基于混合测序策略的两品种当归中类黄酮调控基因差异分析

目的 比较2个不同茎叶色当归品种岷归1号与岷归2号转录水平差异。方法 以2种颜色当归的新鲜叶片（带叶柄）和上端茎为材料,采用混合测序策略,应用全长转录组技术构建当归无参全长转录本文库,利用RNA-seq技术对两品种进行差异基因表达分析,再利用公共数据库对差异基因的生物学功能进行注释和精细分类,筛选调控当归茎叶色差异的主要候选基因。结果 当归转录本的测序结果良好,测序数据质量较高,当归全长转录本的34 528条序列在非冗余蛋白（NR）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）、SwissProt及KOG数据库中分别注释到33 947、33 241、29 150和22 601条。对两品种当归差异表达基因（DEGs）进行精细分类,具有生物学功能和分子功能的705个DGEs可分为11类,主要富集在初级代谢（17.87%）、逆境响应（14.47%）、次级代谢（11.49%）等功能上,与颜色有关的差异表达基因主要集中在类黄酮生物合成途径上。结论 两品种当归茎叶颜色差异的主要原因可能与调控类黄酮的生物合成基因的表达差异有关,可为后续进行功能验证,进一步明确与当归主要药效成分之间的联系奠定基础。     

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。     

祛湿活血方作用非酒精性脂肪肝肝细胞转录组分析及验证

目的 获取和发掘祛湿活血方作用于非酒精性脂肪肝（NAFLD）肝细胞后的转录组数据库和肝细胞炎症环境相关细胞焦亡差异表达基因。方法 研究用棕榈酸诱导的人肝细胞系L-02建立NAFLD的细胞模型,采用去除核糖体RNA的转录组测序法（Ribo-Zero RNA-Seq）对中药祛湿活血方处理的L-02细胞模型进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析,筛选出与炎症环境相关细胞焦亡的差异表达基因。然后通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术和蛋白免疫印迹（Western Blot）验证核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)及其诱导的肝细胞焦亡相关分子的表达。结果 本次测序分析共获得3 000多个显著性差异表达的基因,其中差异基因的数量在空白处理组/祛湿活血方组最多,1 435个上调,658个下调。差异表达基因主要富集在炎症信号、细胞命运和脂肪代谢等相关通路,NLRP3、消皮素D(GSDMD)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1(Caspase-1)等焦亡相关基因被筛选出。qRT-PCR、Western Blot等验证结果表明,祛湿活血方处理肝细胞可以降低以上分子在基因和蛋白水平的表达。结论 祛湿活血方可调控炎症相关焦亡信号分子NLRP3、GSDMD和Caspase-1基因及蛋白的表达,从而降低炎症反应,抑制肝细胞焦亡,这可能是祛湿活血方治疗NAFLD的一个有效靶点。     

基于干旱环境中大鼠泪腺差异表达蛋白的筛选初初探探“燥伤清窍”机理

目的 通过筛选干旱环境中大鼠泪腺的差异表达蛋白，探讨与“燥伤清窍”病机相关的蛋白质或信号通路，从分子水平认识外燥证的本质。方法 20只SD雌鼠随机均分为2组，分别为在常温常湿环境中饲养的对照组（CG），以及采用人工气候箱和砂尘试验箱模拟干旱环境（西北燥证的主要病因）干预的干旱风沙组（DD），均饲养48 d。随后摘取大鼠左侧泪腺，采用串联质谱标签（TMT）技术筛选差异表达蛋白，并进行生物信息分析。结果（1）差异表达蛋白：筛选出DD组大鼠泪腺中差异表达蛋白共505个，其中上调蛋白有210个，下调蛋白有295个。（2）基因本论（GO）功能注释：差异表达蛋白主要影响细胞过程和单生物过程，主要定位在细胞和细胞器，分子层面主要影响蛋白的结合和催化活性。（3）GO富集和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集：上调蛋白多与免疫功能相关，主要富集在抗原加工呈递通路；下调蛋白多与离子的转运和肌肉的收缩相关，主要富集在与氧化、磷酸化相关的通路。（4）候选靶标蛋白：S100钙结合蛋白A9(S100A9)、α-1-酸性糖蛋白（AGP1）、趋化因子C-X3-C基元配体1(CX3CL1)、髓过氧化物酶（MPO...     

