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云南金花茶转录组序列分析及功能注释

经济林研究 2020年第3期38卷 85-94页

作者：辛静李斌叶鹏刘成唐军荣张贵良辛培尧西南林业大学西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室云南昆明650224 西南林业大学国家林业和草原局西南地区生物多样性保育重点实验室云南昆明650224 毕节市林业科学研究所贵州毕节551700 云南省大围山国家级自然保护区河口管理分局云南河口661399

【目的】深入研究云南金花茶优良性状、基因功能和基因分布特征,可为云南金花茶乃至山茶属植物功能基因的探索以及该物种的遗传保护提供基础生物信息学理论参考。【方法】采用Illumina Hi Seq 2000技术,对云南金花茶叶片进行转录组测序... 详细信息

【目的】深入研究云南金花茶优良性状、基因功能和基因分布特征,可为云南金花茶乃至山茶属植物功能基因的探索以及该物种的遗传保护提供基础生物信息学理论参考。【方法】采用Illumina Hi Seq 2000技术,对云南金花茶叶片进行转录组测序及相关数据分析,在对测序数据整理、de novo组装后,获得unigene序列,继而利用相关生物信息学数据库进行序列比对。【结果】组装后,共获得95979条unigenes,其中N50(拼接转录本不小于总长50%的长度)为1660 nt,平均长度为1124 nt,Q20和Q30序列(处理后质量高于20和30的碱基)分别占96.39%和91.28%。经比对,在Nr、Nt、Swiss-Prot中能得到注释的unigene分别为58830、43623、44315条。在GO中,有41905条(43.66%)unigenes注释224129个GO功能,将其分为3个大类和56亚类,所占比例最多的为生物过程这一类功能。在KOG中,有23499条(24.48%)unigenes注释26430个KOG功能信息,将其分为26个基因功能大类,其中表达量较高的分别是一般功能基因和翻译后修饰、蛋白质转化、伴侣功能的相关基因。另外,共有23214条(24.18%)unigenes在KEGG中得到注释,根据其涉及的相关通路可将其归为19个亚类,其中以代谢通路较为丰富。此外,利用相关数据库和ESTScan软件对云南金花茶转录组unigene进行CDS比对和预测,共预测到26428条CDS,其长度集中在100~500 nt,占总CDS的82.10%。【结论】云南金花茶所含基因信息丰富,利用分析得到的所有注释信息可以更深层次地探索其基因组信息和基因分布情况。

关键词：云南金花茶转录组 unigene 功能注释

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云南火焰兰高通量转录组测序分析

分子植物育种 2021年第13期19卷 4293-4301页

作者：辛雅萱辛静瞿绍宏董章宏姚国琼杨琳懿冯发玉唐军荣西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业和草原局重点实验室昆明650224 西南林业大学西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室昆明650224

云南火焰兰(Renanthera imschootiana Rolfe)是濒临灭绝的附生植物,关于其分子水平的研究少有报道。为了获得云南火焰兰相关基因组基础信息,本研究通过Illumina HiSeqTM4000技术对云南火焰兰叶片进行转录组测序,并利用相关生物信息学数... 详细信息

云南火焰兰(Renanthera imschootiana Rolfe)是濒临灭绝的附生植物,关于其分子水平的研究少有报道。为了获得云南火焰兰相关基因组基础信息,本研究通过Illumina HiSeqTM4000技术对云南火焰兰叶片进行转录组测序,并利用相关生物信息学数据库对其进行序列比对和数据分析。分析结果表明:共获得77888条功能基因(unigenes),其N50为1348 bp,平均长度为805 bp,Q20和Q30序列分别占98.04%和94.32%。经比对,在Nr、KEGG、KOG、Swiss-prot、GO等数据库中能得到注释的unigene分别为31298、29356、14852、15697、17645条。在GO数据库中,共得到24473个GO功能,将其分为3个大类和47个亚类,以生物过程这一类别所注释的基因数最多;KOG功能注释信息有17743个,将其分为25个基因功能大类,其中基因数目较多的分别是一般功能基因和信号传导机制的相关基因;在KEGG中涉及的相关通路可将其归为19个亚类,其中以代谢通路较为突出。此外,对云南火焰兰转录组unigene进行CDS比对和预测,共预测到2317条CDS,其大小主要集中在200-500 bp,占总CDS的79.41%。本研究可为云南火焰兰乃至火焰兰属植物功能基因的挖掘、利用以及遗传育种等方面的工作提供一定的科学依据。

