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    发布时间: 2019 - 03 - 19
    ◆◆前沿◆◆由于技术的巨大进步,我们已经进入了多组学时代,能够对细胞分子机制(基因组,转录组,蛋白质组和代谢组)进行系统的定量表征。代谢物是一种较新的进入组学光谱的物质,这些小分子化合物与基因组和蛋白质组相联系,代表了这个被定义为新陈代谢的动态系统中最下游的阶段。以更直观的方式,新陈代谢可以被描述为具有代谢齿轮的机制,其与基因和蛋白质的活性交织在一起。这些齿轮被视为只是作为一个更大的系统的一个组成部分的功能执行。通过这些不同组学水平的生化组织的信息流被描述为分子生物学的中心法则(图1)。在这个框架内,代谢组已被广泛接受为分子水平的表型的动态和敏感测量,将代谢组学置于与病理生理过程相关的生物标志物和机制发现的最前沿。图1 代谢产物作为基因和蛋白质活性的活性调节剂然而,对代谢物的感知主要是作为下游产品的基因和蛋白质活性的标志物,使其对其影响深远的监管活动的认识最小化。事实上,代谢组与所有其他组学水平相互作用并积极调节(图1)。通过这种相互作用,代谢物也是生物过程和表型的直接调控者。这一概念,即代谢物是生物过程中的活跃实体,已被研究数十年,其中开创性地发现乳糖依赖性调节来自lac操纵子的细菌中的基因表达;葡萄糖,脂肪酸和其他脂类可作为胰岛素分泌和敏感性的调节剂;以及营养和能量传感器mTOR激酶的关键细胞作用。最近,随着代谢组学技术的出现和发展,对具有生物活性的代谢物的发现迅速增长。因此,代谢物可以在各种情况下显著影响细胞生理学,支持它们作为生物活性剂的重要作用。01代谢活性原理最近的机制研究表明,活性代谢物强烈影响组学景观的所有层面,从基因组,表观基因组和转录组到蛋白质组。在此框架内,代谢组具有两种控制DNA,RNA和蛋白质功能的总体机制:化学修饰和代谢物-大分子相互作用。1.1大分子的代谢化学修饰代谢物驱动DNA和RNA(例如甲基化)和蛋白质(翻译后修饰)的关键共价化学修饰。已...
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    发布时间: 2019 - 03 - 19
    继叶绿体开年连发3篇后,集思慧远sRNA-seq也见新篇章了!客户们棒棒哒!!!下面小编给大家分享下这篇文章英文题目:Identification and Analysis of microRNAs in the SAM and Leaves of Populus tomentosa杂志:Forests影响因子:IF=1.956摘要茎尖分生组织(SAM)是位于植物顶端的一种重要组织,可持续生长和分化、发育为地上部分。SAM的发育受到一系列复杂的分子调控网络的控制,其中microRNAs(miRNAs)及其靶基因起着关键作用。然而,人们对木本植物中的miRNAs知之甚少。本研究利用小RNA(Srna)测序技术,建立了毛白杨茎尖和成熟叶组织的4个文库,鉴定了99个已知的miRNA家族。此外,193种已知的miRNA,包括植物激素、发育和细胞过程相关的miRNA,表现出显著的差异表达。有趣的是,对miR172、miR164和miR 393的qPCR分析显示在茎尖发育过程中表达模式有显著变化。这些miRNAs的靶基因参与调节激素反应和干细胞功能。特别是参与维持茎尖干细胞的miR 172靶基因APETALA2(AP2)在发育的初始活动阶段就有特异性表达。这些发现对了解miRNAs参与SAM的发展和分化在树种中的调节机制提供了新的见解。材料与方法植物材料:  毛白杨(20年)的健康茎尖和周围叶片.选择了以下三个发展阶段:图中绿色框中组织表示用于qPCR测定的组织;蓝色框表示用于高通量测序的组织。方法:形态观测:切片,显微镜观察sRNA测序与分析:测序平台:Illumina HiSeq 2500(IA时期每个样品2个重复,共4个文库;数据量平均每个文库12M)分析:GenBank和Rfam数据库对sRNA进行分类注释   ...
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    发布时间: 2019 - 03 - 13
    合作单位:江苏大学食品与生物工程学院发表期刊:Food Chemistry影响因子:4.946(SCI二区)研究背景:桔霉素(citrinin,CIT)是一种次生代谢物,最初由桔青霉Penicillium citrinum生产。后来发现它是由曲霉属、红曲属、青霉属等产生的。一些农业食品中报告了CIT的污染情况,包括大米、奶酪、小麦、苹果和其他商业食品。食品中的CIT污染不仅造成重大经济损失,而且对人们构成肾毒性威胁。实验目的:比较10μg/mL CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3的转录和蛋白质组,以揭示酵母对CIT的防御反应及CIT降解的分子机制。实验取材:CIT处理和不处理Cryptococcus podzolicus Y3酵母菌株组学:转录组学和蛋白组学主要研究成果01蛋白的差异表达分析在每个凝胶中总共检测到102个差异表达的蛋白质(平均fold change>1.2)。其中42个差异显著表达蛋白(平均fold change2,p2,p02差异表达蛋白的WEGO分类对所有已鉴定的蛋白质进行了GO功能注释分析,其中被鉴定为细胞和代谢过程的蛋白质为第1位,其次是生物调节和对刺激的反应。所涉及的许多细胞成分是细胞器、细胞成分和生物大分子。结合和催化功能是分子功能中识别最多的蛋白质,其次是抗氧化蛋白、电子携带蛋白、转运蛋白等。03基因的差异表达分析共获得了43928个转录物和17088个unigenes,其N50值分别为2844和2219(补充表S2)。所有基因均用BLAST软件进行注释,其中包括NR、Swissprot、GO、COG、KOG、Pfam和KEGG数据库。共有14550个基因被注释到数据库中。检测所有基因的表达水平,共获得1409个差异表达基因(DEGS,fold change2,p04基因的GO分类根据细胞...
