利用差异转录组定位Paraburkholderia caffeinilytica CF1咖啡因降解功能基因

实验室前期从茶园土壤中筛选到一株高效咖啡因降解菌CF1。为了寻找菌株CF1降解咖啡因的功能基因,对有无咖啡因添加条件下菌株CF1的转录组进行测序,并进行了差异转录组分析。结果显示,共得到4 871条Unigene序列,以菌株CF1的全基因组为模板,96.96%的序列可得到注释。组间差异基因分析结果显示,添加咖啡因条件下上调基因为123条,而下调基因为2 669条。在上调基因中,112条基因编码在染色体上,11条基因编码在巨型质粒上。通过Blast比对和关键酶酶活测定,证明了这11条编码在质粒上的基因与咖啡因降解功能直接相关,且聚集排布形成一条咖啡因降解基因簇。

伪狂犬病病毒感染猪脾淋巴细胞的转录组学分析

旨在探究伪狂犬病病毒(PRV)体外感染猪脾淋巴细胞基因组转录水平的变化,通过检测PRV感染猪脾淋巴细胞组蛋白乙酰化酶(HATs)、组蛋白去乙酰化酶(HDACs)的基因表达水平,筛选感染关键时间点进行PRV感染细胞的高通量测序,分析PRV感染后基因表达层面的变化。结果表明,PRV感染后共筛选出2293个差异基因(DEGs),其中有726个基因表达上调,1567个基因表达下调。GO富集分析显示DEGs广泛分布于细胞膜、细胞核和细胞质中,参与调节细胞膜受体活性、信号转导和免疫等生物学进程。KEGG分析发现差异基因主要富集到免疫相关信号通路,如Toll样受体信号通路、NOD样受体信号通路等,提示PRV致病机制可能与炎症反应和细胞凋亡有关,研究结果可为进一步了解PRV感染猪免疫系统的分子机制提供重要参考。

盐敏感型与耐盐型高粱对盐胁迫反应的转录组差异分析

【目的】研究高粱盐胁迫的生理学差异及其分子机制,发掘高粱在盐胁迫过程中的关键调控基因,筛选高粱耐盐和盐敏感材料,探讨高粱耐盐胁迫的机制。【方法】本试验以耐盐材料“67B”及盐敏感材料“3560R”为研究对象,加入150 mmol/L NaCl溶液进行盐胁迫,测定叶片生长指标、进行转录组测序和生物信息学分析。【结果】盐分胁迫下,耐盐材料生长速率快,表现出较强的耐盐性,耐盐材料可以提高Na^(+)的选择吸收及其在植株体内的积累与分配。盐胁迫下耐盐材料可以维持较高的过氧化氢酶活性,受到盐胁迫后该酶活性升高幅度相对较大,进而保持了较强的过氧化氢清除能力,能够及时清除过量积累的活性氧。盐胁迫下两个品系共有5040个差异表达基因。盐敏感材料和耐盐材料对盐胁迫的响应途径是相同的,两者差异表达基因在KEGG各pathway中的分布趋势差别很大,排名前五的基因数条目有3条相同,分别为苯丙烷类合成、植物激素信号转导和碳代谢通路,盐敏感材料中另外两条不同的条目为淀粉与蔗糖代谢及氨基酸生物合成通路,与基础代谢有关,盐敏感材料中差异基因主要集中在基础代谢和次生物质合成途径,是造成两个材料耐盐性差异的重要原因。【结论】高粱的耐盐机制调控是一个复杂的过程,是由不同通路一系列基因表达共同作用的结果,依赖于多个基因在复杂网络中的平衡表达。

