基于转录组测序揭示光质对刺五加实生苗基因表达的调控作用

目的 对刺五加Acanthopanax senticosus实生苗进行转录组测序,分析其响应不同光质调控的分子机制。方法 以生长60 d的刺五加实生苗为材料,设置不同光质处理组（LED-1、LED-2）和对照组[高压钠灯（high pressure sodium,HPS）],应用Illumina HiSeq^TM对其叶片进行转录组测序,对测序后的结果进行基因功能注释、差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）筛选和共表达网络分析。结果 转录组测序共获得126 252条Unigene。其中92 681条被注释,3个处理组中筛选出DEGs 7664个。基因本体（gene ontology,GO）富集结果表明,DEGs在代谢过程、刺激响应、细胞结构、催化活性等功能中得到显著富集。京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）途径富集分析表明,DEGs显著富集在植物激素传导、糖代谢、苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成。适度光质胁迫可以促进刺五加实生苗中苯丙素类化合物生物合成途径关键酶基因的表达,是促进刺五加有效成分累积的基础。结论 通过高通量转录组测序,揭示了不同光质对刺五加实生苗基因表达的调控特征,可为深入研究刺五加药效成分的生物合成机制及栽培中的光环境设置提供科学依据。     

款冬叶不同发育阶段的转录组学分析

目的比较不同生长时期款冬叶中苯丙素类成分生物合成相关基因的表达,推测苯丙素类成分的最佳合成积累时期,为款冬叶资源的合理利用提供科学依据。方法利用Illumina Hi Seq2500测序技术对不同时期的款冬叶进行转录组测序,获得转录组数据后进行基因功能注释等生物信息学分析,对苯丙素类生物合成相关基因在不同时期的表达进行比较。结果通过转录组测序技术获得46 793个Unigenes,平均长度为952.144 8 bp,其中有4 774个可以被NR、Swiss-Prot、eggNOG、GO、KEGG等公共数据库共同注释。对注释得到的Unigenes进行KEGG代谢通路分析,结果显示款冬叶转录组中有144条Unigenes参与萜类、黄酮类和苯丙素类生物合成,其中萜类65条,苯丙素类64条,黄酮类15条。进一步对参与苯丙素类生物合成相关基因进行动态比较,发现其关键酶PAL、4CL、HCT、CCoAOMT等在9月的表达量最高,即苯丙素类成分在9月的生物合成量可能最高。结论为苯丙素类成分的生物合成途径及调控分析奠定了基础,也为款冬叶资源的开发利用奠定了科学依据。     

金荞麦黄酮生物合成途径分析及关键酶基因鉴定

为了丰富金荞麦Fagopyrum dibotrys属植物的转录组数据,解析参与黄酮生物合成途径的关键酶基因,挖掘其功能基因,该研究利用BGISEQ-500测序平台对金荞麦的根状茎、根、花、叶和茎进行转录组测序,经过de novo从头组装转录本,共产生了205 619条unigenes, 132 372条获得7个公共数据库功能注释。其中81 327条unigenes比对注释到GO数据库,大部分unigenes注释在细胞过程、生物调控、结合和催化活性,86 922条unigenes富集在136个KEGG代谢途径,鉴定了82条unigenes参与编码黄酮类生物合成10个关键代谢酶。对金荞麦根状茎与根、花、叶和茎的差异表达基因(DEGs)进行分析,获得了27 962条共表达DEGs,有23 515条根状茎组织特异性表达DEGs富集132条KEGG代谢途径,而13条unigenes显著富集在黄酮和黄酮醇生物合成。此外,分析鉴定了3 427条unigenes参与编码60个转录因子(TFs)家族,有4条bHLH TFs富集在黄酮生物合成。该研究丰富了金荞麦属植物的转录组数据库,为植物黄酮生物合成关键酶的解析提供了参考,有助于从基因水平上进一步研究金荞麦黄酮生物合成关键酶的功能和调控机制。     

