检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：寇呈熹东北林业大学

学位级别：硕士

甾体生物碱(steroidal alkaloids)是一种重要的次生代谢物,具有抗癌、抗高血压、抗虫等多种活性,是藜芦属植物中主要活性物质。由于甾体生物碱在原始菌株中产量低,通过异源生物合成的方式生产甾体生物碱对研究甾体生物碱的代谢途径和调... 详细信息

甾体生物碱(steroidal alkaloids)是一种重要的次生代谢物,具有抗癌、抗高血压、抗虫等多种活性,是藜芦属植物中主要活性物质。由于甾体生物碱在原始菌株中产量低,通过异源生物合成的方式生产甾体生物碱对研究甾体生物碱的代谢途径和调控机制具有重要意义。环靶明是藜芦甾体生物碱中具有较高生物活性的代表,而藜芦嗪作为环靶明的潜在前体物质,其代谢途径已经阐明,适合进行合成生物学研究。在本研究利用已发表的烟草胆固醇异源合成底盘对藜芦中藜芦嗪的代谢途径进行了重建,并对其产量进行了优化,具体结果如下:(1)藜芦二、三代的转录组测序完成藜芦的二代和三代转录组测序,二代转录组共获得83.80 Gb原始数据,Q30均在93%以上;全长转录组获得24.61 Gb原始数据。得到54 048个转录本序列。对去冗余后的转录本序列进行结构分析,共预测出40 010个完整的CDS区;对去冗余后的转录本序列进行功能注释,共有47 423个序列得到注释。(2)藜芦中藜芦嗪合成通路基因的挖掘从藜芦全长转录组中筛选并验证了四个参与藜芦嗪代谢的基因,其中Vn CYP90B27胆固醇C22位羟化酶、Vn CYP94N2为22(R)-羟基胆固醇加氧酶、Vn GABAT为氨基转移酶、Vn CYP90G9为22-羰基-26-氨基胆固醇C22位氧化酶使用四个藜芦嗪合成途径基因在已有的胆固醇异源合成底盘基础上完成了藜芦嗪的生物合成,产量为0.03μg/g干重。(3)烟草底盘合成藜芦嗪的产率优化通过比较参与藜芦嗪生物合成的各步反应的酶的中间产物的产量,总结出一套最优酶组合:Vn CYP90B27、Vn CYP94N2、VcGABAT和Vc CYP90G1,其藜芦嗪产量为0.53μg/g干重。借助荧光融合蛋白Aio FPP工具箱确定了四个酶的亚细胞定位情况:Vn CYP90B27、Vn CYP94N2和Vc CYP90G1定位于内质网上,VcGABAT定位于叶绿体膜。通过截短VcGABAT基因的N端序列对其叶绿体定位信号肽进行破坏,去除细胞内区室化对藜芦嗪产量的影响,其中截短15 aa的VcGABAT对藜芦嗪的产量提升最高,为5.11μg/g干重,相较原始组合提高约170倍。本研究通过本氏烟草的瞬时转化完成了藜芦嗪的异源生物合成,并对参与合成藜芦嗪的基因进行筛选和优化,构建了藜芦嗪生物合成体系,在烟草中实现藜芦嗪的生物合成为甾体生物碱的生产方式提供了新的策略,为藜芦嗪至环靶明代谢途径的解析建立了研究体系。

关键词：全长转录组环靶明藜芦嗪生物合成亚细胞定位

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超积累型东南景天ABCC基因家族分析及功能研究

超积累型东南景天ABCC基因家族分析及功能研究

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作者：冯童禹中国林业科学研究院

学位级别：硕士

中国是一个农业大国,土壤对农业至关重要,但土地中含有一些污染物,包括重金属。重金属难降解,且易富集并且可以在食物链中转移,这一特性对生态环境和食品安全构成严重威胁。因此,重金属已严重危害到人类的生命健康和安全。近年来,植物... 详细信息

