海洋微拟球藻对共培养三角褐指藻的分子生理学响应机制

本研究运用多物种混合转录组测序(msRNA-seq)法分析了对数生长期海洋微拟球藻响应相同细胞数指数末期三角褐指藻共培养的生理机制。两种藻的细胞总数在8 d内基本不变。三角褐指藻转录组结果中存在与生长有关的基因的表达,且难以与响应共培养的生理过程区分。因此,我们只分析微拟球藻响应共培养的转录组变化及其揭示的生理学机制。分析发现在共培养的初始24 h内共有8 235个基因表达,其中,809个为显著差异表达基因,351个下调表达,458个上调表达。这些差异基因被富集到7条KEGG通路中。其中,在DNA复制和同源重组通路上所富集的基因呈下调表达,而在氨基和核苷酸糖代谢通路、Focal adhesion、PI3K-Akt、cAMP、ErbB信号通路上所富集的基因呈上调表达。结果表明海洋微拟球藻响应三角褐指藻共培养时发生了一系列生理学变化。这是应用多物种混合转录组测序分析微藻间互作的初步尝试,建立的方法也适用微藻和其它微生物的互作机制研究。     

有害藻华的宏条形码分析:机会与挑战

宏条形码分析（metabarcoding analysis）是通过对野外样本的分子标记（即条形码）进行PCR扩增、测序,并利用测序结果分析野外样本物种组成、物种相对丰度,及其时空动态变化。这项在近20年里逐步发展起来的分子技术,得益于DNA测序技术的快速发展,包括测序通量的提升和测序成本的降低,以及生物信息学分析方法的快速开发。基于可操作分类单元（operational taxonomic units,OTUs）分析方法,特别是最近的扩增子序列变异（amplicon sequence variants,ASVs）方法的开发,极大促进了宏条形码分析的应用。在世界及我国的海洋生态领域,宏条形码分析的应用还处于起步阶段。随着分析方法的日趋成熟,可适用于不同应用领域的分子标记不断增加,以及参考数据库的不断完善,宏条形码分析将释放出广阔的应用潜力。可以预期,宏条形码分析将在系统分析我国近岸海域有害藻华物种（及其他浮游生物物种）的组成和相对丰度中起关键作用,通过发现新物种,辨别隐存种,跟踪物种的生物地理学,进而帮助解析有害藻华暴发机理。     

偏顶蛤（Modiolus modiolus）转录组组装及其与深海偏顶蛤（Bathymodiolus platifrons）比较转录组研究

双壳类适应性进化遗传基础尚未有大量研究。而生活在沿海潮间带和深海环境中的双壳贝类适应性进化的分子机制更鲜有报道。我们首次测序组装了潮间带生活的偏顶蛤Modiolus modiolus的转录组序列。同时与生活在深海热液冷泉喷口的偏顶蛤Bathymodiolus platifrons进行了比较转录组分析,阐明了这两个物种在不同环境中的适应性进化机制。M. modiolus和B. platifrons的转录组组装共产生182,476和156,261个转录本,N50值分别为1,769和1,545。同时注释到27,868和23,588个基因。GO富集分析表明这些基因有相似的富集模式。两物种进化分析鉴定到10,245个直系同源基因,其中26个基因受到强烈正选择（Ka/Ks＞1）,12个基因受到中度正选择（0.5M. modiolus的转录组组装拼接序列,同时通过比较转录组学分析阐明了其与近缘物种B. platifrons的适应性进化机制。这为两个物种后续研究提供了序列资源和研究基础。     

基于转录组数据的大菱鲆(Scophthalmus maximus)SNP标记开发及多态性分析

大菱鲆(Scophthalmus maximus)是最具商业价值和养殖前途的海水鱼类之一,雌雄间生长有一定的差异。其高通量雌雄转录组测序的完成为大规模鉴定和开发SNP标记提供了参考序列。本研究基于大菱鲆雌雄转录组测序数据,选择其中45个SNP位点,设计引物63组,其中21个位点(46.7%)应用小片段高分辨率熔解曲线(HRM)技术分型成功。对其进行多态性检测,21个位点均具有二个单倍型。观测杂合度Ho的分布范围为0.256—1.000,期望杂合度He的范围为0.276—0.518,19个位点符合Hardy-Weinberg平衡。14个SNP位点位于基因编码区,其中3个属于非同义突变。含有这些SNP位点的基因大多与信号转导和转录翻译相关。本研究结果表明,高通量转录组测序和小片段HRM适合大规模SNP标记开发,为大菱鲆的分子遗传育种提供了候选标记资源。     