党参不同组织化学成分分布及转录组学分析

目的 分析党参不同组织转录组特征，解析党参根中活性成分积累的遗传基础，为党参的高品质生产与种植提供理论依据。方法 选取盛花期党参根、茎、叶、花不同组织为实验材料，采用高效液相色谱法（HPLC）检测党参苷Ⅰ、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ含量，利用RNA-Seq对不同组织进行转录组测序，通过基因本体（GO）、京都基因和基因组百科全书（KEGG）数据库富集分析筛选分析差异表达基因，探讨党参不同组织化学成分分布特征及转录谱特征。结果 党参根中党参多糖及党参苷Ⅰ含量显著高于其他各组织。党参根转录谱与茎、叶、花存在显著差异，差异基因表达聚类分析、GO、KEGG富集分析发现差异基因主要富集在黄酮类、苯丙烷类生物合成、蔗糖淀粉代谢、植物激素信号传导、植物病原菌互作、MAPK级联信号传递、三磷酸腺苷结合转运盒（ABC）转运蛋白等途径。苯丙烷类化合物生物合成相关基因在根、花中表达量显著上调，ABC转运蛋白则多在花中高表达，党参多糖合成关键酶基因蔗糖：蔗糖1-果糖基转移酶（1-SST）、果聚糖1-外切水解酶（1-Feh）及大量与次生代谢产物积累密切相关的胁迫响应基因等在党参根中显著上调表达。结论 党参根中活性成分含量与转录谱特征与茎、叶、花等组织存在显著差异，表现出组织特异性，同时胁迫响应相关基因及活性成分菊粉型果聚糖、苯丙烷类化合物合成相关基因在根中表达上调。     

利用转录组分析款冬萜类化合物生物合成关键酶基因及表达特征

目的挖掘与款冬萜类化合物生物合成途径相关的关键酶基因。方法利用Illumina HiSeq2500测序平台对野生款冬花蕾和叶进行转录组测序,使用Trinity软件de novo从头组装,并通过基因功能注释、差异表达基因分析等生物信息学方法进行分析,挖掘款冬中萜类化合物生物合成途径相关的酶基因。结果转录组测序获得39 912 371条高质量reads(SRA号:SRR9113366,SRR9113367),组装获得91 118条Unigene,55 830条Unigene在NR、Swiss-Prot、GO、COG、KEGG等数据库得到注释。鉴定出参与款冬萜类化合物生物合成相关酶基因的129个Unigene,包括91个参与三萜骨架生物合成酶基因,32个萜类合成酶基因,6个细胞色素P450基因,其中差异表达基因25个,涉及上游MVA途径的4个差异基因在花蕾中表达量高于叶,MEP途径的5个差异基因在叶中表达高于花蕾,另外还有10个基因在叶中高表达,9个基因在花蕾中高表达。根据差异基因HMGR、TPS、AS、CYP450基因在花蕾中高表达,推测可能与花蕾中萜类物质含量高有关。结论从款冬转录组数据库中初步获得了可能参与萜类化合物生物合成途径的候选关键酶基因,为进一步阐明款冬萜类化合物生物合成的分子机制奠定基础。     

基于转录组测序揭示适度干旱胁迫对甘草根基因表达的调控

适度干旱胁迫可促进甘草有效成分的积累,提高药材质量。该研究以栽培6个月的甘草根为材料,设置适度干旱胁迫组(土壤相对含水量40%~45%)和对照组(土壤相对含水量70%~75%),分别应用Illumina HiSeq 2000进行转录组双末端测序,分析甘草根响应适度干旱胁迫的差异表达基因。在适度干旱胁迫组和对照组中分别得到80 490 490,82 588 278个Clean reads,经序列拼接和去冗余处理分别得到94 828,305 100个Unigene序列,序列长度的中位数分别为1 007,1 125 nt。差异表达基因分析表明,适度干旱胁迫抑制细胞壁中β-木糖苷酶、天冬酰胺酰内肽酶、GDP-L-岩藻糖合酶等酶的基因表达,可能抑制根细胞的初生壁降解与程序性细胞死亡;促进萜类、黄酮类化合物生物合成的关键酶基因的表达,进而促进甘草有效成分的积累;促进生长素、乙烯、细胞分裂素的生物合成和信号转导,进而促进根的发生和细胞增殖;促进脱落酸、茉莉酸的生物合成和信号转导,进而提高甘草对干旱胁迫的适应能力;抑制赤霉素、油菜素内酯等激素的生物合成和信号转导,进而抑制地上茎的伸长。     

