地黄环烯醚萜合成后修饰相关基因的挖掘与分析

本研究采用Illumina Hi Seq 2500技术对地黄脱毒苗进行转录组测序,获得了地黄转录组信息,并对构建好的地黄基因Unigene库进行蛋白功能注释、KEGG代谢通路分析等生物信息学分析,以期大规模挖掘与地黄环烯醚萜类成分生物合成及后修饰相关的基因。应用高通量测序技术对地黄组培苗进行转录组测序,得到13.61Gb的干净数据,De novo组装后共获得70778条Unigene,其中33.428(47.23%)条unigenes能被Nr、Swiss-Prot、Pfam、KOG、KEGG、GO和COG等公共数据库注释。进一步对被注释的地黄萜类生物合成及后修饰相关基因进行挖掘发现,地黄转录组中共有81个Unigene参与萜类骨架合成;共有226个Unigene可能参与CYP450介导的环烯醚萜骨架的氧化修饰;共有102个Unigene与糖基转移酶相关。地黄转录组数据库的获得为探索地黄环烯醚萜类成分的生物合成研究奠定了基础,为后续基因功能的分析等研究提供分子水平依据。     

靖安白茶芽和叶的转录组数据组装及基因功能注释

茶树富含茶多酚,茶氨酸等多种具有广泛保健功能的植物代谢产物,黄酮是一类主要的茶多酚成分,谷氨酰胺是合成茶氨酸的前体物质。本研究拟从转录组水平阐明靖安白茶茶多酚,茶氨酸等产物代谢途径相关基因。本研究主要以靖安白茶芽和老叶为材料,采用Illumina高通量测序平台4000(Hi Seq/Mi Seq 4000)对其芽和老叶进行转录组测序,通过多种生物信息学方法对转录组数据进行分析。测序结果共得到100568条unigene序列,碱基数为95121064 bp,Nr获得32530个功能注释,KOG获得30087个功能注释,GO获得29010个功能注释,Swiss-Prot获得24553个功能注释,Pfam获得18576个功能注释,并通过GO富集分析和KEGG代谢通路富集分析发掘靖安白茶芽和叶中参与黄酮类化合物和谷胱甘肽化合物代谢途径相关的差异unigene序列。通过本研究为进一步深入的研究靖安白茶的茶多酚和茶氨酸等代谢产物生物合成调控提供依据。     

银耳芽孢和菌丝的转录组分析

采用RNA-Seq技术对银耳菌丝M1332及其2个单核亲本芽孢Y13、Y32进行转录组测序,通过测序共获得13.16G数据,从头(de novo)拼接后得到16 190个基因(Unigene)。利用NCBI的NR、COG、GO、KEGG等常用数据库对组装的Unigene进行同源性预测:NR数据库中的序列同源性比较表明,55.75%的Unigene比对到金黄银耳,13.35%比对到新型隐球酵母;与COG数据库进行比对得到7 203个Unigene,根据其功能大致可分为25类;有3 921个Unigene在GO数据库中注释到,分为生物学过程、细胞组分和分子功能3大类46个分支。差异表达基因的KEGG富集分析结果表明,差异基因富集在氨基糖和核酸糖的代谢、氨基酸代谢、细胞内噬等代谢通路。     

真菌灰树花菌丝体转录组测序及分析

灰树花多糖具有抗肿瘤、抗HIV、抗氧化等作用,为探明灰树花多糖合成的遗传基础,采用Illumina高通量测序技术对灰树花转录组进行测序,获得74 575 910个reads,10.4 G数据量;将测序数据进行de novo拼接后得到18 077个Unigene。对所得Unigene进行不同数据库比对,在Nr数据库中有11 651个Unigene被注释到,其中灰树花转录组与变色栓菌相似序列最多(18.74%);有8 332个Unigene在GO数据库中注释到,分为细胞组分、分子功能及生物学过程等3大类59个分支;与KEGG数据库比对,共有5 200个Unigene被注释,分属376条代谢通路。从18 077个Unigene中共找到1 155个简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)位点,其中单核苷酸重复最高,六核苷酸重复最少,A/T出现频率最高。本研究中在KEGG数据库注释到115个Unigene与灰树花多糖合成有关,这些Unigene及其注释信息为今后深入开展灰树花多糖代谢途径及相关功能基因等研究提供了依据。     

