刺五加转录组和差异性表达分析

目的获得刺五加Eleutherococcus senticosus转录组数据库和差异表达基因。方法采用皂苷高含量组和低含量组2个样本作为受试材料,采用二代测序方法中的Illumina Hi Seq 4000进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析。结果共获得8.34 Gb数据,拼接得到77 087条Unigenes,与5个基因数据库进行比对,可归类于55个Geneontology(GO)分类中,涉及到116个KEGG标准代谢通路。通过差异性分析发现,差异性表达基因共530条,其中上调基因占42.08%,下调基因占57.92%,相差较大。进行GO和Pathway富集,得到408个GO注释和40个代谢通路。结论对刺五加转录组进行拼接、组装和功能注释,得到大量转录本信息,为刺五加分子生物学研究提供了宝贵的基因组数据库资源。     

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。     

基于转录组测序的牛蒡木质素类物质生物合成途径及关键酶基因分析

目的获得牛蒡Arctiumlappa根功能基因数据库,分析其木质素类化合物生物合成途径及关键酶基因。方法以牛蒡根为研究对象,利用华大基因BGISEQ-500测序平台进行转录组测序,通过从头组装获得Unigene,利用各种已有的核酸和蛋白质数据库对Unigene进行注释和分类,利用KEGG代谢途径分析木质素生物合成途径及其关键酶基因,利用三维同源建模分析苯丙氨酸解氨酶(AlPAL)的结构特点。结果通过转录组测序共获得54 215个Unigene,其中42 003个Unigene被任一数据库注释,1 668个Unigene被注释到54个转录因子家族中;KEGG途径分析鉴定了423个Unigene参与了木质素的生物合成。AlPAL空间结构模型显示其为同型四聚体,每个单体由3个结构域组成,包括4-甲基-咪唑-5-酮(MIO)结构域、核心结构域和屏蔽结构域,其中MIO结构域包含保守的三肽ASG,构成AlPAL酶的催化活性中心。结论对牛蒡根转录组进行分析,为牛蒡功能基因鉴定、次生代谢途径解析及其调控机制研究奠定了实验基础。     

大青转录组测序及生物信息学分析

【目的】 利用高通量测序技术获得大青的转录组信息特征。【方法】 通过高通量测序平台Illumina HiSeqTM 2500 对大青进行转录组测序,采用Trinity软件de novo组装获得Unigene,并基于序列同源性对Unigene 进行功能注释,得到大青转录组的遗传信息。【结果】 测序数据经过质控后共获得26 394 223个高质量的Reads,通过de novo组装获得100 191个Unigene,N50长度为1 055 bp,平均长度724.4 bp。其中59 690个（59.58%）Unigene 在NR、SwissProt、KOG、GO、KEGG数据库中均得到注释。其中KEGG数据库注释到38 260个Unigene,涉及136条代谢通路。在大青转录组中共鉴定到407个Unigene参与萜类化合物的生物合成,165个Unigene 涉及类黄酮生物合成,29个Unigene参与黄酮和黄酮醇生物合成,37个Unigene参与异黄酮生物合成,同时,还鉴定到210类转录因子。MISA分析发现6 680个Unigene 包含8 640个简单重复序列。【结论】 利用高通量测序技术和生物信息分析获得了大青的转录组信息特征,这些数据可为后期开展功能基因鉴定、解析黄酮类化合物次生代谢途径及其调控机制奠定研究基础。     

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。     

茜草转录组分析及其蒽醌类化合物合成相关基因的挖掘

目的获得茜草Rubia cordifolia转录组学信息及挖掘其蒽醌类化合物生物合成的关键酶基因,为茜草的功能基因克隆与分析提供参考。方法采用Illunima Hiseq TM 2000 150PE高通量测序技术对茜草进行转录组测序,使用Trinity软件完成Unigene的de novo拼接,基于BLAST实现Unigene的分类、功能注释、代谢通路分析和蛋白功能注释等。结果最终获得7.3 Gb数据,通过de novo拼接注释得到Unigene 66 646条,平均长度为1 424 bp,所有Unigene能被NCBI nonredundant protein sequences(NR)、NCBI nucleotide sequences(NT)、kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)、A manually annotated and reviewed protein sequence database(Swissprot)、gene ontology(GO)、eu Karyotic ortholog groups(KOG)和protein family(Pfam)数据库所注释,注释成功率100%,找到与茜草蒽醌类化合物生物合成相关的基因64条。结论首次对茜草转录组进行了分析,并获得了茜草蒽醌类化合物生物合成相关的候选基因,为茜草的分子生物学研究提供了丰富的数据资源,也为后期开展茜草蒽醌类化合物次生代谢途径解析奠定了基础。     