基于转录组测序的姜黄侧根发育分析及相关基因筛选

目的 姜黄Curcumalonga主根形成中药姜黄,侧根形成药材郁金。为探知姜黄主根与侧根形成过程的差异和侧根生长膨大的分子机制,对姜黄主根与侧根进行转录组测序,挖掘促使侧根生长膨大的关键基因。方法 以姜黄主根和侧根为材料,采用Illumina HiSeq高通量测序平台进行转录组测序,组装与注释后进行差异表达基因筛选。结果 转录组测序共获得42.69 Gb clean data,共得到42 748条Unigene,其中35 456条被注释。主根和侧根中的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）有1551个,基因本体（geneontology,GO）富集结果表明,姜黄主根与侧根的DEGs主要富集于代谢过程、细胞过程、催化过程、转运过程、结合等功能,COG富集结果表明,主根与侧根中DEGs主要富集于碳水化合物代谢和信号转导机制。KEGG富集分析显示,根中DEGs主要富集在淀粉和糖代谢、植物激素信号传递等代谢通路中。通过注释信息筛选出姜黄侧根生长膨大相关的差异表达基因,关键差异表达基因与通路分析表明侧根中蔗糖合成酶基因、生长素响应基因（SAUR3...     

药用植物冬凌草高通量转录组测序与分析

目的:得到冬凌草高通量转录组数据,为挖掘冬凌草二萜类生物合成途径关键基因,研究冬凌草ESTSSR分子标记提供数据来源。方法:利用Illumina Hi Seq 4000高通量测序技术,采用Trinity的方法从头组装、序列拼接和去冗余处理;基于BLAST完成Unigene编码蛋白NR功能注释、GO分类、KEGG代谢通路注释和分类、功能基因挖掘,SSR分子标记挖掘。结果:获得冬凌草叶与茎两种不同组织共12 GB转录组数据,得到3 7961个Unigene基因,平均长度1063 bp;得到冬凌草叶和茎转录组有60条unigenes参与萜类化合物骨架合成、6条unigene参与各种萜类化合物合成,有26条unigene参与二萜化合物合成途径,叶与茎两种组织中有差异表达的基因4565个,其中在茎中表达较高的为1668个,在叶中表达较高的有2697个,与二萜类化合物合成相关的差异表达基因有15个。结论:本研究为冬凌草二萜化合物生物合成途径中关键基因的挖掘和分子育种提供了数据信息,为深入研究冬凌草中冬凌草甲素等有效成分的生物合成途径及其调控机制提供基础。     

聚乙二醇模拟干旱胁迫下半夏茎段转录组分析

目的 通过分析30%聚乙二醇（PEG）模拟的干旱胁迫处理下半夏茎段转录组数据，挖掘响应干旱胁迫的相关基因，探索干旱胁迫下半夏发生"倒苗"的分子机制。方法 以干旱胁迫下半夏发生"倒苗"时的茎段作为研究材料，采用Illumina Hiseq 2500平台进行转录组双向测序，并对数据进行生物信息学相关分析。结果 共获得23.00 Gb clean data，对照组与干旱胁迫处理组分别获得37 467 952和39 903 362个clean reads，经Trinity软件组装获得100 274个uingenes。通过将组装所得unigenes分别与Nr、eggNOG、Pfam、Swiss-Prot、KOG、GO、KEGG、COG等数据库进行比对分析，41 132个unigenes获得功能注释。最终筛选得到差异表达基因4 052个，其中2 080个DEGs表达上调，1 972个DEGs表达下调。KEGG通路富集分析显示，差异表达基因主要集中在核糖体、碳代谢、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导和氨基酸生物合成等过程；基因表达水平分析显示，半夏中编码植物激素代谢与信号转导、氧化还原相关酶、热激蛋白和液泡加工酶等基因在干旱胁迫处理后表达水平显著上升，多数编码水通道蛋白的DEGs表达水平下降。结论 通过对PEG模拟的干旱胁迫处理下半夏转录组测序结果进行分析，获得半夏水分代谢、激素代谢与信号转导、相关响应蛋白等候选基因，可为揭示干旱胁迫导致半夏"倒苗"的发生机制提供基因资源和理论依据。     

岗梅转录组及其乌索烷型三萜皂苷生物合成相关酶基因的发掘

目的：发掘与岗梅乌索烷型三萜皂苷生物合成相关的酶基因。方法：利用Illumina 测序平台对岗梅根进行转录组测序,通过基因注释、同源分析、系统发生分析等生物信息学手段,发掘可能参与合成的单基因簇（Unigenes）。结果：在岗梅根转录组中发现了272 条与萜类生物合成相关的Unigenes。这其中包括72 条可能参与萜类生物合成上游途径的Unigenes,以及26 条可能与三萜合成途径下游母核合成、氧化和糖基化相关的Unigenes。对其中部分Unigenes 进行系统发生分析,进一步揭示了这些Unigenes 与同源基因间的进化关系。利用酵母表达系统,鉴定了两个香树酯醇合酶IaAS1 和IaAS2,其中IaAS1 为少数以α-香树脂醇为主要产物的香树酯醇合酶之一。结论：本文从岗梅根转录组数据库中发掘到一系列可能与岗 梅乌索烷型三萜皂苷生物合成相关的酶基因。对这些基因的进一步研究,有助于从分子水平揭示岗梅中乌索烷型三萜皂苷的生物合成途径。     

