利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因

【目的】南方大豆皱叶症(southern soybean crinkle leaf disease,SSCLD)严重时可导致大豆减产40%左右,利用高世代分离群体转录组测序技术(high-generation segregating populations RNA-seq,HGRNA-seq)挖掘控制SSCLD的候选基因,为揭示SSCLD发生的分子机制提供数据支撑。【方法】以2个南方皱叶症症级差异材料及其衍生的F2:7株系为研究材料,对双亲进行重测序,对12个F2:7单株(7个皱叶,5个正常叶)进行单个样本转录组测序,利用转录组及亲本的SNP/InDel数据进行混池法定位分析,利用转录组表达量差异数据进行GO和KEGG功能注释和富集分析,并在定位区间附近开发7个KASP分子标记,利用230个F2群体构建局部连锁图谱,对转录组数据定位结果进行验证。联合基因定位和转录组分析结果,筛选控制SSCLD的候选基因。【结果】利用混池法把控制皱叶症的基因位点CL12定位在大豆第12染色体末端39231651—40705115 bp的1473464 bp区间内,利用F2群体将控制皱叶症的基因定位于39743275—40948295 bp的1205020 bp区间内,与混池法定位结果基本一致。GO注释结果显示,代谢过程包括免疫系统过程,以及对刺激的反应等,细胞组分主要与膜等相关,KEGG注释结果显示,生物系统通路中主要包括植物-病原菌互作和环境适应等通路。GO富集的表达差异基因主要同跨膜受体蛋白活性、蛋白磷酸化及信号受体活性等方面相关,KEGG富集到的最多差异表达基因(differently expressed genes,DEGs)主要在植物-病原菌互作和植物MAPK信号通路上。结合南方大豆皱叶症诱因特点,选择定位候选区间内与抗病等相关且在外显子上存在非同义突变或表达量有差异的基因作为候选基因,结合qRT-PCR验证,最终确定GLYMA_12G223100、GLYMA_12G223900、GLYMA_12G224100、GLYMA_12G231800和GLYMA_12G233000等5个基因为控制南方大豆皱叶症的候选基因。【结论】HGRNA-seq实现了RNA-seq和BSA-seq相结合,成功挖掘了控制SSCLD的候选基因。

基于转录组测序分析猪子宫内膜妊娠中的关键非编码RNA及其调控通路

【目的】探究调控具有不同产仔数的川乡黑猪和藏猪的猪子宫内膜妊娠过程的相关miRNA、lncRNA及靶基因,进一步揭示影响不同品种猪子宫内膜妊娠相关非编码RNA富集的信号通路。【方法】对平均产仔数为11.35和6.70的川乡黑猪和藏猪第2、5胎次的子宫内膜进行分离,提取RNA,质检合格后进行转录组测序,测序数据经过拼接、比对到miRNA和lncRNA并预测其靶基因,进行GO和KEGG富集分析筛选到调控川乡黑猪和藏猪不同产仔数的候选基因以及信号富集通路。【结果】不同胎次的川乡黑猪和藏猪之间存在多个miRNA、lncRNA及靶基因的差异表达,其中第2胎次具有1571个miRNA和2042个lncRNA差异表达,第5胎次具有1042个miRNA和2096个lncRNA差异表达。进一步根据靶基因的GO和KEGG富集分析发现川乡黑猪在促性腺激素释放激素(GnRH)分泌、ECM受体互作以及Wnt信号通路等的富集程度高于藏猪。同时发现川乡黑猪相比藏猪有醛固酮调节钠重吸收、谷胱甘肽代谢、果糖和甘露糖代谢等过程的富集。此外,已鉴定的关键候选调控基因包括FSHR(Follicle stimulating hormone receptor)、DBX1(Developing brain homeobox 1)、ARID2(AT-rich interaction domain 2)、TNC(Tenascin C)、NT5C2(Neuropilin 2)、LAMC3(Laminin subunit gamma 3)、MADD(MAP kinase activating death domain)等。【结论】高产仔数的川乡黑猪相比低产仔数的藏猪在子宫内膜妊娠过程中有更高的促性腺激素释放激素(GnRH)分泌、ECM受体互作以及Wnt信号通路富集(GO分析结果),同时也有代谢途径的参与(KEGG分析结果)。涉及到的关键调控基因主要有FSHR、DBX1等。本研究为探究非编码RNA在猪子宫内膜妊娠过程中的功能及其分子调控机制提供了新的思路。

