BSA-Seq结合RNA-Seq技术挖掘大豆叶片提前黄化衰老基因

大豆产量与其生殖生长的持续时间呈正相关,延缓其开花后叶片的衰老,提高其生理功能,有利于增加植物的粒重。叶片黄化是植物衰老的显著特征之一。关于在大豆鼓粒后期叶片黄化的研究鲜见报道。本研究对鼓粒后期叶片提前黄化突变体ly和野生型ofc杂交组合进行遗传分析,结果表明,大豆鼓粒后期叶片提前黄化性状受单隐性核基因控制。通过BSA-Seq在19号染色体得到一个2.23Mb的初定位区间,经开发标记图位克隆后将区间缩短至1.75 Mb,区间内有219个基因,再结合RNA-Seq分析,得到了区间内12个候选基因,其中有4个SNP变异基因和8个差异表达基因。本研究结果为大豆鼓粒后期叶片黄化衰老基因的克隆奠定了基础。

基于RNA-Seq技术对不同品种猪排卵前卵泡差异表达基因的筛选与注释

[目的]筛选淮猪和大约克猪排卵前卵泡组织差异表达基因。[方法]采集淮猪和大约克猪各3头的排卵前卵泡,提取RNA,个体独立建库。采用RNA测序技术以及GO和pathway方法对所获序列进行显著性富集分析。[结果]测序后,获得的淮猪clean reads数分别为85958912、91701082、84448828,其中有效Reads数分别达到98.39%、98.59%、96.04%;获得的大约克猪clean reads数分别为87914166、80480542、85994612,其中有效reads数分别达到98.61%、96.95%、98.80%,测序饱和度良好(证明测序数据真实可靠)。结果表明,筛选到上调基因67个,下调基因54个。GO和Pathway分析发现,差异表达基因富集在繁殖过程、生长过程和代谢过程及WNT信号通路、卵巢类固醇生成通路和类固醇生物合成通路等。[结论]获得了猪排卵前卵泡基因表达谱,并筛选到与繁殖性状相关的关键候选基因。

基于RNA-seq对复合益生菌作用于肉鸡回肠中新转录本预测及可变剪接、SNP分析

为分析复合益生菌饲喂肉鸡回肠转录组中的新转录本预测、可变剪接事件和SNP,选择200只1日龄黄麻肉鸡随机分为2组,每组5个重复,每个重复20只。对照组正常饮水,益生菌组饮用水中补充1%复合菌制剂,试验分为生长前期(1~21 d)、后期(22~42 d)两个阶段。42日龄时进行肉鸡屠宰试验,取对照组和益生菌组回肠各3个样本进行转录组测序。对测序数据进行分析,共发现1047个新基因,20176个新转录本,276个新基因在GO数据库中得到归类注释。对转录组数据进行可变剪接分析,外显子跳跃(SE)占可变剪接类型的比例最高,共筛选到1131个显著的差异剪接基因,在外显子跳跃(SE)、第一个外显子可变剪接(A5SS)、最后一个外显子可变剪接(A3SS)、外显子选择性跳跃(MXE)、内含子滞留(RI)事件中鉴定到的差异剪接基因数分别为588、139、176、136、92。对获得的差异剪接基因进行GO富集分析,主要富集在代谢和免疫GO term。KEGG富集到了胞吞作用、MAPK信号通路等。在各样品中大多数碱基取代均为转换大于颠换,其中转换单核苷酸多态性(SNP)所占百分比为73.53%~73.94%;颠换型SNP所占百分比为26.05%~26.47%。试验对对照组、益生菌组肉鸡的回肠进行了RNA-seq测序分析,为发掘复合益生菌作用于肉鸡回肠中的可变剪接事件提供基础,为进一步了解复合益生菌作用于肉鸡回肠中新转录本的发现和SNP位点提供了数据支撑。