基于转录组测序分析干旱胁迫对党参不同组织基因表达的调控

目的 对不同干旱胁迫程度下党参Codonopsispilosula叶、茎、根进行转录组测序，探究干旱胁迫对党参差异基因和多糖合成相关酶基因的调控。方法 利用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对正常水分（85%～90%）和轻度（65%～70%）、中度（50%～55%）、重度干旱胁迫（35%～40%）下生长旺盛期党参叶、茎、根组织进行测序并建立c DNA数据库，经de novo拼接后得到Unigene，并进一步开展生物信息学分析。结果 共获得Unigene 60 377条，分别有51 477、29 896、33 479、35 912、47 378、18 649、31 833条被非冗余数据库（non-redundant protein sequence database,NR）、真核生物蛋白相邻类的聚簇（clusters of orthologous group for eukaryotic complete,KOG）、基因本体（gene ontology,GO）、Swiss-Prot、egg NOG、京都基因与基因组数据库（Kyoto encyclopedia of ge...     

苗药八爪金龙转录组测序与次生代谢产物合成相关基因的挖掘

目的对八爪金龙根进行转录组测序,挖掘次生代谢合成相关基因,探索八爪金龙次生代谢产物生物合成的分子基础。方法采用IlluminaHi Seq4000高通量测序技术,对八爪金龙根进行转录组测序。使用Trinity软件对获得的Unigenes数据进行过滤组装,运用KEGG数据库对Unigenes进行注释。结果共获得52249条Unigenes,其中31391条被公共数据库成功注释,1507条Unigenes被注释到次生代谢产物合成。通过对转录组数据深入挖掘发现,参与八爪金龙苯丙素生物合成的Unigenes共有126条,参与萜类化合物骨架生物合成的Unigenes数量为73条,参与黄酮类化合物生物合成Unigenes有58条,参与次生代谢后修饰的Unigenes共有253条。筛选出9条Unigenes编码4个与八爪金龙香豆素生物合成的关键酶,23条Unigenes编码8个与黄酮生物合成的关键酶,39条Unigenes编码19个与萜类生物合成的关键酶,140条CYP450基因和113条UGT基因可能参与次生代谢物的修饰。微卫星识别软件(microsatellite identification tool,MISA)分析发现八爪金龙转录组包含17 400个简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)。结论通过高通量转录组测序,初步揭示了参与八爪金龙次生代谢产物合成相关的基因,为进一步研究八爪金龙次生代谢产物合成途径关键酶的功能及其调控机制奠定了基础。     

基于比较转录组的夏枯草组织差异表达分析

目的分析夏枯草Prunella vulgaris果穗、茎、叶片转录组,挖掘夏枯草次生代谢产物生物合成的功能及调节基因。方法利用Illumina高通量测序技术对夏枯草不同组织进行转录组测序,并从差异表达的基因中鉴定次生代谢物生物合成的相关酶基因。结果在夏枯草的3个不同组织的转录本中,共有8 270个Unigenes在至少2个样品间差异显著。对不同组织差异表达的基因进行KEGG富集分析,结果表明,不同组织中苯丙素类生物合成的基因表达均有较大的变化。在夏枯草差异基因中分别搜索三萜类和酚酸类生物合成途径的关键酶,共鉴定到31个三萜类生物合成相关的Unigene,16个酚酸类生物合成相关的Unigenes,113个P450相关的Unigenes。结论本研究为后续发掘夏枯草次生物质代谢合成途径相关功能基因提供依据,也为夏枯草次生代谢物的生物合成调控研究奠定基础。     

