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单叶省藤（Calamus simplicifolius）和黄藤（Daemonorops jenkinsiana）是棕榈藤的2种重要的代表藤种,是藤工业化利用的主要原材料。然而,棕榈藤参考基因组的空白成为开展其基础生物学和应用生物学研究的主要障碍。本研究通过使用Illumina、Pacific Biosciences和基于染色体构象捕获技术的基因组辅助组装测序等高通量测序技术,完成了单叶省藤和黄藤染色体水平上基因组的组装。项目测序共分别得到约730 Gb和约682 Gb的原始数据,分别相当于预测基因组覆盖度（单叶省藤约1.98 Gb,黄藤约1.61 Gb）的372倍和426倍。另外,单叶省藤和黄藤的scaffold N50分别为160 Mb和119 Mb。在单叶省藤和黄藤的基因组分别注释出51 235和53 342个完整的蛋白质编码基因模型。通用单拷贝直系同源评估表明,2种藤基因组组装的完整性分别达到96.4%和91.3%。进化分析显示,4种棕榈科植物聚在一支上,单叶省藤和黄藤的分化时间约出现于1 930万年前。此外,还分别在单叶省藤和黄藤的基因组中鉴定了193个和172个参与木质素生物合成的基因。这些数据不仅为开展藤功能基因组学研究提供了基础资源,促进种质资源的育种应用,而且还作为开展种间及不同物种之间的比较研究提供了参考基因组。 相似文献
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《林业科学》2017,(8)
【目的】棕榈藤是重要的森林植物,纤鞭是其重要的攀援器官,也是重要的分类依据。研究黄藤NAC(NAM,ATAF和CUC)转录因子基因的分子特征并开发SSR分子标记,以期为棕榈藤的分子育种和辅助分类提供参考依据。【方法】以黄藤为材料,借助转录组数据,采用同源克隆的方法从黄藤中分离NAC基因,采用生物信息学方法进行基因结构、蛋白性质与结构分析和SSR位点预测,采用实时定量PCR技术分析基因的组织表达特性,利用PAGE电泳和测序技术分析SSR分子标记在不同棕榈藤样品中的通用性和多态性。【结果】从黄藤叶片中获得了2个NAC同源基因DjNAC3(Gen Bank登录号:KU556738)和DjNAC4(Gen Bank登录号:KX579750),二者的开放阅读框长度分别为729 bp和1 326 bp,对应的基因组序列为850 bp和1 441 bp,均包含2个外显子和1个内含子。DjNAC3和DjNAC4编码的蛋白分别为242 aa和441 aa。蛋白结构分析表明,DjNAC3和DjNAC4具有典型的NAC转录因子结构特征,属于NAC家族的CUC亚家族,但二者之间的相似系数仅为23.6%,表明它们在黄藤生长发育过程中可能具有不同的功能。DjNAC3和DjNAC4在不同组织中的表达模式存在明显差异,DjNAC3在发育成熟纤鞭中的表达丰度最高,叶片中的表达丰度最低,而DjNAC4则在发育成熟的钩刺中表达丰度最高,而发育初期的钩刺中最低。在DjNAC3和DjNAC4的基因组序列中分别包含1个SSR位点,其中前者的SSR位点位于内含子区域,为(TA)6,后者的SSR位点位于第1个外显子区域,为(GCA)5。根据DjNAC3和DjNAC4中SSR位点旁侧序列设计引物,以黄藤和另外20个不同棕榈藤样品的基因组DNA为模板进行扩增,PAGE电泳结果分析表明,引物具有较高的通用性,且扩增产物具有多态性。6个样品的测序结果证实,用DjNAC3设计引物的扩增产物测序获得的SSR位点序列存在着一定的差异,既包括SSR类型变异、重复次数变化等多态性,又有SSR位点缺失的现象;而根据DjNAC4设计引物扩增获得的SSR位点序列差异主要为重复次数的变化。【结论】黄藤DjNAC3和DjNAC4基因的基因结构、表达模式、SSR位点等均存在明显的差异,这表明它们在黄藤生长发育中可能具有不同的功能,二者所包含的SSR分子标记具有通用性和多态性,可以作为分子标记应用于棕榈藤的辅助分类和分子辅助育种。 相似文献
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《林业科学》2021,57(1)