中国是一个农业大国,土壤对农业至关重要,但土地中含有一些污染物,包括重金属。重金属难降解,且易富集并且可以在食物链中转移,这一特性对生态环境和食品安全构成严重威胁。因此,重金属已严重危害到人类的生命健康和安全。近年来,植物修复技术一直是治理重金属污染土壤的研究重点。其中最早发现于中国浙江的超积累型景天(Sedum alfredii Hance)是镉超级蓄积植物,它的地上部分可以在不表现出毒害性状的情况下积累大量的镉,是修复镉污染土壤时可利用的植物材料。同时,东南景天对镉的耐受性非常强,表明其具有丰富的与抗逆相关的基因,是可以用来研究植物对重金属抗性机理的物种。ABC转运蛋白(ATP-binding cassette,ABC)是蛋白超家族中目前发现的成员最多、行使功能也较为广泛的家族之一,被命名为ATP-binding cassette是因为其需要借助水解ATP释放的能量才能完成底物的跨膜运输。有研究发现ABC家族在植物中也参与了广泛作用,包括植物体内激素、脂质、金属离子、次生代谢物的调节等。但目前在超积累型东南景天中该基因家族成员参与重金属吸收转运的机制尚不清楚。本研究用Pacbio三代测序技术Sequel平台对超积累型东南景天进行全长转录组测序,在此基础上鉴定了ABCC基因家族,分析了该家族成员的保守结构域、系统进化关系、组织特异性表达和对镉胁迫的响应,并从中筛选出3个Cd运输相关基因(Sa12F279、Sa14F190、Sa45F39),进一步对Sa14F190和Sa45F39两个基因的功能开展了初步研究。主要研究结果如下:1.用Pacbio三代测序技术对超积累型东南景天的6个样品的总RNA混合进行全长转录组测序。结果表明,该文库共产出10.67Gb的数据,测序结果符合要求。对测序得到的读取经过聚类和校正,定位到基因组上的测序序列占91.04%;预测未被注释过的基因1472条,分散在288条Scaffolds上。对基因结构优化后,最终得到转录本135 803条。此外,对这些转录本在Nr、Nt、Pfam、Swiss-Prot、GO、KEGG和KOG/COG数据库进行了功能注释,许多重要的注释与逆境胁迫或者抗逆密切相关。2.在超积累型景天转录组中共鉴定了10个ABCC基因,它们具有高度保守的蛋白质结构域和基序排布。首先选择Sa12F279做生物信息学分析,在构建的进化树中该基因与C亚类成员分为一支。另构建共表达网络,显示Sa12F279基因与较多参与细胞进程和生物代谢调控相关的基因关联。另将Sa14F190和Sa45F39基因在酵母中进行异源表达,发现这两个基因都增加了转基因酵母细胞内的Cd积累量,该结果为该基因有可能参与调控Cd跨膜运输提供支持。将Sa14F190基因的启动子在拟南芥中表达,GUS染色结果显示该基因与分化密切相关。此外,在Sa45F39的上游启动子中找到了MYB结合位点,通过分析转录组数据获得了一个潜在的MYB调控通路,将此MYB基因Sa5F123转至拟南芥中验证其功能。转Sa5F123基因拟南芥对镉耐受性下降,但镉含量显著提高,MYB转录因子Sa5F123基因可能对Sa45F39基因起到调控作用。

关键词：超积累型东南景天全长转录组镉 ABCC转运蛋白 MYB转录因子

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白山耧斗菜（Aquilegia japonica Nakai et Hara）与黑水耧斗菜（A. amurensis Kom.）花香成分差异的遗传基础研究

白山耧斗菜（Aquilegia japonica Nakai et Hara）与黑水耧斗菜（...

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作者：王嘉新东北师范大学

学位级别：硕士

花香不仅能够吸引传粉者,而且参与植物防御。耧斗菜属(Aquilegia L.)植物是研究辐射物种形成的模式物种,然而,花香成分差异在该属物种快速分化过程中的作用尚不清楚,解析花香差异的遗传基础可为研究花香成分在该属物种快速分化过程中的... 详细信息