基于转录组分析华细辛甲基丁香酚生物合成途径的相关基因

目的获得华细辛Asarum sieboldii转录组数据库和差异表达基因,识别华细辛甲基丁香酚生物合成相关基因。方法以华细辛地下部分(根)和地上部分(叶片)2个样本作为供试材料,采用Illumina Hiseq 4000进行转录组测序,并从头拼接,对Unigene进行功能注释和差异性分析。结果共获得12.25 Gb数据,拼接得到129 003个Unigene,可归类于52个GO分类,涉及363条KEGG代谢通路。分析发现,共有439个差异表达基因,其中上调基因占38.3%,下调基因占61.7%,差异较大;136个Unigene与苯丙素类次生代谢途径相关,其中44个Unigene参与甲基丁香酚的生物合成过程。结论本研究得到大量华细辛转录本信息,所发掘的与甲基丁香酚生物合成相关的Unigene为相关基因的分离、功能验证及其表达调控机制的阐明提供了重要依据。     

罗勒花和叶的转录组数据组装及基因功能注释

目的系统了解罗勒Ocimum basilicum花和叶的转录组特征,丰富罗勒转录组数据信息。方法选取罗勒新鲜花朵和叶片为材料,利用Illumina Hi SeqTM 2500进行高通量测序,构建罗勒花和叶转录组文库,并用测序评估、转录组数据组装和基因功能注释等生物信息学方法进行分析。结果对原始数据进行除杂之后,共获得86 331 137个reads片段,包含了6 455 365 309个核苷酸序列信息;将质控后得到的高质量序列进行de novo拼接,得到了90 341个Unigene片段。将Unigene与COG数据库进行比对表明,罗勒的花和叶转录组中的Unigene根据功能可大致分为25类;根据GO功能分类可大致分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类43分支;利用KEGG数据库作为参考,依据代谢通路可以将转录组中的数据分成111类,包括生化代谢通路、植物病原体互作、DNA剪切、植物激素生物合成、苯丙氨酸生物合成、萜类化合物与类固醇类化合物合成、脂类代谢、RNA降解等。MISA软件成功设计15 617对SSR引物,检测到10 254个SNP位点。结论研究结果为后期罗勒功能基因的挖掘、代谢途径及调控机制的研究奠定了理论基础。     

夏枯草的转录组测序与次生代谢产物生物合成相关基因的挖掘

目的获得夏枯草转录组信息,探索夏枯草次生代谢产物生物合成的分子基础。方法利用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术对夏枯草果穗、茎和叶等部位进行转录组测序,经Trinity软件组装后获得Unigene,并进行系统的生物信息学分析。结果共获得77 863条Unigene,平均长度为716.72 nt。通过与NR、Swiss-Prot、COG等7个公共数据库进行BLAST比对,共有41 367个Unigene获得注释,注释率为53.13%。在KEGG数据库中,有1 406条Unigene被注释到次生代谢产物合成。通过对转录组数据深入挖掘发现,参与夏枯草三萜类骨架合成的Unigene共有60个,参与酚酸类合成的Unigene共有24个,参与次生代谢后修饰的Unigene共有259个,参与其他次生代谢合成的Unigene共有118个。结论夏枯草转录组数据为探索夏枯草次生代谢产物的生物合成机制提供了重要的资源,也为利用代谢工程增加夏枯草中重要次生代谢产物含量提供了基础信息。     

基于转录组测序的越南安息香根、茎和叶基因表达分析

目的对越南安息香Styrax tonkinensis进行转录组测序,获得其根、茎和叶的转录组信息特征。方法以越南安息香的根、茎和叶作为研究对象,使用Illumina HiSeq TM 2000进行越南安息香根、茎和叶的转录组测序分析。结果转录组测序根、茎和叶共获得53 835 045条高质量序列(clean reads),Trinity de novo组装获得69 151条Unigenes,平均长度778.51nt。BLAST分析表明分别有41 412(59.89%)、31 189(45.10%)、25 539(36.93%)、16 749(24.22%)个Unigenes在Nr、Swiss-port、KOG、KEGG数据库中得到注释,可归入GO分类的细胞组分、生物过程和分子功能3大类46分支,涉及129条KEGG标准代谢通路,其中有31个次生代谢标准通路。蛋白编码框序列3 461个,涉及高等植物转录因子54个家族。使用MISA软件挖掘10 974个简单重复序列(SSRs),二碱基重复SSRs数量最为丰富,有6282个(57.24%),五碱基重复SSRs最少,占2.45%。结论利用高通量技术和生物信息分析获得了越南安息香根、茎和叶的转录组信息特征,为后期越南安息香基因功能鉴定、次生代谢途径解析及调控机制的研究奠定基础。