关键词：云南火焰兰转录组 unigene

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基于本体论的电子基因表达谱分析系统的构建

基于本体论的电子基因表达谱分析系统的构建

作者：刘岩西南交通大学

学位级别：硕士

基因表达谱是通过检测细胞内各种mRNA含量来了解各种基因在细胞内的表达情况,从而检测基因表达变化的情况,进而可以反映疾病发生的状态。通过比较不同环境下细胞的基因表达谱,如正常组织与疾病组织、药物的存在与否等,可以发现某种或某... 详细信息

基因表达谱是通过检测细胞内各种mRNA含量来了解各种基因在细胞内的表达情况,从而检测基因表达变化的情况,进而可以反映疾病发生的状态。通过比较不同环境下细胞的基因表达谱,如正常组织与疾病组织、药物的存在与否等,可以发现某种或某些基因在这些过程中起到了关键性的作用,因此表达谱分析在科学研究和临床诊断上有重要意义。目前构建基因表达谱的方法主要有三种：基因芯片、SAGE(基因表达串联分析)以及EST。基因芯片构建表达谱虽然具有速度高和准确度高的优点,但是它只能构建目前已经有基因芯片物种的表达谱,没有基因芯片的物种也就无能为力了。SAGE技术虽然避免了基因芯片的只针对特定物种的缺点,但是它构建步骤繁琐且时间长。而且基因芯片和SAGE的成本都很高,而存储在生物信息数据库中的电子EST是不可多得的研究用例,由此提出根据电子EST来构建电子基因表达谱。进入后基因组时代,获得大量的试验数据已不是生物信息学家关心的主要问题,利用生物信息学的原理,结合数据挖掘技术对数据的分析是研究的重点和热点,本文即在数据挖掘技术的基础上,结合软件工程原理,充分利用现有网路资源,从各大生物信息数据库中采集相关序列,采用EST策略开发电子基因表达谱构建和分析平台。通过这个平台可以根据需要构建和分析已有EST数据的物种的电子基因表达谱。论文首先介绍基因表达谱的基本内容、构建基因表达谱常用的方法,以及Gene Ontology(基因本体论)相关原理,并且讨论了数据库系统在生物信息学研究中的所处的重要地位,以及构建电子基因表达谱分析系统所要用到的开发语言、软件开发架构、系统运行环境等。随后按软件工程项目开发规范,详细阐述了电子表达谱分析系统构建的各个分析设计步骤：需求分析、系统总统设计、详细设计、系统实现,接着介绍系统的使用说明,最后对系统进行验证和评价。在需求分析、总统设计和详细设计阶段采用自上而下、逐步求精的方法进行设计。开发出基于J2EE架构的电子基因表达谱分析系统。本课题综合了生物信息学原理、软件工程原理和数据库技术以及J2EE架构,开发出一个电子基因表达谱分析系统,对电子基因表达谱分析系统构建所需要的原理、技术和设计的详细步骤进行了相应的实现和探索,为基因表达谱的研究提供了参考。

关键词：基因表达谱 EST unigene GeneOntology 数据库 J2EE

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植物基因调控序列及其转录起始频率分析

植物基因调控序列及其转录起始频率分析

作者：张扬浙江大学

学位级别：硕士

1)水稻与拟南芥基因调控序列比较研究为了研究籼粳亚种基因调控序列的总体特性，我们利用籼粳稻以及拟南芥基因组和全长mRNA序列获取了大量高可信度的调控序列，通过这些序列，分析了水稻基因调控序列顺式作用元件(信号)的数量、分布... 详细信息