马尾松种子超低温保存前后转录组测序分析

本研究利用Illumina HiSeq^(TM)6000平台对超低温保存前后的马尾松种子进行转录组测序分析,共获得51.79 Gb的过滤数据,冻存前后共鉴定到2 122个差异表达基因,其中823个上调,1 299个下调。GO富集分析表明,163个差异表达基因被显著富集到33个GO条目中;KEGG富集分析表明,169个差异表达基因显著富集到79条代谢通路。根据KO和KEGG结果,从富集到植物激素信号转导通路、植物MAPK信号通路、淀粉和蔗糖代谢通路、转录因子通路上的基因中,筛选出19个差异表达基因。

寒地特色薄皮甜瓜转录组测序分析

以13份薄皮甜瓜为试材,采用转录组测序方法,研究了白粉病抗性相关基因的表达情况,以期获得薄皮甜瓜白粉病抗性相关候选基因。结果表明:上调表达谱中,有21个基因只出现在抗性较好的品种中;下调表达谱中,有42个基因只出现在低抗品种中。GO分析显示,基因产物的活动主要涉及碳-碳裂解酶活性、ADP焦磷酸水解酶活性、肌氨酸氧化酶活性和β-麦芽糖4-α-葡萄糖转移酶活性等。利用KEGG Pathway分析了解基因的生物学功能发现,上调和下调基因多集中于植物昼夜节律调节、鞘糖脂生物合成通路硫胺素代谢和细胞的包吞作用等。结合前期GWAS的分析结果,选定MELO3C033293.2和MELO3C006706.2等作为寒地薄皮甜瓜白粉病抗性相关候选基因,进行下一步定量表达分析。

天子蓝盘丽鱼皮肤组织的单细胞转录组测序

【目的】通过单细胞转录组测序比较天子蓝盘丽鱼和野生阿莲卡盘丽鱼皮肤组织中与体色形成相关的基因表达模式,为深入研究鱼类体色及良种选育提供数据基础,也为盘丽鱼或其他水产鱼类进行单细胞转录组研究提供技术借鉴。【方法】利用单细胞转录组测序技术对天子蓝(人工选育)和阿莲卡(野生型)2种盘丽鱼的皮肤组织进行转录组测序,经fastp质控过滤后,通过Cell Ranger比对参考基因组生成单细胞表达矩阵文件,使用Seurat进行降维聚类后构建转录组图谱,筛选出细胞类型识别与鉴定的标记基因;同时以阿莲卡盘丽鱼为对照,通过DEGseq筛选出2个样本间的差异表达基因(DEGs),并进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析。【结果】经单细胞转录组测序,从天子蓝、阿莲卡盘丽鱼样本中获得的原始序列(Raw reads)分别为815237286和728886552条;将2个样本整合后共捕获17035个细胞,经过滤及降维聚类后得到18个细胞簇(C0~C17),参考已知和潜在的标记基因,被注释为13种细胞类型及其亚型,基本涵盖了鱼类皮肤组织中的大部分细胞类型。基于伪批量(Pseudo-bulk)处理,从2个样本间筛选出20个DEGs(8个在天子蓝盘丽鱼皮肤组织中高表达,12个在阿莲卡盘丽鱼皮肤组织中高表达),主要注释到与气体传递、氧化代谢相关的GO功能条目。在单细胞维度,选择黑色素细胞和虹彩细胞2个细胞集群进行样本间差异分析,结果显示:在黑色素细胞中存在8个DEGs,主要富集于热应答、未折叠蛋白结合、生长因子活性、金属离子结合等信号通路。在虹彩细胞中存在25个DEGs,KEGG信号通路富集分析发现主要富集于凋亡、沙门氏菌感染和MAPK等信号通路,涉及细胞生存、应激响应和信号传导等功能。【结论】TSPAN3A、PTGES、ATF3、JUNK、GADD45GA、HSP70L、FOSAB等基因在调节天子蓝盘丽鱼皮肤体色、色素合成与沉着等方面发挥重要作用,而黑色素合成不活跃可能是导致天子蓝盘丽鱼体色较阿莲卡盘丽色更加鲜艳和绚丽的主要原因之一。