果糖对多形汉逊酵母硒代谢及转录组的影响

富硒酵母具有机硒含量高、生理活性好、安全无毒等优点,是硒补充剂的重要来源之一。该研究分别以果糖和葡萄糖为碳源,探讨果糖对多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)硒代谢及其基因表达的影响。通过HPLC-ICP-MS方法和二代测序分析酵母中硒代蛋氨酸(selenomethionine, Se-Met)和转录组变化。与葡萄糖发酵组相比,果糖发酵组酵母生长减缓,但其胞内Se-Met含量呈增加趋势;2个发酵组之间的显著性差异表达基因(differential expressed genes, DEGs)数量为221个;GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集结果表明,这些DEGs主要富集在果糖和甘露糖代谢、糖酵解、磷酸戊糖通路、三羧酸循环等碳代谢,以及谷胱甘肽、半胱氨酸、蛋氨酸、硒复合物等多条代谢通路中。该研究为进一步分析果糖对多形汉逊酵母菌中硒代谢调控机制及富硒酵母发酵工艺优化提供参考。     

青霉菌侵染前后哈密瓜转录组的构建及分析

丰富的营养物质容易被青霉菌侵染,从而导致哈密瓜的腐坏变质。利用Illumina测序技术考察青霉病原菌侵染前后哈密瓜基因转录组水平的差异变化。利用Illumina平台测序并分析了哈密瓜的转录组信息。过滤后的Clean Reads包含4 947 555 420 nt的碱基数,对Clean Reads进行组装,获得了50 502条Unigene。在NR数据库中,以E value值10-5为截点进行BLAST比对,共有71.28%的Unigenes比对到该数据库中。但还有10 526条Unigene没有比对到NR、NT和Swiss-Prot数据库,可能是哈密瓜果实区别于其它物种而特有的基因,这需要进一步验证。将本次转录组测序得到的39 976个Unigene比对到KEGG数据库进行Pathway注释,共映射到不同的代谢通路128个。     

De novo测序技术在啤酒易感乳杆菌全基因组研究中的应用

本文应用De novo测序技术对一种未经测序的啤酒易感乳杆菌进行全基因组研究,包括全基因组遗传信息的首次获取以及基因功能的生物信息学分析与注释。通过对1株从啤酒中分离获得的乳杆菌基因组DNA进行提取与纯化,构建了符合质量要求的测序文库,并进行了De novo测序;通过对De novo测序数据进行筛选与质量评价,进一步对筛选后的数据进行了De novo组装与结果评价,最后获得乳杆菌全基因组序列;在获得全基因组序列的基础上,对全基因组序列进行基因预测,并对预测基因进行GO基因功能注释、COG基因功能注释与KEGG生物通路注释,获取了该乳杆菌的基因序列与基因功能信息。该乳杆菌全基因组测序数据与组装结果良好,获得的序列中共有1,824个预测基因,其中分别有545、1,303、120条预测基因有相应的GO、COG、KEGG注释。本研究为该啤酒易感乳杆菌功能基因的研究与生物信息学分析提供了基础数据和技术参考。     

草酸诱导哈密瓜采后耐冷性的转录组构建与分析

为了研究草酸诱导低温冷藏哈密瓜果实耐冷性的机理。以"西州蜜25号"哈密瓜果实为试材,对照组为清水浸泡,处理组为15 mmol/L草酸溶液浸泡,时间均为10 min,通过测定果皮的细胞膜滲透率和丙二醛(MDA)含量,及对采收当天(设为原始点:YSD)、3℃低温贮藏第42 d冷害比较严重的对照(C)和草酸处理(T)哈密瓜果皮进行转录组测序。结果显示,草酸处理降低细胞膜渗透率和MDA含量,缓解果实采后冷害的发生。9个样本经转录组测序后共获得了418943882个过滤序列。对过滤序列进行拼接,获得252169个重叠片段,进一步组装获得153128个基因片段,其中有71.28%的基因比对到NR数据库中。注释到NR数据库中的基因有56%匹配到已发表甜瓜基因组序列,并有33346(21.8%)个基因在KEGG中成功获得注释,其中代谢通路中的碳水化合物代谢基因数目较多。表明哈密瓜在低温冷藏过程中草酸调控低温胁迫主要富集在碳水化合物代谢通路上。     