【目的】鉴定日本落叶松木质部发育相关基因,构建核心基因与木质部发育相关基因的共表达网络,为后期开展日本落叶松木材形成相关研究提供参考。【方法】对日本落叶松木质部、韧皮部和针叶3个组织进行二代和三代转录组测序,利用R软件的DEseq2包筛选木质部相对韧皮部和木质部相对针叶的差异表达基因,通过整合2组差异基因获得木质部特异表达基因,借助GO、KEGG及BLASTN等生物信息学分析手段探索基因功能,利用WGCNA分析构建木质部特异表达基因共表达网络。【结果】共获得2 596个木质部特异的高表达和低表达基因;GO分析结果显示这些基因在代谢过程、细胞过程、定位膜、细胞、细胞组件、催化活性、位点结合和转运活性等分类中显著富集; KEGG分析结果显示这些基因在淀粉和蔗糖代谢、类黄酮生物合成和代谢途径通路中显著富集,在苯丙烷代谢途径及淀粉和蔗糖代谢途径中分别富集到38个和196个基因;鉴定出木材形成相关基因,包括木质素合成相关基因PAL4、CCR1、C4H、HCT、COMT1、PER12、PER52、CYP98A3、LAC12和LAC17等,纤维素和半纤维素合成相关基因DEC、CEL1、Csl、CTL2和SPS3等; 2 596个木质部特异的高表达和低表达基因经WGCNA分析后筛选出与木质部发育相关基因关联度较高的17个核心基因。【结论】筛选的日本落叶松木质部发育相关基因参与半乳甘露聚糖合成、木葡聚糖合成、纤维素微纤丝形成、细胞壁纤维素合成、次生细胞壁形成过程、纤维伸长过程、调控合成木质素的碳代谢流、木质素生物合成及降解、木质素单体聚合、木质素单体甲基化和细胞程序化死亡等木材形成相关生物学过程;在共表达网络中筛选出的17个核心基因可作为今后研究的重点来探索其在木材形成过程中的具体功能。 相似文献
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我国制藤工业发达、工艺精良,藤产品出口约占国际市场份额20%.然而国内棕榈藤资源匮乏,极大制约了制藤工业和出口贸易的发展.近年来,为了摆脱资源危机的被动局面,加快了棕榈藤资源人工培育的步伐(许煌灿等,2001).单叶省藤(Calamus simplicifolius)是中国特有棕榈藤种之一,藤茎具良好工艺特性,是藤编家具及工艺品的优良材料,是华南地区推广栽培的首选藤种(江泽慧,2002;曾炳山等,2003).良种先行是发展棕榈藤人工林的首要步骤,而通过组培快繁苗木则是良种先行的重要途径.然而与其他林木相比,国内外对棕榈藤的研究较迟(许煌灿等,1994;Dransfield,2002),迄今为止还没有关于棕榈藤家系选优的研究报道.最近,国内学者对单叶省藤组培苗造林开始了初步研究,为良种选育提供了一定的借鉴(曾炳山等,2003).然而该研究材料来源于幼龄林,对于组培苗造林后期的生长性状缺乏必要的分析.因此,利用长期观测的固定标准地材料,对单叶省藤组培家系的生长特性进行分析,从而为组培家系的选优提供依据,是一项十分有意义的工作. 相似文献
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为确定棕榈藤的适合辐照剂量域值,以黄藤、单叶省藤、杖藤和小钩叶藤4种棕榈藤为研究对象,以种子为辐照材料,以60CO-γ为辐射源,研究辐照剂量对4种棕榈藤种子萌发和苗木生长的影响。结果表明:以5 gy/min为剂量率、50 gy为辐照剂量步长上升时,在0~100 gy辐照剂量内,黄藤、单叶省藤、杖藤、小钩叶藤种子发芽率、茎长、根长和植株总长均随着辐照剂量的上升而呈一般显著、显著或极显著下降;当辐照剂量超过100 gy时,4个藤种的发芽率均降为0,即种子全部失活。以辐照剂量为自变量x、发芽率为因变量y拟合的一元回归方程计算表明,黄藤、单叶省藤、杖藤和小钩叶藤种子的半致死剂量分别为53.94、28.01、58.34和75 gy。研究结果显示,辐照剂量对棕榈藤的种子萌发和苗木生长具有抑制作用,其辐照剂量范围为50~100 gy。通过辐照培育高产棕榈藤品种难度较大,辐照可能更加适合以其他性状为目标的棕榈藤育种。 相似文献
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对黄藤和单叶省藤种质离体培养保存进行了研究.在温度15.5℃、照度300 lx、光照时间12 h*d-1的保存条件下,采用适宜的保存培养基,以丛芽形式,黄藤和单叶省藤种质可安全保存15个月以上不转接,丛芽高生长小于1.0 cm.回接到增殖培养基和增殖条件下,单叶省藤种质能恢复原有的增殖能力,保证了保存培养和增殖培养的可循环性.种质保存后伸长能力和生根能力没有下降,可确保离体种质转换为田间种质.因而,棕榈藤种质离体保存具有一定的可行性,值得进一步研究. 相似文献