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。     

多穗柯转录组分析及黄酮类化合物合成相关基因的挖掘

多穗柯具有甜味和保健功效,其中黄酮类化物是主要活性物质。为获取多穗柯转录组数据库以及黄酮类化合物生物合成相关基因,该研究用RNA-Seq中的Illumina Hi Seq 4000对多穗柯嫩叶进行转录组测序,共获得6 Gb数据,拼接后得到41 043条Unigene,与7个基因数据库进行比对,可归类于51个GO分类中,涉及到237个KEGG标准代谢通路。找到黄酮合成相关基因28条。通过Micro Satallite(MISA)软件分析筛选到18 161个SSR,其中单碱基重复最丰富,有7 346个。此研究得到大量转录本信息,为多穗柯的分子生物学研究提供了宝贵的转录组数据库资源。     

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。     

基于转录组的厚朴次级代谢产物途径基因挖掘及分析

目的利用厚朴叶和茎转录组测序数据挖掘与厚朴次级代谢产物相关的转录本信息。方法厚朴转录组数据库中的8707条Unigene可注释到代谢途径中,并对基因表达进行分析。结果 222条Unigene参与了18个次级代谢途径;涉及苯丙素、生物碱、萜类化合物的生物合成代谢,涉及Uningene数目分别为50个,17个和55个;叶和茎中差异表达序列数目为96个,其中上调数量为62个,下调数量为34个。结论对厚朴次生代谢的转录本信息进行了挖掘,并绘制了苯丙素类和萜类基因调控图。     

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。     

基于高通量测序的瑞香狼毒转录组数据分析

目的获得瑞香狼毒Stellera chamaejasme转录组数据库代谢途径基因序列、SSR以及转座子等信息。方法以瑞香狼毒根作为受试材料,采用二代测序方法中的Illumina Hi Seq 2000进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析。结果共获得26 785 872个Clean reads片段,拼接得到47 053条Unigenes,平均长度为419 nt。将拼装所得到的Unigene序列利用BLAST工具分别与Nr、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO数据库进行比对,分别有11 138和24 744条Unigene在Nr和Swiss-Prot数据库中比对得到了注释信息,可归于36个GO分类,涉及119个KEGG标准代谢通路,进一步分析发现15条萜类生物合成途径的关键酶基因。利用MISA软件发现3 480个SSR,数量最高的SSR类型为单碱基重复,为1 986条,出现频率为57.07%,最少的是六碱基重复SSR,只有5条,出现频率仅为0.14%。利用Repeat Masker在线工具针对瑞香狼毒转录组序列进行转座子预测分析,结果共发现有1 497条转座子,其中E值1×10-5的序列有827条,包含22种类型转座子,数目最多的为LINE/L1类型(405条),占比为48.97%,占比最少的为DNA/Ginger、DNA/h AT、DNA/PIF-ISL2EU和LINE/Jockey以及LTR/Lenti类型分别只有1条。结论对瑞香狼毒进行高通量测序,获得了大量基因序列信息以及SSR和转座子信息,为今后分离克隆瑞香狼毒中佛波酯等有效成分生物合成的关键酶基因以及开展相关分子机制研究提供了数据资源和理论基础。     

肇实转录组测序及生物信息学分析

目的:利用高通量测序技术分析肇实转录组信息。方法:采用高通量测序平台Illumina HiSeq 2500对肇实植株的叶片和叶柄进行混合转录组测序,利用转录组分析软件进行组装、注释和遗传标记开发。结果:通过测序和分析,共得到54 088 858个原始Reads,总长8 113 328 700 bp,经过滤、除杂后得到52 831 334个Clean Reads,总长7 285 427 215 bp。肇实转录组中GC含量49.71%,通过de novo组装并去冗余,获得190 889个Unigenes,N50为541 bp。与九大功能数据库比对和分析,共有89 555条约46.91%的Unigenes获得信息注释,其中3 288条基因在9个数据库中均能注释。在GO功能注释分为3大类,分别为20、26、22亚类(共68个亚类);在KEGG数据库中共发现216条代谢通路;KOG中按功能分为25个子类,获得49 976个功能注释信息。共检测到55类、24 917个植物转录因子;根据组装结果,共检测到44 584个SNP位点,7 386个InDel。结论:肇实转录组数据量大,遗传信息丰富,本研究可为深入解析肇实遗传背景、开展其功能基因组分析、分子标记开发、代谢组学研究提供参考,为肇实的综合利用与保护打下基础。     