花香不仅能够吸引传粉者,而且参与植物防御。耧斗菜属(Aquilegia L.)植物是研究辐射物种形成的模式物种,然而,花香成分差异在该属物种快速分化过程中的作用尚不清楚,解析花香差异的遗传基础可为研究花香成分在该属物种快速分化过程中的作用奠定理论基础。白山耧斗菜(*** Nakai et Hara)与黑水耧斗菜(*** Kom.)隶属于毛茛科(Ranunculaceae)耧斗菜属,二者为姐妹种,它们的花表型较为相似,仅花药颜色不同。前期研究结果表明两个物种的花香成分差异明显,尤其是萜类化合物。本研究利用Pac Bio测序平台,对白山耧斗菜与黑水耧斗菜的花进行全长转录组测序,并对测序数据进行分析与比较。基于全长转录组数据,鉴定白山耧斗菜与黑水耧斗菜中的萜烯合酶及其相关基因。此外,利用转录组测序技术,对白山耧斗菜和黑水耧斗菜进行比较转录组学分析,主要关注萜烯合酶及其相关基因的表达水平。主要研究结果如下:(1)对白山耧斗菜与黑水耧斗菜的花进行全长转录组测序,分别获得16,991个和15,855个unigenes。在白山耧斗菜全长转录组中预测到693个转录因子,隶属于43个转录因子家族;在黑水耧斗菜全长转录组中预测到633个转录因子,隶属于44个转录因子家族。在白山耧斗菜与黑水耧斗菜全长转录组中均预测到参与萜类化合物合成调控的MYB、b HLH、AP2/ERF、WRKY、b ZIP、NAC家族转录因子,其中MYB、AP2/ERF和b ZIP家族转录因子的数量在两物种间存在差异,这可能导致两物种花香成分产生差异。(2)利用跨物种转录组学分析方法,对白山耧斗菜和黑水耧斗菜进行种间转录组学分析,鉴定出6213对1:1直系同源基因,并进一步筛选出838个差异表达基因,差异表达基因主要参与细胞代谢、光合作用、防御反应、ABC转运蛋白合成以及次生代谢物合成等。(3)在白山耧斗菜与黑水耧斗菜全长转录组数据中分别筛选出42个和44个与萜类化合物合成相关的基因,包括21个在两个物种中均表达的直系同源基因对、21个在白山耧斗菜中特异表达的基因和23个在黑水耧斗菜中特异表达的基因。在白山耧斗菜中鉴定到9个萜烯合酶基因,在黑水耧斗菜中鉴定到13个萜烯合酶基因。与此同时,根据转录组数据对萜烯合酶及其相关基因进行表达量分析,发现7个表达量较高的基因,包括Aa HMGR(Aa21563)、Aa IDI(Aa34404)、Aa MDS(Aa38490)、Aa HDS(Aa15584)、Aa HDR(Aa29361)、Aa GGPPS(Aa37363)和Aa TPS3,同时还发现了2个差异表达基因分别为Aa GGPPS(Aa37599)和Aa TPS5。以上萜烯合酶及其相关基因的转录以及转录后调控都会影响挥发性萜类化合物的合成,在白山耧斗菜与黑水耧斗菜花香化合物成分存在差异中发挥着关键作用。本研究不仅揭示了白山耧斗菜与黑水耧斗菜花香成分差异的遗传基础,而且丰富了白山耧斗菜和黑水耧斗菜基因组信息,为在分子生物学层面对白山耧斗菜和黑水耧斗菜开展更深入研究提供数据支持,也为研究花香成分差异在物种形成过程中的作用奠定理论基础。

关键词：白山耧斗菜黑水耧斗菜全长转录组转录组萜烯合酶

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三倍体草鲌杂交鱼的生物学特性研究

三倍体草鲌杂交鱼的生物学特性研究

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作者：龚凯军湖南师范大学

学位级别：硕士

远缘杂交是指处于种间及以上亲缘关系的物种之间杂交,能将不同物种的基因组整合在一起,引起杂交后代在基因型和表型方面发生改变。本研究团队利用雌性草鱼(Ctenopharyngodon idellus,2n=48,简称GC)和雄性翘嘴红鲌(Erythroculter ilishae... 详细信息

