从头组装豚鹿血液转录组揭示雌雄基因表达差异

豚鹿Axis porcinus是国家一级重点保护野生动物,为理解其基因表达上的基本特征,本研究采用RNA-seq技术对16个豚鹿血液样本进行了测序和从头组装,一共得到615548条unigenes,Contig N50为803 bp。将组装的转录本进行同源序列比对注释,发现豚鹿血液在信号转导、抗病毒感染和免疫系统等通路上表达的基因最丰富。通过比较雌雄豚鹿的差异表达基因(DEGs),鉴定了1781个在雄性中显著上调和14个显著下调的性别差异表达基因,雄性的高表达DEGs远多于雌性,且主要富集在精子形成、睾丸功能和自身免疫相关通路,暗示雌雄豚鹿在生殖发育和自身免疫方面存在较大差异。部分可能与鹿角生长相关的基因(Rela、ADAMTS2、OLIG1、Snai1、PTH1R、TGFBI、MMP9)均在雄性豚鹿中显著高表达。本研究为丰富豚鹿转录表达提供了基础数据,为进一步深入挖掘豚鹿功能基因、分子标记开发以及鹿角形成机制提供了参考。

绵羊骨骼肌转录组高通量测序从头组装和特征分析

本实验旨在对绵羊肌肉转录组进行组装分析,以丰富绵羊的基因组并为进一步对绵羊的相关基因的分子遗传学研究奠定基础。选取Illumina Hiseq 2000测序平台对杜泊羊和小尾寒羊的骨骼肌转录组文库进行了高通量测序,并对测序数据进行从头组装分析。结果表明:两个测序文库共得到103058824个长为2×90bp的高质量的测序序列,经从头组装共产生了145524个unigenes。两个文库间有5718个unigenes差异表达,经GO注释分析后发现它们主要分布在细胞、细胞过程和结合条目中。将两个文库的unigenes进一步组装得到70348个平均长为863bp的all-unigenes,其中35201个被注释到Nr数据库,12219个被注释到COG数据库,并与KEGG数据库中的258个功能通路中的蛋白质和氨基酸新陈代谢通路密切相关。

豹猫转录组从头组装及组织特异性表达分析

豹猫Prionailurus bengalensis是亚洲分布最广的食肉动物之一,国家二级重点保护野生动物。本研究对豹猫6个组织(大脑、心脏、肾脏、肝脏、肺和骨骼肌)进行了转录组测序,共获得51.4 Gb的原始数据。使用Trinity进行从头组装,最终获得了369246条转录本,其平均长度为1465 bp,转录本N50长度为2660 bp,组装质量较高。注释结果显示,约42.44%(114517条)的转录本在4个公共数据库中成功获得注释,65895条转录本被分配到了386条KEGG通路中。根据转录本表达量构建各组织的表达图谱、计算组织特异性指数(TSI),39.65%的转录本为0.15≤TSI≤0.85,具有中等组织特异性,60.34%的转录本TSI>0.85,具有较高的组织特异性。统计豹猫每个组织中表达量最高的10条转录本,共39条转录本,其中26条的表达具有高组织特异性(TSI>0.85),显示大部分高表达基因都表现出高组织特异性。

基于高通量测序的黄姑鱼转录组从头组装和基因注释分析

为了进一步挖掘黄姑鱼的基因数据库资源,本研究采用高通量测序技术对采自舟山的黄姑鱼进行了全转录组测序,获取了42 809 266条Clean Reads。Clean Reads通过从头组装并进一步聚类为32 623条Unigenes,平均长度和N50分别为1 646 bp和2 777 bp。利用国际上7个主要的基因注释数据库(Nr、Nt、Pfam、KOG、Swiss-prot、KEGG和GO)对所有的Unigenes进行基因功能分析,共有28 645条Unigenes在至少以上一个数据库中成功获得注释信息。而后将所有的Unigenes进行蛋白库比对和estscan软件预测,共获得30 382个CDS;分子标记筛查后共得到了29 022个潜在的SSRs。作为一项重要的研究基础,本研究提供的转录组信息有助于为黄姑鱼的分子水平研究提供新的认识。