基于注意力Seq2Seq神经网络的生物强化系统厌氧发酵菌体质量预测研究

生物强化厌氧发酵系统能够提高发酵效率和产物质量。然而,在生物强化甲烷厌氧发酵过程中,关键的生物参数难以实时在线测量。为了解决这一问题,提出了一种基于注意力融入Seq2Seq-LSTM模型的质量预测方法。通过编码器将时间序列数据输入,并引入注意力机制以增强对重要信息的关注,从而得到更新后的中间向量;在解码器中同样引入注意力机制,利用LSTM神经网络对当前时刻的中间向量和输入信息进行综合处理。同时,为了提高模型的稳定性,使用了Adamw梯度下降优化器进行训练。最后,将该方法与LSTM、AM-LSTM模型一同应用于甲烷发酵菌体质量预测并进行对比。实验结果表明,该模型拟合能力和预测准确性均优于其他两种模型,能够更好适用于甲烷发酵菌体质量的在线预测。

基于seq2seq模型的非侵入式负荷分解算法

非侵入式负荷分解对于节能减排、负荷调峰、智能用能等方面均具有重要的现实意义。针对目前非侵入式负荷分解方法在低频采样条件下(1 Hz及以下)分解准确率较低的问题,提出了一种基于卷积神经网络(convolution netural network,CNN)与长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)相结合的seq2seq的非侵入式负荷分解算法(seq2seq based on CNN and LSTM,seq2seqBCL)。该深度学习模型将功率时间序列作为网络的输入,通过CNN做特征提取。考虑到电力数据的时序性,增加了LSTM层进行电器识别,相比于NILMTK中seq2seq模型降低了网络层数,简化了网络结构。在REDD数据集上对算法性能进行了评估,所提出的算法提升了整个网络系统的性能,与FHMM、CO和传统seq2seq算法相比,负荷分解准确率有明显提升。

基于并行SDAE-Seq2Seq模型的轴承寿命预测方法

基于数据驱动的轴承寿命预测方法大多需要人工提取退化特征,而且对于不同工况下的轴承需要进行针对性优化,也是依赖专家知识和经验进行特征提取。为此,提出一种并行堆叠降噪自动编码器算法(PSDAE)来提取轴承退化特征,并结合Seq2Seq模型预测轴承剩余寿命。通过PSDAE直接对原始振动信号进行降噪、降维,得到退化特征,通过神经网络的学习和训练自动获得不同工况下的轴承退化特征。其次,引入注意力机制,将提取的特征输入Seq2Seq模型进行训练,并在PHM2012数据集上验证模型的预测效果。实验结果表明:PSDAE通过并行集成方式降低了模型的训练参数和整体误差,提取的退化特征在单调性和可预测性方面优于堆叠降噪自动编码器(SDAE),使用该退化特征有效减少了Seq2Seq模型的预测误差,提高了预测得分,具有更好的预测效果和稳定性。

基于RAD-seq的菜心InDel标记开发及应用

【目的】开发多态性丰富的的InDel分子标记,为菜心育种提供研究基础。【方法】以Chiifu-401-42的基因组序列为模板,利用4份菜心材料的RAD-seq重测序数据,在全基因组范围内鉴定InDel位点。利用生物信息学方法筛选4份菜心材料间具有潜在多态性的InDel位点,挑选分布于10条染色体的80个InDel位点设计引物,对55份菜心种质材料进行遗传多样评价。【结果】通过与参考基因组序列比对,在4份菜心材料的重测序数据中共鉴定出84510个InDel位点,其中插入/缺失长度大于5 bp的3609个InDel位点在4份菜心材料间具有潜在多态性。挑选80个InDel位点进行PCR扩增验证,58个(72.5%)在4份测序样品中具有多态性,在55份菜心种质材料中检测到133个等位位点,多态性信息含量(PIC)为0.263~0.618,平均值为0.443。基于InDel标记的检测结果可知,55份菜心种质的遗传相似系数在0.366~0.756,平均值为0.570;在遗传相似系数为0.564时55份菜心种质被分为4个类群,但各类群间的耐热性没有明显差异。【结论】本研究开发的InDel标记具有良好的多态性,能有效地揭示不同菜心种质材料间的遗传距离,可为菜心遗传种质分析、新品种选育等方面提供可利用的标记信息。

基于ALBERT-Seq2Seq-Attention模型的数字化档案多标签分类

针对现有的数字化档案多标签分类方法存在分类标签之间缺少关联性的问题,提出一种用于档案多标签分类的深层神经网络模型ALBERT-Seq2Seq-Attention.该模型通过ALBERT(A Little BERT)预训练语言模型内部多层双向的Transfomer结构获取进行文本特征向量的提取,并获得上下文语义信息;将预训练提取的文本特征作为Seq2Seq-Attention(Sequence to Sequence-Attention)模型的输入序列,构建标签字典以获取多标签间的关联关系.将分类模型在3种数据集上分别进行对比实验,结果表明:模型分类的效果F1值均超过90%.该模型不仅能提高档案文本的多标签分类效果,也能关注标签之间的相关关系.