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【目的】对白腐菌偏肿革裥菌在木质和非木质环境下的转录组进行测序,为白腐菌降解木材的机制研究提供支持。【方法】采用高通量测序技术对木屑和非木屑处理条件下的菌丝样本进行转录组测序。利用eggNOG、GO、KEGG等数据库对转录本进行注释和比较分析,预测和筛选出偏肿革裥菌与木材降解有关的基因。应用荧光定量PCR(qPCR)检测mnp2等11个与木质素降解相关的差异基因在木屑处理5天条件下的表达量,结合转录组数据对这些基因的表达量变化趋势进行分析。【结果】偏肿革裥菌转录组测序共得到38.9 Gb Clean Data,各样品Clean Data平均达到6.49 Gb,各样品的Reads与参考基因组的比对效率在71.23%~74.25%之间。使用edgeR软件进行差异表达分析,得到差异表达基因898个,其中上调351个、下调547个。差异基因被注释到GO数据库的有251个,注释到KEGG数据库的有223个,注释到eggNOG数据库的有704个。eggNOG分析表明,差异基因表达多聚集在能量产生和转换、转录后修饰、蛋白质代谢、伴侣关系、次生代谢物的生物合成、碳水化合物的运输和分解代谢等功能分类下。GO分析表明,显著性富集与频率较高的生物过程是丙酮酸代谢过程、类异戊二烯生物合成过程、天冬氨酸家族氨基酸代谢过程和木质素分解过程。在KEGG通路分析中,差异基因分布到86个不同的生物途径,差异基因显著富集的代谢通路主要为:碳代谢、柠檬酸循环、芳香化合物降解、乙醛酸代谢。qPCR结果表明在木屑处理条件下基因mnp2、mnp3、lip9、lip2、laccase1和nadp的表达量明显上调;mnp10 s、mrp、cyp450-1、GroES1和GroES2的表达量明显下调,qPCR与转录组测序结果在表达量差异倍数上存在较小偏差,但整体趋势一致,可以证明转录组测序结果是正确可靠的。【结论】偏肿革裥菌降解木材与碳代谢、芳香化合物降解等通路密切相关;与木质素分解等生物过程密切相关。根据基因功能注释的结果得到11个与白腐菌降解木质素相关的重要差异表达基因。 相似文献
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《湖南林业科技》2018,(5)
半枫荷为特色木本药用植物,药用历史悠久,具有活血通络、祛风除湿、止血化瘀等功效。为探索半枫荷活性成分生物合成的分子基础,本文通过Illumina HiSeq 4000高通量测序技术对半枫荷叶片开展转录组测序分析,共获得了112 361条Contigs,进一步组装得到93 602条unigenes。对半枫荷叶片转录组unigenes进行Blast分析,得到47 798个CDS片段;与Swiss-Prot数据库相比较,得到29 778个蛋白同源序列;与COG数据库比对,有19 279条unigenes被COG功能注释;进行GO功能分类分析,有29 330条unigene注释到GO数据库中;进行KEGG功能注释,发现16 621个unigenes参与了131条代谢通路;通过生物信息学分析,发现多个萜类化合物生物合成途径关键基因。另外,转录组序列中共检测到21 819个SSR位点,其中二核苷酸所占比例最高,达到了47. 93%。研究结果不仅为进一步挖掘半枫荷次生代谢产物合成途径的关键基因提供了丰富的基因资源,同时为半枫荷遗传多样性研究奠定了分子基础。 相似文献
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单叶省藤(CalamussimplicifoliusC F Wei)是我国华南地区的优质商品藤种,其藤茎质量好,为编制家具的优质原料[1～3]。70年代以来的栽培试验表明,它不仅适应性强,而且速生,可广泛栽培于海南、广东、广西、云南和福建等省区,为我国棕榈藤栽培的首选藤种[1]。但野生资源由于长期过度采伐而枯竭,少量试验林未结实或结实甚少,推广栽培因种质资源奇缺而受到严重制约[2]。通过组织培养等生物技术工厂化快繁单叶省藤,是解决扩大栽培种苗问题的最好途径。因而开展了单叶省藤组培和造林技术研究,现将组培苗造林试验结果及其特殊性予以报道。1 … 相似文献
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【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95 979条Unigenes,其中N50(拼接转录本不小于总长50%的长度)为1 660 nt,平均长度为1 124 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58 830、43 623、44 315条。在GO中,有41 905条(43.66%)Unigenes注释224 129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23 499条(24.48%)Unigenes注释26 430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23 214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26 428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。 相似文献