单细胞转录组测序技术在骨质疏松症研究中的应用与进展

背景:骨质疏松导致的脆性骨折发病率逐年上升,亟需探索其病理生理、潜在生物标志物、治疗靶点及有效药物。骨微环境中存在多种细胞,对骨代谢的维持至关重要。近几年,单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术被开发用于表征单个细胞的转录组,并逐步应用到骨质疏松症防治的研究。目的:综述单细胞转录组测序技术在骨质疏松症研究中的应用与进展。方法:由第一作者使用计算机检索Web of Science,PubMed和中国知网数据库中2009-2023年出版的文献,英文检索词为:“single-cell RNA sequencing,bone marrow derived stromal cells,osteoblasts,osteocytes,osteoclasts,immune cells,Bone marrow vascular endothelial cells”;中文检索词为:“单细胞转录组测序,骨髓间充质干细胞,成骨细胞,骨细胞,破骨细胞,免疫细胞,骨髓血管内皮细胞”;通过阅读筛选相关文献,最终纳入89篇文献进行综述分析。结果与结论:①单细胞转录组测序技术能够深入了解细胞发育、增殖、分化的轨迹及其调控机制。②影响骨密度的候选基因主要富集在骨髓间充质干细胞亚群,其中Sox9是关键的转录因子。③成骨细胞不同亚群中差异表达Runx2控制骨髓间充质干细胞向成骨细胞方向分化。④破骨细胞分化过程中RAB38与组蛋白修饰和转录调控动态变化有关。⑤单细胞层面研究证实,骨微环境中存在多种细胞间通讯,破骨细胞可能通过CD160-TNFRSF14配体-受体结合进行细胞间通讯;中性粒/单核细胞与成骨细胞间可能通过RESISTIN通路进行交互;浆样树突状细胞与成骨细胞系通过表皮生长因子通路进行交流;均可以为靶点预测和药物研发提供方向。⑥新的骨髓毛细血管内皮细胞亚群,称为S型内皮细胞,完全起源于骨骺次级骨化中心,甚至比H型血管更具有可塑性。⑦文章从细胞角度总结单细胞转录组测序技术在表征不同骨组织细胞的分化命运和分化轨迹、识别新的细胞亚群、鉴定细胞调控因子及明确细胞间通讯的研究进展,为探讨骨质疏松症的病理机制、筛选潜在诊断标志物、预测治疗靶点及探究药物作用机制提供细胞层面的信息。⑧未来单细胞测序技术将向单细胞多组学(基因组、蛋白组学及代谢组学)方向及结合其他诸如空间转录组技术为骨组织细胞变化提供更有价值的信息。

基于转录组测序的油茶SSR、SNP和InDel位点特征分析

基于油茶转录组测序数据,利用MISA和GATK3软件对SSR、SNP和InDel位点进行搜索。结果表明:在169652条unigene序列中共发现92228个SSR位点,出现频率54.37%,平均分布距离1.61 kb。油茶转录组SSR位点中,单核苷酸和二核苷酸是主要的重复类型,A/T和AG/CT是主要的重复基元类型,基元重复次数主要集中在5~11次,基序长度主要集中在12~20 bp。共得到1912501个SNP位点,转换类型SNP数量多于颠换类型SNP数量,转换类型中A/G数量最多,而颠换类型中A/T数量最多。共筛选出298984个InDel位点。油茶转录组SSR、SNP和InDel位点数量多、类型丰富,能够为油茶分子标记开发、种质资源评价、亲缘关系鉴定等研究提供支撑。

