转录组和蛋白质组关联分析解析巴西蕉幼苗响应低温的分子机制

【目的】低温是导致香蕉减产的主要自然灾害之一。基于转录组与蛋白质组关联分析参与香蕉抗寒的相关基因、蛋白及信号、代谢通路调控网络,探讨香蕉抗寒的分子机制。【方法】以巴西蕉为试材,在7℃低温下处理1 d(Cold1)和3 d(Cold3),以28℃培养的巴西蕉为对照（CK）,基于笔者课题组前期获得的蛋白质组数据,利用转录组测序技术检测巴西蕉在低温胁迫下基因调控网络的变化,同时与蛋白质组学数据进行关联分析,共同解析巴西蕉响应低温胁迫的分子机制。【结果】转录组分析结果显示,Cold1 vs CK、Cold3 vs CK和Cold1 vs Cold3三个对比组分别鉴定出11 370、15 460和9 619个差异表达基因,对这些基因的KEGG富集分析发现,差异表达基因在光合作用信号、谷胱甘肽代谢、α-亚麻酸代谢途径和苯丙素生物合成等多个低温胁迫关键信号代谢通路中富集。对部分差异表达基因进行实时荧光定量（qRT-PCR）分析,其中DREB、MAPK和MYB等低温调控关键基因的表达量在低温处理后显著上升,所选20个基因的表达变化趋势与RNA-seq基本相符,证实了RNA-seq的准确性。转录组与蛋白...     

海马齿根系响应盐胁迫的转录组分析

【目的】对盐胁迫下海马齿根系进行转录组测序分析,挖掘海马齿根系耐盐相关基因,为揭示海马齿耐盐的分子机制提供参考。【方法】利用Illumina测序技术对0 mmol/L NaCl （对照组）和400 mmol/L NaCl胁迫处理（盐胁迫处理组）下的海马齿根系进行转录组测序分析,从中筛选出差异表达基因,选取13个基因进行实时荧光定量PCR （qRTPCR）检测,以验证转录组数据的可靠性。【结果】在海马齿根系转录组中共鉴定出305145个转录本,平均长度为622 bp,其中,对照组有146177个长度>300 bp的转录本,盐胁迫处理组有72173个长度>300 bp的转录本;共有65535条Unigenes在Nr、GO、Swiss-Prot、COG和KEGG五大数据库注释成功,占Unigenes总数的52.36%。对照组和盐胁迫处理组共有65535个差异Unigenes,其中,有182个热休克蛋白基因。对照组和盐胁迫处理组间共有24042个差异表达基因,从中选取13个基因进行qRT-PCR检测,结果显示,9个基因表达上调,其余4个基因表达下调,与转录组测序结果一致。24042个差异表达基因中,共有10106个显著差异基因富集到129条代谢通路,其中富集程度排名前10的代谢途径为核糖体、次级代谢生物合成、RNA转运、内吞作用、剪接体、甘油磷脂代谢、内质网加工、吞噬、醚脂类代谢和植物-病原体相互作用,参与盐胁迫相关的硫代谢、脯氨酸积累、活性氧（ROS）代谢、与盐胁迫相关的钙信号通路和过氧化氢代谢等途径的差异基因上调。【结论】在盐胁迫下海马齿差异表达基因如小分子量热激蛋白基因、抗氧化酶相关基因及与离子交换相关基因发挥了重要调控作用。     

基于转录组测序的苦瓜皂苷合成相关基因的鉴定和分析

【目的】皂苷是苦瓜果实苦味的主要来源,具有降血糖、抗癌等多种药用价值。鉴定和挖掘参与调控苦瓜皂苷生物合成的代谢通路及基因,为进一步深入解析苦瓜皂苷形成的分子机制提供参考。【方法】以苦瓜高代自交系GK24为试验材料,分别在子房期（T1）、幼果期（T2）、商品果期（T3）和完全成熟期（T4）取果实组织,通过香草醛-冰醋酸法测定不同时期的苦瓜皂苷含量,利用转录组测序的方法鉴定差异表达基因。【结果】从T1到T4,苦瓜内源皂苷含量随着果实发育而呈现显著下降的趋势。转录组测序共鉴定到17 504个基因,在T1-vs-T2、T2-vs-T3和T3-vs-T4三组比较中,下调表达基因数量均高于上调表达基因数量。GO富集分析表明含磷复合物代谢过程、驱动蛋白复合体和2-琥珀酰-6-羟基-环己二烯-1-羧酸合成酶活性分别是生物过程、细胞组分及分子功能模块最显著富集的条目。KEGG分析显示全局与概述图谱、碳水化合物代谢和氨基酸代谢是3组比较中共同的最显著富集的代谢通路。根据表达模式可将基因划分为20个模块,其中profile 0中基因的表达量从T1到T4逐渐降低,与苦瓜果实发育过程中皂苷含量变化规律一致。从p...     