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    发布时间: 2019 - 03 - 11
    摘要草莓属配子体不亲和系统的研究已经广为人知了,但是其遗传机制目前仍是未知的。通过人工自花授粉获得了11个不同亲和性的第二世代绿色草莓,用来代表不同的坐果率水平。本研究对两个较大差异坐果率的自交系进行全基因组重测序,Ls-S2-53(自交不亲和)和Ls-S2-76(强自交亲和)。利用完全自交亲和的野草莓作为参考样品,进行两个绿色草莓全基因组变异检测和注释分析。两测序样品间每条染色体上的多态分布都很相似,但是纯合变异的数量和分布区域是不一致的。基因表达分析表明6个和自交不亲和显著相关的候选基因,用野草莓基因组作为参考,将一个FIP2-like(肌动蛋白骨架合成相关)作为两个自交不亲和自交系的候选基因,该基因编码的肽链在两个材料中均存在不同长短的数量的氨基酸数量的丢失。通过抑制FIP2-like的表达减少了花粉管顶端F-actin的合成,在一定程度上抑制了花粉粒的生成和花粉管的发育。研究结果表明差异的纯合变异分布影响了绿色草莓的果实坐果率,完整编码的FIP2-like能够正常促进F-actin的合成,而较短氨基酸序列的FIP2-like对两个自花授粉草莓的亲和性有影响。材料方法植物材料:F.viridis 42,Ls-S1-2,11个Ls-S1-2自交系;测序材料:Ls-S2-53,Ls-S2-76(幼嫩叶片);Ls-S2-53人工自花授粉后(0h)叶、花梗、花萼、花瓣、雌蕊、花药用来做组织特异表达分析,雌蕊自花授粉后(6,12,24,48,72h)做时空表达分析。测序策略:Illumina Hiseq 2500,Ls-S2-53(80X),Ls-S2-76(75X)。参考基因组:F. vesca reference genome v2.0.a1;比对参考基因组:BWA v0.6.1,过滤冗余序列:SAMtools,变异检测:GATK,变异位点注释:SnpEff,基因功能注释:...
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    发布时间: 2019 - 01 - 29
    小基因组测序,等待您的加入!客户发表文章:”The Complete Plastid Genome of Magnolia zenii and Genetic Comparison to Magnoliaceae species“        壹俺们很优秀,无奈太低调,悄悄告诉您,俺们公司客户叶绿体文章又有一篇发表啦!集思慧远带着自主研发的叶绿体组装软件为您科研道路上添砖加瓦!下面小编就带您看看,一篇叶绿体文章如何造就!贰                      宝华玉兰的完整质体基因组及其与木兰科植物的遗传比较                           IF=3.098宝华玉兰是一种极度濒危物种,仅存于中国江苏省宝华山有18棵。关于它的分子生物学的信息很少,直到现在还没有对宝华玉兰进行质体基因组研究。本文通过对宝华玉兰(Magnolia Zenii)的完整叶绿体基因组进行测序组装,鉴定SSR,并通过对近缘物种基因组结构和序列数据的比较分析,揭示了5个突变热点,对今后木兰科的系统发育和进化研究具有重要意义。这篇文章的研究内容如下:1、叶绿体基因组组装宝华玉兰基因组长160,048 bp,GC含量为39.2%,包括一对26,596 bp的反向重复区(IRA和IRB),一个大单拷贝区(LRC)88,098 bp,一个小单拷贝区(SSC)18,757 bp.2、木兰科物种叶绿体基因组比较分析用28种木兰科物种和2种鹅掌楸的叶绿体基因组进行序列比对。宝华玉兰的叶绿体基因组放...
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    发布时间: 2019 - 01 - 28
    摘要油菜是一种重要的油料作物,为了适应不同的气候带和纬度,形成了三种主要的生态型(冬性,半冬性,春性)。这些生态型多样性背后的遗传机制目前还是未知的。本研究这对收集的世界各地的991份资源品种进行全基因组重测序并分析了这些资源的遗传多样性。测序结果分别和油菜“Darmor-bzh”,“Tapidor”基因组比对鉴定到5.56M/5.53M SNPs,1.86M/1.92M Indels。文章通过构建等位基因漂变图揭示主要群落的,利用遗传多样性和连锁不平衡参数研究了甘蓝型油菜两个亚基因组的非对称进化。选择性清除分析表明了调控各种植物发育和胁迫的直系同源基因间的遗传多样性。全基因组关联分析发现在FT和FLC同源基因的启动子区域的SNP,符合不同生态型的油菜。材料方法实验材料:来自39个国家,658种冬性、145种半冬性、188种春性油菜。测序策略:Illumina HiSeq Xten PE150,共7.9T(平均测序深度6.6X)。油菜参考基因组:‘‘Darmor-bzh’’ genome (B. napus v4.1 genome),‘‘Tapidor’’genome。系统发育分析:MEGA5.2(NJ树,Kimura 2-parameter model);LD分析:PLINK,群体结构:ADMIXTURE;PCA:EIGENSOFT(smartPCA)。SNP重组率计算:R package FastEPRR;等位基因漂移分析:TREEMIX,基因流画图:R package ggplot2。选择性清除:PopGenome(Fst),XP-CLR;关联分析:TASSEL(MLM)。研究结果1、991份油菜资源群体结构和遗传变异A/B.991份油菜资源全球分布情况及对应三种生态型;C.991份材料的系统进化分析(与油菜生态型大致相同);D.群体主成分分析,PC1能够区分冬性和半...
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集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》

