基于第二代转录组、第三代全长转录组测序条件下草石蚕基因表达特性的初步研究

以宁夏贺兰县地方草石蚕(Stachys sieboldii)品种为试材,探讨应用第三代测序技术获得草石蚕全长转录本信息,应用第二代测序技术获得3个不同发育阶段草石蚕叶片和块茎的转录组信息,对测序结果进行转录组水平分析,筛选特有差异基因,并进行GO和KEGG富集分析,开展草石蚕基因表达特性的初步研究。结果表明,第三代测序后Polymerase read的数据量为50.82 G,FLNC序列的reads数为525593个转录本;在KEGG等7大数据库的基因功能注释中均注释成功的转录本数目为6857个,至少有1个数据库注释成功的转录本数目为14078个;与NR数据库比对注释后,草石蚕与同为唇形目的芝麻(Sesamum indicum)基因序列相似性最高,相似基因个数为9149个;与GO数据库比对注释后,生物学过程、细胞成分与分子功能中注释到基因个数最多的分别是新陈代谢过程5093个、细胞2004个、键联结合6645个;与KEGG数据库比对注释后,在细胞转化、环境信息处理、遗传信息处理、新陈代谢和有机系统功能中注释到基因数最多的分别是运输和分解代谢409个、信号传导729个、转化626个、碳水化合物代谢601个、内分泌系统297个。第二代测序后,ZLZ_2_S_3和ZLZ_2_S_1差异基因比较中的上调基因数最高,为2303个;ZLZ_2_L_3和ZLZ_2_S_3差异比较中的下调基因数最高,为2033个。叶片3个时期ZLZ_2_L_1、ZLZ_2_L_2与ZLZ_2_L_3组合之间比较差异基因总数为13610个,共有差异基因数为10203个;ZLZ_2_L_3独有的差异基因数最多,为437个。块茎3个时期ZLZ_2_S_1、ZLZ_2_S_2与ZLZ_2_S_3的组合之间比较差异基因总数为13732个,共有的差异基因数为11370个,ZLZ_2_S_3独有的差异基因数最多,为412个。ZLZ_2_S_3、ZLZ_2_S_2聚类图显示高表达基因的数值范围主要为0~2,显著高于其他处理,可以聚为一类。3个不同时期叶片的差异基因主要集中在光合作用生物碳固定、内质网中蛋白质加工以及乙醛酸和二羧酸代谢等通路上;3个不同时期块茎的差异基因主要集中在淀粉和蔗糖代谢、糖解与糖代谢合成等通路上。以上结论将为今后研究草石蚕的生物学特性、阐明特有表型差异机制提供参考,为提升草石蚕的基础理论研究水平提供技术支撑。