抗氟苯虫酰胺小菜蛾差异表达基因及其通路

【目的】随着氟苯虫酰胺等双酰胺类杀虫剂的广泛应用,小菜蛾（Plutella xylostella）对该类药剂的抗性愈发突出。研究旨在从转录组水平研究小菜蛾对氟苯虫酰胺的抗性机制,明确小菜蛾对氟苯虫酰胺产生抗性的关键基因及通路,为揭示小菜蛾对氟苯虫酰胺的抗性机制打下基础。【方法】以室内筛选的小菜蛾抗氟苯虫酰胺品系（Rh28）、田间抗性种群（Rz36）和敏感品系（S）为材料,通过转录组测序技术（RNA-Seq）,获得抗性小菜蛾品系/种群在转录水平上的差异表达基因及抗性显著上调表达基因,采用基因本体（GO）显著性富集分析及京都基因与基因组百科全书数据库（KEGG）富集分析,确定差异表达基因具有的主要生物学功能及其参与的主要生化代谢和信号转导途径。【结果】通过将不同抗性品系/种群与敏感品系的RNA-Seq数据对比,获得数量不等的差异表达基因。将差异基因富集的生物学过程（biological process）和信号通路（pathway）进行GO分析,发现其主要集中于对刺激物的反应（response to stimulus）、催化活性（catalytic activity）和代谢过程（metabolic process）等条目中;而KEGG分析发现,差异基因主要集中于代谢通路（metabolic pathway）中,基因数量占比最高,为17.84%。通过统计分析进一步获得了抗性显著上调表达基因,并对其中218个基因开展了GO分析,其仍然主要集中在代谢过程、对刺激物的反应和生物调节（biological regulation）等条目中;通过对抗性显著上调基因进行KEGG分析,发现其仍主要集中在代谢通路中,其中谷胱甘肽-S-转移酶、细胞色素P450解毒酶及参与昆虫多种生理反应的热激蛋白（Hsp）超基因家族等基因的表达量均显著上调。通过聚类热图分析发现,显著表达上调的基因较多集中在内质网上蛋白质的加工（protein processing in endoplasmic reticulum）、酪氨酸代谢（tyrosine metabolism）、咖啡因代谢（caffeine metabolism）和Wnt信号通路（Wnt signaling pathway）中。【结论】获得了小菜蛾抗氟苯虫酰胺差异表达基因及抗性显著上调表达基因,其主要富集于代谢过程、应激反应及对刺激物的反应等条目中,这些基因的相互协同调控是小菜蛾对氟苯虫酰胺产生抗性的重要机制。     

持续感染口蹄疫病毒VP1蛋白对细胞转录组的影响

【目的】通过转录组测序（RNA-Seq）方法分析持续感染口蹄疫病毒结构蛋白VP1诱导的PK-15细胞基因表达谱的变化,探索VP1蛋白对宿主细胞信号通路的影响。为后续开展VP1影响FMDV持续感染相关机制研究提供基础数据和理论支持。【方法】PK-15细胞分别转染pCAGGS-HA（对照载体）、pCAGGS-HA-Pi-VP1质粒,转染36 h后,Western blot检测VP1蛋白表达,同时提取两组细胞总RNA进行转录组测序（每组3个重复,2组6个样本）。将测序所得的序列进行过滤比对,获得差异表达基因后,对差异表达基因进行了生物信息学分析。采用qRT-PCR验证关键差异表达基因的表达。【结果】RNA-Seq共鉴定出3 376个差异表达基因（DEGs）|log2(Fold Change)|>0和padj<0.05,其中上调基因1 744个,下调基因1 632个。许多参与免疫反应和炎症的效应基因差异表达。GO和KEGG富集分析显示,差异基因GO条目绝大部分与核糖体有关,而KEGG富集中涉及了与天然免疫相关的信号通路,如TNF信号通路、Toll受体信号通路。【结论】pCAGGS-...     