基于BSR-Seq分析筛选Y1499条锈病抗性相关基因

条锈病是危害小麦生产安全的重要病害之一,而携带不同抗病基因小麦品种的利用与合理布局是降低病害威胁最经济可靠的途径。为挖掘和丰富小麦条锈病抗性相关基因资源,本研究以筛选到的抗条锈病硬粒小麦种质Y1499和感病材料Gaza为亲本构建遗传群体,在室内对其进行苗期抗性鉴定和统计分析;利用衍生后代中选择的F 3∶4群体构建混池,进行RNA测序,对测序数据进行相关分析。结果表明,Y1499对CYR32的抗性由两个主效基因互补遗传控制。利用BSR-Seq关联分析在鉴定到3个小麦材料Y1499中条锈病抗性基因候选区间。GO富集结果显示,F 3∶4抗感池间差异表达基因涉及多个过氧化物酶等抗氧化反应相关基因。KEGG富集结果表明,显著差异表达基因主要富集于谷胱甘肽代谢和苯丙烷类生物合成等代谢通路。

具有活跃节点的多层网络作用下时滞SEQS模型分析

疾病传播的研究使得对疫情分布和发展的预测更为准确。现有的疾病传播模型对不同城市间流动人口对疾病传播造成的影响研究较少,为此,该文提出了具有活跃节点的多层网络作用下的时滞SEQS(Susceptible-Exposed-Quarantined-Susceptible)模型。其中,时滞SEQS重点研究疾病潜伏期、恢复期及恢复后可再次感染等特性对传播行为的影响,模型中每层静态网络表示不同城市的社交网络,活跃节点表示城市间流动人口,活跃节点的存在使得该多层网络具有时变性,同时模型引入检测机制,以隔离态节点为中心,对在其检测半径内的邻接节点进行检测。研究表明,该模型的传播行为最终演化状态存在3种主要模式:稳态、周期性振荡和非周期性振荡,在能有效降低疾病传染率的情况下,划定精准检测范围可有效控制疾病大规模传播。

基于RNA⁃Seq探讨清解化攻方干预重症急性胰腺炎大鼠肠屏障损伤的潜在作用机制

目的:采用高通量RNA⁃Seq探讨清解化攻方干预重症急性胰腺炎大鼠肠屏障损伤的潜在作用机制。方法:采用逆行胰胆管注射牛黄胆酸钠方法建立SAP模型,HE观察空白组、模型组、中药组大鼠胰腺和回肠组织病理改变情况,ELISA法检测大鼠血清血淀粉酶、脂肪酶、DAO、内毒素水平;RNA⁃seq测序检测各组大鼠回肠组织差异性表达基因,筛选清解化攻方干预重症急性胰腺炎大鼠肠屏障损伤的核心基因、生物学功能及信号通路。结果:与空白组比较,模型组大鼠胰腺和回肠组织均有明显的病理改变,经清解化攻方干预得到显著改善;ELISA结果提示清解化攻方能够显著改善SAP大鼠血清淀粉酶、脂肪酶、DAO、内毒素含量(P<0.05)。RNA⁃Seq结果显示SAP组与BG组差异基因有2623个,经QJHGD处理后表达明显下调的基因有175个,主要有Tnip3、Lpo等,而上调的基因有320个,主要有aicda、Tnn等,参与调节氧化应激等生物过程,并干预TJ、细胞凋亡、Toll样受体、NOD样受体、NF⁃κB等多条信号通路而发挥作用。结论:清解化攻方可能通过调节Tnip3、aicda等关键基因及调控TJ、细胞凋亡、Toll样受体等多条信号通路起到抑制重症急性胰腺炎肠屏障损伤作用。

