolica)不同生长时期进行转录组测序并对筛选出的耐旱相关基因进行分析.结果表明:转录组测序经质量控制后共得到75.63 Gb Clean D...     

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...     

基于RNA-Seq技术的毕赤酵母基因组重注释及新型强启动子的发现与序列分析

使用RNA-Seq技术,对毕赤酵母进行了转录组测序。基于测序结果,对现有毕赤酵母基因组进行了重注释,修正了基因组序列中的错误位点861处,发现了新转录本249个及可变剪切现象83个,并更正了553个转录本的错误注释。经过表达谱分析,在毕赤酵母中发现了2个新型强启动子,分别命名为P437和P1431,其驱动的转录本的最高转录水平分别为AOX1基因的1.78倍和3.40倍。序列分析显示,P437和P1431序列中存在着多个酵母转录因子的结合位点。     

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.     

基于生成对抗网络的scRNA-seq批次效应校正方法

单细胞转录组测序是一种在单细胞水平上测量基因表达的技术，已经广泛应用于生命科学研究领域.由于实验条件、技术平台、样本来源等因素的差异，单细胞转录组数据的批次效应会影响数据的可靠性和准确性.因此，批次效应校正是单细胞转录组数据分析的一个重要预处理步骤.提出了一种基于生成对抗网络的单细胞转录组测序数据批次效应校正算法scBCMGAN,结合自编码器和零膨胀负二项分布等对数据进行重构，在潜在层部分通过生成对抗网络使目标批次数据向源批次数据进行学习，达到校正批次效应的目标.实验结果表明该方法在真实数据集上具有显著优势，能够有效校正批次效应，且校正后数据适用于下游分析.     

高通量测序技术在银杏研究中的应用

本文综述了高通量测序技术在银杏转录组、全基因组、分子遗传标记发掘以及银杏其他方面研究中的应用,并列举了各种案例.最后,还对高通量测序技术在银杏研究领域的未来发展方向作了展望.     

单细胞RNA-seq数据缺失元素补全算法

基于非负矩阵分解模型, 提出一种新的数据补全算法. 该算法通过循环遍历确定最佳构造矩阵和rank值, 解决了单细胞转录组测序(RNA-seq)数据中存在缺失值的问题,  避免了由于单细胞测序深度不足对细胞分型分析的影响. 在慢性粒细胞白血病单细胞测序数据上的实验结果表明, 由补全算法恢复缺失值后的细胞分型更清晰, 验证了该算法的有效性.     

单细胞RNA-seq数据缺失元素补全算法

基于非负矩阵分解模型, 提出一种新的数据补全算法. 该算法通过循环遍历确定最佳构造矩阵和rank值, 解决了单细胞转录组测序(RNA-seq)数据中存在缺失值的问题,  避免了由于单细胞测序深度不足对细胞分型分析的影响. 在慢性粒细胞白血病单细胞测序数据上的实验结果表明, 由补全算法恢复缺失值后的细胞分型更清晰, 验证了该算法的有效性.     

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.     

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。     

外显子组测序技术述评

外显子组测序主要包括3个步骤:目标序列的富集、DNA测序、生物信息学分析。笔者介绍了外显子组测序技术及其在遗传研究中的应用,分析了该技术的优势和不足,并对其应用前景进行了展望。与转录组和全基因组测序技术相比,外显子组测序在编码基因获取方面具有高效、准确、低成本的特点; 与全基因组关联分析技术(Genome-wide association analysis, GWAS)相比,能有效检测基因组中编码基因的稀有变异,但还不能检测到基因组水平上较大的结构性变异以及内含子区域的信息。目前,外显子组测序技术在人类单基因控制的遗传疾病和多基因控制的复杂疾病的分子机理研究中,能准确找到孟德尔遗传疾病致病基因; 在动植物上能成功检测到目标编码区的核苷酸变化。随着模式木本植物全基因组测序的完成,利用该技术可以加快对木本植物性别、林木抗逆性及生长等重要性状基因的定位,应用前景广阔。     