1)水稻与拟南芥基因调控序列比较研究为了研究籼粳亚种基因调控序列的总体特性，我们利用籼粳稻以及拟南芥基因组和全长mRNA序列获取了大量高可信度的调控序列，通过这些序列，分析了水稻基因调控序列顺式作用元件(信号)的数量、分布以及与GC含量的关系等。研究结果表明：一些信号在水稻基因调控序列中发生显著的数量变化，同时一些信号数量在水稻与拟南芥基因间存在明显差异，这说明这两个单双子叶植物间信号的使用上存在偏好，同时水稻不同类型基因以及特有与非特有基因间在信号的使用上也存在差异。这些差异信号的分布直接导致了调控序列GC含量的波动。结果显示没有发现水稻籼粳两个亚种间在调控序列方面(顺式调节因子和GC含量等)存在明显差异。 2)植物基因组转录起始位点研究我们利用unigene数据库“转录本” 序列数据，通过生物信息学方法，对已有全长mRNA序列数据的基因进行其转录本5’端序列的比对，获得该基因编码区前所有转录本的启始位点信息。通过7种植物17437个基因的分析表明，植物基因平均在171bp(mRNA水平上)或174bp(基因组水平上)的区间内转录启始，转录频率分布基本呈正态分布。为此我们研发了基因转录启始频率分析程序包PIFMaker，并基于以上分析获得的数据，建立了植物基因转录频率数据库(PIFdb，http://***/bioinplant/pif/)。本研究分析基于该数据库第2版(Release 2.0)数据。

关键词：转录起始频率基因组顺式作用元件:籼粳亚种拟南芥 GC含量转录位点 unigene PIFdb

经哈维氏弧菌感染后帆纳滨对虾的鳃、肝胰腺和心脏的转录组分析

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经哈维氏弧菌感染后帆纳滨对虾的鳃、肝胰腺和心脏的转录组分析

作者： Amankwah Beatrice Kyei 广东海洋大学

学位级别：硕士

对虾养殖业是全球重要的粮食生产产业。现时,对虾养殖正受到许多挑战,包括疾病的爆发、抗生素的过度使用和养殖环境的恶化。这些挑战,包括在分子水平上对对虾免疫系统,现时尚未完全了解。帆纳滨对虾（***）是全球重要的养殖品种。尽管如... 详细信息