基于注意力机制优化LSTM-Seq2seq模型的径流模拟研究

实时准确地预测中长期日径流对干旱半干旱地区水资源合理利用具有重要意义。针对长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)模型输入输出时间步长度相等、处理长序列遗忘多、无法按重要程度分配权重等不足,构建了一种基于注意力机制(attention mechanism,Attention)优化的LSTMSeq2seq组合模型(LSTM-Seq2seq-Attention)。该模型将序列到序列模型(sequence to sequence,Seq2seq)中编码器、解码器设置为三层LSTM结构,并在解码器输出序列前引入注意力机制对模型进一步优化。为验证LSTM-Seq2seq-Attention模型的有效性,本研究以党河上游为研究区域,基于历史数据对流域未来1~7 d的日径流进行模拟预测;预测结果与传统的机器学习模型支持向量机(support vector machines,SVM)以及单一的LSTM模型预测结果进行了对比。结果表明:SVM、LSTM和LSTMSeq2seq-Attention模型均可用于短期日径流预测;但相比之下,LSTM-Seq2seq-Attention模型在中长期日径流预测中的预测效果更突出。说明LSTM-Seq2seq-Attention模型较单一模型具备更强的预测能力,可作为干旱半干旱地区中长期日径流预测模拟的可靠工具。

基于RNA-Seq探究蔗糖影响黑果枸杞枝刺发生的机理

【目的】黑果枸杞Lycium ruthenicum是集生态、经济和药用价值等为一体的灌木。然而,其密集的枝刺严重阻碍其作为经济林推广,本研究旨在探究蔗糖(Suc)促进黑果枸杞(黑杞)枝刺的发生机理,为培育其无刺优良品种提供依据。【方法】在证明Suc通过能量和信号路径促进黑杞枝刺发生的基础上,利用RNA-Seq对无刺茎顶芽(TleCK)、有刺茎顶芽(ThoCK)、黑暗处理的有刺茎顶芽(ThoDCK)、减少内源Suc处理后有刺变无刺茎顶芽(TleDPL)和喷施外源Suc后无刺变有刺茎顶芽(ThoSuc)5种样品的差异表达基因(DEG)和叶绿体差异基因(cpDEG)进行筛选和分析,并采用RT-qPCR验证了9个DEG的表达情况。【结果】5组有刺和无刺材料顶芽之间(ThoCK vs.TleCK、ThoCK vs.TleDPL、ThoDCK vs.TleDPL、TleCK vs.ThoSuc和TleDPL vs.ThoSuc)的DEG分别为5281、4363、3125、5226和3278个,这5组DEG共同显著富集在9个GO条目和4个KEGG通路(“类黄酮生物合成”“二萜生物合成”“苯丙烷生物合成”、“芪类、二芳基庚烷和姜辣素生物合成”)。韦恩图显示5组比较组共有的DEG是196个,其中33个被预测为转录因子基因,较多转录因子基因被预测为NAC和WRKY家族。5组比较组有3个共有DEG注释在植物激素信号转导KEGG通路,分别参与生长素、茉莉酸和水杨酸信号传导。3个关键有刺和无刺比较组(ThoCK vs.TleCK、ThoCK vs.TleDPL和TleCK vs.ThoSuc)中共有2个DEG被预测为TCP转录因子基因,这3个比较组均有cpDEG被注释到光合作用KEGG通路。9个DEG的RT-qPCR验证了RNA-Seq结果的可靠性。【结论】Suc可能通过影响生长素、茉莉酸和水杨酸信号传导以及赤霉素合成基因表达来促进黑杞枝刺发生,枝刺发生也可能与类黄酮积累和木质素减少有关,而且增施外源和减少内源Suc并非通过简单地逆转cpDEG的表达来影响枝刺发生。注释到WRKY、TCP和NAC转录因子家族的共有DEG可能是调控枝刺发生的关键基因。本研究建立了Suc影响黑杞枝刺发生的机理模型图。