基于生物信息学构建前列腺癌单细胞层面lncRNA-miRNA-mRNA调控网络

利用生物信息学筛选差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs),构建前列腺癌(Prostate Cancer, PCa)单细胞层面lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,在分子水平上研究前列腺癌的发生发展过程及预后指标。首先从基因表达综合数据库(GEO)和癌症基因组图谱(TCGA)数据库分别下载单细胞RNA测序数据GSE157703和转录组测序数据TCGA-PRAD,通过R语言筛选差异表达信使RNA(DEmRNA)和差异表达长非编码RNA(DElncRNA),利用相关软件预测并构建lncRNA-miRNA-mRNA调控网络;然后使用R语言进行基因本体论(Gene Ontology, GO)和京都基因与基因百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)分析,运用STRING数据库、Cytoscape软件建立蛋白相互作用网络,同时对单细胞RNA测序数据进行质控、降维、聚类和分群,构建单细胞层面的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络;最后进行生存分析,通过人类蛋白质图谱进行验证。结果...     

基于色木枫转录组数据的核低拷贝基因引物开发

基于色木枫的转录组数据初步设计166对引物,并根据琼脂糖凝胶电泳与Sanger测序结果筛选出其中的26对核低拷贝基因引物．在东亚63个种群的182个个体中大批量扩增所开发引物,单倍型多样性范围为0.45~0.97,核苷酸多样性为(1.90~18.03)×10?3;9~15对引物可在金钱槭、茶条槭、青榨槭和鸡爪槭中扩增;STRUCTURE聚类结果与之前核微卫星研究结果类似,且展示了更多的谱系地理结构,结果表明引物多态性高、拓展性强、具有可靠性．本研究的转录组数据为槭属的研究提供重要遗传信息,所用方法被证明可以有效开发大量核低拷贝基因引物,已开发出的26对引物将为色木枫的进化历史和槭属系统发育研究提供丰富有效的分子标记．      

月季插穗不定根起始的转录组分析和关键基因筛选

为研究月季插穗在不定根发生过程中的关键基因调控机理,利用Illumina平台测序技术对切花月季品种‘卡罗拉’插穗的3个发育阶段(不定根未启动期、愈伤组织形成期和不定根伸长期)插穗基部1 cm皮层进行转录组测序分析,结果表明:月季插穗不定根发生的3个阶段中,在不定根未启动期与愈伤组织形成期之间共筛选出差异表达基因5 033个,其中2 313个基因上调,2 720个基因下调;在愈伤组织形成期与不定根伸长期之间共筛选出差异表达基因1 865个,其中1 332个基因上调,533个基因下调;GO功能分析表明,差异表达基因主要参与生物过程、分子功能和细胞组分3大功能;KEGG富集分析结果表明,差异表达基因主要参与植物激素信号转导、次生代谢产物的合成以及碳水化合物的合成等代谢通路;将月季插穗生根过程中差异性最为显著的8个基因通过实时荧光定量PCR检测其转录水平变化,结果表明: 实时荧光定量PCR的验证结果与转录组测序结果基本一致.     

DNA中性标记反映的非随机亲缘地理格局——以东亚植物物种为例

基于DNA中性分子标记的亲缘地理学研究却多获得非随机的空间遗传格局,与气候、环境因子或者表型性状具有很好的一致性,这种非随机格局是如何形成和维持的.本文以东亚植物物种为例,分析了其空间遗传格局的非随机性及其一般特点,讨论了其可能的成因.冰期避难所隔离、物种分布区变化等中性过程是目前大多研究采用的解释,然而仍有部分线索暗示可能存在自然选择导致的适应性进化.我们认为这种基于"中性"分子标记的亲缘地理研究对未来适应性进化研究具有重要的启发作用,提出可能的一般研究框架,并展望了二代测序技术在未来适应性进化研究中的作用.