基于转录组测序挖掘新塔花黄酮类物质生物合成相关基因

新塔花为唇形科植物,新疆地产药材,其主要药效成分为蒙花苷等黄酮类成分。该研究利用二代高通量测序技术对新塔花的花序部位进行转录组高通量测序,获得77 366条单一序列。通过搜索数据库和聚类分析对56 375条unigene进行了功能注释,继续对代谢通路分析,发现新塔花转录组中有60条unigene可能编码黄酮合成途径一些酶类。后对其不同组织的蒙花苷的含量及4条黄酮合成关键基因进行了测定、分析及验证,为进一步分析其他参与新塔花中黄酮类成分生物合成相关酶基因奠定了研究基础。     

基于转录组测序的山茱萸次生代谢生物合成相关基因的挖掘

为探讨山茱萸中环烯醚萜等次生代谢产物合成的遗传基础,采用新一代高通量测序技术对其果实进行转录组测序,共获得得96 032条unigenes,平均长度590.53 bp;其中共有35 478条unigene能被NR,Swissprot,COG,GO,KOG,Pfam和KEGG等7个公共数据库注释。通过对注释所得的unigene进行KEGG代谢通路的分析发现,共有84个unigene与环烯醚萜类成分的生物合成有关;487条unigene参与山茱萸其他次生代谢相关物质代谢调控。研究发现,共有153条unigene参与山茱萸次生代谢产物的氧化/羟基化;72条unigene参与次生代谢产物的糖基化。该研究首次对山茱萸转录组进行了分析,并获得了山茱萸环烯醚萜类等次生代谢生物合成相关的候选基因,为山茱萸的分子生物学研究提供了丰富的数据资源,也为后续探讨候选基因的功能奠定了基础。     

基于芍药转录组挖掘芍药苷生物合成相关基因

芍药苷是中药白芍、赤芍的主要活性成分,也是两者质量控制的指标成分之一。芍药苷属于蒎烷型三环单萜苷类化合物,其生物合成主要通过MEP和MVA途径生成单萜共同前体GPP,再在萜类合酶、细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)、尿苷二磷酸糖基转移酶(UDP-glucuronosyltransferase, UGT)以及酰基转移酶(acyltransferase, AT)的催化下形成具有活性的芍药苷。为挖掘芍药苷生物合成相关基因,该研究构建芍药Paeonia lactiflora花、叶和根3个部位的cDNA文库进行测序,共获得30 609条ORF。该研究对转录组中的所有CYP450基因进行功能注释分析及表达量分析,筛选出属于CYP71A、CYP71D亚家族且与单萜合酶PlPIN表达趋势一致的11条可能参与芍药苷生物合成的CYP450基因;后续又通过功能注释分析、序列全长分析、基因表达量分析、系统进化树分析进一步筛选得到与PlPIN表达相一致的且可能参与芍药苷生物合成的UGT基因7条及AT基因9条。该研究提供了一个系统的分析筛选方法并大大缩小了候选基因的数量,减少功能基因...     

岗梅全长转录组测序及其三萜皂苷生物合成相关基因的挖掘

目的:获得岗梅全长转录组数据库,为深入挖掘岗梅功能基因奠定基础。方法:采用基于PacBio Sequel平台的单分子实时测序技术获取岗梅的根、茎、叶样品的转录组数据,并利用非冗余蛋白(NR)、核苷酸序列(NT)、SwissProt蛋白序列数据库、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、真核生物相邻类的聚簇(KOG)、蛋白家族(Pfam)、基因本体(GO)进行注释,分析并鉴定编码三萜皂苷生物合成的关键酶的转录本。结果:全长转录组共获得89629个转录本,其中81313个在公共数据库进行了注释。KEEG代谢通路富集分析表明,623个转录本参与岗梅中三萜皂苷合成相关的3条代谢通路,其中263个转录本编码了三萜皂苷生物合成途径的21个关键酶。此外,还预测了2471个转录因子、40421个简单重复序列位点、22119个长链非编码RNA(lncRNA)和29131个mRNA。结论:丰富了岗梅的转录组数据,并为鉴定参与三萜皂苷和其他次生代谢物生物合成的候选基因提供参考,促进其分子生物学和基因组学的研究。     

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。     

基于转录组测序的冬虫夏草虫草素生物合成研究

目的对冬虫夏草进行转录组测序,为虫草素生物合成提供依据。方法利用Illumina/Solexa Hi Seq 2500高通量测序平台对冬虫夏草菌丝体和子实体转录组进行测序、数据组装,分析并预测虫草素生物合成途径、相关基因及差异表达量,发现代谢途径中多数酶在菌丝体发育阶段的表达水平较高。采用c DNA克隆技术从新鲜冬虫夏草子实体中克隆到核糖核苷酸还原酶(RNR)基因亚基。结果其中RNR是腺苷代谢的关键酶,从转录组数据中挖掘到RNR大、小亚基各1条,及4条RNR同源序列。RNR大亚基(RNRL)c DNA全长2 733 bp,编码910 aa,RNR小亚基(RNRM)c DNA全长1 257 bp,编码418 aa。通过保守区域和功能结构域分析发现主要催化活性位点位于RNRL,RNRM含有铁结合蛋白保守位点,大小亚基均含有二聚体和亚基结合区域。结论基于转录组测序预测,以RNR为切入点研究虫草素合成途径,为最终揭示虫草素生物合成机制提供数据支持。     