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[目的]蛹期对于白蜡虫雄虫发育和交配具有重要意义,但目前缺乏对于白蜡虫真蛹基因转录情况的分析,本研究旨在获得白蜡虫真蛹转录组数据,了解其转录组特征。[方法]采用Illumina Hi Seq 2000进行高通量测序,并进行生物信息学分析;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测3个热激蛋白基因(hsp)在不同虫态中的表达动态。[结果]共获得63 957条unigene、63 272个开放阅读框(ORF)、9 561个SSR分子标记,unigene平均长度674 bp,共有14 327条unigene获得了注释,Gene Ontology(GO)注释和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)注释分析表明,很多基因参与的功能与白蜡虫蛹期的生理特征吻合。[结论]该转录组数据为白蜡虫基因功能鉴定和蛋白组学分析研究奠定了数据基础。 相似文献
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[目的]为了更好的了解泡泡刺黄酮类生物合成途径及其潜在的抗逆作用,[方法]应用高通量RNA-seq测序技术对泡泡刺当年生新叶进行了转录组测序及相关生物信息学分析。[结果]表明:泡泡刺当年生叶中获得了13 013 444 total reads,总核苷酸数为1 171 209 960 bp(1.09 Gb),组装拼接后得到48 921条unigene序列;Nr、Swiss-Prot、COG、GO、KEGG等数据库分析显示,有30 407个Nr注释,19 671个Swissprot注释,9 273个COG功能注释,46 153个GO功能注释,13 654个KEGG注释,并从KEGG通路中找到参与黄酮类化合物合成途径的关键基因片段186个。[结论]本研究获得了较好的泡泡刺转录组序列信息,并且其中富含黄酮类化合物代谢途径的相关基因,这为其抗逆机制、药用价值的研究及开发利用提供宝贵资源。 相似文献
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为研究桃果实酯类香气的生物合成,克隆了桃醇酰基转移酶基因AAT,并研究了外源乙烯对该基因mRNA转录水平的影响。根据桃基因组测序结果,采用RACE和反转录PCR技术克隆到1个与醇酰基转移酶基因同源的cDNA,序列全长1 486 bp,CDS区长度为1 353 bp,编码450个氨基酸,命名为PpAAT2。PpAAT2蛋白属于PLN02481超级家族,含有植物转移酶基因2个高度保守结构域HXXXD和D(N)F(V)GWG。基因位于桃第5条染色体,BAC注释为1条包含1个内含子的mRNA序列转录链,CDS区有2处碱基突变,其中,555 bp处碱基由C突变为G,导致丙氨酸突变为缬氨酸。AAT基因响应乙烯表达,0℃冷藏桃施加外源乙烯促进AAT基因表达水平;该基因在叶片、花和成熟果肉中均表达,且在叶片和花中的表达丰度比果实高,推测其在不同的生理过程中均发挥作用。 相似文献
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NAC是植物特有的转录因子家族之一，参与衰老、信号转导以及次生细胞壁合成等多种生物过程，然而关于竹子中NAC转录因子的功能尚不清楚，尤其是与次生细胞壁（SCW）合成相关的NAC更未见报道。本研究在毛竹（Phyllostachys edulis）基因组中鉴定了94个NAC同源基因（PeNAC1~PeNAC94）。系统进化树分析表明，毛竹与拟南芥的NAC蛋白共聚类为16个分支，PeNACs分布于11个分支中，其中2个分支中的15个PeNACs与次生细胞壁合成相关。用这15个基因共表达分析，预测出与PeNACs共表达的基因396个，其中包括参与木质素分解代谢和纤维素生物合成的基因分别有16个和55个。qRT-PCR分析表明，随着竹笋高度增加木质化程度加深，15个PeNACs基因的表达均上调，并呈现持续上升及先上升后下降2种趋势，表明这些PeNACs可能参与毛竹笋次生细胞壁合成以及木质化的过程。