基于转录组数据的马氏珠母贝EST-SSR位点的信息分析及其多态性检测

为获得稳定可靠的马氏珠母贝SSR分子标记,本文利用MISA软件对转录组测序数据进行了大规模的EST-SSR标记发掘,并分析了位点信息及其多态性。结果表明,马氏珠母贝转录组测序所获得的74007条Unigenes中检测出9872个EST-SSR位点,位点出现频率为13.34%,平均每5102 bp含有1个SSR位点。在转录组SSR中共有132种重复基元类型,其中单核苷酸重复基元为主要类型,占SSR总数的81.46%;单核苷酸重复以A/T基序为主,占SSR总数的71.27%。基于筛选的SSR序列,应用Primer3软件进行引物的批量设计,共为5922条EST-SSR序列成功设计出17766对引物。随机选择80对引物对EST-SSR多态性进行检测,共有62对引物成功扩增出稳定条带,占引物总数的77.5%;其中,17对EST-SSR引物表现出个体多态性,多态性比率为27.42%。以上研究为马氏珠母贝遗传多样性、遗传图谱构建及分子辅助育种研究提供了有效工具,对于马氏珠母贝种质资源保护、优良品种培育和珍珠养殖业的健康发展均具有重要意义。     

翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)转录组EST-SSR位点的信息分析及其多态性检测

本研究采用高通量测序技术进行了翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)转录组学研究,并扩增分析了EST-SSR分子标记的多态性,以期保护翘嘴鳜种质资源及良种选育,发掘其功能性SSR分子标记。结果表明,在翘嘴鳜转录组测序得到的51245条unigenes中共检测出14094个EST-SSR位点,分布于35285条Unigenes中,出现频率为27.51%。翘嘴鳜转录组EST-SSR位点的序列总长度达到195086bp,EST-SSR位点长度分布从10—25个碱基不等,平均长度13bp;翘嘴鳜转录组EST-SSR位点共有90种重复基元;其中,二核苷酸和三核苷酸重复单元是主导类型,分别占总SSR的30.62%和14.23%,且GT/AC、AAG/CCT分别占总SSR的32.12%和6.36%。随机选取100对经济性状相关EST-SSR引物的扩增产物中有24.7%表现为多态性,可作为功能性SSR分子标记开发。     

转录组数据的大菱鲆(Scophthalmus maximus) SNP标记开发及多态性分析

大菱鲆(Scophthalmus maximus)是最具商业价值和养殖前途的海水鱼类之一, 雌雄间生长有一定的差异。其高通量雌雄转录组测序的完成为大规模鉴定和开发SNP标记提供了参考序列。本研究基于大菱鲆雌雄转录组测序数据, 选择其中45个SNP位点, 设计引物63组, 其中21个位点(46.7%)应用小片段高分辨率熔解曲线(HRM)技术分型成功。对其进行多态性检测, 21个位点均具有二个单倍型。观测杂合度Ho的分布范围为0.256—1.000, 期望杂合度He的范围为0.276—0.518, 19个位点符合Hardy-Weinberg平衡。14个SNP位点位于基因编码区, 其中3个属于非同义突变。含有这些SNP位点的基因大多与信号转导和转录翻译相关。本研究结果表明, 高通量转录组测序和小片段HRM适合大规模SNP标记开发, 为大菱鲆的分子遗传育种提供了候选标记资源。     