CNV-seq检测辅助生殖技术助孕自然流产绒毛组织遗传学分析

目的通过低深度全基因组测序CNV检测技术(CNV-seq)分析自然流产绒毛组织的染色体情况,为流产原因做出临床诊断,为下次妊娠提供遗传学指导。方法采用CNV-seq检测早期自然流产胚胎绒毛组织,统计染色体异常情况。回顾性分析2019年1月至2023年6月于滨州医学院附属医院就诊经彩超提示诊断为自然流产的181例女性患者的年龄、孕龄、既往流产次数及受孕方式对胚胎染色体结果的影响。自然妊娠流产108例(108/181),经辅助生殖技术(ART)助孕后流产73例(73/181),其中体外受精-胚胎移植(IVF)助孕42例、卵胞浆内单精子注射(ICSI)助孕24例、人工授精(IUI)助孕7例。181例自然流产患者年龄(32.83±5.34)岁,孕龄(57.39±10.05)d,自然流产次数0~5次。统计学方法采用单因素方差分析、χ^(2)检验。结果181例自然流产绒毛组织均检测成功,74例结果未见异常,107例结果异常,异常率为59.12%。其中染色体数目异常98例,包括三体67例、X单体13例、嵌合体17例(16三体嵌合型7例)、三倍体1例;基因拷贝数变异9例,片段变异范围为2.12~95.92(37.32±24.57)Mb。根据受孕方式不同,分为自然妊娠组与ART助孕组,ATR助孕组共73例,异常40例,异常率54.8%;自然妊娠组共108例,异常67例,异常率62.0%;两组比较差异无统计学意义(χ^(2)=0.954,P=0.331)。结论染色体异常是胚胎早期流产的主要因素,主要为染色体数目异常;ART助孕不会增加自然流产的风险;CNV-seq方法检测绒毛染色体对明确早期自然流产原因有重大意义。

基于BSA-seq技术挖掘番茄耐裂果候选基因

[目的]明确番茄耐裂基因在染色体上的位置。[方法]以耐裂果番茄14FP5和易裂果番茄14FP26为试材,将二者杂交得到F 1代,F 1自交得到F 2,分别构建2个极端性状的DNA混合池,采用BSA-seq方法进行定位。[结果]利用BSA-seq对F 2群体的2个极端混池进行基因组重测序分析,将番茄耐裂基因定位在5号染色体上,位于34140000~38120000 pb,区间大小为3.98 Mb,候选区间内共注释到38个基因,其中非同义突变基因4个。[结论]该研究结果可为番茄耐裂基因的精细定位提供数据支撑,为番茄耐裂分子育种奠定基础。

基于RNA-Seq技术的山羊嘴唇黏膜色素沉积相关差异表达基因筛选及初步分析

【目的】通过RNA-Seq技术筛选不同颜色山羊嘴唇色素代谢相关的候选基因,初步揭示山羊嘴唇黏膜颜色差异形成的分子机理,为动物黏膜色素代谢研究提供理论依据。【方法】以嘴唇等面部可视黏膜颜色存在差异的酉州乌羊(乌黑色)和板角山羊(粉色)为研究对象,采用Illumina Hiseq 2000测序平台对嘴唇黏膜组织进行转录组测序,所得序列经质控、组装后,以|log_(2)(Fold Change)|>1且q value<0.05为标准筛选差异表达基因,并对差异表达基因进行功能注释和富集分析。【结果】利用RNA-Seq技术共筛选出249个基因差异表达,其中与粉色嘴唇黏膜组织相比,乌黑色嘴唇黏膜组织中上调基因有218个,下调基因有31个。23个差异表达基因被划分在9种TFs家族中,其中14个基因属于含有锌指结构域的转录因子家族。GO功能富集分析结果显示,差异表达基因主要参与离子转运相关生物学过程和分子功能。KEGG代谢通路富集结果显示,差异表达基因显著富集于催产素、钙、cGMP-PKG信号通路,以及肥厚性心肌病、心脏肌肉收缩等7个与肌肉组织功能相关的信号通路,其中钙和cGMP-PKG信号通路与色素代谢密切相关;此外,ASIP等12个基因富集到MAPK信号通路、cAMP信号通路、黑色素合成信号通路(Melanogenesis)等色素代谢核心通路中;CALML6、OXTR、ATP1A2、ATP1B44个差异表达基因同时富集到多条与色素代谢相关的通路。qRT-PCR结果与测序结果一致,表明测序结果可靠。【结论】初步确定ASIP基因为山羊嘴唇色素代谢的候选基因,CALML6、OXTR、ATP1A2、ATP1B44个基因参与了山羊嘴唇黏膜色素沉积过程,为研究山羊黏膜色素代谢的分子机制提供理论基础,也为探究人类黏膜异常着色的分子机制提供参考。