基于转录组测序芒果抗细菌性角斑病SNP/In Del分析

旨在挖掘与芒果抗细菌性角斑病紧密联系的SNP/InDel位点,以进一步揭示芒果抗细菌性角斑病的遗传多样性和分子机理。试验材料为细菌性角斑病高抗品种‘热农1号’和高感品种‘凯特’,分别对两个品种接病菌后0d、2d、6d的果皮进行转录组分析,以基因组‘红象牙’作为参考,鉴定并分析芒果中SNP/InDel位点的特征。结果表明,‘凯特’和‘热农1号’分别获得32.77Gb和36.83Gb的数据量,每个样本过滤后的Q30均高于90%。将reads比对到芒果参考基因组上,两个品种共检测到1213112个SNP位点,62888个InDel位点,主要分布在内含子区、外显子区、基因间区和基因上下游区域。SNP中转换位点和颠换位点分别为751006个(61.91%)和462106个(38.09%),其中转换型中A->G略多,而A->T在颠换型中占多数;In Del位点插入和缺失分别每个样本平均有18769和25015个。生物信息学分析表明,全部的SNP和InDel位点所在的差异基因,主要参与分子功能有代谢途径、应答刺激和生物学调控等过程。

基于转录组测序技术分析猪德尔塔冠状病毒感染ST细胞机制的初步研究

猪德尔塔冠状病毒(PDCoV)感染可导致仔猪出现水样腹泻和死亡,严重危害猪的健康。为研究PDCo V感染引起宿主细胞基因转录水平的变化及初步研究其感染机制,本研究提取PDCo V感染组和不感染该病毒的阴性对照组ST细胞样品总RNA,构建二者的cDNA文库后采用Illumina HiSeq 6000高通量测序平台进行转录组测序(RNA-Seq)。结果显示,所有样品的测序错误率均≤0.03%;Q20/%和Q30/%分别达98%和94%以上;GC含量在51.09%~55.15%;相关性分析结果显示,阴性对照组及感染组细胞样品各组内的R值均>0.9,上述结果表明测序数据可靠,可用于后续转录组学数据分析。采用ggplot2软件分析两组细胞组内测序结果的相关性,并以相关系数R>0.9判定各组内测序数据的准确性;采用DESeq2软件并以P<0.05和log2(Fold change)>1为条件筛选两组细胞中转录显著差异基因;采用ClusterProfiler R软件对转录显著差异基因进行GO功能和KEGG信号通路的富集分析;采用Pheatmap软件对各组ST细胞中与免疫反应相关的转录显著差异基因进行聚类分析;随机选择9个转录显著差异基因经RT-q PCR验证RNA-Seq的结果。筛选结果显示,与阴性对照组细胞相比,共筛选出5719个转录显著差异基因,其中3573个转录显著上调基因,2146个转录显著下调基因。GO功能和KEGG信号通路富集分析结果显示,转录显著上调的基因与ST细胞的免疫应答、防御反应等功能有关;转录显著下调的基因与细胞的氧化还原和新陈代谢等功能有关;转录显著上调的基因参与细胞因子受体互作、天然免疫反应相关、肿瘤坏死因子等的信号通路;转录显著下调的基因与细胞物质代谢信号通路有关,包括氨基酸代谢、脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等信号通路。与免疫反应相关的转录显著差异基因的聚类分析结果显示,与阴性对照组细胞相比,PDCo V感染的ST细胞中白细胞介素基因(IL-1R1、1L-6、IL-10RB、IL-15和IL-12A等)、抗病毒基因(MX1、OAS)和干扰素基因(INFAR1、IFN-ALPHAOMEGA)的转录水平均显著上调。上述结果表明PDCo V感染后,ST细胞的天然免疫反应被激活,但细胞的代谢反应降低,这更有利于减弱病毒在ST细胞中的复制,起到一定的抗病毒效果。9个转录显著差异基因的RT-q PCR结果与RNA-seq结果基本一致,表明转录组测序数据可靠。本研究为进一步解析PDCo V的感染机制提供参考依据。

