诺禾致源真核无参转录组生物信息分析结题报告2013年8月

诺禾致源LncRNA信息分析内容LncRNA分析内容注：以下标红需要多样本数据支持一、标准信息分析内容：1.测序数据质量评估2.参考序列比对分析3.基因表达水平分析4.RNA--‐seq整体质量评估5.序列拼接组装(cufflinks + S cripture两种拼接方法 )6.LncRNA位点筛选（可选intergenic lncRNA, intronic LncRNA, antisense lncRNA分别计算费用）6.1长度筛选(>=200bp)6.2Exon个数筛选(>=2)6.3Reads覆盖度筛选(>=3)6.4位置筛选(对不同种类的lncRNA采用不同的位置筛选条件)6.5编码潜能筛选(四种方法取交集：pfam蛋白结构域筛选、CPC 筛选、CNCI筛选、PhyloCSF)7. 筛选得到的LncRNA描述性统计分析7.1 L ncRNA长度分布7.2 E xon个数分布7.3 已知和新预测lncRNA分类8. LncRNA保守性分析8.1 位点保守性分析8.2 序列保守性分析9. LncRNA表达水平分析9.1 差异表达水平分析*（>=2个样本）9.2 组织或表型特异性表达分析*（>=3个组织或者表型）10．LncRNA靶基因预测10.1 C is作用靶基因10.2 T rans作用靶基因*（>=2个样本）11. L ncRNA靶基因功能注释11.1 C is作用功能注释11.2 T rans作用功能注释*（>=5个样本）12. 差异表达或特异性表达的靶基因功能分析*（>=2个样本）12.1 G O富集分析12.2 K EGG富集分析12.3差异LincRNA与靶基因调控网络分析二、个性化分析内容：1. l ncRNA g ene与转录组coding g ene比较分析（需要转录组数据的分析结果）1.1 长度分布比较1.2 表达水平比较1.3 组织或表型特异性比较1.4 保守性比较2. L ncRNA浏览器辅助建立。

诺禾致源再添一作成果组装新策略完成犬蝠基因组精细图谱并揭示食果蝙蝠免疫基因演化新机制
近些年来，随着基因组学技术的发展和普及，动物的基因组结构如犬、蝠等动物的基因组分析也开始受到越来越多关注。

基于诺禾致源和其他研
究机构相关研究成果，我们最近又实施了一次新的策略来完成犬蝠基因组
精细图谱，并发现了食果蝙蝠免疫基因演化的新机制。

首先，为了完成精细图谱，我们首先采用了诺禾致源的高通量测序技术，对52份犬蝠基因组和17份食果蝙蝠基因组进行测序与建库，利用该
技术最终获得了更为精细的基因组图谱。

同时，利用该技术也可以获得更
准确的免疫基因定位信息，从而揭示了食果蝙蝠抗病毒免疫基因演化机制。

其次，我们还采用了高通量比对技术来获得犬蝠和食果蝙蝠的基因表
达水平。

我们在犬蝠和食果蝙蝠的基因组中从各种环境中提取和准备组织
样本，然后用高通量比对技术检测各个基因的表达水平，从而更准确地揭
示基因演化的机制。

最后，我们还采用了分子生物学技术，用单链接聚合酶链反应法（SLiP-PCR）来分析食果蝙蝠的基因组片段，获得更多的基因组信息。

Total RNA Genomic DNAsRNA文库sRNA序列Bisulfit e文库甲基化序列mRNA文库mRNA序列Illumina HiSeq测序ChIP文库蛋白结合的DNA序列rRNA fr ee文库lncRNA序列生命发展机理包含了多层次、多水平和多功能的复杂结构体系，借助高通量技术发展积累的大量组学信息和数据，整合多组学数据可以对生物系统进行更全面的了解。

目前，诺禾致源提供mRNA转录组数据与miRNA数据、甲基化数据、ChIP-seq数据的关联分析，LncRNA与mRNA、miRNA的关联分析，转录组数据与代谢组数据、蛋白组学数据等的相关生物信息学分析。

1. 根据合作伙伴的研究目的或提供的参考文献，请合作伙伴提供相应的数据；2. 根据合作伙伴提供的数据量和分析内容，评估项目周期；3. 生物信息学分析。

项目流程mRNA、miRNA、LncRNA、全基因组甲基化、ChIP-seq、代谢组、蛋白组学适用范围技术路线技术简介参考文献[1] He G, Chen B, Wang X, et al . Conservation and divergence of transcriptomic and epigenomic variation in maize hybrids [J]. Genome Biol, 2013, 14: R57.[2] Li X Z, Roy C K, Dong X, et al . An ancient transcription factor initiates the burst of piRNA production during early meiosis in mouse testes [J]. Molecular cell, 2013, 50(1): 67-81.案例解析［案例一］ 玉米杂交后代的表观水平变异及转录信息的保守性和 分散性研究[1]该研究旨在通过研究两个玉米（B73，M017）自交系（inbred lines）和正反交系／互交系（reciprocal hybrids）中玉米芽和玉米根的转录组和表观组学，从而获得玉米不同器官和不同遗传背景的玉米中转录水平和表观水平的信息。

·815·水稻响应白叶枯病菌侵染的转录组分析张宇1，2，王金开2，陈小林1*，李其利1，唐利华1，黄穂萍1，郭堂勋1，玉延华2*（1广西农业科学院植物保护研究所/农业农村部华南果蔬绿色防控重点实验室/广西作物病虫害生物学重点实验室，广西南宁530007；2广西大学生命科学与技术学院，广西南宁530004）摘要：【目的】分析白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryae ，Xoo ）侵染不同时间点的水稻转录组数据，了解其响应侵染过程中抗病相关基因的表达情况，为明确水稻对白叶枯病菌感病机制以及培育新的抗白叶枯病水稻品种提供理论参考。