稻曲病菌分生孢子高产突变体A2588的T-DNA 插入位点侧翼基因分析

【目的】克隆稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）分生孢子高产突变菌株A2588的T-DNA插入突变基因,解析该基因在稻曲病菌分生孢子形成中的功能,为进一步揭示稻曲病菌的分生孢子形成机制提供理论基础。【方法】测定A2588的产分生孢子能力、孢子萌发率、菌丝直线生长能力和热敏感性等生物学特性,利用hiTAIL-PCR、RACE和半定量PCR等方法克隆T-DNA插入突变基因,并结合生物信息学方法分析T-DNA插入导致分生孢子产量提高的分子机理。【结果】与稻曲病菌野生型菌株70-22相比,突变菌株A2588在PS培养液中产生数量为10倍以上的分生孢子,在MM培养液中产生数量约20倍的分生孢子,其在PS培养液中培养的菌球较为致密;在PSA和MM固体培养基上A2588产孢周期较短,孢子萌发率较低,虽然菌丝生长速度无明显差异,但热处理后菌丝不能恢复正常生长速率。hiTAIL-PCR和RACE法克隆了A2588中T-DNA侧翼基因,并利用RT-PCR检测侧翼基因表达水平,结果表明T-DNA侧翼基因spo76表达水平下降,进一步分析发现T-DNA可能插入至spo76的启动子区域,从而破坏了该基因启动子的部分功能。【结论】稻曲病菌突变菌株A2588中,T-DNA插入导致spo76启动子功能部分缺失,spo76表达水平下降,可能使A2588产孢周期缩短,并产生更多分生孢子。     

转录组测序揭示不同生长速度番鸭胸肌组织的基因表达差异

【目的】利用转录组测序技术分析不同生长速度番鸭的基因表达差异，挖掘影响番鸭生长性能的基因与信号通路，为阐明生长性能差异的遗传机制提供理论基础。【方法】选取不同生长速度两尾样番鸭的胸肌组织进行转录组测序，采用无参考基因组的分析手段对测序结果进行分析，获得差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs）。利用 Blast2 GO 软件对 DEGs 进行功能富集分析，利用 KAAS 网站进行 DEGs 的通路富集分析。【结果】转录组测序分析结果显示，快速生长型番鸭与缓慢生长型番鸭相比共有 186 个显著 DEGs，其中 49 个表达量上调，137 个表达量下调。这些 DEGs 主要富集在磷脂酰肌醇三激酶 - 丝氨酸 / 苏氨酸激酶（PI3K-AKT）信号通路、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路和腺苷酸激活蛋白激酶（AMPK）信号通路。【结论】PI3K-AKT、MAPK、AMPK 这 3 条信号通路是控制番鸭机体生长发育的重要调节信号通路。     

UV-C处理穿心莲转录组分析及穿心莲内酯合成相关基因挖掘

【目的】对紫外线C（UV-C）处理的穿心莲叶片进行转录组测序分析,挖掘穿心莲内酯合成相关基因,为深入探究穿心莲内酯合成相关基因的调控机制和生物学功能提供理论参考。【方法】选用生长60 d的穿心莲幼苗为材料,经UV-C照射2 h后,利用Illumina HiSeq二代测序平台进行转录组测序,并结合生物信息学软件和实时荧光定量PCR （qRT-PCR）对所得序列进行功能注释和相对表达水平验证,挖掘响应UV-C的穿心莲内酯合成相关基因。【结果】共注释到21545个穿心莲基因,有2137个基因呈显著差异表达模式,其中,1147个基因显著上调表达,990个基因显著下调表达。GO功能注释结果显示,UV-C处理造成了氧化胁迫,线粒体氧化磷酸化电子传递链的NADH脱氢酶基因上调表达。KEGG代谢通路富集结果显示,二萜类物质穿心莲内酯的前体（E,E,E）-香叶基香叶基二磷酸（GGPP）合成途径[甲羟戊酸（MVA）途径和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（MEP）途径]差异表达基因显著富集。转录组测序结果和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测结果均显示,MVA途径的4种合成酶基因HMGS（CXN00016849）、HMGR（CXN00000058）、MVK（CXN00002900）和MVD（CXN00004398）及GGPP合成关键酶基因FPS的表达量显著上调;MEP途径中,仅DXS（CXN00013302）的表达量显著下调。蛋白互作预测结果显示,2个途径中的差异表达基因编码蛋白之间存在互作,HMGS与CYP71家族成员之间,以及FPS1与UGT71、UGT73和UGT76之间的互作网络丰富。【结论】 UV-C照射调控穿心莲重要生命进程,其中,次生代谢、氧化磷酸化、光合作用等途径基因转录本的相对表达量呈UV-C特异性响应模式。合成穿心莲内酯前体GGPP的细胞质MVA途径基因显著上调表达,推测UV-C诱导穿心莲内酯合成的主要场所为细胞质。穿心莲MVA途径基因及CYP71、UGT71、UGT73和UGT76可作为穿心莲内酯合成途径研究的候选分子靶标。     