远缘杂交是指处于种间及以上亲缘关系的物种之间杂交,能将不同物种的基因组整合在一起,引起杂交后代在基因型和表型方面发生改变。本研究团队利用雌性草鱼(Ctenopharyngodon idellus,2n=48,简称GC)和雄性翘嘴红鲌(Erythroculter ilishaeformis,2n=48,简称TC)进行亚科间远缘杂交,成功制备了天然雌核发育草鱼和异源三倍体草鲌(3n=72,简称3nGT)。本研究对3nGT及其亲本的外形特征、DNA含量、染色体数目、血细胞形态以及下咽齿结构等生物学特性进行了比较分析,并对3nGT的全长转录组进行分析。具体研究结果如下:1.3nGT的外形特征、DNA含量、染色体及血细胞形态研究。外形特征方面,3nGT的大部分可数性状与可量性状均介于双亲之间;流式细胞仪检测显示3nGT的平均DNA含量(97.09)约为草鱼的平均DNA含量(60.59)及翘嘴红鲌的平均DNA含量(71.31)的一半之和(P<0.05);染色体数目检测结果表明3nGT是染色体数目为72的三倍体;同时还观察到3nGT部分红细胞具有特殊的哑铃型;这些结果表明3nGT是染色体数为72条的三倍体杂交鱼。2.3nGT及其亲本下咽齿的形态进行观察比较。在下咽齿齿式方面,三种鱼的咽齿行数都符合鲤形目1～3行咽齿的结构,但是每种鱼的齿式存在差异;草鱼两行咽齿齿式为2.4-4.2,翘嘴红鲌三行咽齿齿式为1.3.4-4.3.1,3nGT咽齿行数与母本一致,咽齿齿式为3.4-4.3。在下咽齿形态方面,3nGT的齿形偏向于母本草鱼;其咽齿结构为中间型下咽骨和侧扁型齿组合,且咽齿表面带有与母本类似的横纹状沟槽。3.3nGT及其亲本的部分45S r DNA(45S ribosomal DNA)序列和5S r DNA荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)分析。45S r DNA序列分析显示:草鱼与翘嘴红鲌间的ITS1序列相似性为64.5%,ITS2序列相似性为73%,可作为鉴定其杂交种的分子标记;3nGT同时含有双亲的ITS序列,且与亲本对应类型的序列相似度高达99%。草鱼特有5S r DNA探针(180 bp)FISH结果显示:在草鱼中存在一强一弱两个荧光信号,在翘嘴红鲌中无荧光信号,而3nGT中存在一强一弱两个荧光信号,说明3nGT的染色体组是由两套来源于草鱼的染色体和一套来源于翘嘴红鲌的染色体组成。上述研究从分子和细胞水平揭示了3nGT是异源三倍体杂交鱼。4.3nGT全长转录组测序及分析。利用Pac Bio Sequel测序平台对3nGT混样组织(肝脏、肌肉、肾脏、心脏、脑)样品进行全长转录组测序分析,共获得19.0 Gb的测序原始数据,经过ICE聚类和校正后,最终得到一致性序列356,574条,总长度为812,667,881 bp,一致性序列中准确度大于99%的有183,481条,总长度为400,738,289bp;共筛选到1,136个融合基因和39,264个可变剪接基因,并通过实验对其进行了验证,验证结果与测序分析结果一致。综上所述,本文在异源三倍体草鲌(3n=72)杂交鱼制备的基础上,对3nGT及其亲本的外形特征、DNA含量、染色体数目、血细胞形态、下咽齿结构等生物学特性以及全长转录组进行了比较分析,从遗传与表型方面揭示了远缘杂交的重要影响,在鱼类遗传育种方面具有重要的意义。

关键词：远缘杂交异源三倍体 45S rDNA 下咽齿全长转录组

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基于全长转录测序的白掌叶片形成与生长调控基因挖掘

基于全长转录测序的白掌叶片形成与生长调控基因挖掘

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作者：侯志文华南农业大学

学位级别：硕士

白掌是天南星科(Aracea)多年生草本植物,具有重要经济价值和观赏价值。叶片是白掌地上部主要器官和观赏部分,关于白掌叶片形成与生长调控的分子机制尚不清楚。本研究以白掌栽培品种美酒白掌和其无性系变异为材料,测定了叶片形态性状,分... 详细信息

