红脂大小蠹耐寒相关基因筛选与表达分析
发布时间：2021-01-16 03:55
红脂大小蠹Dendroctonus valens Le Conte是我国林业重要的入侵害虫,主要以幼虫钻蛀油松、樟子松等松树干部和根部危害,导致松树衰弱,甚至整株死亡。红脂大小蠹主要以成虫和幼虫在松树树干基部及根部越冬,自1998年从美国传入我国山西后,其分布区不断向北扩散,2017年,在辽宁、内蒙和河北三省交界处大面积爆发成灾,表现出较强的耐寒性。为明确红脂大小蠹成虫和幼虫在越冬过程中相关耐寒基因及变化规律,本文以红脂大小蠹越冬期和非越冬期成虫、幼虫为研究对象进行高通量测序,利用非模式生物差异转录组学分析方法,比较了两个时期成虫和幼虫的差异表达基因,并进行了差异基因相关功能的分类鉴定和参与代谢通路的初步分析,初步筛选了耐寒相关基因,转录组数据也得到了可靠性验证。主要结果如下:1.获得了不同时期红脂大小蠹成虫和幼虫转录水平的所有遗传信息。通过对越冬期和非越冬期红脂大小蠹成虫和幼虫12个样本进行测序,共获得86.32 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到6.14 Gb以上,Q30≥93.21%,Q20≥97.82%,GC含量平均占比为42.98%。利用软件Trin...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红脂大小蠹转录组Unigene的BLAST比对饼状分布图
2不同时期红脂大小蠹成虫和幼虫转录组分析19组分中，较大功能组是膜membrane（6884），其次为细胞cell（6835），再次是细胞区域cellpart（6722）和膜区域membranepart（6503）。在参与生物学过程中，排名前三的类别分别是细胞过程cellularprocess（7356）、代谢过程metabolicprocess（5937）和单一生物过程single-organismprocess（4906），注释到的基因数量所占比例分别为21.42%、17.28%和14.28%，这表明红脂大小蠹在越冬过程中与代谢相关的基因数量很丰富。图2.2红脂大小蠹转录组UnigeneGO功能分类Figure2.2GOtermsclassificationofD.valenstranscriptomeunigenes2.2.3.4KEGG分析为了了解红脂大小蠹体内基因的生物学功能以及在细胞中的代谢途径，利用KOBAS2.2.1软件将Unigene与KEGG数据库比对，进行pathway代谢通路分析可知，共有14706个Unigene注释到了遗传信息处理（GeneticInformationProcessing），代谢（Metabolism），人类疾病（HumanDiseases），环境信息处理（EnvironmentalInformationProcessing），生物体系统（OrganismalSystems），细胞过程（CellularProcesses）等6类代谢通路中，共涉及43条通路，主要参与信号转导、碳水化合物代谢、翻译、运输和分解代谢、内分泌系统、免疫系统等通路。具体如图2.3所示：新陈代谢通路中注释的Unigene的数量最多，为3094条，在代谢中碳水化合物代谢（Carbohydratemetabolism）是被注释的基因数量最多的类群，为891条。其中又以糖酵解/糖异生Glycolysis/Gluconeogenesis（map00010）通路参与的基因最多，有182条基因参与其内。此外，氨基酸代谢Aminoacidmetabolism注释了646条基Unigene数目/条Unigene占百分比/%GO分类术语
红脂大小蠹耐寒相关基因筛选与表达分析20因；在遗传信息注释的通路中以翻译（Translation）为主，为1331条；在环境信息处理中以信号传导（Signaltransduction）途径被注释的基因数量最多，达1987条；在细胞过程中运输和分解代谢通路注释的数目最大，为1135条；内分泌系统（Endocrinesystem）途径在有机系统中注释的基因数目最多，达1130条；癌症：概述（Cancers:Overview）通路在人类疾病中注释的基因数目最多，达1185条，这些通路注释表明了红脂大小蠹的主要的生命活动，为探索其分子调控机理提供指导。图2.3红脂大小蠹转录组UnigeneKEGG代谢通路分类Figure2.3ClassificationoftheUnigeneKEGGmetabolicpathwayinthetranscriptomeofD.valens2.3小结与讨论本研究采用IlluminaHiseq测序平台完成越冬期和非越冬期野外采集的红脂大小蠹成虫和幼虫的转录组测序。本章从RNA质检、基因拼接组装、基因功能注释等三个方面集中分析了红脂大小蠹转录组的测序概况。该转录组经过优化组装后共得到Unigenes58956条，组装得到的所有转录本平均长度为1163.73bp，N50为2101bp，Q30≥93.21%，一般认为N50长度大于800bp、Q30值大于80%就说明测序数据可信度高，质量较为可靠（王兴春等，2015）。从基因功能注释结果上看，本研究中红脂大小蠹的58956条unigene中能够用已知的生物学功能注释的序列共有28218条，仅占转录组文库所有unigene序列的47.86％，而在已注释的基因中仍然包括好多假设蛋白、未知特征的蛋白和unknown基因，这些功能未知的基因的具体功能有待进一步探究，很可能在抵御寒冷过程中发挥着重要作用，与昆虫低温适应机制相关联。将红脂大小蠹Unigene序列与NR数据代谢通路名称Unigene数目/条