寄生疫霉菌侵染拟南芥相关microRNA靶标调控网络分析

【目的】分析寄生疫霉菌侵染胁迫下拟南芥表达的microRNA,为探明microRNA对应靶标基因的调控网络及其可能的病理学和生物学功能奠定基础。【方法】以寄生疫霉菌(Phytophthora parasitica)和模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,鉴定在病菌侵染胁迫下拟南芥表达的microRNA,构建其靶标调控网络,并进行Gene Ontology和蛋白质结构域富集分析。【结果】在寄生疫霉菌侵染拟南芥的Solexa测序文库中鉴定39条拟南芥microRNA,筛选出了5个转录因子相关的调控网络;Gene Ontology富集结果表明,在生物学过程中,转录调控相关的基因显著富集;蛋白质结构域富集结果表明,靶基因中转录因子显著富集。【结论】拟南芥响应寄生疫霉菌microRNA靶标基因的功能主要集中在转录因子的调控功能上。     

利用RNA-Seq发掘玉米叶片形态建成相关的调控基因

【目的】叶片宽度和长度等叶形特性是决定植株形态,进而影响种植密度的重要农艺性状,通过转录组测序技术筛选并挖掘玉米叶片形态建成相关的代谢路径及调控基因,为深入认识叶片发育的分子机理和鉴定叶宽、叶长候选基因奠定基础。【方法】以极端窄叶自交系NL409和宽叶自交系WB665为材料,利用RNA-Seq技术鉴定7叶期第七片叶近基部的差异表达基因（DEGs）,通过生物信息学分析,筛选与叶片发育密切相关的代谢通路,利用qRT-PCR验证不同激素路径叶形相关基因的表达结果,并结合启动子区域的序列差异挖掘叶形功能基因。【结果】分析对照（WB665）和样品（NL409）高通量测序结果,在叶宽形成关键部位共筛选出5 199个DEGs,其中,2 264（43.55%）个基因表达上调,2 935（56.45%）个基因下调表达,下调基因明显多于上调基因;GO功能富集分析表明,差异基因主要富集在细胞膜相关的细胞组分中,涉及代谢过程和细胞响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因主要参与到核糖体、植物激素信号转导、苯丙烷类代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等过程,其中核糖体、植物激素信号转导、鞘脂类代谢下调表达基因较多的路径与叶片发育密切相关。核糖体路径富集到多个PRS（PRESSED FLOWER）基因,分析发现PRS13（PFL2）可能在调控窄叶发育过程中发挥重要作用。鞘脂代谢路径富集的基因几乎全部下调表达,引起抑制叶片发育的AP1（APETALA1）类和MAPK（Mitogen-Activated Protein Kinase）类基因上调,以及促进叶片发育的LFY（LEAFY）下调,与窄叶发育受抑制的表型一致。植物激素信号转导路径富集到的油菜素内酯（BR）响应基因和赤霉素（GA）代谢基因下调,细胞分裂素（CTK）和大部分生长素（Auxin）响应基因上调,与窄叶中DELLA蛋白基因上调表达,抑制GA并促进CTK基因表达的作用模式一致。通过qRT-PCR对18个叶片发育相关基因进行分析,结果表明,其表达趋势与转录组结果一致,分析发现BR相关的ROT3、Auxin相关的NAL7-like、AGO7-like以及TCP类转录因子CYC/TB1等基因与窄叶的形成密切相关。【结论】明确了一些与玉米叶片发育密切相关的代谢路径,还发现植物激素间的动态平衡对叶片发育有着重要影响,尤其是生长素与油菜素内酯、细胞分裂素与赤霉素之间的相互作用对调控叶片形态可能发挥重要作用。     