民猪从头组装(de novo)的基因组序列特征分析

利用Hiseq 2000测序平台对1头雌性民猪采用从头组装(de novo)策略,绘制了其完整的基因组序列。测序深度达116.91×,N50 contig为57.3 kb,N50 scaffold为4.91 Mb,最终组装的基因组大小为2.64 Gb。组装的基因组中重复序列共占基因组大小的41.14%,其中占比最多的为长散在重复序列(Long interspersed nuclear elements,LINE),但存在1.22 Mb大小的缺失序列。共发现12079623个单核苷酸多态性(SNP)及1854337个插入缺失突变(InDels),检测到38867个缺失型结构变异(SV)和6867个插入型SV,以及575个倒位(INV)型变异。其中,缺失序列长多为60~300 bp,插入序列长多集中在1~8 bp,90%的插入片段长在1~30 bp。与11个其他猪种比较筛选后,发现民猪存在12个特异的SV位点,这些位点的形成机制以逆转录转座子元件的插入为主。预测到20853个基因,其中20651个基因有功能注释,占预测总数的99.03%。鉴定出22个基因受到正选择,包括与脂类代谢相关的多磷酸肌醇1-磷酸酶(INPP1)和缓激肽受体B1(BDKRB1);与繁殖性状相关的含HORMA结构域的蛋白1(HORMAD1)和核糖体蛋白大亚基8(RPL8);与耐寒性状相关的瞬时性受体电位通道香草酸受体5(TRPV5);与生长性状相关的甲基丙二酰辅酶A表异构酶MCEE和尤因肿瘤相关抗原1(ETAA1)以及与免疫性状相关的环指蛋白31(RNF31)。

基于Illumina RNA-Seq短序列的转录组从头组装软件比较与优化(英文)

利用公共数据库中果蝇F1代和栽培水稻基于高通量Illumina测序平台的RNA-Seq短序列数据,比较了8个(ABySS,Velvet,SOAPdenovo,Oases,Trinity,Multiple-k,T-IDBA and Trans-ABySS)转录组从头组装软件。结果显示,在基于单一k-mer和多重k-mer方法的两类软件中,Trinity和Trans-ABySS分别表现出最好的组装性能,而其它软件性能比较接近。我们还发现基于多重k-mer比单一k-mer可以组装获得更多的总碱基数目,但是即使利用最好的多重k-mer组装软件,所获得的数据质量也比研究人员所期望的要低。鉴于此,我们提出了"ETM"优化方法,将多重k-mer方法组合到Trinity中,使其在具有最好的组装性能的基础上兼具了多重k-mer的优势,测试结果显示了该方法具有一定的优越性。我们的研究结果为用户选择合适的软件提供了依据,对推动基于高通量Illumina测序的转录组研究具有重要意义。

玉米基因组学研究进展

玉米作为世界上最主要的三大粮食作物之一,被广泛种植。基因组对于玉米的遗传研究和改良至关重要。2009年,第一个玉米参考基因组B73的基因组序列公布,预示着玉米基因组时代的开始。在过去的14年里,从热带种质玉米到温带种质玉米,从粮食玉米到鲜食玉米,已经有51个玉米基因组发表。重要的是,其中有50个基因组为参考基因组级别的组装。这些玉米基因组序列的公布极大地推进了玉米的遗传育种研究。本文总结了玉米基因组测序研究的进展以及构建泛基因组所面临的挑战。

基于Illumina高通量测序的泡桐转录组研究

利用新一代高通量测序技术平台Illumina Solexa对泡桐进行转录组测序和数据denovo组装,并对得到的unigene进行功能注释、分类及代谢通路分析。结果表明,N50值为2278bp、平均长度为1410bp的泡桐unigene共有188019条,将其与NCBI的Nr和Swiss-Prot数据库比对后发现,分别有120808条和85880条unigene与其他物种的基因具有同源性。利用COG数据库可将有关的41914条泡桐unigene分成25类,KEGG数据库分析发现共有43553个unigene参与215种代谢通路。找到与木质素合成相关的泡桐unigene。

基于RNA-Seq技术的鲮转录组分析

为满足标记辅助育种的要求,通过454测序平台首次开展了鲮Cirrhina molitorella全鱼转录组深度测序,并用Newbler等软件进行数据精细分析。结果表明:共获得了1 297 479条reads,总碱基数为486 586 191 bp,组装后得到19 962条contigs,平均长度为1269 bp,N50为1509 bp。基因功能注释研究共获取了10 577个特异蛋白,根据特异蛋白注释结果进行GO分析,有7314条contigs有GO注释,包含5381个特异蛋白;采用GO功能分类工具可将已注释转录物序列划分为分子功能、生物途径和细胞成分3类,为下一步开展生长等性状相关基因功能验证研究提供丰富的序列资源;共鉴定出5931个具有完整的ORF的全长c DNA序列,并且鉴定出2438个微卫星和5014个SNP位点。本研究中,还建立了鲮转录组数据库和网站,方便同行随时调取数据,这为深入开展鲮分子标记辅助的遗传育种、种群遗传学和资源评估等研究提供了丰富的标记资源。

基因组的测序技术及其发展趋势

近年来,基因组测序如火如荼,高水平论文不断涌现,中国科学家成果丰硕。但是,高质量参考基因组序列仍十分匮乏。三代测序技术和各类基因组辅助组装技术组合使用使低成本获得高质量参考基因组序列成为可能,这将拓展基因组序列的应用范围,也将有助于解析众多低质量参考基因组序列无法解析的生物学问题。本文综述了三代测序、光学物理作图、Hi-C辅助组装等在用的参考基因组测序和组装技术及其发展趋势,以期为相关研究者提供新技术、新策略选项信息。