本文编号：2980112
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
红脂大小蠹转录组Unigene的BLAST比对饼状分布图
2不同时期红脂大小蠹成虫和幼虫转录组分析19组分中，较大功能组是膜membrane（6884），其次为细胞cell（6835），再次是细胞区域cellpart（6722）和膜区域membranepart（6503）。在参与生物学过程中，排名前三的类别分别是细胞过程cellularprocess（7356）、代谢过程metabolicprocess（5937）和单一生物过程single-organismprocess（4906），注释到的基因数量所占比例分别为21.42%、17.28%和14.28%，这表明红脂大小蠹在越冬过程中与代谢相关的基因数量很丰富。图2.2红脂大小蠹转录组UnigeneGO功能分类Figure2.2GOtermsclassificationofD.valenstranscriptomeunigenes2.2.3.4KEGG分析为了了解红脂大小蠹体内基因的生物学功能以及在细胞中的代谢途径，利用KOBAS2.2.1软件将Unigene与KEGG数据库比对，进行pathway代谢通路分析可知，共有14706个Unigene注释到了遗传信息处理（GeneticInformationProcessing），代谢（Metabolism），人类疾病（HumanDiseases），环境信息处理（EnvironmentalInformationProcessing），生物体系统（OrganismalSystems），细胞过程（CellularProcesses）等6类代谢通路中，共涉及43条通路，主要参与信号转导、碳水化合物代谢、翻译、运输和分解代谢、内分泌系统、免疫系统等通路。具体如图2.3所示：新陈代谢通路中注释的Unigene的数量最多，为3094条，在代谢中碳水化合物代谢（Carbohydratemetabolism）是被注释的基因数量最多的类群，为891条。其中又以糖酵解/糖异生Glycolysis/Gluconeogenesis（map00010）通路参与的基因最多，有182条基因参与其内。此外，氨基酸代谢Aminoacidmetabolism注释了646条基Unigene数目/条Unigene占百分比/%GO分类术语
红脂大小蠹耐寒相关基因筛选与表达分析20因；在遗传信息注释的通路中以翻译（Translation）为主，为1331条；在环境信息处理中以信号传导（Signaltransduction）途径被注释的基因数量最多，达1987条；在细胞过程中运输和分解代谢通路注释的数目最大，为1135条；内分泌系统（Endocrinesystem）途径在有机系统中注释的基因数目最多，达1130条；癌症：概述（Cancers:Overview）通路在人类疾病中注释的基因数目最多，达1185条，这些通路注释表明了红脂大小蠹的主要的生命活动，为探索其分子调控机理提供指导。图2.3红脂大小蠹转录组UnigeneKEGG代谢通路分类Figure2.3ClassificationoftheUnigeneKEGGmetabolicpathwayinthetranscriptomeofD.valens2.3小结与讨论本研究采用IlluminaHiseq测序平台完成越冬期和非越冬期野外采集的红脂大小蠹成虫和幼虫的转录组测序。本章从RNA质检、基因拼接组装、基因功能注释等三个方面集中分析了红脂大小蠹转录组的测序概况。该转录组经过优化组装后共得到Unigenes58956条，组装得到的所有转录本平均长度为1163.73bp，N50为2101bp，Q30≥93.21%，一般认为N50长度大于800bp、Q30值大于80%就说明测序数据可信度高，质量较为可靠（王兴春等，2015）。从基因功能注释结果上看，本研究中红脂大小蠹的58956条unigene中能够用已知的生物学功能注释的序列共有28218条，仅占转录组文库所有unigene序列的47.86％，而在已注释的基因中仍然包括好多假设蛋白、未知特征的蛋白和unknown基因，这些功能未知的基因的具体功能有待进一步探究，很可能在抵御寒冷过程中发挥着重要作用，与昆虫低温适应机制相关联。将红脂大小蠹Unigene序列与NR数据代谢通路名称Unigene数目/条
本文编号：2980112
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