对虾养殖业是全球重要的粮食生产产业。现时,对虾养殖正受到许多挑战,包括疾病的爆发、抗生素的过度使用和养殖环境的恶化。这些挑战,包括在分子水平上对对虾免疫系统,现时尚未完全了解。帆纳滨对虾（***）是全球重要的养殖品种。尽管如此,哈维氏弧菌的感染给对对虾养殖业造成了巨大的经济损失。现时,我们对对虾受哈维氏弧菌感染后的免疫反应了解甚少。因此,研究帆纳滨对虾对哈维氏弧菌感染的免疫反应,将对改善对虾健康养殖至关重要。下面总结了该研究的主要结果:1哈维氏弧菌感染后帆纳滨对虾的转录学概况研究报告揭示帆纳滨对虾在注射细菌后的腮、肝胰腺及心脏的基因转录改变的数据。RNAseq数据中总共获得了33,353个高质量的单个基因。比较基因组分析显示,在哈维氏菌感染后,有9,752个差异表达的基因（DEGs）,包括5,067个向上调节的基因和4,687个向下调控基因。选取了7个可能参与免疫的DEG,通过实时定量RT-PCR进行进一步分析,结果表明其表达模式与获得的转录组数据一致。2基因表达模式和基因表达的组织分布对虾的免疫系统,主要是通过先天免疫和细胞免疫反应识别和破坏入侵病源。目前的研究重点是先天免疫。结果发现四个可能是参与虾免疫反应有关重要基因,包括;C-域蛋白（SVWC）、C型凝集素（CTL）、几丁质蛋白（CBP）和抗茵肽,3个为向上调节基因。基因组织表达分析结果为:单一Von Willebrand因子C域蛋白都在腮、心、胃、肠、脑和肌肉表达,但在腮中表达量最高。C型凝集素基因在血细胞、腮、胃、肠、神经、脑和肌肉中表达,但在细胞和胃中表达最高。几丁质合蛋白在细胞、眼柄、鳃、肝胰腺、心脏、胃、肠、神经、大脑和肌肉中表达,但在鳃中表达最高。抗菌肽（Peneidin）在血细胞、腮、心、胃、肠和神经中表达,但在血细胞中表达量最高。3 RNAi干扰和细菌清除实验测定为进一步扩大研究,我们进行了RNAi实验。先制备这些基因的双链RNA,并注射到健康虾中,以期沉默其中三个向上调节基因的表达,并研究这些特定基因的功能。研究发现,当C-域蛋白（SVWC）及C型凝集素（CTL）基因表达被沉默时,***抵抗哈维氏弧菌感染的能力显著下降,但当CBP基因表达被沉默时后,***抗感染的能力得到提高。所得结果表明,这三种基因在抗菌免疫中起着至关重要的作用,在对抗入侵的哈维氏弧菌起着免疫作用。4结论本研究先构建受哈维氏弧菌感染后不同组织的转录组,并筛选了几个被认为是参与帆纳滨对虾对哈维氏弧菌有免疫反应的基因,进行研究。本研究结果将填補我们对帆纳滨对虾先天免疫系统不足的知识,对将来创造一种对抗哈维氏弧菌感染的养殖技术提供指导。

关键词：转录组学分析帆纳滨对虾表达差异基因(DEG) unigene RNA干扰 C域蛋白(SVWCs) C型凝集素几丁质结合蛋白抗菌肽

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鲫鱼血液、肝脏、卵巢组织转录组比较分析

江苏农业科学 2022年第3期50卷 28-35,48页

作者：李青何斌陈群利游萍贵州工程应用技术学院生态工程学院贵州毕节551700

为进一步丰富鲫鱼基因组数据,对肝脏、血液和卵巢组织进行高通量转录组测序。采用Illumina Hiseq高通量测序平台进行转录组测序,对所获得序列进行比对、基因注释、差异表达和SNP、SSR分析。结果提示,组装得到127 801条unigene,平均长度... 详细信息

为进一步丰富鲫鱼基因组数据,对肝脏、血液和卵巢组织进行高通量转录组测序。采用Illumina Hiseq高通量测序平台进行转录组测序,对所获得序列进行比对、基因注释、差异表达和SNP、SSR分析。结果提示,组装得到127 801条unigene,平均长度为735 bp。与相应数据库比对,最终获得117 414(91.87%)个有注释信息的unigene,有105条unigene获得GO注释,并分类到生物学过程、细胞组分和分子功能三大类42个功能中;有20 725条unigene被归纳到KOG的26个直系同源功能类型;获得KEGG注释的unigene共参与五大类32小类代谢通路。在鲫鱼肝脏、血液和卵巢组织中分别检测到307 740、343 516、348 795个SNP位点,共检测到48 808个SSR位点。提示获得有注释信息的unigene共117 414条,此外,获得一些SNP和SSR位点。结果可为进一步克隆和挖掘鲫鱼功能基因、多态性检测及群体遗传多样性分析等方面研究奠定基础。

关键词：鲫鱼转录组学肝脏血液卵巢 unigene SNP分析 SSR分析高通量测序

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与棉纤维发育相关的EST生物信息学分析

与棉纤维发育相关的EST生物信息学分析

作者：王长彪南京农业大学

学位级别：硕士

棉花作为纤维的重要来源,是一种重要的经济作物,在世界经济中发挥着重要的作用.随着测序技术和生物信息学的快速发展,GenBank等重要分子生物数据库中登陆的序列呈指数增长,截至2007年4月,NCBI、EMBL和DDBJ3大数据库收录的核酸序列已经达... 详细信息