白掌是天南星科(Aracea)多年生草本植物,具有重要经济价值和观赏价值。叶片是白掌地上部主要器官和观赏部分,关于白掌叶片形成与生长调控的分子机制尚不清楚。本研究以白掌栽培品种美酒白掌和其无性系变异为材料,测定了叶片形态性状,分析了变异特点;应用Pac Bio测序平台对叶片生长前期(S1)、快速生长期(S2)和生长后期(S3)进行了全长转录组测序,并将获得的转录本进行Nr、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam和KEGG数据库注释;基于转录组数据,运用RT-q PCR技术并结合Ge Norm、Norm Finder和Best Keeper分析软件对这8个候选基因进行了内参基因稳定性分析,筛选出了适合不同器官和叶片不同生长时期的内参基因;利用生物信息学分析并结合RT-q PCR技术,挖掘调控白掌叶片形成与生长调控的关键基因和相关代谢通路。主要研究结果如下: 1.无性系变异株在叶长、叶宽、叶形指数、叶厚、叶面积和相对叶绿素含量SPAD等叶片主要形态性状与美酒白掌差异达极显著水平,性状变异明显。 2.叶片转录测序获得了44,976条unigene序列,其中95.38%的转录本可以在Nr、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam和KEGG数据库得到注释。叶片三个生长阶段中变异株和亲本品种分析出了3902个差异表达基因。 3.适合不同器官基因表达分析的内参基因为18S RNA和e IF,而适合用于不同生长时期叶片中的内参基因为TUB和GAPDH。 4.分别挖掘出45个植物激素信号途径相关的差异表达基因和179个差异表达转录因子。利用蛋白互作网络结合RT-q PCR技术,初步鉴定了11个与白掌叶片形成与生长调控相关基因SpTCP2、SpTCP3、SpTCP4、SpTCP10、SpTCP14、SpTCP24、SpGRF1、SpGRF2、SpGRF5、SpGRF7和SpGAI。 5.白掌叶片转录组共编码34个TCP家族成员基因,编号分别SpTCP1-SpTCP34,系统进化关系分析结果将SpTCP基因分为两个亚家族:Class I和Class II。结合RT-q PCR分析在美酒白掌和变异株叶片三个生长阶段高表达基因有SpTCP2、SpTCP4、SpTCP18、SpTCP26和SpTCP33,发现这5个SpTCP基因在两者叶片三个生长阶段有着不同表达模式,可能与叶片性状形成与生长中起重要调控作用。 6.利用加权基因共表达网络分析鉴定得到brown模块与白掌叶长呈极显著相关,而KNOX5、b HLH49、b HLH78、假设蛋白AXF4、M型硫氧还原蛋白、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶、铁氧还原蛋白-NADP还原酶和b HLH129等基因是brown模块内的核心基因。

关键词：白鹤芋叶片全长转录组内参基因

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环境DNA技术在红树林底栖生物多样性研究中的初探

环境DNA技术在红树林底栖生物多样性研究中的初探

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作者：朱旭瑶广西大学

学位级别：硕士

环境DNA技术是一项新兴的技术,已在多种生态系统中被应用于生物多样性、入侵物种监控、珍稀物种发现等方面的研究中。本论文通过多种方法比较了红树林土壤中环境DNA的提取效率和纯化效率;完成了3种蚬科的线粒体全基因组序列,为完善宏分... 详细信息