基于转录组学分析酿酒酵母PY01高密度培养的氧化胁迫应答机制

为探究酿酒酵母PY01高密度培养过程中响应氧化胁迫的机制,对酿酒酵母PY01氧化处理(6 mmol/L H2O₂)2 h后进行转录组学分析。结果表明:共鉴定出393个差异表达基因(DEGs);基于GO注释与KEGG富集分析,已鉴定的DEGs参与了代谢(如氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等)、遗传信息和细胞过程(过氧化物酶体)等通路。在氧化胁迫下,酵母菌通过增强一些抗氧化酶,如SOD2、SRX1等来清除ROS;酵母菌还通过增强糖酵解和TCA循环产生更多的能量,以适应氧化胁迫、修复损伤的蛋白质以及DNA或维持金属离子的转运。与此同时,还上调了与一般应激反应相关的分子伴侣和蛋白水解酶。这表明酿酒酵母PY01响应氧化胁迫的过程,是一个复杂的综合调控网络。酿酒酵母PY01应对氧化应激机制的发现,为设计酵母菌高效培养的控制策略,提高菌株的抗逆性和促进现代果酒等发酵工业及其它生物制品生产中利用活性酵母菌奠定了理论基础。     

梯棱羊肚菌子实体转录组测序及解析

对羊肚菌成熟子实体的转录组进行高通量测序,并对得到的unigene进行基因本体论富集分析、真核生物直系同源聚类分析和代谢通路分析。经组装,共得到14?637?条unigene,其中8?495?个unigene得到了功能注释;利用基因本体论富集分析、真核生物直系同源功能分类将注释unigene划分分别为58?个和25?个功能类别,涉及物质合成与代谢、呼吸与能量代谢、信号传导等诸多生理生化过程。在此基础之上,通过对羊肚菌采后生理涉及的unigene进行深入分析,发现大量参与呼吸代谢、碳水化合物代谢、组织软化、氧化褐变等相关途径的关键基因。研究结果为羊肚菌采后品质变化机制的研究、贮藏保鲜技术的开发提供了一定的理论基础。     

新疆两种亚麻籽转录组分析及籽油香气差异基因挖掘

为丰富亚麻籽转录组数据信息,在分子水平上探究不同品种亚麻籽所得亚麻籽油的香气差异原因,本研究选择2 种新疆特色亚麻籽（伊亚-3号和天亚-6号）,通过Illumina高通量测序平台对其进行转录组测序,并通过多种生物信息学方法对数据进行统计分析。结果表明：共获得61 995 756 条高质量的clean reads,将测序数据进行de novo组装得到33 218 个unigene;非冗余蛋白（Non-Redundant Protein,NR）数据库注释发现亚麻籽转录组与麻风树相似序列最高,有17 269 个unigene在直系同源群集（Cluster of Orthologous Group,COG）数据库中注释到,分为细胞过程和信号、信息存储与处理、代谢3 大类22 个分支;两组样品分析显示有1 658 个显著性差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,伊亚-3号相较于天亚-6号亚麻籽样品共有825 个基因上调表达,833 个基因下调表达,将DEGs在基因本体数据库中注释显示,两个品种在生物过程、细胞组分和分子功能3 大类分布。注释到京都基因与基因组百科全书数据库的380 个DEGs,主要富集到脂肪酸代谢等代谢途径,且脂肪酸代谢通路中可注释到17 个DEGs,其中不饱和脂肪酸代谢通路中可注释到8 个DEGs。本研究可为新疆不同品种亚麻籽油的香气差异分析提供理论依据和技术支撑。     

基于宏基因组技术分析传统红茶菌中菌群组成及其主要代谢通路

由于传统红茶菌发酵过程中,微生物的种类及数量随时间延长而不断变化,导致红茶菌发酵液代谢产物难以控制。采用高通量测序技术对发酵7 d的传统红茶菌进行宏基因组测序,获得65771178个clean reads数据,经拼接组装,获得93449个Unigene片段。以BLAST(E-value<1.0e-5)将Unigene对NR、KEGG数据库进行比对,与NR库比对共65515个Unigene得到注释信息,再将得到的注释信息根据GI(GenInfo Identifier)与物种分类的关系得到物种分类信息,分为细菌、真菌2个界,细菌界占96.57%,真菌界占3.40%,细菌的主要优势菌种是Gluconacetobacter sp. SXCC-1(29.17%)、Komagataeibacter medellinensis(7.84%)、Komagataeibacter xylinus(7.58%),真菌的优势菌种是Brettanomyces bruxellensis(1.86%);与KEGG数据库比对,共47234 个Unigene注释到KEGG的代谢通路中,分属338类代谢通路,其中有2475个Unigene参与氨基酸代谢过程,307个属于次生代谢途径。序列已提交至GenBank数据库,登录号SRP103682。利用宏基因组技术将传统红茶菌中的微生物鉴定到"种"的水平,同时了解红茶菌微生物群落的代谢机理,可以更有效地控制红茶菌的发酵进程。     