铜胁迫下的西瓜食酸菌转录组分析

【目的】分析西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)在铜胁迫下转录水平的响应特征,研究对其抗铜系统和抗铜机制,为进一步解析西瓜食酸菌的铜耐受分子机制积累数据。【方法】以西瓜食酸菌亚群I的抗铜菌株FC440铜胁迫和无胁迫培养下的菌体为材料,提取RNA并利用RNA-Seq技术获取细菌对铜胁迫的应答数据,分析数据质量、差异表达基因的类型、KEGG富集与Pathway注释、GO富集分析等转录组水平特征,并进行qPCR验证。【结果】共获得6个转录组文库,总数据量23.6 Gb;该细菌共有4 344个基因表达,其中有466个基因差异表达(上调266个,下调200个);差异表达的基因显著富集于ABC转运系统的跨膜转运、双组分系统通路的信号转导以及氨基酸代谢等约9大通路;基因表达趋势与转录组测序数据的趋势一致。【结论】铜胁迫下谷氨酸、谷胱甘肽等氨基酸代谢在西瓜食酸菌抗铜胁迫中发挥重要作用;双组分系统参与西瓜食酸菌对铜离子胁迫的响应且受到负调控;该菌中可能存在包含ABC转运体的跨膜转运、氧化还原反应、胞内束缚沉淀等多种系统互作的抗铜机制。     

水稻幼苗响应褐飞虱和稻瘿蚊的转录组分析

【目的】筛选出同时响应褐飞虱和稻瘿蚊取食的基因,揭示水稻幼苗应对2种害虫时基因表达层面的差异,为后续挖掘广谱抗虫基因和解析水稻抗虫机制打下理论基础。【方法】以水稻品种9311为供试植物,分别对15日龄的水稻幼苗进行褐飞虱和稻瘿蚊接虫处理,观测幼苗表型,并通过转录组测序技术分别对褐飞虱接入后24 h和稻瘿蚊接入后7 d的水稻幼苗进行转录组测序。以水稻日本晴基因组作为参考基因组进行对比,利用FPKM法计算基因表达量,设定参数（|log₂ FC|>1且P<0.05）筛选差异表达基因。结合基因差异表达分析和功能富集分析,研究水稻响应2种害虫的机制异同点。【结果】鉴定出响应褐飞虱取食的差异表达基因3963个,响应稻瘿蚊取食的差异表达基因1206个,有251个差异表达基因同时响应2种害虫,其中108个具有相同表达模式,143个具有相反表达模式。GO功能注释分析表明,褐飞虱取食显著影响植物体内细胞壁合成和缺水响应,而稻瘿蚊取食则对植物光合作用的影响更显著,具有相同表达模式的差异表达基因主要富集在光合作用、水杨酸合成、茉莉酸信号转导和伤害响应等生物学功能,而具有相反表达模式的差异表达基因仅富集在乙醛酸循环。KEGG信号通路富集分析表明,褐飞虱和稻瘿蚊取食均显著影响植物体内次生代谢物的合成,相同表达模式的差异表达基因富集到MAPK信号通路、植物激素信号转导通路及光合作用等6个通路,而相反表达模式的差异表达基因没有富集的通路。【结论】水稻应对褐飞虱和稻瘿蚊的基因表达调控存在相同点和不同之处,共响应2种害虫的调控通路可能在水稻抗虫过程中发挥重要作用。     

水稻颖花开放前浆片转录组变化

【目的】水稻颖花开放是由其基部的一对浆片吸水膨大所启动。测序技术的发展为从细胞整体水平研究浆片对颖花开放的分子响应,从而对掌握浆片调控颖花开放的内在分子机制提供更为快速、有效的方法。【方法】以常规籼稻品种中早25为材料,应用Illumina测序技术对水稻颖花开放前12 h和临开放前1 h 2个时间点的浆片转录组进行测序,将所得高质量的序列（clean reads）与籼稻9311参考序列比对,获得唯一比对上某一参考基因匹配的reads（unique reads）,采用RPKM法计算基因表达量,并在此基础上以FDR≤0.001和|log₂Ratio|≥1为条件筛选出两样本间差异表达的基因,通过与Gene Ontology（GO）数据库、KEGG pathway数据库以及联合蛋白质数据库中的UniProtKB等数据库比对注释差异表达基因的功能和可能参与的分子调控途径。【结果】从水稻颖花开放前12 h和临开放前1 h 2个时间点的浆片转录组中分别检测到有26 369和26 157个表达基因,2个时间点的转录组之间存在3 924个差异表达基因,其中2 623个基因呈现下调表达和1 301个基因呈现上调表达,有105个基因表达差异倍数高达100倍以上（即|log₂Ratio|≥6.7）。GO分析结果表明被注释分子功能的差异基因有1 624个,其中21.7%基因具有离子结合活性、10.3%具有氧化还原酶活性、5.4%具有转运活性。富集于生物学过程的差异基因有1 313个,其中15.0%的差异基因参与定位、12.4%参与运输、4.7%参与碳水化合物代谢、4.5%参与脂类代谢。Pathway显著性富集分析发现有2 229个差异基因参与了123条代谢途径,其中,富集基因数目较多的途径主要包括次生物质生物合成（399个）、植物激素信号转导（152个）、核苷酸代谢（146个）以及淀粉和糖代谢（64个）等路径。花前1 h浆片中特异表达且唯一比对上基因的reads数（Uniq-reads_ num）超过30的基因的功能主要涉及细胞壁重塑、质膜的稳定性、能量代谢、基因转录调节以及信号转导等生命活动。茉莉酸及其类似物对水稻颖花开放有强烈的诱导效应,差异表达基因中有16个基因参与了茉莉酸生物合成途径以及11个基因参与了茉莉酸的信号转导过程,且随着颖花开放时间的临近,多数基因表达水平显著提高。【结论】获得颖花开放前12 h和临开放前1 h浆片中差异表达基因的表达变化模式及其功能信息,发现参与调控碳水化合物代谢与运输、细胞能量代谢、细胞壁结构修饰以及茉莉酸等激素代谢与信号转导等生理过程的基因在颖花临开前被强烈诱导或抑制表达,提示这些基因与浆片细胞吸水膨大调控水稻颖花开放密切相关。     