同时发现，15个PeNACs中有7个PeNACs与7个PeMYBs呈现正向共表达关系，且在毛竹不同高度笋中这些PeMYBs具有与PeNACs相似的表达趋势。另外，在16个PeNACs中发现了miR164的靶点，其中与次生细胞壁合成相关的3个PeNACs在毛竹笋中具有与miR164相反的表达趋势，证明miR164与PeNACs存在调控关系。由此表明，竹笋木质化调控将是一个由miRNA、NAC等转录因子和结构基因构成的复杂调控网络。本研究全面展示了毛竹NAC基因家族的信息及其与竹笋木质化的关系，对于进一步研究PeNACs的功能、揭示竹材材性形成的分子调控机制具有重要意义。 相似文献
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《中南林业科技大学学报(自然科学版)》2020,(8)
【目的】白花泡桐Paulownia fortunei (Seem.) Hemsl.为中国南方重要的尾矿造林树种。为了揭示泡桐根系受重金属胁迫后的转录调控机制,明确泡桐根系响应重金属胁迫的相关基因和重要通路。【方法】以生长在铅锌矿、南方红壤的白花泡桐根为实验材料,进行高通量测序,将组装的基因序列在Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、SwissProt、KEGG和GO数据库中进行基因功能注释,同时对在红壤、铅锌矿中差异表达的泡桐根部基因进行了分析。【结果】1)经过测序共得到366 701 960条reads序列,总碱基数为53.90 Gb,GC平均含量达44.58%。将测序所得reads再经Trinity软件组装后得到126 061条基因序列,其中96 133条序列获得了注释信息,占总数的76.25%。2)注释到Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、Swiss-Prot、KEGG和GO数据库的基因序列数分别为63 938、64 685、68 840、29 886、66 433、28 747、68 840条。3)相对于红壤生长条件,铅锌矿胁迫时泡桐根部分别有154个基因上调和4 143个基因下调表达。4)差异表达基因的GO富集性分析发现,这些基因的功能主要集中于结合(Binding)、细胞器(Organelle)、细胞蛋白代谢(Cellular protein metabolic process)。将差异表达基因在KEGG数据库中比对发现,差异基因主要富集于核糖体、内质网蛋白加工、剪接体、胞吞作用、RNA转运、吞噬代谢、mRNA监测等7个代谢通路。其中,核糖体是最主要的代谢途径。q RT-PCR所检测的6个差异基因表达模式与RNA-seq结果保持一致,证实了RNA-seq结果的可靠性。【结论】本研究提供了泡桐根部在铅锌矿和红壤条件下的转录组信息,并分析了泡桐根部转录组变化情况,为寻找泡桐根部响应重金属胁迫的基因打好基础。 相似文献
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应用新一代高通量测序技术(Illumina Solexa),对中麻黄(Ephedra intermedin)同萌期的种子进行转录组测序,数据重头(denovo)组装后,共获得52 007条Unigene序列,总长为25 043 596 bp。COG功能注释、GO分类及KEGG代谢通路分析后,获得了64 751个GO功能注释,17 701个COG功能注释以及16 942个KEGG注释,并从KEGG通路中找到参与黄酮类化合物合成途径的关键基因片段283个,其中包含了查尔酮合酶基因、细胞色素相关基因和花青素还原酶等基因。中麻黄转录组测序工作的完成,极大地扩充了麻黄的基因资源,为麻黄属植物分子系统进化分析、抗性和药用功能基因的发掘与利用、遗传改良等研究奠定基础。 相似文献
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棕榈藤是热带森林中兼具经济、生态价值的一类攀援植物，水分是棕榈藤分布和生长的重要限制因子，系统总结水分对棕榈藤分布和生长的影响对棕榈藤培育具有指导意义。文章综述了水分对棕榈藤分布和生长影响方面的研究进展，重点概述了棕榈藤幼苗阶段和萌蘖阶段应对水分变化的响应、水分和光照的交互作用对棕榈藤生长的影响，以及不同藤种对水分需求的差异等方面的研究成果，并从棕榈藤抗性生理和分子机制、影响棕榈藤生长的水分及其他生态因子耦合作用、棕榈藤高效育苗体系和不同区域棕榈藤地理分异规律等4个方面提出了今后的研究重点，以期为解决棕榈藤高效培育中存在的瓶颈问题提供参考。 相似文献