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  3. 比较转录组针对同科、属内不同物种的mRNA序列进行分析,通过序列上的差异研究不同近缘种之间的进化关系及分化时间,以及通过序列比较挖掘受到正向或负向选择的基因,从而推测基因与环境适应相关性。

     

    应用领域

    1. 物种进化关系;
    2. 不同物种间亲缘关系研究
    3. 选择压力分析挖掘在不同生长环境下与适应性相关的基因;
    4. 物种分化过程中, 逐步适应极端环境(高山、干旱地域等) 的分子机理。
     
     
    技术路线

     

    分析内容

     

     
    1.转录组统计
    1.1序列统计
    1.2 注释结果统计
    1.3 CDS分析
    2.蛋白家族分析
    3.特有基因分析
    3.1 GO富集分析
    3.2 KEGG富集分析
     
     
    4.共有基因分析
    4.1基于单拷贝同源基因的进化分析
    4.2物种分化时间预估
    4.3全基因组复制分析
    4.4选择压力分析
     
     
     
     
     
    样本要求
    样品需求:总量≥5μg,浓度≥ 100 ng/μL
    样品纯度:动物样品, RIN ≥7, OD260/280≥1.8,28S/18S≥1.0;
    样品请置于1.5 ml管中,管上注明样品名称、浓度以及制备时间,管口使用Parafilm封口。在运输前将所有样品管固定于50 ml带盖离心管,干冰运输。
     
     
     
     
     
    项目周期
     
    标准流程完成时间为40个工作日。
     
     
     
     
     
    参考文献
     
    [1] Wang D, Fu J, Zhou R, et al. Transcriptome analysis of Sclerotinia ginseng and comparative analysis with the genome of Sclerotinia sclerotiorum[J]. Physiological and Molecular Plant Pathology, 2018.
    [2] Yi S, Wang S, Zhong J, et al. Comprehensive Transcriptome Analysis Provides Evidence of Local Thermal Adaptation in Three Loaches (Genus: Misgurnus)[J]. International journal of molecular sciences, 2016, 17(12): 1943.
    [3] Bhattacharya D, Agrawal S, Aranda M, et al. Comparative genomics explains the evolutionary success of reef-forming corals[J]. Elife, 2016, 5: e13288.

     

     

    Q1比较转录组的应用领域是什么?

    A:可用于解决以下的问题:

    (1)通过分析近缘种转录本序列的同源性和特异性,推测其适应和分化的机理;

    (2)通过同源序列分析物种进化关系;

    (3)通过选择压力分析挖掘在不同生长环境下与适应性相关的正选择基因;

    (4)获得物种特异性分子标记,为物种的鉴定提供分子证据。

     

    Q2不同倍性的物种能做比较转录组分析吗?

    A:不建议用不同倍性的材料来做比较转录组。由于基因拷贝数不一样,最后说写文章时很难解释清楚;即使分析有结果,但是逻辑上是不严谨的。

     

     

     

     

     

    不同品系小白菜镉胁迫转录组比较分析

    合作单位:中山大学

    发表期刊:《Environmental science & technology》

     影响因子IF5.393

     

    研究背景

    1.  土壤中重金属含量对植物、人类健康产生的环境危害问题愈发严重。

    2.  植物叶组织中的Cd来源于根组织,根部Cd耐受程度决定叶中Cd含量高低。

    3.  不同品系小白菜对Cd吸收及累积能力有明显差异。

    4.  前期研究证明,高镉积累品系(HAJS)小白菜的细胞壁、叶绿体、组织溶酶体中Cd含量均高于低镉累积品系(LAJK)。

    5.  但两品系间转录水平差异及调控原理尚不清晰。

     

    分析方法

    1.  在同一品系中,不同处理间进行趋势分析, 发现各品系在Cd刺激过程基因表达模式差异;

    2.  比较不同品系间,显著趋势间的差异,推测两品系应答速度、主要GO term,pathway的差异;

    3.  比较不同品系间,相同处理下的差异,推测参与完整应答反应过程并造成品系间差异的关键基因。

     

    研究思路

     

    研究结果

     

    一、转录组分析

    对6组Mixed RNA测序结果进行过滤、拼接组装后得到参考序列,再将HAJS和LAJK两品系的测序结果与参考序列进行比对得到两品系转录组。

    再分别对两品系内不同处理间的结果进行比对分析后找出处理间的差异表达基因(DEGs)。

    结果显示,两种品系间的DEGs数量差异显著,各处理间不伦上调或下调,HAJS品系中的差异基因数量都显著高于LAJK品系。表明相对LAJK品系,HAJS品系对Cd刺激的应答反应更“迅猛”。

     

     

    二、品系内DEGs趋势分析

    获得DEGs后,分别对各品系内所有的DEGs进行趋势分析,各得到3种Cd应答过程中产生的显著趋势。

    通过对两个品系间显著趋势的比较发现:

    HAJS在Cd处理后3h已有大量基因表达量达到峰值。而LAJK则在处理后24h才达到表达量最高水平。

     

    三、功能富集分析

    分别对不同品系各显著趋势中的DEGs进行GO功能富集分析。

    HAJS品系中,Cd刺激应答过程显著富集的基因包含于细胞壁合成、谷胱甘肽合成、热休克蛋白合成(HSPs, 起维持蛋白质稳定性,在重金属胁迫中?;ぶ参锵赴饔茫?、糖代谢等GO term中。

    LAJK品系中,Cd刺激应答过程显著富集的基因包含于DNA合成修复、脱落酸代谢合成、含氧化合物反应等GO term中。

    上述结果进一步表明,HAJS品系小白菜不仅对Cd刺激早期应答反应速度更快,且两品系参与应答反应的主要功能基因不同。

     

     

     

     

    四、品系间差异分析

    对不同品系间,相同处理条件下的基因进行差异分析,找出DEGs,并进行功能富集分析。

    品系间相同处理内都发现了很多DEGs,Cd在植物体内是通过阳离子转运进入细胞内,而Cd转运相关基因在Cd累积过程扮演重要角色,由此,进一步筛选出Cd转运相关的96个DEGs,进行分析。

     

     

       
       

     

    数据挖掘特点

    1.  比较两组样本趋势变化差异, 推断不同品系应答模式的快慢;

    2.  从差异趋势中,找出差异的pathway或GO term,证明不同品系Cd应答通路的差异;

    3.  结合以上结果,比较不同品系在相同处理下的基因表达差异,结合功能富集分析,挖掘出不同品系产生Cd应答反应差异的关键基因。

     

    参考文献

    Zhou Q, Guo J J, He C T, et al. Comparative transcriptome analysis between low-and high-cadmium-accumulating genotypes of pakchoi (Brassica chinensis L.) in response to cadmium stress[J]. Environmental science & technology, 2016, 50(12): 6485-6494.