环境DNA技术是一项新兴的技术,已在多种生态系统中被应用于生物多样性、入侵物种监控、珍稀物种发现等方面的研究中。本论文通过多种方法比较了红树林土壤中环境DNA的提取效率和纯化效率;完成了3种蚬科的线粒体全基因组序列,为完善宏分子条形码数据库,本研究将陆续补充红树林大型底栖动物的分子条形码数据。此外我们使用Pac Bio三代测序技术测定了广西红树林的优势底栖动物红树蚬(Gelonia erosa)的全长转录组并进行了分析,为研究其生物学特性提供基础数据。本次研究结果如下:(1)提取高质高量且覆盖度广的环境DNA是建立基于环境DNA技术研究红树林生物多样性结果有效性的第一步。本研究比较了六种提取红树林土壤总DNA的方法以及两种DNA纯化的方法;用针对底栖无脊椎动物、细菌、真菌、植物、线虫等数对通用引物进行PCR扩增,评估不同方法提取和纯化环境DNA的物种覆盖度。结果显示,不同提取方法DNA提取效率存在显著差异,两种方法纯化后DNA的得率也存在差异,但DNA的质量无显著影响。PCR扩增结果显示,六种方法提取的DNA使用细菌和无脊椎动物的引物扩增都可得到目的基因片段,扩增植物对应的Mat K通用引物时,DNeasy Power Soil试剂盒提取的DNA效果最好,不同采样点的红树林土壤的DNA在扩增真菌对应引物时有较大差异,推测与土壤粒径有关。(2)本论文通过Novoseq 6000测序展示了三个软体动物门双壳纲帘蛤目蚬科物种的线粒体全基因组,分别是:红树蚬(Gelonia erosa)、河蚬(Corbicula fluminea)和凹线仙女蚬(Cyrenobatissa subsulcata),其中红树蚬的完整线粒体基因组的长度为15041bp,包括了36个基因,其中12个蛋白质编码基因,22个转移RNA和2个核糖RNA(12S和16S),显示出典型的海洋双壳类动物线粒体基因组成,总体碱基组成A为21.16%、T为46.11%、C为7.73%、G为25%。河蚬的完整线粒体基因组的长度为17910bp,总体碱基组成A为26.1%、T为47.71%、C为9.09%、G为21.57%,凹线仙女蚬完整线粒体基因组的长度为18074bp,总体碱基组成A为26.08%、T为42.9%、C为9.11%、G为21.9%,河蚬和凹线仙女蚬这两个物种的线粒体全基因组包括了37个基因,其中13个蛋白质编码基因,22个转移RNA和2个核糖RNA(12S和16S),相比于红树蚬多了一个蛋白质编码基因ATP8。与红树蚬一致的是,两者也均表现出A+T偏好性。(3)基于Pac Bio三代测序技术的红树蚬全长转录组的测定,测序结果进行SSR分析、CDS预测、Lnc RNA预测、转录本功能注释、转录本定量。结果显示,三代测序获得9.36 Gb Clean data,215636条ROI,87310条全长非嵌合序列,通过使用SMRT Analysis软件的RS＿Iso Seq模块对全长序列进行聚类分析,共获得31881条一致性转录本序列,使用非全长序列校正后得到24491条高质量全长转录本序列和低质量全长转录本序列7390条,并使用二代数据对7390条低质量的序列校正。本研究共得到22749条转录本,预测出9615个SSR、14496个完整CDS区和以及3870个Lnc RNA。

关键词：红树林环境DNA 生物多样性线粒体基因组全长转录组

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基于联合测序的决明中蒽醌类化合物生物合成及调控机制研究

基于联合测序的决明中蒽醌类化合物生物合成及调控机制研究

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作者：邓银西南交通大学

学位级别：硕士

决明(Cassia obtusifolia L)作为豆科决明属植物,其种子被称为决明子,是常用的中药,收录于《中国药典》。决明中富含大黄酚与橙黄决明素等蒽醌类药用成分,然而有关于决明中蒽醌类化合物的生物合成与调控机制研究却报道甚少。本论文首先... 详细信息