单细胞测序和空间转录组技术在口腔医学的应用进展

单细胞测序和空间转录组技术在生命科学领域的应用是近年的研究热点,通过联合单细胞测序及空间转录组技术,能够在单细胞水平揭示细胞特定空间位置上的信息,以进一步探究疾病发生发展的机制及疾病的防治。在口腔医学领域,这一技术已被应用于口腔组织干细胞、口腔组织发生发育、口腔微生物及各类口腔疾病的研究中。该文阐述了单细胞测序和空间转录组技术在口腔领域的应用进展并展望两者联合应用的前景,以期为口腔疾病的诊疗提供新思路。

基于转录组测序分析SOX18在湖羊毛囊毛乳头细胞中的功能

旨在初步探究SOX18基因在湖羊毛囊毛乳头细胞中的功能。本研究首先采用免疫荧光染色试验对从湖羊毛囊中分离的细胞进行鉴定,然后构建SOX18基因过表达载体并通过qRT-PCR和Western blot检测其过表达效率。将经过鉴定且生长状态良好的毛乳头细胞分为两组,分别转染SOX18过表达载体和空载质粒,每组3个重复。采用Trizol法提取6个样本的总RNA并构建cDNA文库,利用Illumina Novaseq6000平台进行测序,然后对样本相关性和差异表达基因进行分析,并对差异表达基因进行GO功能分类和KEGG通路注释,寻找SOX18基因调控的相关候选基因和通路。为确认转录组数据的准确性,随机选取9个差异表达基因进行qRT-PCR验证。免疫荧光结果显示,毛乳头相关基因在所分离的细胞中高表达,表明所分离的毛乳头细胞纯度高。qRT-PCR和Western blot检测发现,SOX18基因过表达能够增加毛乳头细胞中SOX18的mRNA和蛋白水平,表明构建的SOX18基因过表达载体可用于后续试验。转录组分析结果表明样本间相关性好,SOX18过表达组和对照组相比共发现157个基因差异表达,其中103个基因在SOX18过表达后上调,54个基因下调,qRT-PCR分析表明转录组数据准确性高。GO功能分析显示,一些差异基因富集于细胞进展和毛囊发育过程。KEGG富集分析表明,一些差异表达基因富集于细胞增殖和毛囊发育相关信号通路。GO功能分析和KEGG富集分析表明SOX18在毛乳头细胞的增殖和毛囊发育过程中起作用。本研究通过转录组测序分析发现SOX18可能通过影响细胞增殖和毛囊发育相关的基因和信号通路来影响毛乳头细胞增殖和毛囊生长发育,研究结果为解析SOX18基因在湖羊毛乳头细胞和毛囊中的分子调控机制提供了理论基础。

单细胞转录组测序技术与椎间盘退变的发病机制

背景:椎间盘退变在临床上被认为是引起下腰痛的主要病因,但由于椎间盘退变发病机制尚不明确,目前仍缺乏有效手段来延缓疾病进展。单细胞转录组测序技术可以在单个细胞水平对mRNA进行扩增和测序,揭示单个细胞的基因表达强度,根据细胞的异质性发现组织中的不同细胞亚群,在分子水平上研究椎间盘退变的发病机制,为其早期诊断和治疗提供新的理论依据。目的:介绍了单细胞转录组测序技术的基本原理并综述了近年来单细胞转录组测序技术在椎间盘退变发病机制中的研究进展。方法:应用计算机系统检索PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库中2012-2022年出版的文献,英文检索词为:“single-cell RNA sequencing,intervertebral disc degeneration,sequencing technology”;中文检索词为“单细胞转录组测序,椎间盘退变,测序技术”。排除重复、质量较差及不相关的文献,最终纳入70篇文献进行综述分析。结果与结论:①鉴定了稳态软骨样细胞、肥大软骨样髓核细胞、纤维髓核细胞等新型细胞亚群,识别了这几种细胞亚群的标记基因、转录因子,并阐述了这几种细胞亚群在椎间盘退变发生发展过程中的功能及分化轨迹和细胞命运,同时提出了祖细胞概念,确定了具备祖细胞特性的细胞亚群,在小鼠体内验证了该细胞亚群治疗椎间盘退变的有效性。②识别了兼具软骨特性和纤维特性的纤维软骨样纤维环细胞和纤维环干细胞,并在体外结合纤维软骨诱导剂和丝素蛋白及透明质酸制备了一种新型复合水凝胶,通过小鼠体内实验验证了这种水凝胶既能修复纤维环组织也能恢复软骨基质,对于椎间盘退变有显著治疗效果。③在终板软骨组织中发现了调节性软骨细胞,其在椎间盘退变进展中出现2种截然不同的命运并明确了2种命运中的差异基因,细胞间通讯分析表示调节性软骨细胞与内皮细胞之间互相作用从而促进血管生成。④在退变椎间盘组织中鉴定出巨噬细胞、T细胞、髓系祖细胞和嗜中性粒细胞等免疫细胞,证明了椎间盘退变过程中存在免疫反应,并发现载脂蛋白诱导了巨噬细胞M1和M2亚型的极化,这种极化过程通过MIF信号通路放大炎症反应来影响髓核祖细胞的活性。

