科研产出
多年宿根甘蔗的转录组分析及差异基因挖掘
《中国生物工程杂志 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：甘蔗（Saccharum hybirds）宿根性直接关系到甘蔗生产成本和种植效益，品种、环境和栽培措施均会影响甘蔗宿根能力，但品种的种性是影响宿根性最关键因素。国内外从分子生物学层面解释甘蔗宿根性差异的文献鲜见报道，从转录水平分析不同宿根年限GR2号和ROC22号基因表达的差异。结果表明：转录组测序共得到100 558条转录本和25 582条Unigene。获得53 790条Unigene的注释结果，分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库进行比对。GO功能注释共分成三大类，51小类，6年宿根蔗注释到1 029个差异基因，3年宿根蔗注释到3 391个差异基因。主要KEGG代谢通路有8条，分别涉及植物激素信号转导，淀粉和蔗糖代谢，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢，苯丙素生物合成，同源重组，DNA复制，错配修复及植物病原体相互作用。筛选出脱落酸（ABA）相关差异基因6个，分别为脱落酸不敏感蛋白2基因（ABI2）、bZIP转录因子超家族蛋白、碱性亮氨酸拉链型转录因子基因（ABI5）、aba响应元件结合因子1基因（ABF1）、G-box结合因子基因（GBFs）、aba响应元件结合因子基因（ABF）。以上差异基因将作为后期进行基因表达和功能分析的参考基因，并联合蛋白质组学深入分析影响甘蔗宿根性的分子机制。
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保罗蓝睡莲花器官转录组SSR的分布及其序列特征分析
《福建农业学报 》 2024 CSCD
摘要：【目的】通过解析保罗蓝睡莲花转录组数据的SSR位点特征信息，开发新的与表型相关的SSR标记，为睡莲种质资源评价、新品种选育提供科学依据。【方法】以热带睡莲保罗蓝不同花器官部位（雌蕊、雄蕊、花瓣）的转录组数据为背景材料，用MISA软件检索序列的SSR位点，采用Excel对位点特征进行分析作图，Primer 3.0软件设计引物，TP-M13-SSR PCR筛选引物。【结果】在花器官转录组的39 079条Unigenes中共检测到12 365个SSR位点，位点发生频率为31.64%，平均每5.79 kb出现1个SSR位点。SSR位点的重复类型主要为二核苷酸重复碱基，占SSR位点总数的71.85%，优势重复类型为AG/CT，占碱基总数的61.34%；其次为三核苷酸重复碱基，为26.10%，优势重复类型是AAG/CTT，占比8.30%。SSR碱基重复次数在5～20次，序列长度为12～30 bp，平均长度18.38 bp。引物设计获得9 212对引物，从中随机挑选100对进行PCR扩增验证，筛选出9对多态性好的引物，可将12份睡莲种质在遗传相似系数为0.735时聚为3支。【结论】热带睡莲保罗蓝花器官转录组中的SSR位点分布频率高、类型丰富，多态性较高，具较大的应用潜力。开发的9对SSR引物可将12份种质有效分开，进一步丰富了睡莲现有SSR标记，可为睡莲属植物的遗传多样性分析和分子辅助育种提供科学参考。
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菠萝蜜响应低温胁迫的转录组分析
《中国南方果树 》 2023 北大核心
摘要：基于转录组研究抗寒性不同的菠萝蜜品系，筛选菠萝蜜抗寒关键基因，为菠萝蜜抗寒改良和耐寒良种选育提供参考。以自然低温胁迫后广西本地菠萝蜜抗寒品系、泰国引进的低温敏感型菠萝蜜品系为材料，结合田间表型持续观测，并运用转录组测序技术从分子水平上对2个不同抗寒特性菠萝蜜品系进行生物信息学分析。结果表明，两个品系共有差异表达基因30 585个，上调17 083个，下调13 502个。GO功能富集分析发现，差异表达基因显著富集在光合作用的光捕获、光反应、光合作用的调节，光强度反应，光系统、光系统I、光系统II,叶绿素、NADH、色素结合功能，以及类黄酮、类胡萝卜素、萜类等次生代谢物的代谢过程。KEGG途径富集分析发现，光合作用相关途径、淀粉与蔗糖代谢途径、植物激素信号转导途径及MAPK信号通路为菠萝蜜响应低温胁迫的重要代谢途径。差异表达基因注释到WRKY、ERF、bHLH、NAC、MYB等家族转录因子，与植物应答低温胁迫密切相关，可能参与菠萝蜜应答低温胁迫。
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芋不同组织淀粉生物合成和代谢相关基因的差异表达分析