基于RNA-Seq的稻瘟病菌Δznf1突变体的表达谱分析

【目的】稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻稻瘟病是威胁全球水稻生产的重要病害之一,而该菌附着胞介导的侵染又是病害循环的重要环节。在前期的研究中发现一个编码C_2H_2锌指结构的转录因子基因ZNF1,参与稻瘟病菌附着胞形成、穿透和致病过程,论文旨在从转录水平上了解受Znf1调控的基因及其调控机理,为深入研究稻瘟病菌致病分子机理提供基础数据。【方法】利用RNA-Seq技术对稻瘟病菌野生型菌株Guy11和突变体Δznf1的营养菌丝体进行表达谱测序,采用FPKM法计算基因表达量,以FDR≤0.001且log2 ratio(Δznf1/Guy11)≥1为筛选标准,获得Δznf1中差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs);通过与Gene Ontology(GO)数据库和KEGG Pathway数据库比对,获得差异基因可能的生物学功能和参与的分子调控途径。为了更详细地研究受Znf1调控的基因,在同样的条件下,利用RNA-Seq技术对稻瘟病菌丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)编码基因PMK1的缺失突变体进行表达谱分析,通过对Δznf1和Δpmk1中的差异表达基因进行比较,筛选受Znf1和Pmk1共同调控的基因,并与前人的研究数据比较,分析获得在稻瘟病菌附着胞发育阶段上调表达但在Δznf1和Δpmk1中同时下调表达的基因。【结果】与野生型Guy11相比,Δznf1中共有709个差异表达基因,其中上调表达的有299个,下调表达的有410个;GO功能富集分析显示差异表达基因归类到生物学过程、细胞组分和分子功能上的基因数目分别有118、299和308个;KEGG Pathway富集分析显示,这些差异表达基因主要参与代谢途径、次生代谢物质生物合成、甘油磷脂代谢等。一些已知的稻瘟病菌致病相关基因,如LPP3、HOX7、PBS2、MPG1等,在Δznf1中表达水平下调。与Δpmk1中差异表达基因比较发现,Δznf1中约56%的差异表达基因同时也受Pmk1调控。其中,编码isotrichodermin C-15羟化酶的3个基因MGG_03825、MGG_02329和MGG_08498,在Δznf1和Δpmk1中的表达水平均显著下调。此外,在附着胞阶段上调表达的48个基因,在Δznf1和Δpmk1中同时下调表达,表明这些与附着胞形成可能相关的基因直接或间接受Znf1和Pmk1调控。采用q RT-PCR方法随机检测10个基因的表达情况,结果与RNA-Seq数据基本一致,说明本试验RNA-Seq数据的可靠性。【结论】RNA-Seq分析获得了受Znf1调控的基因信息和可能的生物学功能。一些与稻瘟病菌致病相关的基因受Znf1调控。此外,与Pmk1类似,一些在附着胞阶段上调表达的基因也同时受Znf1调控。结果可为进一步研究Znf1下游基因调控网络提供信息。     