棉花作为纤维的重要来源,是一种重要的经济作物,在世界经济中发挥着重要的作用.随着测序技术和生物信息学的快速发展,GenBank等重要分子生物数据库中登陆的序列呈指数增长,截至2007年4月,NCBI、EMBL和DDBJ3大数据库收录的核酸序列已经达到67,218,344条,共计71,292,211,453碱基对,其中棉花EST有281,233条,利用生物信息学手段对棉纤维发育相关的EST进行大规模分析显得日益重要.本实验利用138,086条与棉纤维发育相关的ESTs进行生物信息学研究,开发新标记和功能分析,为加密遗传图谱、基因定位、发掘新基因、比较基因组、基因网络分析和分子进化奠定坚实的基础. 为了在棉花中开发EST-SSR功能性标记,利用生物信息学方法对NCBI网上公开的63485条雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii Ulbrich)ESTs序列进行EST-SSRs特征分析.剔除冗余序列,得到非冗余序列58906条.在非冗余序列中发现含不同重复基元SSRs的EST序列有2620条,共2818个EST-SSRs,EST-SSRs序列的频率是4.45%,平均相隔14.8kb出现一个SSR.在1-6bp的重复基元中,三核苷酸重复基元的SSRs出现频率最高(38.31%),其次是二核苷酸(24.09%)、单核苷酸(23.35%).统计所有的重复基元类型,所占比例最大的是A/T(18.67%),其次是AT/TA(14.83%).在复合型(Compound)中发现三核苷酸串联三核苷酸的重复基元出现频率最高,为48.65%.利用Prime 3软件,设计了1554对EST-SSRs引物,应用这些引物对我室四倍体作图亲本陆地棉TM-1和海岛棉海7124进行多态性检测,其中744对有多态性,多态性频率为47.9%.这些EST-SSRs已有效用于不同棉种间的分布特征比较及染色体定位等方面研究. 对来自A组、D组和AD组的12个棉纤维发育时期混合cDNA文库的138,086条ESTs序列进行不同棉种间EST序列同源性比较,其中A组(***,7-10dpa)39,117条、D组(***,-3 to 3dpa)32,316条和AD组(***,10个文库,覆盖-3-25dpa)66,653条,通过同一种内EST序列拼接分析,分别得到A、D和AD三个棉种的unigenes16,100条、11,912条和14,307条,共42,319unigenes.经过对不同基因组间的unigenes序列相似性分析,得到七个集合(D∩(?)∩(?)、AD∩(?)∩(?)、A∩D∩AD、A∩D∩(?)、A∩AD∩(?)、A∩(?)∩(?)和D∩AD∩(?))的相似序列,分别对A组和D组间共有而在AD组间没有相似性(A∩D∩(?))的序列937条,A组和AD组间有而在D组间没有的(A∩AD∩(?))2,717条,D组和AD组间有而在A组间没有的(D∩AD∩(?))2188条,三个组间相似性高的序列(A∩D∩AD)共有2441条。D组独有(D∩(?)∩(?))的6346,A组独有(A∩(?)∩(?))的7996和AD组独有的(AD∩(?)∩(?))4467条unigenes进行了功能注释和代谢分析.结果表明: (1) A组、D组和AD组间不同关系(D∩(?)∩(?)、AD∩(?)∩(?)、A∩D∩AD、A∩D∩(?)、A∩AD∩(?)、A∩(?)∩(?)和D∩AD∩(?)七个集合)的相似性序列进行功能分类分成生物进程(Biologicat Process)、细胞组分(Cellular Component)和分子功能(Molecular Function)3个类型.在同一功能类型不同集合中所占比例最大的前两种功能基本相同,生物进程中所占比例最大的是cellulaur process,其次是metabolicprocess;细胞组分中所占比例最大的是cell/cell part,其次是organelle;分子功能中所占比例最大的两个是catalytic activity和binding,即在棉纤维发育进程中,具有催化活性的基因在不同棉种中均发挥着重要作用. (2)对A、D、AD基因组七个集合27,092条相似性序列进行功能和代谢分析.功能分析表明,13,845条功能已知,13,247条未知功能.利用KEGG数据库进一步对已知功能的13,845条序列进行代谢分析,2,543条unigenes有代谢途径,其中能量和碳水化合物代谢最多(1607,63.19%),其次是氨基酸代谢(718,28.23%).在已知功能的13,845条序列中与棉纤维发育相关的重要基因如膨胀素、纤维素舍酶、蔗糖合酶、UDP、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶、蔗糖转运