基于RNA-Seq技术筛选姜曲海猪子宫和卵巢发育相关基因

母猪的子宫和卵巢组织发育情况直接影响母猪的繁殖性能,进而对养猪业的经济效益造成重大影响。为探究姜曲海猪子宫和卵巢发育的分子机理,本研究选取1月龄和8月龄姜曲海猪各3头,利用转录组测序技术(RNA-Seq)对子宫和卵巢组织进行测序,通过生物信息学手段筛选差异表达基因并进行基因本体(Gene ontology,GO)和京都基因和基因组百科全书(Kyoto ncyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析,再与猪数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)数据库比对后鉴定出重要的候选基因。结果显示,1月龄和8月龄姜曲海猪子宫组织中有1688个差异表达基因,表达上调和下调的基因各844个;卵巢组织中存在3833个差异表达基因,其中2831个表达上调,1002个表达下调。富集分析结果显示这些差异表达基因主要显著富集于动物器官发育、组织发育和细胞分化等生物学过程。本研究在子宫和卵巢组织中分别筛选出11个和31个与发育性状有关的候选基因,其中共有的候选基因有6个,分别为LHFPL1、MTUS2、LIF、RBP4、EPHB2和TESC。本研究结果为姜曲海猪子宫和卵巢发育分子层面的研究提供了参考,也为今后姜曲海猪繁殖性状的分子改良提供了新的研究方向。

基于RNA-seq不明原因复发性流产绒毛组织mRNA基因差异性表达研究

目的:构建不明原因复发性流产(unexplained recurrent spontaneous abortion,URSA)孕妇绒毛组织的mRNA差异性表达谱并进行功能分析,为阐明URSA的发生发展机制提供依据。方法:收集2022年3月于新疆医科大学第一附属医院妇科门诊收治的4例URSA(试验组)和4例选择性终止妊娠孕妇(对照组)的绒毛组织样本。应用转录组测序技术(RNA-seq)筛选2组差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),并对其进行GO功能注释、KEGG通路分析及蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析,进一步研究差异表达mRNA的功能,并筛选出URSA的关键基因。结果:RNA-seq分析共筛选出3350个DEGs,其中上调基因2259个,下调基因1091个。通过PPI网络分析,筛选出与URSA有关的前10个关键基因:TYROBP、CD74、GH1、GH2、STAT5A、HLA-DRA、STAT5B、HLA-DRB1、CISH和HLA-A。通过GO和KEGG生物学功能分析,发现差异性表达的mRNA参与到多种白细胞分化相关免疫反应通路和同种异体免疫应答等生物学过程。结论:利用RNA-seq获得的URSA的mRNA差异性表达谱,筛选出可能与URSA有关的关键基因及生物学通路,为进一步研究URSA的发病机制和诊疗靶点提供了理论依据。

RNA-seq技术在虾蟹研究中的应用

基于高通量测序技术的RNA-seq技术已被广泛应用于较高经济价值的虾蟹类动物研究中,从分子水平剖析虾蟹类生命周期中相关基因的调控功能和遗传信息。本文综述了对虾蟹类动物转录组研究现状,包括虾蟹类的生长发育、生殖繁育、环境胁迫、免疫应答、营养代谢和分子标记开发等,分析了RNA-seq技术在虾蟹类研究中面临的局限与挑战,以期为更深入开展虾蟹类分子生物学研究提供参考。

基于Seq2Seq深度学习方法的气象预警纠错模型研究

针对全国气象预警信息发布语义类错误,研发一种预警信息纠错模型。通过建立全国气象历史预警信息语料库,训练基于Seq2Seq深度学习方法的纠错模型,并与基于统计方法的规则模型相互验证,形成预警预报信息合法性监测质控平台,构建“智能语义分析+人工验证”的质控业务流程,实现敏感词的快速定位与提醒。预警质控平台业务应用后,信息内容错情率较上一年降低70%,语义纠错效果显著。