决明(Cassia obtusifolia L)作为豆科决明属植物,其种子被称为决明子,是常用的中药,收录于《中国药典》。决明中富含大黄酚与橙黄决明素等蒽醌类药用成分,然而有关于决明中蒽醌类化合物的生物合成与调控机制研究却报道甚少。本论文首先利用HPLC法来测定决明不同组织中大黄酚以及橙黄决明素的含量,结果发现大黄酚以及橙黄决明素主要在决明的种子中进行富集,这为利用高通量测序研究决明蒽醌类化合物在不同组织中的生物合成及其调控机制提供了基础。接下来,我们开展了决明二代和三代转录组联合测序工作即:对决明的根,茎,叶,花,种子五个组织部位分别进行二代测序,将五个组织混合成一个样品F01进行三代测序。5个组织的二代转录组测序数据均不少于6Gb Clean Data,Q30达到85%。通过与8个功能数据库进行比对后发现有98.25%(57,092个)的基因与其中的基因具有同源性,其中GO分类注释与代谢过程有关的基因数为21,114个,在KEGG功能分类中发现了参与次级代谢物生物合成的1214个转录本,其中参与苯丙烷类、类固醇与萜类骨架生物合成的转录本数目分别为:363、79与165,这些转录本可为蒽醌类化合物的生物合成提供生物合成前体。F01样品进行三代测序共获得subreads 4,315,774个,聚合酶序列601,168个,ROI序列282,022个,全长非嵌合序列136,567个,非全长序列114,185个,一致性序列67,222个,最后得到去冗余序列为58,106个。在决明的种子、根、茎、叶和花中分别发现了40,118、41,711、4,388、82,771和45,922个转录本。以FPKM>10为阈值,在决明根、茎、叶、花与种子中筛选出表达丰度较高的基因数分别为7,877、9,023、8,114、9,082与5,870。其中在决明的根、茎、叶、花、种子中特异表达的基因数分别为714、432、889、2,629与658。此外,基于样品的去冗余的序列,F01预测出2,712个可变剪切事件分析预测出40,160个SSR,37,659个完整的CDS以及775个lncRNA。分析决明转录组数据发现可能参与蒽醌类化合物生物合成的若干基因,涉及MVA途径、MEP途径、莽草酸途径以及聚酮途径。经qRT-PCR验证,通过差异表达分析推测ICS、DXS和IPPS可能是蒽醌生物合成途径中的重要调控靶点。将决明中可能参与蒽醌生物合成的CYPs基因与其他植物的85个CYPs基因一起构建系统发育树,推测其可能的生物学功能。筛选得到303个与决明种子形成和发育有关的转录因子,主要包括101个ZF,24个MYB,24个ARF,19个NAC,18个Homeobox,18个bHLH以及15个NF,并通过qRT-PCR与GO分析进行了验证与进一步功能聚类。论文还对与决明抗逆相关的8个Hsp20基因进行表达模式进行分析,这为决明蒽醌化合物的生物合成途径相关基因、决明种子形成与发育相关基因及决明抗逆相关基因的系统研究提供了转录组学数据与理论基础。本论文还对蒽醌生物合成途径中的CoDXS和CoDXR基因的功能以及表达模式进行研究。论文根据决明转录组中功能注释为CoDXS(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶)和CoDXR(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶)的序列来完成OFR的克隆,分别构建原核表达载体pTrc-CoDXS和pTrc-CoDXR在TOP10中进行表达,利用大肠杆菌TOP10的菌斑颜色变化以及对β-胡萝卜素含量的HPLC检测来验证CoDXS和CoDXR基因的功能。同时,对决明CoDXS和CoDXR基因在决明不同在组织以及胁迫条件下的表达模式进行研究,结果表明在不同组织以及不同胁迫条件下,CoDXS和CoDXR基因的表达呈现出的趋势不同,这可能是由CoDXS与CoDXR基因在决明不同组织中以及胁迫条件下参与植物体内信号的接收传导和应答机制过程有所差异引起的。此结果对于进一步研究CoDXS和CoDXR基因调控逆境胁迫的作用以及蒽醌类化合物生物合成途径中的调控机制奠定了基础。

关键词：决明全长转录组转录因子 qRT-PCR 功能鉴定

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NgAgo-gDNA基因组编辑系统的成功及启示

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生物信息学 2016年第3期14卷 167-172页

作者：孙瑜蔡小宁陈德富高山南开大学生命科学学院天津300071 南京晓庄学院南京211171

韩春雨等发明的DNA指导的基因组编辑系统NgAgo-gDNA,比原有的RNA指导的基因组编辑系统CRISPR-Cas9在靶向特异性(防脱靶),反应可控性和基因组编辑范围等方面都有显著的改进。NgAgo-gDNA不是一项简单的改进,是一项具有开拓性的工作,沿着... 详细信息

韩春雨等发明的DNA指导的基因组编辑系统NgAgo-gDNA,比原有的RNA指导的基因组编辑系统CRISPR-Cas9在靶向特异性(防脱靶),反应可控性和基因组编辑范围等方面都有显著的改进。NgAgo-gDNA不是一项简单的改进,是一项具有开拓性的工作,沿着这条研究路线,可以继续开发出更先进的基因组编辑系统。该研究充分体现了生物信息学,特别是大数据挖掘在未来生命科学研究中的重要地位。本文仅从生物信息学角度,谈谈这项研究的价值、意义以及可能引发的相关研究方向。

关键词：基因组编辑 NgAgo CRISPR Cas9 RNAi 全长转录组 PacBio

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基于杂合测序技术的丹参活性成分合成分子机制研究

基于杂合测序技术的丹参活性成分合成分子机制研究

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第一届《药学学报》药学前沿论坛暨2015年中国药学会中药与天然药物专业委员会会议