当归MADS-box生物信息学及SOC1克隆与表达分析

目的 对当归Angelica sinensis MADS-box基因家族进行筛选与生物信息学分析,并对SOC1-4基因进行克隆与表达验证。方法 基于当归全长转录组筛选MADS-box基因家族,利用在线工具进行生物信息学分析,并利用q RT-PCR检测SOC1-4基因在不同材料中的表达水平。结果 当归全长转录组中含有29个MADS-box基因家族成员,可分为10个亚家族,共含有6个保守基序,蛋白质序列长度为49～422 aa,相对分子质量为5 697.56～49 624.90,等电点为5.06～11.00,亚细胞结果显示当归MADS-box基因家族成员分别定位于叶绿体、细胞核、细胞质和线粒体,二级结构预测及3D建模显示同一亚家族结构相似;SOC1-4基因克隆片段与全长转录组测序结果一致;SOC1-4基因随种苗春化作用和植株发育时期延长呈现高表达,在抽薹植株、茎和叶中高表达,而在冷冻规避春化作用种苗中呈现低表达。结论 当归含有29个MADS-box成员,各成员理化性质和结构存在一定的差异,SOC1-4基因表达水平与当归抽薹开花生理调控一致,为当归MADS-box基因家族调控抽薹开花相关研究...     

钩枝藤总生物碱对非小细胞肺癌细胞系表达谱及免疫微环境的影响

目的 研究钩枝藤总生物碱对非小细胞肺癌细胞系表达谱的影响,筛选出差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）并对功能基因进行分析和挖掘,以期为钩枝藤抗肺癌的分子机制提供理论依据。方法 将非小细胞肺癌NCI-H1975细胞分为对照组和钩枝藤总生物碱处理组,使用RNA-Seq技术开展全转录组测序,获取DEGs;对DEGs进行基因本体（gene ontology,GO）功能及京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）通路富集分析;筛选差异基因核心模块并分析其影响功能,进一步分析关键基因对非小细胞肺癌生存期的影响;通过分析钩枝藤总生物碱对非小细胞肺癌免疫细胞肿瘤浸润的情况,确定关键基因表达与免疫浸润水平的相关性。结果 对照组和药物组共检测到2976个DEGs,其中药物组664个DEGs上调,2312个DEGs下调。钩枝藤总生物碱对铁死亡、氧化磷酸化、线粒体、溶酶体、细胞间隙连接、核苷酸结合寡聚化结构域（nucleotide binding oligomerization domain,NOD）样受体等介导的信号通路产生重要影响。在DEGs核心模块中,白细胞介素11（interleukin 11,IL11）的高表达可显著影响非小细胞肺癌患者的生存期,是非小细胞肺癌患者不良预后的关键因素之一;角形四肽重复干扰素诱导蛋白3（interferon induced protein with tetratricopeptide repeats 3,IFIT3）、白细胞介素7受体（interleukin 7 receptor,IL7R）、2'',5''-寡腺苷酸合成酶2（2'',5''-oligoadenylate synthetase 2,OAS2）、S-腺苷甲硫氨酸基结构域蛋白2（radicalS-adenosyl methionine domain containing 2,RSAD2）、受体转运蛋白4（receptor transporter protein 4,RTP4）、不育α基序结构域9样（sterile alpha motif domain containing 9-like gene,SAMD9L）、X染色体连锁凋亡抑制蛋白相关因子1（X-linked inhibitor of apoptosis associated factor 1,XAF1）的表达水平影响了非小细胞肺癌组织的纯度和免疫细胞浸润的类型,可能改变非小细胞肺癌的免疫微环境。结论 钩枝藤总生物碱能够影响非小细胞肺癌细胞的转录谱,具有潜在的抗非小细胞肺癌活性作用。     