《南方农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】开展芋（Colocasia esculenta）不同组织的转录组试验，为芋基因功能和代谢调控网络的分子机制研究提供基因资源。【方法】采集播种90 d的荔浦芋1号芋球茎、叶片、叶柄和根进行生理检测和转录组测序，对不同组织的差异表达基因（DEGs）进行GO和KEGG功能富集分析，并对淀粉生物合成和代谢相关基因进行发掘和表达模式分析。【结果】芋球茎的淀粉和可溶性糖含量分别为134.85和23.92 mg/g，在4种组织中含量最高。转录组测序共获得85.41 Gb Clean data，与参考基因组比对效率为90.30%～92.56%，共33828个基因获得功能注释。不同组织间DEGs数量为5625～10562个。球茎与根、叶片和叶柄的比较组中，在生物过程中分别富集到与淀粉生物合成和代谢相关的GO功能2、5和5个；KEGG富集分析显示，在淀粉和蔗糖代谢途径分别富集到146、161和126个DEGs。通过富集分析发掘涉及淀粉生物合成和代谢相关DEGs共82个，其在4种组织中呈不同表达模式，其中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因（AGPase基因）（Taro＿004018和Taro＿026553），颗粒结合淀粉合成酶基因（GBSS基因）（Taro＿033806），以及淀粉分支酶基因（SBE基因）（Taro＿009230）等基因在球茎的表达显著高于其他组织（P＜0.05）。【结论】GO和KEGG功能富集分析显示芋4种组织在代谢功能方面有差异，球茎在淀粉含量及淀粉生物合成关键酶基因的表达高于其他组织，是淀粉的储藏器官。
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基于EST-SSR分子标记的澳洲坚果分子指纹图谱构建
《基因组学与应用生物学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：本研究利用分子标记技术，分析所收集的澳洲坚果（Macadamia spp.）种质的遗传多样性，构建其指纹图谱，旨在为澳洲坚果遗传资源保护、良种选育和品种鉴定提供技术保障。基于转录组测序结果，开发出了12个特异性强、多态性高的表达序列标签-简单重复序列（expressed sequence tags-simple sequence repeat, EST-SSR）分子标记。对51份澳洲坚果种质进行SSR荧光标记毛细管电泳检测，分析种质的遗传多样性，进行系统聚类及指纹图谱构建。结果表明，12对EST-SSR分子标记引物共检测到72个等位基因，平均每对引物扩增出6个等位基因，多态性信息含量（polymorphic information content, PIC）平均值为0.632,标记多态性高。在遗传相似系数为0.422时，可以将51份澳洲坚果种质分成6类；采用引物代码和多态性片段长度组合法构建了51份澳洲坚果种质的分子指纹图谱。本研究新开发的12个EST-SSR分子标记，可用于澳洲坚果种质资源的亲缘关系分析和品种鉴定。
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砂糖橘和砂糖灯笼橘性状差异的转录组分析
《果树学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]通过比较砂糖橘和砂糖灯笼橘性状差异及利用转录组测序数据,筛选砂糖橘和砂糖灯笼橘叶、果肉、橘络、橘皮之间的差异基因,探究砂糖橘自然变异品种砂糖灯笼橘橘皮、叶中与蜡质生物合成相关的显著差异基因.[方法]分别取同一生长时期的砂糖灯笼橘和砂糖橘进行观察记录,取叶、果肉、橘络、橘皮4个组织样本,液氮速冻,设立3个生物学重复进行转录组测序.分析2个物种间的转录组测序结果,寻找关键差异基因.[结果]通过砂糖灯笼橘与砂糖橘对比,砂糖灯笼橘叶较大、卷曲,边缘性状不规则;果实偏大,果皮表面布满沟壑,存在较多点状突起,同时叶和果皮部位存在蜡质缺失.砂糖灯笼橘叶存在差异基因数量最多,其次为果肉、皮、橘络,差异基因主要参与的功能为蛋白结合、分子结合、ATP结合.砂糖灯笼橘叶、果皮分别存在12个、9个与蜡质生物合成相关的显著差异基因,其中包含5个相同的下调基因,为CER1、CER3、HHT、P45086A8、P45086A22,这些基因极有可能是导致砂糖灯笼橘表面蜡质排布不均的关键基因.[结论]砂糖橘与砂糖灯笼橘性状差异明显,转录组数据显示叶的差异基因数量最多,其中叶和果皮中存在5个表达趋势一致的相同蜡质合成基因,可能是导致砂糖灯笼橘表面蜡质缺失的关键基因.