日期: 2018-12-13
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集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》
集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》
英文标题:Comparative transcriptome analysis of roots, stems and leaves Isodon amethystoides reveals candidate genes involved in Wangzaozins biosynthesis

杂志:BMC PLANT BIOLOGY

影响因子:IF=3.930

集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》

摘要

    王枣子是一种重要的中药植物,具有治疗多种疾病的药理作用,包括肺结核。四环二萜类化合物王枣子素(王枣子甲素Wang zaozin A,王枣子乙素GlucocalyxB)是王枣子的主要生物活性化合物。然而,关于这些化合物生物合成的分子信息仍然不清楚。通过对王枣子中王枣子素积累水平的研究,发现该植物的根、茎和叶组织有很大的变化,表明不同组织间代谢产物生物合成和积累的可能存在差异。为了更好地阐明四环二萜生物合成途径,我们对根、茎和叶组织进行转录组测序,并进行了de novo序列组装和分析。分析了与二萜类生物合成有关的候选基因,如CPS、KSL等。用qRT-PCR方法对8种涉及四环二萜类生物合成的转录本在王枣子不同组织中的表达谱进行了验证,解构该通路的基因表达谱。ISPD、ISPF和ISPH(MEP途径)以及IaCPS和IaKSL(二萜类途径)候选基因在叶片和根中的差异表达,可能是造成王枣子叶片中王枣子素积累较高的原因之一。本文报道的基因组数据和分析为进一步研究这一重要药用植物奠定了基础。

材料与方法

植物材料:一年生健康王枣子个体的根、茎、叶(3个重复)

王枣子的提取与鉴定(靶标代谢):