基于转录组测序发掘大河猪背脂沉积的关键基因

【目的】筛选和识别大河猪背脂沉积相关的关键候选基因。【方法】对高背膘和低背膘各6头大河猪的背部脂肪组织进行转录组测序,筛选差异表达基因并对其GO功能和KEGG通路富集进行分析,结合蛋白质—蛋白质互作网络构建,对大河猪背脂沉积关键基因进行发掘与鉴定,再随机挑选3个关键基因进行RT-qPCR验证。【结果】共检测到214个差异表达基因,在高背膘组大河猪中有107个基因上调,107个基因下调。这些基因极显著富集于氧酸代谢、有机酸代谢、脂质代谢、羧酸代谢等生物学过程,以及过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)信号通路、腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)信号通路、丙酮酸代谢、三羧酸循环等脂肪沉积调控通路(P<0.01),其中,PCK1、ME1、ACLY、ACACA、FASN和SCD为背脂沉积的关键基因。随机挑选的3个关键基因(PCK1、ACLY和ME1)在高、低背膘组大河猪背部脂肪中的表达差异达到显著或极显著水平(P<0.05或P<0.01)。【结论】研究结果初步鉴定了大河猪背脂沉积的关键基因,为深入揭示猪背脂沉积的分子机制及促进瘦肉率等背脂相关性状的遗传改良提供了科学基础和依据。

基于转录组测序筛选蒙古冰草抗旱相关基因

为挖掘蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)抗旱相关基因并探究蒙古冰草响应干旱胁迫分子机制,本研究以蒙古冰草为材料进行转录组测序。首先将不同生长期及干旱胁迫处理后的盆栽蒙古冰草组织按照根、茎、叶、花(穗)4类分别进行混样并利用三代全长转录组测序技术建立蒙古冰草转录本参考序列数据库,共获得26027条转录本,包含25578个基因,利用BlastX在KEGG,KOG,Nr,Swissprot等数据库中进行比对注释,共有25453个转录本得到注释。其次利用二代转录组测序技术对干旱胁迫处理前后水培蒙古冰草幼苗进行测序,发现干旱胁迫处理2 h,6 h后与处理前相比分别有2669个,3668个差异表达基因。此外,根据转录组及荧光定量PCR验证结果,发现基因ERF053,ERF055,NAC100,bZIP23,ERF5和NAM-B1在干旱处理后表达量较高且均上调可能是抗旱调控关键基因,为后续蒙古冰草抗旱相关候选基因克隆及功能验证奠定了基础。