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。     

基于转录组挖掘球药隔重楼螺甾烷型重楼皂苷生物合成相关基因

目的 以球药隔重楼Paris fargesii根茎、茎和叶为材料,探究螺甾烷型重楼皂苷的生物合成基因。方法 采用HPLC分析6个螺甾烷型重楼皂苷含量,进一步利用Illumina Hi Seq X Ten平台进行转录组测序,结合定量和转录组数据进行生信分析。结果 6个螺甾烷型重楼皂苷在球药隔重楼根茎、茎和叶中的含量具有显著差异。Illumina转录组测序共获得61 755条非冗余unigenes,其中30263条（49.0%）被成功注释。催化生成薯蓣皂苷元的31个关键基因均被成功鉴定,且基因表达模式与皂苷的积累水平总体一致,其中IDI、8,7SI-4、CYP90G4、SMO2-2、C5-SD1、CYP51G、C14-R-2、HMGCR、CPI-5、CYP94D108、CAS、HMGCS、SMO1-3、SSR1-3、SQS、isp H和DXR等基因与重楼皂苷的积累呈显著正相关。共获得了61条尿苷二磷酸糖基转移酶（UGT）基因,其中30条潜在参与重楼皂苷的糖基化修饰。结论 球药隔重楼根茎、茎和叶中皂苷合成基因表达模式与皂苷积累规律存在一致性,鉴定的基因可指导该类活性产物的生物合成途径解析。     

利用转录组数据挖掘东紫苏单萜生物合成相关基因

;目的 获得东紫苏Elsholtzia bodinieri转录组数据信息,了解东紫苏挥发油单萜生物合成途径.方法 采用Illumina Hiseq 2000高通量测序获得东紫苏的转录组数据,通过对数据进行组装、拼接及注释,挖掘其单萜类化合物代谢途径相关基因.结果 东紫苏2个样品材料测序后共获得13.67 Gb数据,91...     

基于转录组测序的银杏类黄酮生物合成关键基因表达分析

目的对银杏进行转录组测序,分析银杏生长发育不同时期类黄酮生物合成关键基因的表达。方法以银杏幼年树和成年树不同时期叶片作为供试材料,利用Illumina HiSeq 2000进行转录组测序,对Unigene进行功能注释,分析银杏类黄酮生物合成关键基因的表达特征。结果转录组测序共获得43 073条Unigene,其中35 179条被注释,基因差异表达(DEG)筛选得到5 117个基因。通过对类黄酮合成相关KEGG途径进行分析,筛选出50条候选基因。分析50条候选基因的表达规律,发现类黄酮合成关键基因均在银杏幼叶中高表达,但在成年树与幼年树同时期叶片之间表达差异不显著。分析与类黄酮合成关系密切的13个基因发现,其中肉桂酸4-羟化酶(C4H)、查耳酮合成酶(CHS)、花青素合成酶(ANS)、花青素还原酶(ANR)和类黄酮O-甲基转移酶(FOMT)基因的表达量较高,类黄酮3′-羟化酶(F3′H)、类黄酮3′,5′-羟化酶(F3′5′H)和黄酮醇合成酶(FLS)基因的表达量则相对较低。结论通过转录组高通量测序,筛选分析了银杏类黄酮生物合成的关键基因及其表达特征,为提高银杏类黄酮产量提供了分子生药学理论基础。     

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。     

转录组测序分析膜荚黄芪紫茎花青素生物合成的关键基因

目的:筛选与膜荚黄芪紫茎花青素生物合成相关的关键基因.方法:以膜荚黄芪紫茎和绿茎为材料,利用超高液相色谱法(UPLC)、转录组测序(RNA-Seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)等方法,分析了紫茎和绿茎中花青素含量,花青素生物合成相关基因的表达水平.结果:紫茎中飞燕草素和矢车菊素含量分别为118.23 μg/g...     