种类:王枣子甲素、王枣子乙素和王枣子丙素

           仪器 Agilent Technologies 1260 Infinity Series HPLC

           转录组平台:Illumina HiSeq4000



结果

四环二萜累积量 

    为了研究四环二萜类化合物的分布规律,测定了王枣子植物三种组织(根、叶、茎)中三种主要的生物活性四环二萜类化合物王枣子甲素、王枣子乙素和王枣子丙素含量。


集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》

不同组织中王枣子甲素王枣子乙素和王枣子丙素的含量

Illumina测序和组装  

    为王枣子构建一个转录组数据库,从具有三个生物重复的根、茎和叶组织构建了9个RNAseq库。经过滤后,总共获得了65.28GB的数据,每个组织的为71M74M进行了de novo序列组装,获得230974个转录本和114488个unigenes,平均N50长度分别为19141241 bp

功能注释

    组装的基因被注释到KEGG的生物通路上,以更好地理解王枣子转录本在特定代谢途径中的作用(2)为了系统地分析细胞内的代谢途径和复杂的生物学行为,将注释到编码区的序列被map到KEGG通路数据库中。可将17527份转录本(15.31%)分为五大类:“代谢”,“遗传信息处理”、“环境信息处理”、“细胞处理”和“生物系统”,有50个子类别和124个通路(2)。这些酶在KEGG23个次级代谢途径中有指定的功能(1)

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图2 KEGG路径分类图。根据相应的生物学途径将基因分为五个分支

             

表1.王枣子的次生代谢途径

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差异基因表达分析

      集思慧远客户发表——《王枣子根、茎和叶的比较转录组分析揭示了王枣子素生物合成的候选基因》

图3 转录本的差异表达分析

a各组织中差异表达的转录本数(P<0.05FC>2)与其他两组织比较。b代表王枣子组织差异基因数目的Venn图


参与四环二萜生物合成的基因

    用KEGG数据库对转录组数据进行鉴定,共鉴定出29个酶类的转录本。NCBIBLAST显示,这些候选转录本与各自最佳匹配的同源性为67-99%

 图5是四环二萜类王枣子素生物合成途径。用转录组数据分析了参与该途径的转录本表达情况(5)关于二萜途径中的一种重要酶-CPS,,在王枣子中发现5种转录本。对于ent-kaurene 合酶,我们检测出4个可能的转录本。并对这两种酶的候选基因进行了同源性分析(图6)。


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图5 所提出的二萜类生物合成途径的原理图和已鉴定的基因的差异表达


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图6 利用mega软件采用极大似然法对王枣子CPS和KSL候选基因进行系统发育分析


赤霉素(GA)生物合成候选基因在不同组织中的表达模式

    王枣子素,属四环二萜类化合物,与赤霉素以及冬凌草素具有相同的骨架结构。据报道,冬凌草甲素与赤霉素具有相同的前体细胞。因此,En-Kaurene被认为是赤霉素和王枣素生物合成的常用底物。由于植物激素信号转导在根与叶、茎与叶之间表现出明显的富集作用,我们分析了三种组织中GA生物合成基因的表达。9种可能参与赤霉素生物合成的转录本被发现:三种赤霉素20-氧化酶(GA20ox),两种赤霉素3-氧化酶(GA3ox),两种ET-Kaurene氧化酶(KO)和两种ent-kaurenoic氧化酶(Kao)(图7a)。系统发育分析表明,这些与GA生物合成相关的候选基因与其他香茶菜属或双子叶中报道的基因有着密切的遗传关系(图7b)。这些候选转录本的差异表达可能导致不同组织间产生GA的差异。


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图7赤霉素生物合成相关候选基因的表达

a.一种基于FPKM值的热图对赤霉素生物合成相关转录本的示意图表示;b利用mega软件用极大似然法对潜在基因进行系统发育分析。


王枣子素生物合成候选基因的qRT-PCR验证 

    为了验证转录组分析数据并评估不同组织之间的差异表达谱,我们选取了8个与王枣子素生物合成同源的转录本进行qRT-PCR分析.基于FPKM值的这些转录本的表达如图8所示。

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图8不同组织间差异表达的8个基因的表达

总结

1、我们为王枣子构建了一个包含全面的转录组遗传信息库。这些数据使我们能够识别和表征与四环二萜代谢途径相关的TFs和候选转录本的分子功能,这为进一步了解王枣子素的生物合成提供了理论依据。

2、特别是鉴定了29个编码四环二萜类生物合成关键酶的转录本。叶片中IaISPDIaISPEIaISPF(MEP途径)以及IaCPS(IaCPS 1)IaKSL(IaKSL 2IaKSL 4)候选基因在叶片中的高表达可能是王枣子素在王枣子叶片高积累的原因之一。

3、对这些候选转录本进行集中的生化,酶,生理,和分子研究是有必要的,以更好地理解潜在的调控机制。有必要对这些候选转录本进行分子研究,以更好地理解潜在的调控机制。




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