中国海域赤潮物种多样性

遍布全球的赤潮问题近几十年来在我国海域愈演愈烈,成为我国海域最突出的生态灾害之一,严重威胁人类健康、生态安全和社会经济发展。随着研究的深入,我国海域越来越多的赤潮物种及隐存种得到鉴定,分类地位也经过不断修订,但是这些信息零散,不利于研究者系统认识和跟踪研究我国海洋赤潮物种。为此,文章整理了国内外赤潮物种研究资料,并参照联合国教科文组织全球有害藻华物种分类参考名单(2021年版,仅包括有毒赤潮物种)内容,完成了赤潮物种统计,共收录了341个赤潮物种,既包括有毒赤潮物种,也包括无毒赤潮物种。在这341个赤潮物种中,大部分(215种)在中国海域也得到鉴定,其中76个物种在所有主要海域都得到鉴定。近年来,基于通用分子标记(比如18S rDNA序列)的宏条形码分析被广泛应用于针对赤潮物种的鉴定和研究,成为研究赤潮物种组成及其时空动态变化的重要手段。然而,这341个赤潮物种中近30%的物种其18SrDNA序列尚未得到解析,严重限制了宏条形码方法的充分应用,是推行宏条形码分析中的重要瓶颈。全面构建赤潮物种分子标记可以促进宏条形码分析方法作为新一代海域生态调查分析技术,更好地将其应用于解析我国海域赤潮...     

小球藻属DNA条形码的鉴定研究

为探讨小球藻鉴定的新方法以及评估小球藻属 DNA 条形码候选序列的鉴定作用,文章对20株小球藻的线粒体基因细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COI)、核基因组rDNA的内转录间隔区(ITS)以及核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(rbcL)3个片段进行PCR扩增测序,并对各序列进行生物信息学分析。研究结果表明：COI、ITS和rbcL序列在20株小球藻中的扩增和测序效率均呈阳性,扩增成功率分别为76%、83%和70%;经评估,COI、ITS和rbcL序列作为DNA条形码在小球藻分类鉴定中均不适合较低的分类单位,但可参考动植物的分类方法,将多个片段组合应用,从而筛选不同进化级别的DNA条形码。     

南极红藻Iridaea cordata和Curdiea racovitzae转录组分析及其极端光环境适应相关基因的挖掘

南极红藻具有重要的生态学功能和开发利用价值。南极极端环境赋予了其独特的生理耐受机制,也是发现新基因和代谢途径的理想材料。我们测序分析了南极产胶红藻Iridaea cordata (Turner) Bory和Curdiea racovitzae Hariot的转录组序列,并与其常温近缘种进行了比较,同时挖掘了其与光限制和强紫外线辐射等光环境适应相关的基因。I. cordata和C. racovitzae的转录组序列分别拼接成了14055条和12006条非冗余基因,平均长度分别为1473 bp和1448 bp。在I. cordata转录组中发现多条与绿藻基因同源的捕光复合物LHC基因Lhca2、Lhca6和Lhcb,并且在两种南极红藻中都各发现了1条编码结合岩藻黄质和Chl a/c蛋白的Lhcf基因,目前尚未在其他红藻中发现这类基因。光裂解酶修复紫外线诱导DNA损伤,在I. cordata的转录组序列中发现了6?4光裂解酶,光裂解酶CPD I和CPD II基因,而C. racovitzae转录组序列中仅找到了光裂解酶CPD II基因。尽管南极红藻中这些特有基因的功能有待进一步的验证,但是本文为后续研究红藻的南极极端光环境适应机制提供了方向。     

海带转录组SSR序列特征及其相关基因功能分析

对海带(Saccharina japonica)转录组测序数据进行分析,从70 497条Unigenes中共检测到9 237个简单序列重复(SSR)位点,并对包含SSR序列的Unigenes进行功能注释。海带转录组中SSR的类型十分丰富,其中单核苷酸和三核苷酸重复SSR的数量最多,分别占SSR总数的40.9%和39.4%,其次为四核苷酸、二核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复,分别占SSR总数的9.8%,6.1%,3.1%和0.7%。SSR重复单元类型共有147种,其重复次数的范围为5~70次。功能注释发现约50%含有SSR的Unigenes获得了注释信息,并且大多数与已知蛋白有同源性。COG、GO功能分类结果均表明,大量含有SSR序列的基因与多种生物功能有关,其中与碳水化合物代谢及参与细胞组成相关的基因数量最多。本研究结果为深入开发功能性SSR标记奠定基础,也为开展海带分子标记辅助选育提供支持。     

核酸分析技术在红藻分子系统学研究中的应用

在红藻的分子系统学研究中,核酸分子数据的获得和应用日益显得重要,因为核酸序列是进化的重要单元,通常以点突变来体现种间/种内的差异,因此能反映物种进化过程的频率.目前,在红藻分子系统学研究中,核酸标记技术有：限制性片段长度多态性（RFLP）、随即扩增多态性DNA（RAPD）、扩增片段长度多态性（AFLP） 和简单重复序列间扩增（ISSR）;相关核酸分析技术涉及到的序列有：内转录间隔区（ITS）、18S和26S rRNA,核糖体大、小亚基（LSU和SSU）,Rubisco基因及大、小亚基.其在红藻品种鉴定、种群遗传、分类和系统进化的研究中起重要的作用.     