当归抽薹开花过程中赤霉素代谢水平及其关键酶基因克隆与表达分析

目的 对当归Angelica sinensis 16个赤霉素（gibberellins,GAs）进行含量测定、GAs代谢酶基因筛选并进行生物信息学分析、关键基因克隆及表达验证,以期为调控当归抽薹开花提供理论依据。方法 利用HPLC-MS/MS对不同材料中GAs含量进行测定与分析,基于当归全长转录组筛选直接参与GAs代谢酶基因,利用在线工具进行生物信息学分析,并对关键酶基因GA2ox6和GA20ox1表达水平进行q RT-PCR检测。结果 在所测定的16个GAs中,8个GAs含量在早薹植株中高于非早薹植株,13个GAs含量随植株发育时期延长逐渐增加。当归全长转录组中含有9个直接参与GAs代谢的酶基因,可分为6个亚家族,共含有6个保守基序,亚细胞定位于细胞质。GA2ox6和GA20ox1基因克隆片段由于插入序列与全长转录组测序片段存在长度差异。GA2ox6基因在抽薹植株、随种苗春化作用和植株发育时期延长呈现低表达,而在冷冻规避春化作用种苗中呈现高表达,GA20ox1基因则相反;GA2ox6和GA20ox1基因在叶和茎中相对于根均呈现高表达。结论 当归含有9个直接参与GAs代谢的酶基因,各成...     

雪峰虫草子座不同生长发育时期的转录组研究

目的：挖掘调控雪峰虫草生长发育的相关通路和基因,揭示其子座生长发育的内在分子机制。方法：采用转录组测序技术（RNA-Seq）对雪峰虫草子座菌丝体（MD1）、子座原基（PD2）和子座（SD3）生长发育3个不同阶段进行测序;数据通过非冗余蛋白（NR）、Swiss-Prot、Pfam、京都基因与基因组百科全书（KEGG）、真核生物相邻类的聚簇（KOG）、基因本体（GO）数据库进行功能注释。利用EdgeR软件进行差异表达基因分析,挖掘调控雪峰虫草子座生长发育的相关通路和基因。结果：测序结果显示,MD1、PD2、SD3分别获得了8.15、7.51、6.87 GB分析数据,拼接分析数据共获得34 218个转录本,平均长度为5502 bp,组装及去冗余后获得10 511条unigenes,平均长度为2470 bp。KOG功能注释和GO富集分析显示,细胞和细胞组分、新陈代谢过程、信号转导及碳代谢是雪峰虫草子座发育过程中的关键基因类别。对子座不同生长发育时期的基因进行差异表达分析发现,PD2和SD3相比差异表达基因最多,其中上调基因1073个,下调基因1036个,MD1和SD3相比差异表达基因最少,上调...     

基于转录组与体外实验揭示泽泻醇B抑制神经胶质瘤细胞增殖作用的机制

目的：分析人脑胶质瘤细胞系T98G对泽泻醇B的反应及其作用机制。方法：泽泻醇B处理人脑胶质瘤细胞T98G后,通过细胞计数试剂盒(CCK-8)分析细胞活力,划痕、侵袭和迁移实验评估细胞运动能力。用10、20μmol/L泽泻醇B处理T98G细胞,利用高通量测序技术获得基因表达谱,并对差异表达基因(DEGs)进行生物信息学分析。结合转录组测序分析结果和细胞表型,筛选出肿瘤相关靶点进行qPCR和Western Blot验证。结果：体外研究显示与空白对照组比较,泽泻醇B能有效抑制人脑胶质瘤细胞T98G增殖、侵袭和迁移。转录组测序结果显示泽泻醇B 10μmol/L组中,有差异表达基因3 235个,其中上调基因1 502个,下调基因1 733个;泽泻醇B 20μmol/L组中,有差异基因4 957个,其中上调基因2 362个,下调基因2 595个。KEGG通路结果显示,泽泻醇B 10、20μmol/L组差异表达基因共富集通路包括MAPK信号通路、细胞周期、肿瘤microRNAs、P53信号通路、DNA复制,其中MAPK信号通路差异基因富集数量最多。qPCR显示DEGs mRNA表达量变化与转录组测序...     