基于转录组测序的红树莓bHLH转录因子家族鉴定及分析

bHLH转录因子是植物中数量较大的一类转录因子家族,在植物的生长发育、次级代谢调控、激素响应等方面发挥着重要作用。红树莓果实中含有丰富的树莓酮,为了深入探究bHLH转录因子在红树莓生长发育及树莓酮合成过程中的作用,该研究基于‘波尔卡’和‘橙色传奇’2种红树莓果实的转录组测序,鉴定了红树莓bHLH基因家族成员,并对这些基因进行生物信息学分析。结果表明:(1)红树莓果实中共鉴定到95个bHLH转录因子家族成员。(2)红树莓的bHLH转录因子家族成员多数为不稳定蛋白;超过半数成员定位于细胞核。(3)bHLH转录因子N端包含保守的His5-Glu9-Arg13序列,C端包含保守的Leu序列。(4)系统发育树将该家族成员分为20个亚家族,其中R亚家族成员最多,有12个。(5)表达模式图表明bHLH转录因子在青果期表达量较高,成熟期表达量较低。该研究结果为筛选与树莓酮含量变化一致的bHLH转录因子提供了依据,为进一步探究红树莓bHLH家族的功能提供了参考。

基于垂体全长转录组测序分析鸡睾丸性状相关基因

【背景】睾丸是雄性动物重要生殖器官,具有产生精子和分泌雄激素的功能,睾丸质量与繁殖性能有直接联系。睾丸性状受下丘脑-垂体-性腺轴多基因共同调控,其分子机理尚不清楚。宁都黄鸡睾丸性状变异系数大,繁殖性能一致性差。【目的】通过对不同睾丸性状个体垂体组织进行全长转录组测序,挖掘候选基因以及关键信号通路,探究影响睾丸性状的遗传基础,以期为发展地方鸡种睾丸性状的选种选育提供依据。【方法】以70只22周龄宁都黄公鸡为研究对象,分为大睾丸组和小睾丸组,从两组中分别选取3个个体,构建垂体组织的全长转录本表达谱,筛选高表达量及两组个体差异表达基因或转录本,对差异基因或转录本进行功能富集分析。随机选取6个基因,进行基因表达水平验证。参考已知垂体细胞的标记基因,筛选与8种细胞标记基因对应的差异表达基因或转录本,并分析这些差异基因或转录本以及高表达量基因或转录本与睾丸性状相关性。【结果】在6个宁都黄鸡垂体组织中,检测到21834个基因,29355个全长转录本。其中,332个基因及229个转录本在两组个体中差异表达。KEGG通路分析结果显示,这些差异基因或转录本主要富集于Apelin信号、甘油磷脂代谢等通路。一共发现5个促性腺细胞标记基因或其对应转录本与部分睾丸性状显著相关,包括NFASC(neurofascin)及其对应转录本XM_015298904.2、TESC(tescalcin)及其对应转录本XM_025155510.1、FSHB(folliclestimulatinghormonebeta)转录本ONT.20974.4、RLN3(relaxin 3)、NDUFB2(NADH:ubiquinone oxidoreductase subunit B2)转录本ONT.1176.4。1个催乳素细胞标记基因EGR1(early growth response 1),2个滤泡星状细胞标记基因TMSB4X(thymosin beta 4,X-linked)、C1H12ORF57(chromosome 1 open reading frame),1个促甲状腺细胞标记基因CHGB(chromogranin B)均与部分睾丸性状显著相关。2个高表达量基因TMSB4X、HSP90AA1(heat shock protein 90 alpha family class A member 1)与部分睾丸性状显著相关。FSHB、EGR1均为基因互作网络中节点基因。【结论】经初步功能分析,EGR1、TMSB4X、FSHB、RLN3为睾丸性状调控的关键基因。MAPK信号通路、神经活性配体-受体相互作用、GnRH信号通路为睾丸性状调控的关键基因通路。