基于表达谱芯片挖掘鸡骨骼肌不同类型肌纤维的差异表达基因

【目的】肌纤维类型的差异是直接影响肌肉生长发育和肉品质的重要因素,红肌纤维比例高的肌肉肉品质要显著优于白肌纤维比例高的肌肉,然而,目前对于鸡骨骼肌纤维类型形成及转换的分子调控机制尚不明确。本究以中国优良的地方品种清远麻鸡为研究对象,首次对其骨骼肌中不同类型肌肉的转录组差异进行了研究,以期挖掘在鸡肌纤维生成和类型转换中发挥调控作用的关键因子。【方法】采用Agilent鸡全基因组表达谱芯片对清远麻鸡骨骼肌表型差异较大的比目鱼肌和趾长伸肌中与肌纤维类型组成和转换相关的候选基因进行系统筛查,采用荧光定量PCR对芯片筛选出的差异表达基因进行验证,采用慢病毒质粒包装系统构建特异靶向鸡PPARGC1A基因的RNA干扰慢病毒载体进行基因功能研究。【结果】芯片结果共发现差异倍数在2倍及以上的基因1 224个(P<0.05,FC≥2),以趾长伸肌作为参照,比目鱼肌中上调基因为654个,下调基因为570个,尽管芯片和荧光定量PCR两种方法得出的差异倍数并不完全一致,但所选基因的表达趋势是一致的,表明芯片结果是可靠的。对差异表达基因进行GO(GO ontology)功能分类,共发现了74个显著性GO,主要分为生物学过程、分子功能和细胞组分等3大类。基于KEGG Pathway分析发现,一些已知的与肌纤维类型转换、肌肉发育以及脂质代谢相关的信号通路在两种类型的肌肉中被显著富集。综合差异基因的GO、KEGG Pathway和共表达网络分析,推测PRKAG3,ATP2A2以及PPARGC1A可能是与肌纤维类型性状紧密关联的关键基因。进一步对PPARGC1A基因进行功能研究发现,PPARGC1A基因的敲低,引起了PPP3CA,MEF2C以及SM等慢肌纤维标志基因以及与肌纤维发育与转换相关基因表达水平的显著降低,而快肌纤维标志基因FWM的表达水平则显著上升。【结论】揭示了鸡红肌和白肌两种不同类型肌肉间的转录组差异,证明了PPARGC1A基因能够与钙离子信号通路相关基因协同从而在鸡肌纤维类型组成和转换中发挥着重要作用,从而为中国地方鸡肉品质性状的遗传改良提供一定的理论依据。

基于白掌株型突变转录组差异的SSR位点分析

为了解白掌株型突变的转录组序列功能和SSR位点分布特征,并探索与株型关联的SSR位点信息。以对照‘美酒’及其小株型突变体为材料,选取叶片、叶柄、佛焰苞片、苞梗组织进行高通量PE150的转录组测序和序列筛选;开展unigene的GO、KOG、KEGG功能注释及分类;开展SSR位点筛选及批量设计引物;发掘差异表达含SSR位点unigene的GO、KEGG富集功能信息。结果显示,白掌转录组共筛选127153个unigene,其中有41370个获注释,包含GO注释25925个、KO注释12727个、KOG注释21487个;从18636个unigene中发掘出28046个SSR位点,出现频率22.06%,包含有193种重复基序,其中以二核苷酸AG/CT(14305,51.01%)、AC/GT(3907,13.93%)、AT/AT(2322,8.28%)和三核苷酸AAG/CTT(2087,7.44%)居多,基序重复次数以5~10次重复占优势;从18636个unigene中筛选17070个批量设计出51210对SSR引物,有效扩增和多态性好。差异转录组结合SSR位点信息显示,在与株型相关的4个组织中共获得1578个差异表达的unigene,其中有552个具SSR位点,占总SSR 2.96%、差异基因中的SSR 34.98%。KEGG富集分析筛选了26个含SSR位点的显著性差异unigene参与植物激素信号传导,脂肪酸延长,角质、琥珀和蜡的生物合成,甘露糖型O-聚糖的生物合成,苯丙素的生物合成,二萜生物合成等6个代谢途径。本研究为白掌株型变化的分子机制研究提供理论依据。

滇杨侧芽萌动时表达基因多样性的cDNA-AFLP分析

为探讨滇杨分枝特性差异的分子机理,以采集于四川省和云南省的59个滇杨优树无性系3a苗木为研究对象,采用cDNA-AFLP技术,分析苗木侧芽萌动时表达基因的多样性。研究结果显示,筛选出的7对引物组合共扩增出了577条带,其中差异性条带数为318条,差异性条带比率为55.11%,Nei’s基因多样性指数为0.097 8,Shannon信息指数为0.172 1,基因分化系数为0.016 7,居群间的基因流为29.42,表明居群间的遗传分化程度较低。AMOVA分析显示,居群间的差异占2.13%,居群内差异占97.87%,且居群间和居群内均差异极显著。表明滇杨侧芽萌动时基因表达较复杂,使进一步开展分枝相关基因的研究工作难度较大。聚类分析结果显示,在亚分枝单元或最小分枝单元,无性系能够以分枝性状相聚,说明应用cDNA-AFLP技术进行滇杨分枝性状相关基因的定位、分离及鉴定是可行的。