关键词：生物信息 EST 功能分析相似性代谢 unigene

小麦基因组中钙依赖型蛋白激酶家族的生物信息学分析

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小麦基因组中钙依赖型蛋白激酶家族的生物信息学分析

作者：王晨华中科技大学

学位级别：硕士

钙依赖型蛋白激酶(Calcium dependent protein kinase, CDPK)在植物的发育、激素反应、代谢调节、逆境胁迫以及防御反应等过程中具有广泛的生理功能。本研究应用生物信息学方法,从数据库中挖掘出与小麦CDPK相关的序列,通过寻找迭代群或... 详细信息

钙依赖型蛋白激酶(Calcium dependent protein kinase, CDPK)在植物的发育、激素反应、代谢调节、逆境胁迫以及防御反应等过程中具有广泛的生理功能。本研究应用生物信息学方法,从数据库中挖掘出与小麦CDPK相关的序列,通过寻找迭代群或EST拼接确定小麦基因组中编码CDPK家族的unigene;将所获得到的核酸和蛋白质序列与近缘物种进行比对分析,对CDPK家族进行分类;对所获得的全长CDPK蛋白质构象和生物学功能进行预测。通过以上研究,为进一步在基因组范围内对小麦CDPK家族的组成、基因克隆和生物功能的研究奠定基础。所获得的主要研究结果如下: 1、获得了162条小麦CDPK ESTs的序列信息。 2、通过寻找迭代群或EST拼接,得到了10条unigene相应的全长ORF序列。在氨基酸水平比对相同物种ORF编码的蛋白质序列和近缘物种相似蛋白序列,表明所得unigene为小麦中未报道的cdpk基因。 3、通过蛋白质结构预测软件得到这些CDPK蛋白二级结构预测结果,并对其可能的生物学功能及在亚细胞的定位进行了讨论。 4、探讨了10条CDPK编码蛋白的同源性进化结果。

关键词：小麦钙依赖型蛋白激酶 unigene 二级结构预测系统进化分析

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稀杯盔形珊瑚转录组分析

广东海洋大学学报 2015年第6期35卷 1-8页

作者：刘金豆刘丽黄元佳广东海洋大学水产学院//南海水产经济动物增养殖广东省普通高校重点实验室//南海生物资源开发与利用协同创新中心广东湛江524088

以高通量测序技术Illumina Hi SeqTM2000对稀杯盔形珊瑚(Galaxea astreata)进行转录组测序分析,共获得50 360 620条短序列(reads)。利用Trinity软件对所有reads从头组装后得到81 014条单基因簇(unigenes),60 471条(74.58%)编码蛋白框(Coding Sequences,CDs)。与Nr(Non-redundant,非冗余)、COG(Cluster of Orthologous Groups of proteins,蛋白相邻类的聚簇)、KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,京都基因与基因组百科全书)、Swissprot四大数据库比对共获得36 545条注释基因。其中与COG数据库比对获得14 491条注释基因,分为24个功能类别,其中参与一般功能预测类的unigene数最多,有4 642条;KEGG分析比对获得16 021条注释基因,分成241类,包括代谢通路、钙离子信号通路、MAPK信号通路等,在所有通路中参与代谢途径的基因数最多,共有2 450条(15.29%);GO(Gene Ontology,基因本体)功能分类将unigene分为47个类别。

关键词：转录组稀杯盔形珊瑚 unigene 信号通路

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