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武汉爱基百客生物科技有限公司(简称爱基百客),注册于2014年12月31日,次年10月正式开始对外运营,是一家专业提供表观组学技术服务、高通量测序、单细胞测序分析的新型生物科技服务企业。

公司总员工已达到百余人,其中95%以上具有学士学位,40%以上具有硕士及以上学位,专职科研人员20余人,专职销售人员30余人,覆盖全国90%的省市,核心成员来自国内知名高效、基因测序公司、信息分析公司等。

公司运营至今销售额累积1亿左右,成为国内成长最迅速的二代测序与生物科研服务企业之一。




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客户文章 | 月季比较转录组分析助力盐胁迫下关键基因和信号通路的研究

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发表单位:唐山师范大学

发表日期:2021年5月12日

发表杂志:Agronomy Journal(IF: 2.243)



2021年5月12日,唐山师范大学生命科学系包颖老师在杂志Agronomy JournalIF: 2.243)发表题为“Comparative transcriptome analysis of Rosa chinensis ‘Old Blush’provides insights into the crucial factors and signaling pathwaysin salt stress response”的研究论文。该研究系统分析了盐胁迫下不同处理时间月季的差异遗传信息,探索其抗盐的分子机制。爱基百客为其提供了RNA-seq的技术支持。


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研究背景

月季是中国十大传统花卉之一,是世界领先的切花,也是重要的园林花卉之一,被誉为“花中女王”。月季的生长发育和优质生产是月季能否获得高产的核心问题。遗传背景和抗性信息的不足阻碍了花卉质量的改良,大多数品种的抗性水平仍然低于预期水平。该研究聚焦于高盐胁迫下关键基因和信号通路的变化,补足了月季抗性遗传信息。


研究思路

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研究结果

1. 测序结果分析


作者选取了高盐(200 mmol/L NaHCO3)处理0h、2h、24h和48h的叶片和根组织进行RNA-seq,然后对测序数据进行质量评估和统计分析。


2. 不同时期差异遗传分析


作者随后利用测序数据进行差异表达基因分析(不同时期比较)。根部差异表达基因有14633个,叶片差异表达基因有14442个。与对照组相比较,2h时期差异基因最少,48h时期差异基因最多。上调表达的基因数目随着时间的推移先增加后减少,而下调表达的基因随时间而增加;24h时期表达基因增加的数目最多(图1)。作者也对3个处理时期的差异基因进行了统计分析。


作者还对不同时期不同组织的差异基因进行相关性分析(图2),叶与根的基因表达的差异趋势类似。总的差异基因表达大致分为三种模式:2h表达减少、24h表达增加和48h表达最大。

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图1. 叶和根差异表达的基因数量

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图2. 差异基因热图表现根和叶片的表达相关性


3. GO和KEGG分析


作者对LCK vs. L48、RCK vs. R48的KEGG直系同源和GO差异进行了分析,结果如图4 和图5。差异表达基因的信号通路分类结果如图5,作者重点分析了每个处理时期叶片和根部的前10富集通路。

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图3. KEGG直系同源分析LCK vs. L48 RCK vs. R48(L代表叶片,R代表根)


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图4. GO分析 LCK vs. L48 RCK vs. R48(L代表叶片,R代表根)

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图5. 差异表达基因的通路分类

4. 信号通路相关的差异基因


作者对钙信号通路、MAPK信号通路、植物信号转导等相关的差异基因做了分析。比如,在叶片内钙信号通路相关基因大部分在24 h开始表达,在48 h上调表达最多。叶片中,MAPK信号通路相关基因大部分在24h开始上调表达,在根中MAPK信号通路与少数基因有关,比如HSP70,它是在2h开始表达。在叶片中,大部分植物激素信号转导相关基因在24h开始表达;而在根中是在48h开始。


5. ROS可清除相关差异基因表达


过氧化物酶体、抗坏血酸和醛酸代谢相关基因在叶片中表达差异较大,而在根中表达差异较小。作者对多个抗氧化酶分析,结果表明盐胁迫2 h诱导叶片中过氧化物酶和星形脂肪酸的活性氧清除反应,24-48 h后逐渐增强,而根在48 h后开始产生活性氧清除反应。


6. 差异转录因子表达


    作者统计分析叶片和根中差异转录因子,在叶片和根中差异转录因子MYB、WRKY、NAC、bHLH、AP2/ERF、bzip和GRAS差异最多。大部分转录因子在根中差异较叶片多一些,尤其是NAC、AP2/ERF和GRAS类。而叶片中,MYB转录因子差异表达数量最多,上调表达数量较高(表2)。

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图6. 火山图展示差异表达基因

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表2 不同处理时间叶片和根中上调和下调的转录因子数目

7. RT-PCR验证分析


作者选取了NAC、NAC2、NAC3、NAC4、MYB1、MYB2MYB3、MYB4、MYB5做RT-PCR,结果基本上与测序表达分析一致。

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结语


该研究选取了月季盐胁迫下不同时期叶片和根做RNA-seq测序,分析了不同处理时间的差异基因、转录因子和信号通路。为月季的抗盐机制提供了全面系统的遗传信息,同时为今后月季品种改良打下了基础。


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