谷子萌发吸水期关键代谢途径的筛选与分析

【目的】谷子适应性强,抗旱耐瘠,是起源于中国的重要作物。通过转录组测序技术分析谷子萌发不同吸水期的转录组差异,以期获得谷子萌发过程中的差异表达基因,寻找调控谷子萌发的重要代谢途径和代谢物。【方法】以晋谷20为材料,构建谷子萌发过程中开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期的cDNA文库,进行转录组分析;采用K-Means开展基因表达聚类分析;利用DESeq筛选差异表达基因;通过COG、GO、KEGG等对差异表达基因进行功能注释;利用KEGG富集挖掘不同吸水期调控种子萌发的关键代谢途径和关键基因;并采用qRT-PCR验证其可靠性;用HPLC分析关键代谢物含量。【结果】转录物测序分析获得谷子萌发开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期覆盖整个基因组的基因表达谱,共获得33 643个基因,识别9个具有不同表达模式的共表达基因簇。比较种子萌发的开始快速吸水期与滞缓吸水期、滞缓吸水期与重新大量吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期,分别筛选出3 893、4 612和8 472个差异表达基因。KEGG富集分析表明,3个比较的差异表达基因都显著富集到phenylpropanoid biosynthesis、phenylalanine metabolism、starch and sucrose metabolism代谢途径;开始快速吸水期与滞缓吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期的差异表达基因还显著富集到plant hormone signal transduction途径。并且3个比较中富集到phenylpropanoid biosynthesis和phenylalanine metabolism代谢途径的差异表达基因数都最多,其中过氧化物酶基因（peroxidase）比例最高。通过qRT-PCR对4个苯丙烷生物合成途径相关基因的分析表明,其表达趋势与转录组分析结果基本一致,其中,4-香豆酸-CoA连接酶3（4-coumarate-CoA ligase 3）在谷子种子中存在已形成mRNA,萌发吸水过程中呈先下调后上调再下调的表达趋势。苯丙烷类相关代谢物含量分析显示,芥子酸在种子中大量储备,在萌发过程中呈下调趋势;阿魏酸、对香豆酸和咖啡酸呈先上调后下调趋势。【结论】谷子萌发过程中,不同吸水期的差异表达基因显著与苯丙烷生物合成途径和苯丙氨酸代谢途径相关;其上游基因4-香豆酰-辅酶A连接酶和下游基因过氧化物酶家族成员在谷子萌发响应水分过程中发挥调控作用;中间产物芥子酸可能参与种子的休眠与萌发。     

谷子萌发期响应干旱胁迫的基因表达谱分析

【目的】谷子是一种耐旱作物,通过二代测序技术获得大量的谷子萌发期响应干旱胁迫的差异基因,进而挖掘谷子萌发期抵御干旱的关键基因及其相关的分子机制。【方法】以晋谷45为材料,谷子萌发期分别用18%PEG-6000干旱胁迫（处理组）和蒸馏水（对照组）处理种子并测定1、10和18 h种子的SOD、POD和CAT活性。SOD活性用氮蓝四唑（NBT）法测定,POD活性用愈创木酚法测定,CAT活性用比色法测定;对萌发10和18 h种子的对照组和处理组构建cDNA文库并进行差异基因表达谱分析;利用Bowtie将reads比对到参考基因组,采用RSEM对bowtie的比对结果进行表达量估计;使用DESeq进行差异表达基因分析;利用NR、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO在线数据库对差异基因进行功能注释,挖掘调控谷子萌发的关键基因;利用qRT-PCR验证测序结果的可靠性。【结果】处理组的SOD活性整体比对照组高,而POD活性和CAT活性与之相反;随着萌发时间的变化,SOD活性在不断地增加,但CAT和POD活性逐渐减小。基因表达谱序列与所选参考基因组序列高度一致,基因表达呈现出高度不均一性。通过高通量测序最后获得35 470个基因,以RPKM≥0.01为筛选标准,对照样本中分别筛选出24 030和24 486个表达基因,PEG干旱胁迫处理10和18 h的样本分别筛选出24 019和23 877个表达基因;差异表达基因分析表明,谷子萌发10和18 h分别筛选出456和545个差异基因,其中87和267个上调表达基因,369和278个下调表达基因;GO功能显著性富集分析表明,差异基因主要涉及代谢过程,细胞进程和响应刺激;KEGG富集分析表明,差异基因参与到苯丙烷代谢和植物激素信号转导过程;通过qRT-PCR对5个差异基因在干旱胁迫下种子萌发时的表达分析表明,其表达趋势与表达谱分析结果基本一致。【结论】差异表达基因广泛涉及到糖、蛋白质、核酸等生物大分子代谢、次生代谢和能量代谢等过程;SnRK2和PAL可能在干旱胁迫下调节种子的萌发。     