一种检测近缘物种混合样品的新方法

结合双重PCR(Duplex PCR,dPCR)和扩增产物熔点的测定,建立了一种定量分析近缘物种混合样品中各物种相对含量的新方法。即针对混合样品中2种物种的DNA序列,各自设计高特异性引物,使2种物种的DNA同时进行PCR扩增而互不干扰,且扩增产物的熔点有足够的差别(1℃);然后进行PCR扩增并测得不同温度下PCR产物同荧光染料结合后的荧光值;该荧光值对温度进行微分所得微分曲线上会产生2个峰(在两物种各自PCR产物熔点温度处),根据这2个峰的峰高比值同其相对含量的关系,即可完成对各物种含量的定量分析。本研究以长鳍和黄鳍金枪鱼的混合样品为例,对此方法的可行性进行了验证。结果表明,2种成分的含量比与对应峰值比之间线性关系良好;当混合样品中含有10%以上长鳍金枪鱼或5%以上黄鳍金枪鱼时,能够进行较准确的定量检测,证明了本方法切实可行。这一新方法解决了在混合样品中难以准确定量物种的难题,在食品安全和基因诊断领域有广泛的应用前景。     

多波束回声数据的统计与底质分类应用

利用声反向散射数据作海底沉积物分类,是海洋地质学家感兴趣的话题,也是目前多波束声纳应用的一个研究热点。结合胶州湾实际调查数据,探讨了贝叶斯分类方法在该领域的应用。研究结果表明,该方法可以对不同的底质类型进行分类,可以识别未知的底质类型以及对混合在一起的两种不同类型的目标进行分类。     

甲壳动物线粒体DNA的研究

对于甲壳动物的分子生物学研究特别是其中与进化相关的研究工作目前主要围绕着线粒体基因序列开展。在近20年的生物线粒体序列研究过程中线粒体全序列的数量经历了一个飞速发展的过程，但甲壳动物中仅有8个物种的线粒体全序列完成测序。通过对NCBI(National Center for Biotechnology Infomation)的GenBank中数据的分析我们发现线粒体基因序列的数量占全部序列数的近一半。甲壳动物线粒体序列的研究主要围绕着12s rRNA、16s rRNA和COI进行，国内的相关研究处于起步阶段。     

三种鳜鱼(Siniperca)生长激素基因内含子多态性的比较研究

鳜(Siniperca chuatsi)、大眼鳜(Siniperca kneri)、斑鳜(Siniperca schezeri)为鳜属中3种主要经济鱼类,具有较近的亲缘关系和相似的生活习性,但生长性状差异较大.为探索3种鳜鱼生长差异与基因差异间联系,以野生群体为材料,采用PCR扩增、电泳及测序等方法,对生长发育相关基因生长激素(GH)基因进行了多态性检测与分析.在第一内含子、第二内含子前段、第二内含子中段微卫星序列及第三内含子中均检测到多态性.各区域共检测到25种长度类型,其中4种为鳜与大眼鳜共有长度类型,3种为鳜、大眼鳜与斑鳜共有长度类型,其余18种为各物种特有长度类型.各区域长度类型共组成14种单倍型,无种间共有单倍型.序列长度差异主要由重复序列及DNA片段的插入或缺失形成.在第1内含子3'端-6位与第3内含子5'端+16位各发现一处靠近剪接位点的序列差异.根据多态性检测结果构建系统发育树,鳜与大眼鳜先聚为一枝.本研究可为进一步确认鳜鱼GH基因差异与生长性状间联系,并利用基因差异进行鳜鱼种质资源保护及分子育种奠定基础.     