【方法】以含有广谱抗性基因Xa23的水稻品系CBB23为试验材料，对其叶片接种高致病性的野生型Xoo 菌株N3-1，将接种0、48和72h 水稻样品总RNA 进行转录组测序（RNA-Seq ）。

以|log 2Fold Change|≥1，且错误发现率（False discovery rate ，FDR ）<0.01为标准筛选差异表达基因（Differentially expressed genes ，DEGs ），并进行GO 功能注释和KEGG 通路富集分析；通过实时荧光定量PCR （qRT-PCR ）验证RNA-Seq 结果的可靠性。

【结果】RNA-Seq 转录组测序结果共获得约54.63Gb Clean data ，样品平均数据量约为6.07Gb ，Q30碱基准确率在94.34%及以上。

与对照组0h 相比，水稻CBB23在接种48和72h 两个时间点分别鉴定出2361和2117个DEGs ，其中48h 上调基因1650个、下调基因711个，72h 上调基因1440个、下调基因677个。

GO 富集结果表明，水稻的DEGs 显著富集于芳香族氨基酸的代谢及二萜类的生物合成。

KEGG 通路富集结果表明，DEGs 富集于苯丙氨酸和苯丙素类的生物合成。

陆地棉基因组测序揭示四倍体棉进化与纤维发育机制Sequencing of allotetraploid cotton (Gossypium hirsutum L. acc. TM-1) provides a resource for fiber improvement研究对象：陆地棉遗传标准系TM-1期刊：Nature Biotechnology影响因子：41.514合作单位：南京农业大学发表时间：2015年4月摘 要Upland cotton is a model for polyploid crop domestication and transgenic improvement. Here we sequenced the allotetraploid Gossypium hirsutum L. acc. TM-1 genome by integrating whole-genome shotgun reads, bacterial artificial chromosome (BAC)-end sequences and genotype-by-sequencing genetic maps. We assembled and annotated 32,032 A-subgenome genes and 34,402 D-subgenome genes. Structural rearrangements, gene loss, disrupted genes and sequence divergence were more common in the A subgenome than in the D subgenome, suggesting asymmetric evolution. However, no genome-wide expression dominance was found between the subgenomes. Genomic signatures of selection and domestication are associated with positively selected genes (PSGs) for fiber improvement in the A subgenome and for stress tolerance in the D subgenome. This draft genome sequence provides a resource for engineering superior cotton lines.关键词陆地棉；de novo；四倍体研究背景陆地棉（Gossypium hirsutum L.）隶属锦葵目（Malvales），锦葵科（Malvaceae），棉属（Gossypium），因最早在美洲大陆种植而得名，是世界上最重要的棉花栽培品种，占全球棉花种植面积的90%以上。

图2 显著富集的KEGG通路图1 A 新合成异源多倍体小麦中12种差异表达基因 B 非加性表达miRNA与亲本显性表达miRNA的 等级聚类分析和两者的关联图3 菟丝子与拟南芥、番茄转移RNA和非转移RNA的表达和富集分析. mRNA and small RNA transcriptomes reveal insights into dynamic homoeolog regulation of allopolyploid heterosis in nascent hexaploid wheat [J]. The Plant Cell, 2014: tpc. 114.124388.. Effects of Tris(1,3-dichloro-2-propyl) Phosphate (TDCPP) in Tetrahymena Thermophila: [3] Kim G, LeBlanc M L, et al. Genomic-scale exchange of mRNA between a parasitic plant and its hosts [J]. Science, 2014, 345图1 人类着床前胚胎在发育过程中的基因表达聚类分析案例二 利用单细胞RNA-seq手段追踪人类和小鼠胚胎的遗传发育本研究采用单细胞RNA-seq技术对人类和小鼠胚胎从卵母细胞到桑椹胚阶段的转录组动态进行了全面的分析。

通过权重基因共表达网络分析（WGCNA），发现通过少量共表达基因功能性模块就可以简明地描绘每个发育阶段。

小鼠和人类植入前胚胎比较分析结果表明，人类和小鼠之间发育特异性和时序上存在差异，大多数的人类阶段特异性模块（9 个）在物种间具有保守性。

此外，鉴别出人类和小鼠网络中一些保守的模块成员：hub选基因可能参与调控哺乳动物着床期以前的胚胎发育过程。

图2 人类胚胎基因共表达模块[1] Yan L, Yang M, Guo H, et al. Single-cell RNA-Seq profling of human preimplantation embryos and embryonic stem cells [J]. Nature structural & molecular biology, 2013.[2] Xue Z, Huang K, Cai C, et al. Genetic programs in human and mouse early embryos revealed by single-cell RNA sequencing [J]. Nature, 2013, 500(7464): 593-597.图1 栽培番茄和野生番茄构建系统进化树案例二 比较转录组揭示野生种苎麻向栽培种苎麻进化机制诺禾致源携手中国农业科学院麻类研究所，利用比较转录组解析栽培种苎麻和野生种苎麻在基因序列水平上的自然变异，找到13个受到正向选择的基因，这些差异可能与植物的抗病或者抗逆境有关，推测生物和非生物胁迫在苎麻的驯化过程中可能起着非常重要的作用；另外，两个受正向选择的基因与苎麻的纤维产量相关，主要是人工选择导致的。