小麦茎秆性状的转录组测序及全基因组关联分析

小麦的茎秆性状与倒伏紧密相关,发掘其显著关联的基因位点和候选基因,为解析小麦茎秆性状的遗传机制和分子标记辅助育种提供依据。本研究以黄淮南部地区的192份小麦品种为材料,利用小麦660KSNP芯片对7个环境成熟期和4个环境灌浆中期的14个茎秆性状进行了全基因组关联分析(GWAS),同时利用RNA-seq分析了基部前二节间强度和直径的差异表达基因。结果表明,所有性状的成熟期与灌浆中期的差异均达到极显著水平。与灌浆中期相比,成熟期的重心高度增幅较大,基部第二和第三节间长度增加,其他性状均降低。GWAS共检测出163个与茎秆性状相关的稳定SNP标记(MTA),其中45个具有基因或蛋白注释,与转录组联合分析,共筛选到3个与小麦茎秆性状相关的候选基因。推测候选基因TraesCS5A02G522100通过合成异戊二酸类化合物调节小麦的光合作用以及通过调节固醇的生成提高细胞膜的稳定性和渗透性,进而促进茎秆的发育,改善茎秆性状。候选基因TraesCS1D02G390600直接参与小麦茎秆细胞分裂和器官的形成,使茎秆变粗,充实度增加。候选基因TraesCS7A02G481800在小麦中通过参与细胞间的信号传递过程,调控茎秆的发育、应激响应等过程。这些候选基因通过qRT-PCR验证,其基因的表达趋势与转录组测序所得结果基本一致。

基于单细胞转录组测序的鹿茸生长中心细胞异质性研究

为了从单细胞水平探究梅花鹿鹿茸生长中心中细胞类型和基因表达的差异,即细胞异质性,试验采用单细胞转录组测序的方法,对生长75 d的梅花鹿鹿茸生长中心进行单细胞转录组分析,鉴定细胞类型,并对不同类型细胞进行基因表达模式、基因功能富集分析。结果表明:鹿茸生长中心包含了内皮细胞、周细胞、间充质细胞、免疫细胞、软骨细胞和成骨细胞等6种细胞类型,其中内皮细胞特异性表达PECAM1和VWF基因;周细胞特异性表达ABCC9和KCNJ8基因;间充质细胞高表达PRRX1和POSTN基因;免疫细胞特异性表达PTPRC和LCP1基因;成骨细胞特异性表达PHEX基因;软骨细胞特异性表达IGF1R基因。说明鹿茸的生长中心有着丰富的细胞类型,鹿茸的生长发育需要这些细胞的协调作用。

基于单细胞转录组测序分析骨关节炎软骨细胞分化的分子机制

目的深度分析骨关节炎(osteoarthritis,OA)软骨细胞分化的单细胞转录组数据,探究其关键性靶基因及分子机制,为临床靶向治疗骨关节炎提供分子理论依据。方法从GEO数据库下载数据集(GSE104782),包含10个骨关节炎样本及1464个软骨单细胞测序结果,运用R语言分析软骨细胞分化中关键Marker基因,并采用质控和数据过滤、PCA、TSNE、细胞轨迹、GO、KEGG信号通路及蛋白互助网络分析揭示软骨细胞分化机制。结果该数据集共包含基因17380种、20个主成分、9种细胞类型、1886个Marker基因及6种分化途径,其中软骨祖细胞为软骨最早分化细胞。GO分析涉及软骨发育、结缔组织发育等生物过程;涉及含胶原蛋白细胞外基质、内质网内腔等细胞组分;涉及肝素结合、糖胺聚糖结合等分子功能。KEGG通路分析涉及蛋白质消化吸收、ECM受体相互作用、人乳头瘤病毒感染、补体与凝血级联反应、PI3K-Akt信号通路等信号通路。运用Cytoscape 3.7.2软件获得5个关键Marker基因(COL1A1、COL2A1、VEGFA、COL1A2、DCN)。结论运用单细胞转录组测序发现骨关节炎软骨细胞共有6种分化途径及多种Marker基因的潜在特征,进一步从单细胞角度阐述骨关节炎的发病机制。

单细胞转录组测序技术在自身免疫病中应用的最新研究进展

单细胞转录组测序技术是以单个细胞为研究对象,对每个转录本的基因表达水平以及细胞间的异质性进行统计分析,在一定程度上弥补了传统测序技术的缺陷。自身免疫病是自身免疫耐受状态或自身免疫细胞调节异常时所致的自身组织细胞损伤或功能异常。本文综述了近年来关于单细胞转录组测序技术在自身免疫病中应用的研究成果,为尽早实现精准医疗提供有价值的线索。