基于高通量测序的人工培殖冬虫夏草僵虫颜色变化转录组分析

目的:探索人工培殖冬虫夏草Cordyceps sinensis(BerK.)Sacc.外观品质形成的分子基础。方法:以重庆和康定人工培殖冬虫夏草僵虫为材料,利用Illumina Hiseq 2500高通量测序技术进行转录组测序分析,基于差异倍数(FC)和错误发现率(FDR)筛选差异表达基因,具体筛选条件为|log2FC|>1、FDR<0.05。结果:共获得21942个转录本,利用DEGSeq筛选获得1575个差异表达基因,其中上调表达基因626个、下调表达基因949个;基因本体(GO)数据库和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析结果显示,这些差异表达基因主要集中于氨基酸代谢、折叠-分选-降解、糖代谢、转运和分解代谢、辅酶因子和微生物代谢等途径;筛选到66个颜色变化差异表达基因,包含46个氧化还原酶活性相关基因、12个过氧化物酶体相关基因、3个单加氧酶活性调节相关基因、3个黑化反应相关基因、2个活性氧代谢相关基因,其中tyr1、TYR基因可能是冬虫夏草僵虫颜色变化的关键功能基因。结论:利用高通量测序技术和生物信息分析获得了人工培殖冬虫夏草僵虫转录组信息特征,为阐明人工培殖冬虫夏草僵虫颜色变化的调控机制研究提供参考。     

盐胁迫下的3代白木香离体根的转录因子表达分析

目的研究3代白木香Aquilaria sinensis离体根在盐胁迫条件下的转录因子表达模式差异,对响应盐胁迫的各代转录因子家族差异基因的变化规律进行分析。方法以组织培养的白木香离体根为材料,采用IlluminaHiseq4000双端PE150测序方法,将所有白木香Unigene序列与植物转录因子数据库(PlantTFDB)进行比对,对盐胁迫组与对照组间的3代差异转录因子进行重点分析。结果 3代白木香离体根转录组测序片段经de novo拼接共获得48 286条Unigene序列,含有1 156个潜在的白木香转录因子,分布于54个转录因子家族。其中bHLH、ERF、NAC家族是富集最多的3个家族。在第1、2、3代盐胁迫白木香根中分别筛选出290、277、349个差异表达转录因子,NAC、MYB以及WRKY家族上调表达的差异表达基因(DEG)数量随胁迫代数增加而增多,而GRAS家族上调表达的DEG数量随胁迫代数增加而减少。3代共有的差异转录因子有70个,其中8个基因的下调表达倍数随盐胁迫代数增加而递增。结论盐胁迫对白木香转录因子表达影响主要以下调为主。盐胁迫组与对照组的差异转录因子数量随着盐胁迫代数增加而增加。不同转录因子家族基因受盐胁迫诱导表达情况不同,一些基因可能参与了胁迫记忆的传递。该研究有助于在整体水平加深了解白木香转录因子表达特性,为进一步研究白木香胁迫记忆及白木香盐胁迫响应分子机制提供参考。     

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。     

基于生物信息学分析湿性年龄相关性黄斑变性的氧化应激相关基因及靶向防治中药筛选

目的 利用生物信息学方法筛选湿性年龄相关性黄斑变性（wet age-related macular degeneration,w AMD）的氧化应激相关差异表达基因及靶向中药，以期为wAMD的预防和治疗提供新思路。方法 从GEO数据库中筛选数据集，利用R软件limma包筛选差异基因，从Genecard数据库筛选氧化应激差异基因，并利用韦恩图得到共有基因。应用Metascape对氧化应激差异基因进行基因本体（gene ontology,GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）分析，并通过String数据库构建蛋白质相互作用（protein-protein interaction,PPI）网络，再通过Cytoscape软件筛选出wAMD中氧化应激的关键（Hub）基因。采用GSE103060数据集验证Hub基因的差异表达。利用Coremine Medical预测靶向中药。结果 经筛选共得到差异表达基因1 874个，其中上调基因747个，下调基因1 127个。KEGG富集分析表明，差异表达基因主要富集于细胞外基...     