基因组的测序技术及其发展趋势

近年来,基因组测序如火如荼,高水平论文不断涌现,中国科学家成果丰硕。但是,高质量参考基因组序列仍十分匮乏。三代测序技术和各类基因组辅助组装技术组合使用使低成本获得高质量参考基因组序列成为可能,这将拓展基因组序列的应用范围,也将有助于解析众多低质量参考基因组序列无法解析的生物学问题。本文综述了三代测序、光学物理作图、Hi-C辅助组装等在用的参考基因组测序和组装技术及其发展趋势,以期为相关研究者提供新技术、新策略选项信息。     

基于de novo高通量测序的曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)ESTs中微卫星位点筛选与特征分析

对均一化转录组测序获得的47604个曼氏无针乌贼的微卫星序列进行分析,结果表明,乌贼转录组中微卫星位点丰富,每1402nt的EST中就有一段不小于12nt长度的微卫星序列。单碱基重复是EST微卫星序列的主要形式(38.69%),其次依次为三碱基(31.14%)、二碱基(26.35%)、四碱基(3.29%)、五碱基(0.38%)、六碱基(0.14%)重复,短序列类型占微卫星总量的96.18%。同碱基类型的微卫星序列组成又存在差异,AC(54.51%)和AG(31.22%)是最常见的二碱基重复序列;而AGC(16.37%)和AAC(14.06%)是最常见的三碱基重复序列。通过引物设计和体系优化,共筛选到了24对多态性微卫星位点,对来自福建漳州海域的35只野生曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)个体进行群体遗传学检测,结果表明,每个位点检测到的等位基因数3—10个不等(均值5.9个);平均杂合度观测值(Ho)和期望值(H_e)分别为0.518和0.681。除2个位点外所有位点的多态信息含量(PIC)都大于0.5。Hardy-Weinberg平衡检测表明,仅4个位点有显著偏离(P0.05),未检测到连锁不平衡现象。这表明转录组高通量测序技术适于乌贼微卫星位点的开发,获得的SSR标记可用于今后乌贼资源遗传评估和科学有效管理过程。     

泥蚶低氧胁迫后血细胞转录组及耐低氧相关基因的筛选与分析

泥蚶(Tegillarcagranosa)是一种比较特别的具有较强耐低氧能力的贝类,但目前其耐低氧分子调控机理尚不知。为探究泥蚶耐受低氧的分子调控机理,本研究对低氧胁迫下的泥蚶(Tegillarca granosa)血细胞转录组中富集的信号通路及生物学过程进行分析,并初步筛选分析耐低氧基因。对低氧(DO=0.5 mg/L)胁迫6、24、72、120 h的泥蚶血细胞进行转录组测序(RNA-seq)并开展生物信息学分析,筛选出差异基因集,并对胁迫72、120 h的DEGs进行GO富集分析、KEGG通路分析,采用qPCR方法检测7个DEGs的表达量并与转录组比较。结果显示从6 h开始到120 h的4个时间点的DEGs数量呈增多的趋势, GO功能分析主要富集在JUN激酶活性的负调控、蛋白质水解的负调控及免疫系统进程等主动抗凋亡、抗逆进程; KEGG通路分析主要富集在胰岛素及胰腺分泌的信号通路、HIF-1通路、钙信号相关通路和细胞凋亡相关通路。qPCR检测结果显示, 7个基因的表达上调/下调趋势与转录组测序一致,证实了转录组测序结果的可靠性。本研究推测胰腺分泌信号通路、钙信号通路及凋亡通路在泥蚶...     

栅藻全转录组测序与类胡萝卜素合成途径相关基因分析

栅藻(Desmodesmus sp.)是一种能产生重要次生代谢产物类胡萝卜素的海洋绿藻,为了深入了解栅藻类胡萝卜素代谢途径及关键酶基因,本研究通过Illumina高通量测序平台对栅藻进行转录组测序.利用Trinity软件对转录组数据进行从头组装,共获得37 634个Unigenes,经过与Nt、Nr、Swiss、Prot、KEGG、COG、GO数据库比对,共有23 235个Unigenes获得注释.GO分类中(level 2)注释最多的分别是代谢过程(metabolic process),细胞组分(cell part)和催化活性(catalytic activity),与KEGG数据库比对发现14 123个Unigenes与128条代谢途径相对应.根据组装和注释的转录组结果,鉴定了栅藻中与类胡萝卜素生物合成途径相关的基因,构建了栅藻类胡萝卜素代谢途径,获得的栅藻转录组数据有利于进一步研究类胡萝卜素代谢途径中相关基因的功能及调控.