基于氮阻遏效应分析汉逊德巴利酵母组胺调控

研究添加L-组氨酸和不添加L-组氨酸两种不同氮源水平情况下,汉逊德巴利酵母（Debaryomyces hansenii）氮代谢阻遏效应调控机制。以添加L-组氨酸为实验组,不添加组为对照,利用Illumina高通量测序平台对两组进行转录组测序,通过多种生物信息学方法对数据进行分析处理。对照组测序结果共得到42.921 6 M clean reads;实验组测序结果共得到41.415 4 M clean reads。两组样品分析显示共有133 个显著差异表达基因,78 个基因表达上调,50 个基因表达下调,基因本体论（Gene Ontology,GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）富集分析表明,差异表达基因参与了组胺代谢相关酶系代谢。本研究为汉逊德巴利酵母组胺代谢进一步研究提供了参考。     

富硒酵母发酵工艺的优化

以富硒酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）SY2为发酵菌种,利用5 L发酵罐培养富硒酵母。以富硒酵母生长及硒转化率为评价指标,优化其发酵工艺条件,比较溶氧反馈补料与拟指数补料两种方式对富硒酵母生长、硒转化率等的影响。结果表明,富硒酵母最适发酵条件为：初始pH 5.0,发酵温度30 ℃,接种量8%,硒添加量30 mg/L,发酵时间24 h。在此优化条件下,富硒酵母生物量为9.8 g/L,硒转化率为77.5%。在拟指数补料方式下,培养周期为34 h,富硒酵母得率为0.252 g/g,硒含量为1 920.5 μg/g,硒的转化率为82.7%;在溶氧反馈补料方式下,培养周期为46 h,富硒酵母得率为0.317 g/g,硒含量为1 759.5 μg/g,硒转化率为90.1%。结果显示,拟指数补料培养周期短,生产强度、酵母硒含量较高,是适宜补料方式。     

富硒大豆肽的制备及体内吸收性分析

为提高硒的体内吸收速率,本实验对富硒大豆蛋白和富硒大豆肽在大鼠低硒模型的体内吸收规律进行探究。采用碱溶-酸沉法从富硒大豆中提取富硒大豆蛋白,对其酶解、超滤,制备富硒大豆肽,对所提取富硒大豆蛋白及制备的富硒大豆肽的组成、硒的分布及结合形式进行探究,分别用富硒大豆蛋白、富硒大豆肽（以硒含量18 μg/kg mb,分子质量低于3 kDa）灌胃SD雄性大鼠,于灌胃0、5、10、20、30、40、60、80、90、120 min后尾部取血,同时测定血浆硒质量浓度与氨基酸浓度,分析血硒质量浓度与血浆氨基酸浓度随时间的变化规律。结果表明：富硒大豆蛋白的主要富硒亚基分子质量为26～35 kDa,11S富硒大豆蛋白硒含量显著高于7S富硒大豆蛋白（P＜0.05）;超滤纯化得到的3 kDa以下大豆肽组分的硒含量高达110.40 μg/g,显著高于10 kDa以上与3～10 kDa组分（P＜0.05）,3 kDa以下大豆肽组分蛋氨酸含量（189.32 μmol/g）与胱氨酸含量（47.09 μmol/g）也显著高于其他组分（P＜0.05）;灌胃富硒肽与蛋白后大鼠血浆硒质量浓度和总游离氨基酸浓度均出现两个峰值,经灌胃富硒大豆蛋白后,大鼠血硒质量浓度达峰时间分别为20 min和80 min,最高血硒质量浓度可达1.070 mg/L,血浆总游离氨基酸浓度达峰时间分别为10 min和80 min,最高值可达4.172 μmol/L;而灌胃富硒大豆肽后大鼠血硒质量浓度达峰时间分别为10 min和40 min,最高血硒质量浓度可达1.338 mg/L,总游离氨基酸浓度达峰时间分别为5 min和40 min,最高值可达5.053 μmol/L,达峰时间均早于富硒大豆蛋白。研究表明富硒大豆蛋白经酶解,超滤得到富硒大豆肽可显著提高硒的体内吸收速率,具有作为口服营养功能食品开发的潜力。