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。     

基于高通量测序的玄参根部转录组学研究及萜类化合物合成相关基因的挖掘

该研究应用新一代测序技术Illumina HiSeq~(TM)4000在转录水平上对药用植物玄参根部进行测序,结合生物信息学方法开展基因功能注释和SSR位点搜索。通过测序,共获得65 602 036条原始序列。利用生物信息学软件拼接和组装序列,获得73 983条unigene,平均长度823 bp。序列同源性比较表明,56 389条unigene与其他物种具有不同程度的同源性。通过Swiss-Prot,GO,KEGG,COG比对注释,发现520条编码玄参次生代谢途径关键酶基因和191个相关转录因子。利用MISA软件在所有unigenes中共搜索到11 659个SSR位点,重复类型以二核苷酸为主。该研究所获得的参与次生代谢的关键基因可为研究玄参药用成分的生物合成和调控机制奠定基础,获得的大量SSR位点为后续研究玄参种质鉴定及遗传多样性研究提供参考。     

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...     

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Illumina HiSeq 4000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5...     

不同年份桔梗转录组学分析及桔梗皂苷生物合成关键基因挖掘

桔梗是食药两用大宗中药材品种之一.为探究不同年份桔梗的基因表达差异和主要活性物质桔梗皂苷生物合成过程中关键基因的表达规律,该研究利用Illumina Hiseq 4000测序平台对同一产地一年生、二年生、三年生桔梗进行转录组测序与生物信息学分析.对测序数据进行过滤、组装和拼接后,共获得59 654条unigene,其中...     

基于转录组测序的青天葵差异表达基因分析

目的在青天葵球茎和叶片两个组织的转录组测序数据的基础上,进行差异表达基因(differential expressed gene,DEG)的筛选和分析。方法采用Reads Per Kb per reads(RPKM)方法计算青天葵转录组测序获得的单基因(unigene)在球茎和叶片中表达量,根据球茎和叶片之间RPKM的log2倍数绝对值大于1且错误发现率小于0.01筛选DEG,将DEG归类至Nr、GO、KEGG等公共数据库获取其功能释义;并基于功能注释,挖掘参与青天葵激素合成和信号传导过程的DEG。结果筛选出符合条件的DEG共62 605条,包括了31 488条表达上调DEG和31 117条表达下调DEG。分别有51 652条和14 215条DEG在GO和KEGG数据库中获得注释,涵盖GO数据库的42个功能亚类和KEGG数据库的280条代谢途径。在挖掘到的16个与青天葵激素合成和信号传导过程的DEG中,7个为上调表达基因,9个为下调表达基因。结论通过转录组测序数据较全面地提供了青天葵球茎和叶片基因的差异表达情况,为青天葵的功能基因的克隆和功能分析等提供研究基础和理论依据。     

基于转录组测序技术研究道地药材当归同源基因

目的:通过转录组测序技术全方位、深层次挖掘甘肃岷县当归的基因组资源,并进行当归同源基因分析,为当归栽培、品种鉴定、加工、配伍及保健品开发提供理论支撑。方法:岷县现场采集当归样品,并经专家鉴定为当归品种(angelica sinensis(oliv.)diels)。采用RNA plant Plus方法提取岷归头、岷归尾的总RNA,质量鉴定合格后构建测序文库。测序文库检测合格后在Illummina HiSeq 2000测序仪上完成双端测序。采用相关生物信息学分析软件,实现研究目标。结果:①通过转录组测序技术,获取了63585个当归表达序列标签(EST),构建了当归的基因组。②在UniProt(date:2012.09)数据库中注释的30432个当归基因,分布于939种物种;其中序列分布频率较高的前5种物种为葡萄、蓖麻、毛果杨、大豆、苜蓿属。结论:当归基因组研究处于起步阶段,亟待深入研究。已注释基因主要分布于目前研究较深入的5种重要经济植物,成为当归制剂与保健品开发的分子生物学基础。     

不同生长年限巴戟天蒽醌类含量差异比较及转录组学挖掘蒽醌类生物合成相关基因

目的 研究不同生长年限巴戟天Morinda officinalis根部蒽醌类化合物的含量差异及生物合成相关基因。方法 采用HPLC测定1年生和6年生巴戟天根中蒽醌类化合物成分,并进行比较转录组分析,采用qRT-PCR验证基因表达结果。结果 HPLC检测结果显示在6年生根中蒽醌类物质显著增加,通过比较转录组分析,从1年生和6年生巴戟天的根中筛选到8 619条差异表达基因,KEGG分析表明差异基因主要富集在各种次生代谢物的生物合成、苯丙素生物合成、泛醌和其他萜类醌生物合成等通路中。此外,共鉴定到13条蒽醌生物合成途径相关的差异表达Unigenes,其中ICS、SK、CS、DHNA-CoA synthase均在6年生根中上调表达,而DXS、DXR、DAHPS、IDH均下调表达,DHQD/SDH既有上调表达的又有下调表达的Unigenes。进一步选择6个候选基因进行qRT-PCR验证,验证结果与转录组数据一致。结论 为鉴别参与巴戟天蒽醌生物合成的相关基因提供参考,为后期进一步深入研究蒽醌类生物合成的累积规律分子机制提供基础数据。