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木薯花性别分化关键时期的转录组分析及雌花分化相关候选基因的筛选
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：针对木薯雌花数量严重缺乏的育种难题,本试验以木薯品种‘新选048’为试材,测定木薯花性别分化关键时期雌花和雄花的转录组数据,分析差异表达基因的功能及其可能参与的调控通路,揭示木薯雌花分化的分子机制,挖掘木薯雌花分化的相关候选基因,并采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果表明:在木薯花性别分化关键时期,雌花和雄花共有545个差异基因,其中48.63%的差异基因富集到花器官的形态建成及发育的GO途径,且富集到植物苯丙素生物合成、植物激素信号传导2个代谢通路的基因最多, 4个花性别分化基因AGL11、YABBY4、CRC、SUP在雌花中显著上调表达,4个细胞分裂素信号通路基因HK4、HPt4、ARR8、ARR12在雌花中显著上调表达,生长素的早期响应基因IAA14、GH3、SAUR22、SAURR20在雌花中显著下调表达。因此,木薯花性别分化主要涉及花粉、配子体、花器官的形态建成及发育的生物途径和植物苯丙素生物合成、植物激素信号传导2个代谢通路,细胞分裂素和生长素可能参与了木薯雌花分化过程,AGL11、YABBY4、CRC、SUP、HK4、HPt4、ARR8、ARR12可能是木薯雌花分化的正调控基因。
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基于转录组测序的辅助鉴定南方大豆皱叶症分子标记开发
《南方农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】基于转录组测序（RNA-Seq）开发辅助鉴定南方大豆皱叶症（SSCLD）的分子标记，为快速鉴定生产上遇到的大豆皱叶是否为SSCLD提供技术支撑。【方法】利用转录组测序技术分析遗传背景相近的皱叶大豆和正常叶大豆材料在皱叶症诱导环境下的差异表达基因（DEGs），从中去除核苷酸序列高度相似的同源序列，筛选出表达差异较大的DEGs进行分子标记开发，利用皱叶大豆材料和逆境处理试验评价分子标记的表达专一性，并利用不同类型的皱叶表型样本对分子标记进行表达专一性及可靠性验证。【结果】7株皱叶植株样本和5株正常叶植株样本的测序碱基错误率为0.0226～0.0238,Q20和Q30分别在99.00%和99.90%以上的碱基数量占总碱基数量均大于95.00%,GC含量为45.60%～46.24%，表明转录组测序数据质量较好。皱叶大豆材料较正常叶大豆材料有1063个DEGs上调表达，85个DEGs下调表达。根据基因的表达量和同源性，共筛选8个DEGs用作开发分子标记的候选基因，均表现为明显上调表达。8个候选基因的实时荧光定量PCR检测结果与转录组数据基本相符。此外，所筛选基因中有6个基因表达在不同程度上受干旱、水渍、冷害、荫蔽和盐胁迫等逆境胁迫诱导，其中，种植于皱叶症土壤中的皱叶型株系叶片GLYMA＿18G033400基因的相对表达量均高于其在正常土壤中受干旱、水渍、冷害、荫蔽和盐等逆境胁迫后的相对表达量。根据GLYMA＿18G033400基因序列设计分子标记qCL-18G033400，并用该分子标记对19份不同皱叶类型的叶片样品进行实时荧光定量PCR检测，结果发现，以ΔCt值小于10.00作为SSCLD的判定标准，分子标记鉴定结果同田间鉴定结果一致。【结论】利用转录组测序技术开发的分子标记qCL-18G033400可辅助鉴定SSCLD。
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基于转录组测序的赤苍藤根、茎和叶基因表达分析
《植物生理学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为获得赤苍藤的转录组信息特征,利用Illumina Novaseq 6000高通量测序平台对赤苍藤根、茎、叶进行了无参转录组测序分析。结果获得143 412个unigene,平均长度为542.04 bp,平均GC含量为48.66%。BLAST分析表明,分别有18 787 （13.10%）、28 669 （19.99%）、19 657 （13.71%）、32 934 （22.96%）、35 228（24.56%）、26 046 （18.16%）个unigene在Swiss-Prot、Nr、Pfam、GO、KEGG和eggNOG数据库中得到注释。利用DESeq筛选差异表达基因,其中叶和根间的差异基因有20 519个,根和茎间的差异基因有12 154个,而叶和茎间的差异基因有18 498个; KEGG富集分析发现,差异基因主要富集在糖基转移酶、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢以及苯丙素生物合成等代谢途径。进一步分析参与赤苍藤有效成分生物合成相关基因发现,有96个差异基因参与苯丙素生物合成途径,且主要在茎部高表达。同时获得具有氧化/羟基化功能的CYP450基因132个,具有糖基化功能的糖基转移酶基因108个。该研究在无基因组参考的情况下,探讨了赤苍藤根、茎、叶的转录组信息特征,为后期赤苍藤基因功能鉴定、次生代谢途径解析及调控机制的研究提供参考。
关键词： 赤苍藤 转录组 次生代谢 苯丙素生物合成 后修饰酶
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慈姑球茎发育不同时期转录组特征分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了研究慈姑球茎发育过程中转录组功能基因表达情况,本研究对其不同时期进行转录组测序,获得表达基因信息,以探讨球茎发育相关基因的表达特征及淀粉合成代谢相关调控.结果显示,慈姑球茎测序组装后共获得63.53 Gb的Clean Reads,总共获得60 884个Unigene,平均长度为897.34 bp,N50为1.368 kb.使用五个公共数据库成功注释了总共36 590个Unigene.组装完整性较高,效果好.差异表达基因分析表明,慈姑匍匐茎膨大为球茎初期,差异基因最多,表现最为活跃.GO(Gene ontology)功能富集中,21 453个基因获得功能注释,分为分子功能、细胞组分和生物学过程3大类和54个亚类.COG(Clusters oforthologous groups)功能分类中,13 653个基因分布于25个功能区域,其中碳水化合物代谢占重要地位.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)代谢通路注释中,14 226个基因获得功能注释,共有118条代谢途径,其中淀粉-蔗糖代谢占主要作用.本研究首次建立了丰富的慈姑球茎的转录组数据库,对进一步深化解析慈姑球茎淀粉生物合成的分子机制提供数据基础.
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