基于高通量测序的不同生态环境东方泽泻块茎转录组分析

目的：探索不同生态环境对东方泽泻生理活动及其药效成分原萜烷型三萜生物合成调控的分子基础。方法：通过Illumina HiSeq测序平台获取种植于福建和四川的东方泽泻块茎转录组数据并进行功能注释,基于|log₂FC|>0.58 (FC为差异倍数)、P<0.05的筛选条件获得差异表达基因。结果：转录组测序共获得50 652条unigenes,有22 689条unigenes注释到京都基因与基因组百科全书(KEGG)、NR、SwissProt、COG、基因本体(GO)和Pfam数据库。从福建和四川2种环境生长的东方泽泻之间筛选到3878条差异表达基因,其中2082条在福建东方泽泻中上调表达,1796条在四川东方泽泻中上调表达,差异基因主要参与植物防御反应、光合作用、淀粉和蔗糖代谢、萜类生物合成等生理活动,包括5个原萜烷型三萜生物合成通路上的关键酶基因。此外,东方泽泻移栽四川后,与三萜生物合成相关的转录因子和细胞色素P450 (CYP450)基因表达也发生了显著变化。结论：利用高通量测序技术和生物信息分析获得了不同生态环境下东方泽泻转录组信息特征,为阐明生态环...     

皮肤黑色素瘤差异表达基因的生物信息学分析及调控中药预测

目的 通过生物信息学技术分析皮肤黑色素瘤患者皮肤组织与非癌皮肤组织的基因表达微阵列数据,筛选出皮肤黑色素瘤的差异表达基因,预测可用于诊断和治疗皮肤黑色素瘤的生物标志物及潜在中药。方法 从基因表达数据库（Gene Expression Omnibus,GEO）提取GSE3189、GSE114445、GSE46517基因芯片,使用GEO2R工具筛选差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。利用DAVID数据库对DEGs进行基因本体论（gene ontology,GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）分析;使用String数据库构蛋白-蛋白互作网络,应用Cytoscape软件及其插件筛选PPI网络中关键基因,应用GSCA数据库进行关键基因的突变分析。通过Gepia 2.0数据库结合癌症基因组图谱数据集（Cancer Genome Atlas,TCGA）对关键基因进行生存分析。根据度（degree）值和生存分析结果综合筛选出核心基因（集）,应用GSCA数据库对核心基因（集）进行泛癌分析和免疫浸润分析,并使用TIMER 2.0数据库对核心基因分别进行免疫浸润分析。使用Coremine Medical数据库预测作用于关键基因的潜在中药。结果 共筛选出DEGs 114个,其中上调基因36个,下调基因78个。上调DEGs主要富集在细胞因子-细胞因子受体相互作用、Toll样受体信号等通路,下调DEGs主要富集在细胞黏附、细胞增殖的正调控等方面。15个关键基因为EGFR、KPNA2、GATA3、AURKA、TYMS、PKP1、SPP1、MMP1、KLF4、EPCAM、KIF23、DTL、CLDN1、LCP2、FGFR2,其中共3个基因KPNA2、AURKA、DTL被视为核心基因（集）。潜在治疗中药有丹参、人参、构皮、高良姜、甘草、蓖麻子、油桐叶等。结论 皮肤黑色素瘤中关键基因的突变以FGFR2的错义突变为主,突变方式多为胞嘧啶（C）向胸腺嘧啶（T）的转换。EGFR、KPNA2、GATA3、AURKA、PKP1、DTL、LCP2对皮肤黑色素瘤的生存预后存在显著影响。核心基因集在多种癌症中显著上调,并与自然调节性T细胞（natural regulatory T-cells,nTreg）细胞、树突状细胞、单核细胞等免疫细胞的浸润有关。潜在调控中药包括补虚药、清热解毒药、拔毒生肌药、消肿拔毒药、温里药、健脾利湿药、利水渗湿药、活血化瘀药、安神药9类,在相关古籍中存在对应的中医内外治经验记载,其中药活性成分亦被证明对皮肤黑色素瘤存在一定的调控和抑制作用。