牦牛肺转录组图谱绘制及特有正选择遗传进化基因探究

旨在利用RNA-Seq的高通量测序技术从基因组转录水平解析牦牛低氧适应及相关遗传机制。本研究以牦牛和黄牛肺为样本,经Illumina HiSeq2 500平台测序并进行生物信息学分析。结果表明,在黄牛转录测序文库中共获得了54 720 968条序列,包含4 924 882 170bp,在牦牛中共获得了51 641 282条序列,包含4 647 715 380bp。牦牛基本转录组分析发现,8 123条mRNA的5′-或3′-末端在原有基础上发生了延伸,同时还发现了7 059个新转录本,预测其中2 795个新转录本具有编码蛋白的能力;GO分析表明,共有14 764个基因得到分类注释,涉及细胞组分、生物学过程及分子功能3个大类59个小类,其中细胞、细胞过程及绑定类别最为富集;KEGG分析表明,14 485个基因涉及到258个通路,代谢途径通路最为富集,其次为粘着斑通路及阿米巴病通路。将牦牛肺转录组与黄牛进行比较,Ka/Ks分析筛选出39个正选择基因,这些基因的GO分类注释结果显示,在细胞组分TOP10中与核糖体相关的类别所占比例最大(4/10),生物学过程TOP10中与免疫细胞相关的类别所占比例最大(7/10),分子功能TOP10中与酶活性相关的类别所占比例最大(5/10);KEGG注释结果表明,这些基因共涉及56个通路,最为富集的前10个通路中涉及糖类能量、维生素、核酸等相关代谢的通路占到了7/10。同时发现,最为富集前10个通路中有3个涉及到疾病,推测这与牦牛的自我保护机制有关。本研究通过RNA-Seq转录组测序技术获得了牦牛肺正常转录组数据库,描绘出了牦牛肺正常转录组图谱,为进一步的完善牦牛基因组数据库提供了有价值的数据。同时通过与黄牛转录组的比较,筛选出了相关的正选择基因,为进一步在分子水平揭示牦牛高原低氧适应的独特进化过程及遗传分子机制提供了参考依据。

百合属5种植物的比较转录组分析

百合属植物是多年生的宿根草本植物,具有重要的观赏价值,有的种可食用也可药用。本研究对百合属4种植物(细叶百合、川百合、卷丹和百合)花的转录组进行测序,并结合前期的野百合的转录组数据进行比较转录组分析,鉴别花发育相关基因。并筛选出5种植物的直系同源基因,进而检测正选择基因,分析它们对环境的适应性。通过组装分别在细叶百合、川百合、卷丹以及百合花中获得了44565、51413、41638和44716个unigene。为了了解unigene功能信息,将其在公共数据库中进行比对和注释,发现了13个花发育相关基因。另外,在5个物种间共获得8247对直系同源基因,并计算其Ka、Ks及Ka/Ks值。在5个物种中有33对直系同源基因受到了强烈的正选择作用,随后对其进行GO、KEGG功能富集分析及基因功能注释,发现这些基因主要是与抗性以及生物合成相关的基因。

牛耳朵与黄花牛耳朵比较转录组学分析

牛耳朵和黄花牛耳朵在岩溶环境的适应性上区别显著。为研究它们在岩溶环境中分子适应机制的差异及相关基因,本实验对它们的叶片转录组进行了测序,通过比较转录组分析,筛选两个物种中的直系同源基因,检测正选择基因,寻找可能参与适应岩溶环境的基因。结果表明,牛耳朵与黄花牛耳朵的N50值分别为795和819,在牛耳朵中测序得到了157 728个unigene,黄花牛耳朵为156 965个。为了解两个物种unigene的功能信息,将其与公共数据库进行BLAST同源比对;用OrthoMCL筛选两个物种间的直系同源基因,经过严格的数据筛选后,共得到了1 898对直系同源基因,并计算其Ka、Ks及Ka/Ks值,利用公式T=K/2r估算两个物种的分化时间约为0.86±0.72百万年前(Mya)。在两个物种中有152对直系同源基因受到了强烈的正选择作用,对其进行GO、KEGG功能富集分析及基因功能注释,得到了与岩溶环境适应有关的19对功能基因。对两个物种的进化分析不仅估算了大概的分化时间,而且还发现了在岩溶环境中差异适应的相关基因。

黄河口与长江口近江牡蛎的比较转录组分析

为进一步开发近江牡蛎Crassostreaariakensis的基因资源,探究黄河口与长江口近江牡蛎的遗传差异,采用Illumina HiSeq 4000测序平台对东营垦利和南通海门的近江牡蛎进行高通量转录组测序。对测序数据进行拼接后分别得到83680条和71269条unigene,并对unigene进行了基因功能注释和正选择基因的富集分析。结果表明,同源基因经筛选得到正选择基因259个,GO (Gene Ontology)功能分析中共涉及到967个相关功能类别,其中有关到生物学过程的分类条目占比最多,为590项。总体上看,与细胞器、代谢过程、结合以及催化活性相关的类别占主导地位。KEGG( Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析表明,共涉及48个代谢通路,其中与核糖体、细胞凋亡相关的通路占比最大。上述结果不仅加深了对黄河口以及长江口近江牡蛎基因表达水平差异的认识,同时也为今后进行近江牡蛎各类遗传学分析和一些关键基因的克隆以及具体功能分析提供了基础数据。