蒙古栎叶片的转录组测序及基因功能注释

蒙古栎(Quercus mongolica)是我国北方阔叶树主要建群种,采用RNA-seq技术对蒙古栎叶片的转录组进行测序。通过Illumina测序平台共获得52076914条有效reads,从头组装共得到24196个UniGene,平均长度为732 bp。根据GO功能注释,共有17561个UniGene可以注释到分别对应于细胞组分、分子功能、生物学过程的674、1909、2842个GO term。KEGG富集分析表明,9189个UniGene被富集到138条代谢途径,主要包括植物-病原体相互作用、剪接体、内吞、内质网蛋白质加工、植物激素信号转导等。根据eggNOG分类注释结果,19378个UniGene富集到25个功能类别中。NCBInr库注释结果表明,蒙古栎与核桃(Juglans regia)之间可能存在较近的亲缘关系。研究结果扩充了蒙古栎的基因资源,为进一步挖掘蒙古栎的功能基因信息提供了理论基础。

鼩鼱科三物种转录组初步分析

中国是鼩鼱科物种十分丰富的国家,已知有12属61个物种在中国分布,并演化出多种生态适应型。本研究采用高通量测序技术对小纹背鼩鼱、云南长尾鼩鼱和蹼足鼩3个物种的心和肺组织样本进行转录组测序。其中小纹背鼩鼱和云南长尾鼩营地表生活,蹼足鼩适应半水生生活。3个物种的转录组测序一共获得20.5 Gb的Clean Data,拼接后分别获得131045条、153621条和135838条Unigenes,BUSCO分析显示其中完整的保守基因最高为82.2%,共有同源基因家族超过8000个。此外,我们发现通过优化分析方案,可以将单拷贝基因的比例提高18%~25%,同时将多拷贝基因比例从28.4%~31.8%降为0.7%~1.1%。同物种不同组织间的基因差异表达分析找到各组织的标志性基因。转录组差异表达分析发现,蹼足鼩心脏和肺均高表达HIF1A基因,该基因是缺氧诱导因子信号通路中的关键基因,调节下游与缺氧应激相关基因的表达,可能与水生适应有关。

鼹科长吻鼩鼹和库氏长吻鼹的首次转录组分析

现生的鼹科动物分布于欧亚大陆和北美大陆,包括54种已知物种。鼹科动物有丰富的生态类型,是研究适应性进化的较好模型。本研究通过二代测序的方法分别获得了长吻鼩鼹和库氏长吻鼹两个物种心脏和肺脏以及脾脏和肺脏的转录组数据。这两个物种分别代表了分布于中国西南部、缅甸北部的没有特化的原始类群鼩鼹亚科以及高度适应地下生活的鼹亚科鼹族。我们首次报道了库氏长吻鼹在中国的分布。通过从头拼接,分别获得长吻鼩鼹和库氏长吻鼹197 092个和225 956个转录本,以及125 427个和94 023个unigene。通过与GenBank中的基因组注释文件比对,得到鼹科物种同源基因家族8 376个,及鼹科鼩鼱科同源基因家族8 114个。差异表达基因的各组织高表达基因中均找到10个以上组织特异性基因。然而BUSCO分析确定完整单拷贝基因在两个物种中分别为43.0%和56.6%,提示死亡后mRNA迅速降解并影响转录组拼接。比较两个物种肺部基因的表达差异发现库氏长吻鼹335个相对高表达的基因,其中包括HMGB1、HSPD1、SF3B1、COL3A1、SUMO1和JUNB等,已有报道表明上述基因可能与低氧或高海拔适应有关。

致富前沿

我国科学家绘出大豆最全基因组图谱近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所等机构的科研团队科学家,在大豆基因组研究方面取得重大进展,有望为大豆的育种改良按下加速键。科研团队利用最新组装策略,对来自世界各地的26个大豆种质材料进行基因组从头组装和精确注释,构建了高质量的图形结构泛基因组。这一成果可以帮助解析大豆种皮的亮度。

荞麦根的转录组学分析及黄酮合成基因的鉴定

荞麦基因资源相对匮乏。以甜荞根和金荞根为材料,利用Illumina Hi SeqTM2000对其进行转录组测序,经过de novo从头组装得到64 618条Unigene,其中37 546条基因得到了有效注释。对甜荞根和金荞根中的差异基因进行筛选,共获得了4 709个差异基因,其中2 460个上调表达,2 249个下调表达。这些差异基因的GO注释集中在10个细胞组分(cellular component)、12个分子功能(molecular function)和22个生物学过程(biological process)中。对差异基因参与的代谢途径进行富集,上调基因中共有40个代谢途径显著富集,下调基因中共有18个代谢途径显著富集,这些显著富集的代谢途径参与甜荞根和金荞根的生物学调控。最后对转录组中注释到黄酮合成途径中的关键基因进行了分析,共有21个基因注释到黄酮合成途径中的关键酶。不仅丰富了荞麦的基因资源,为荞麦分子生物学研究提供数据基础,也为筛选甜荞根和金荞根中相关基因的表达趋势提供参考依据。