转录组学分析意大利蜜蜂脑部哺育行为相关基因

【目的】意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica）哺育行为在维护蜂群稳定和生产蜂王浆方面发挥重要作用。本研究通过人工组建蜂群获得相同日龄的哺育蜂和采集蜂,筛选出排除日龄因素干扰后哺育蜂脑部与哺育行为密切相关的差异表达基因,揭示哺育蜂脑部调控哺育行为的分子网络。【方法】通过人工组建蜂群的方法获得3日龄工蜂、10日龄哺育蜂和采集蜂、21日龄哺育蜂和采集蜂,解剖各组工蜂头部获得脑组织样本,应用RNA-seq技术对5组脑部样本（3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂）中基因表达量进行转录组测序的全面分析,筛选出哺育蜂脑部哺育行为密切相关的差异表达基因,并对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。同时利用实时荧光定量PCR（qPCR）对随机选取的4个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】RNA-seq分析筛选得到32个与哺育蜂哺育行为密切相关的差异表达基因,这些基因在10日龄哺育蜂脑中表达量均显著高于3日龄工蜂、10日龄采集蜂、21日龄采集蜂,且在21日龄哺育蜂脑中的表达量也显著高于21日龄采集蜂。GO富集分析发现上调差异表达基因主要参与氧化还原酶活性、气味结合、跨膜运输等功能。KEGG富集结果显示,上调的差异表达基因主要参与蛋白质代谢（核糖体）、能量代谢（氧化磷酸化、碳代谢、三羧酸循环、淀粉和蔗糖代谢、氮代谢、其他聚糖降解通路）、信号转导（Toll和Imd信号通路、光传导、鞘脂代谢）、消化作用（溶酶体）,其中显著性富集在鞘脂代谢和其他聚糖降解通路。qPCR结果显示3个上调差异表达基因（LOC409709、LOC551813、LOC409708）和1个下调差异表达基因（LOC551165）表达模式的检测结果与测序数据一致。【结论】通过对3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂5组样本脑部进行全面分析,获得相同日龄哺育蜂和采集蜂脑部基因的转录组图谱,分析得到了脑部哺育行为相关的32个上调差异表达基因。哺育蜂脑部的差异表达基因主要通过信号转导和能量代谢等途径调控哺育蜂的哺育行为。     

低氧—复氧胁迫下脊尾白虾鳃组织差异表达基因趋势分析

【目的】探究脊尾白虾（Exopalaemon carinicauda）鳃组织在渐变式低氧—复氧胁迫下的分子调控机制,为今后开展脊尾白虾耐低氧品系（种）的选育提供理论指导。【方法】通过模拟自然低氧环境的形成过程,分别于低氧处理0（对照）、3和6 h及复氧后1和8 h采集脊尾白虾鳃组织,利用Illumina HiSeqTM 4000测序平台进行转录组测序分析,经过滤和Trinity组装获得Unigenes,选取Nr、Swiss-Prot、KEGG和COG/KOG等数据库进行注释分析,在Omicsmart平台上完成差异表达基因筛选及其表达趋势分析,然后进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析,并随机选取5个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证。【结果】脊尾白虾鳃组织样本转录组测序数据经过滤后的Cleanreads进行Trinity组装共获得93227条Unigenes,其长度范围在201~35402 bp,平均长度为834 bp,N50长度为1352 bp。通过组间两两比较分析,共鉴定出4750个差异表达基因,其中上调差异表达基因3557个、下调差异表达基因2829个;超过50%的差异表达基因被显著富集到6种基因表达趋势模式中（P<0.01）,具体表现为:Profile 0模式富集到415个基因,Profile 5模式富集到201个基因,Profile 11模式富集到371个基因,Profile 13模式富集到841个基因,Profile 17模式富集到387个基因,Profile 18模式富集到411个基因。6种基因表达趋势模式中的差异表达基因被注释到代谢进程、细胞进程、单一有机体进程、细胞、细胞零件、大分子复合物及催化活性等GO功能条目上;而KEGG信号通路富集分析结果显示,以Profile 13模式中的差异表达基因富集到最多信号通路（86条）,其中呈显著富集的有8条,分别为核糖体、碳代谢、氧化磷酸化、氨基酸生物合成、内质网蛋白质加工、糖酵解/糖异生、谷胱甘肽代谢和蛋白输出。【结论】脊尾白虾鳃组织在受低氧胁迫早期通过合成蛋白质及提高代谢能力来抵御低氧环境,随着低氧胁迫时间的延长,物质合成和能量代谢活动均显著下降;但在复氧后随着复氧时间的延长,其蛋白质合成和能量代谢水平又逐渐升高恢复至常氧水平。