作者：徐志超罗红梅宋经元陈士林中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所中国中医科学院中药研究所

丹参作为传统中药,其活性成分生物合成的分子机制尚不清楚。本研究首次将第二代和第三代高通量组合测序策略应用于植物全长转录组研究,从组学水平分析药用模式植物丹参的基因可变剪接现象,揭示丹参活性成分生物合成途径及其调控相关基... 详细信息

丹参作为传统中药,其活性成分生物合成的分子机制尚不清楚。本研究首次将第二代和第三代高通量组合测序策略应用于植物全长转录组研究,从组学水平分析药用模式植物丹参的基因可变剪接现象,揭示丹参活性成分生物合成途径及其调控相关基因的差异表达及可变剪接变化规律。构建丹参根不同组织(周皮、韧皮部和木质部)的全长转录组文库,不同大小的文库(<1 kb,1-2 kb,2-3 kb,>3 kb)应用单分子实时测序技术(SMRT,PacBio RS)进行全长转录组分析;周皮、韧皮部和木质部分别构建pair-end文库通过二代Illumina HiSeq2500测序,分析根不同组织丹参酮合成相关的基因差异表达;利用Illumina高质量的短reads对单分子测序低质量的长reads进行校正(LSC);利用二代短reads比对丹参基因组分析丹参转录本的剪接位点(SPLICEMAP);根据剪接位点、校正后高质量的长reads以及丹参基因组数据分析丹参全长转录本及可变剪接信息(IDP)。综合解剖学、化学及分子生物学分析证实,丹参酮生物合成具有组织特异性,其合成与积累的主要部位是丹参根的周皮组织。根周皮丹参酮IIA含量分别是韧皮部和木质部的17倍和185倍;根三个部位转录组差异表达显示参与萜类合成的主要上游基因在周皮中显著高表达;qRT-PCR证实丹参酮合成关键基因(CPS1、KSL1和CYP76AH1)在周皮中显著高表达;基于丹参酮的合成和积累规律,预测15个CYP450s、5个SDRs和1个2ODD参与丹参酮下游的生物合成。同时发现丹参根转录本中约40%的基因存在可变剪接,可变剪接类型多样,且不同可变剪接可能与萜类成分合成调控有关。本研究为阐明丹参酮的生物合成分子机制提供新思路。

关键词：联合测序技术丹参全长转录组丹参酮生物合成可变剪接

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花鲈选择性剪接转录本的筛选及其在盐度调控中的作用

花鲈选择性剪接转录本的筛选及其在盐度调控中的作用

引用

2018年中国水产学会水产生物技术专业委员会第九届学术研讨会暨水产生物技术与绿色发展学术研讨会

作者：田源温海深齐鑫张晓燕樊红缨张凯强李吉方李昀中国海洋大学水产学院山东青岛

基于第三代全长转录组测序技术能够直接读取转录本的全长序列,准确辨别二代测序无法识别的可变剪切、融合基因等信息.盐度是影响鱼类生存、生长发育及各项生理机能最重要的环境因子之一.我们以广盐性鱼类花鲈为研究模型,将 13 个组织的... 详细信息

基于第三代全长转录组测序技术能够直接读取转录本的全长序列,准确辨别二代测序无法识别的可变剪切、融合基因等信息.盐度是影响鱼类生存、生长发育及各项生理机能最重要的环境因子之一.我们以广盐性鱼类花鲈为研究模型,将 13 个组织的RNA混样后进行全长转录组测序,共得到 28,809 条非冗余的全长无嵌合转录本.在此基础上,通过生物信息学分析鉴别得到 10,249 项可变剪切,其中内含子保留(39.9%)为最主要的剪切方式.此外还检测出 1,359 项可选择多聚腺苷酸化,809 条融合转录本,3,112 条LncRNA.利用花鲈的淡水和海水处理组的二代转录组测序数据与全长转录组进行联合分析,筛选得到 518条差异表达的转录本,主要富集在离子转运、能量代谢、信号转导等功能.

关键词：第三代测序技术全长转录组花鲈盐度适应选择性剪接

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