基于转录组测序挖掘国槐花蕾黄酮类物质生物合成相关基因

为研究国槐黄酮类物质的生物合成途径,利用高通量测序技术对国槐花蕾进行转录组测序,经Trinity软件组装获得113 907条unigenes,平均长度803 bp,其中72 752条unigenes在数据库获得注释信息,共搜索到38 891个SSR位点。通过代谢通路分析,发现国槐转录组中有135个unigenes参与黄酮类生物合成,有959条unigene参与其他次生代谢途径。进一步分析参与国槐芦丁生物合成相关基因,发现有24个与CHS相关,有52个与FLS相关,有11个与UFGT相关。国槐转录组数据的获得为研究国槐黄酮类物质生物合成途径奠定了基础,也为槐米药材品质的形成提供理论依据。     

茉莉酸甲酯诱导下远志幼苗转录组分析及三萜类生物合成途径关键酶基因挖掘

目的获得远志Polygala tenuifolia响应茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理的转录组学信息,挖掘远志三萜类化合物骨架生物合成的关键酶基因。方法以生长30 d的远志组培苗为材料,分别用无菌水(CK)、50μmol/L MeJA、100μmol/LMeJA处理24h,采用Illunima Hiseq~(TM)2000 150PE进行转录组测序,使用Trinity软件完成Unigene的denovo拼接,基于BLAST实现Unigene的分类、功能注释、代谢通路分析、蛋白功能注释、差异基因分析和筛选等。结果最终获得52.19 Gb数据,通过de novo拼接注释得到Unigene 54 426条,平均长度为1 604 bp,注释成功率100%。通过对MeJA处理前后基因进行差异分析,共筛选出差异基因3 390个,其中有1 287个上调,2 103个下调,且以100μmol/L MeJA处理的差异基因总数及上调数最高。KEGG富集分析表明,差异基因主要富集于苯丙烷类生物合成、半胱氨酸与蛋氨酸代谢、淀粉蔗糖代谢、光合生物的固碳作用、萜类骨架生物合成等KEGG通路中。找到与远志三萜类骨架生物合成相关的基因59条,其中AACT、HMGS、HMGR、MK、PMK、MPD、DXS、IDI、FPPS、SQS、SE和β-AS受MeJA诱导后表达量上调。结论对MeJA处理后的远志幼苗转录组进行分析,获得远志三萜类骨架生物合成相关的候选基因,MeJA可以诱导其三萜类骨架合成相关基因的表达,为远志的分子生物学研究提供了丰富的数据资源,也为后期开展远志三萜皂苷类化合物次生代谢途径解析奠定了基础。     

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。     

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...     

基于高通量测序的女贞果实转录组研究

目的:利用Illumina/Solexa Hiseq2000测序平台对女贞果实进行转录组测序。方法:将测序得到的大量数据进行拼接与组装,并应用生物信息学方法对所得序列进行功能注释、功能分类、代谢途径分析和简单重复序列位点查找等研究。结果:共获得32 856 614条clean reads,含4.93 Gb的有效数据。对clean reads应用Trinity软件进行组装,共获得163 092条unigene,总长度、平均长度和N50分别为108.57 Mb、665.68 bp和1345 bp。公共数据库(Nr,Nt和Swiss Prot数据库)的BLAST比对分析显示,有83 903条unigene获得基因注释,进一步的功能分类表明,在GO数据库中有16 876条unigene可被分别注释到细胞组分、分子功能和生物学过程三大类别中。将unigene与COG数据库进行比对,可获得25个功能类别,其中较多unigene涉及果实中物质的合成与转运相关的营养功能。KEGG数据库作为搜索对象,可将unigene定位到21类代谢途径中,涉及重要次生代谢产物黄酮类和萜类生成的unigene数目分别为258条和929条。SSR位点查询发现,在14 270条unigene中共可找到15 925个SSR位点。结论:本研究在转录组水平对女贞果实进行了系统研究,这为进一步开展女贞果实的分子标记开发和重要次级代谢产物的生物合成奠定了基础。