基于RNA-Seq技術(shù)的蘿卜轉(zhuǎn)錄組分析和金銀花miRNA預(yù)測(cè).pdf

1、蘿卜作為一種有著重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值的十字花科植物，在世界各地被廣泛種植。然而，由于缺乏足夠的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，阻礙了蘿卜功能基因組學(xué)的進(jìn)一步研究。下一代測(cè)序技術(shù)作為一種高效的轉(zhuǎn)錄組分析工具已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)研究，臨床領(lǐng)域以及藥物開發(fā)。由于高通量測(cè)序技術(shù)并不依賴目標(biāo)物種的基因組信息，因此被廣泛應(yīng)用于十字花科作物的轉(zhuǎn)錄組研究。
　　本研究對(duì)白蘿卜葉進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，得到了將近7千萬(wàn)條序列。使用Trinity軟件對(duì)測(cè)序片段進(jìn)行組裝，得

2、到了68086個(gè)基因。通過(guò)將基因與Nr數(shù)據(jù)庫(kù)、Swiss-prot數(shù)據(jù)庫(kù)、Nt數(shù)據(jù)庫(kù)以及Trembl數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)從而對(duì)其進(jìn)行注釋。鑒于已經(jīng)公開了蘿卜根轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序數(shù)據(jù)，本研究分別使用Trinity和Oases兩種軟件將蘿卜葉的測(cè)序數(shù)據(jù)與已有的蘿卜根的測(cè)序數(shù)據(jù)一起進(jìn)行組裝，分別得到了103,222個(gè)基因和106,874個(gè)基因。其中Trinity組裝基因的平均長(zhǎng)度為786bp，而Oases組裝基因的平均長(zhǎng)度為1108bp。由于Oases組裝的

3、基因平均長(zhǎng)度更長(zhǎng)，因此采用Oases的組裝結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的功能注釋和下游分析。共有46586個(gè)基因被注釋到45個(gè)GO功能分組中。KEGG的分析結(jié)果表明許多基因與生物堿的合成有關(guān)，由于生物堿有著良好的抗病菌作用，進(jìn)一步驗(yàn)證了蘿卜是藥用化合物的重要來(lái)源。隨后，我們鑒定出了7453個(gè)葉組織特異性基因和15,043個(gè)根組織特異性基因。其中，葉特異性基因主要是參與到光合作用相關(guān)的代謝通路，而根特異性基因則在根的生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要作用。基因差異表達(dá)

4、分析的結(jié)果顯示有2335個(gè)基因是在葉中顯著上調(diào)，1228個(gè)基因在葉中顯著下調(diào)。另外，我們挑選了四個(gè)基因進(jìn)行進(jìn)化分析，發(fā)現(xiàn)蘿卜和白菜、馬齒莧以及油菜等十字花科植物的親緣關(guān)系最近。本論文首次對(duì)蘿卜葉組織進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，獲得了較為全面的蘿卜轉(zhuǎn)錄本數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了功能注釋以及比較基因組學(xué)分析，對(duì)于蘿卜的功能研究提供了重要的基因組資源。
　　本研究一共發(fā)現(xiàn)了31,875個(gè)潛在的蘿卜簡(jiǎn)單重復(fù)序列（simple sequence repeats

5、，SSRs），并對(duì)這些SSRs的類型和分布模式進(jìn)行了全面分析。隨后在蘿卜轉(zhuǎn)錄本數(shù)據(jù)中一共識(shí)別了2440個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，分布在78個(gè)不同的家族。為了進(jìn)一步研究轉(zhuǎn)錄因子和其靶標(biāo)基因之間的互作關(guān)系，本研究還構(gòu)建了一個(gè)包含142個(gè)節(jié)點(diǎn)和460條邊的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了21個(gè)轉(zhuǎn)錄因子及其靶標(biāo)基因。此外，采用同源搜索的方法預(yù)測(cè)出了12238個(gè)酶基因，涵蓋了967種酶。最后，我們預(yù)測(cè)出了194個(gè)不同的轉(zhuǎn)座子，包括164個(gè)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子和30個(gè)DNA轉(zhuǎn)座子。通過(guò)

6、對(duì)蘿卜中功能原件的分析研究，近一步揭示了蘿卜中基因的表達(dá)模式和結(jié)構(gòu)功能，為蘿卜功能基因組學(xué)的研究帶來(lái)了曙光。
　　MiRNAs是一類重要的非編碼小RNA，在植物的生理過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。近年來(lái)，高通量測(cè)序技術(shù)為miRNA的鑒定提供了一種全新的思路。然而目前還沒(méi)有關(guān)于金銀花miRNA研究的報(bào)道。本研究對(duì)淡紅金銀花的花與葉中的小RNA進(jìn)行了深度測(cè)序，分別得到了12.95M條和10.02M條sRNA。隨后，篩選掉比對(duì)上編碼區(qū)的s

7、RNA，并對(duì)非編碼RNA中的rRNA、tRNA、snRNA和snoRNA進(jìn)行了注釋及過(guò)濾。
　　通過(guò)與miRBase中的miRNAs進(jìn)行比對(duì)分別在花和葉中識(shí)別出了393和390個(gè)保守miRNAs。這些miRNAs分布在21個(gè)不同家族中，其中有10個(gè)miRNA家族的拷貝數(shù)高于一萬(wàn)，只有一個(gè)miRNA家族的拷貝數(shù)低于一千。結(jié)合miRNA前體結(jié)構(gòu)以及能量特征我們預(yù)測(cè)出了104個(gè)新的miRNA，與保守miRNA相比，這些新的miRNA的表