厚壁毛竹笋--竹发育进程的转录组分析

摘要

厚壁毛竹（Phyllostachys edulis‘Pachyloen’）是唯一一个具有竹壁显著增厚，秆基近实心、抗性强、生物量大、遗传稳定等优良性状的毛竹新品种，是我国首个获得植物新品种保护权的竹类。以毛竹全基因组为参考，利用Illumina HiSeqTM2500测序仪，根据地下茎上芽的年生长发育周期，同时采集厚壁毛竹、毛竹对照从9月到翌年4月每月20日前后的共16个笋芽样品，分别进行双末端(paired-end)转录组测序，首次获得了厚壁毛竹的转录组分析信息。 1.对转录组测序数据进行过滤、筛选，得到满足生物信息学分析的厚壁毛竹（笋芽分化-出笋成竹）的8个时节的转录组，数据量为2.4-4.3Gb;毛竹对照8个转录组，数据量为1.7-5.6Gb。 2.基于毛竹全基因组，厚壁毛竹、毛竹对照的转录组测序读长比对率分别为48.46-79.03％，66.02-80.97％;比对到的基因数均为2.7-2.8万个，约占毛竹参考基因总数的88％。利用Gene cluster软件，分析了全基因表达谱，发现厚壁毛竹、毛竹对照的鞭芽发育进程一致。 3.通过对厚壁毛竹、毛竹对照8个节气点共16个转录组的全部表达基因进行分析，分别筛选到共表达基因25735-27549个，厚壁毛竹特有表达基因666-1839个，毛竹对照特有表达基因从1079-1356个。 4.根据基因表达水平（RPKM值），对厚壁毛竹、毛竹对照的共表达基因进行差异表达基因筛选（FDR≤0.001，且差异倍数2倍以上），得到的8组差异表达基因数从1719-11033个。 5.通过GO功能富集分析，发现差异表达基因富集在22个生物学过程、16个细胞组分和13个分子功能中;厚壁毛竹特有表达基因富集在20个生物学过程、15个细胞组分和12个分子功能中;毛竹对照特有表达基因富集在19个生物学过程、14个细胞组分和10个分子功能中。 6.通过KEGG Pathway富集分析，差异基因富集到三羧酸循环(TCA cycle)等158条代谢通路中，其中显著性代谢通路68条;厚壁毛竹特有表达基因富集到137条代谢通路中，其中显著性代谢通路52条;毛竹对照特有表达基因富集到135条代谢通路中，其中显著性代谢通路35条。通过对这些代谢通路进行交并集分析，得到了酪氨酸代谢等27条可能涉及厚壁毛竹种质性状成因的重要代谢通路。 7.利用Cufflinks软件包，进行新转录本预测，得到厚壁毛竹、毛竹对照8个转录组的新转录本数范围分别为11494-17639个、6449-17835个。利用ASprofile软件进行可变剪切分析，发现厚壁毛竹、毛竹对照每个节气样品的12种可变剪切事件(TSS、TTS、SKIP、XSKIP、MSKIP、XMSKIP、IR、XIR、MIR、XMIR、AE、XAE)中，TSS、TTS两种可变剪切的数量均最多，占所有可变剪切事件的64.16-88.30％。 以上研究，通过了随机选择的PH01000081G1110等10个表达量差异较大的基因的实时定量PCR验证，这些研究为厚壁毛竹种质性状形成机制研究积累了资料。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2国内外研究进展

1．2．1厚壁毛竹研究背景

1．2．2竹类植物基因组学方面的研究进展

1．2．3转录组学研究进展

1．3研究目标与主要研究内容

1．3．1研究目标

1．3．2主要研究内容

1．4研究技术路线

第二章实验材料与方法

2．1实验材料

2．2测序文库制备

2．2．1主要仪器设备和实验所用试剂

2．2．2 RNA提取准备工作

2．2．3总RNA提取

2．2．4总RNA质量检测

2．2．5 cDNA文库制备

2．2．6测序文库构建和上机测序

2．2．7实时定量PCR验证

第三章转录组测序数据

3．1测序数据处理与质量控制

3．2测序数据质量评价

3．3转录组数据比对分析

3．3．1厚壁毛竹转录组数据比对

3．3．2毛竹对照转录组数据比对

3．3．3基因表达注释

3．4本章小结

第四章基因表达分析

4．1基因表达数量分析

4．2基因表达交并集分析

4．3基因表达量计算(RPKM)

4．4基因表达聚类

4．5本章小结

第五章差异表达基因功能注释

5．1差异表达基因筛选

5．2差异基因功能注释

5．2．1差异基因GO功能富集分析

5．2．2差异基因KEGG Pathway富集分析

5．3本章小结

第六章新转录本及可变剪切预测

6．1新转录本预测(Prediction of novel transcripts)

6．2可变剪切(Alternative splicing，AS)预测

6．3本章小结

第七章结论与讨论

7．1结论

7．2讨论

7．3展望

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