重排酵母菌轉(zhuǎn)錄組注釋和基因差異表達(dá)分析.pdf

1、重排酵母菌，是通過基因組重排技術(shù)，將釀酒酵母和間型假絲酵母的原生質(zhì)體遞歸融合，獲得的高效發(fā)酵己糖和戊糖的新型菌株。使用木質(zhì)纖維素類的原料轉(zhuǎn)化生產(chǎn)生物乙醇是目前生產(chǎn)生物質(zhì)原料重要研究方向。研究基因表達(dá)的變化是揭示細(xì)胞調(diào)控代謝機(jī)制、適應(yīng)生存環(huán)境的重要手段。近年來，轉(zhuǎn)錄組測序(RNA-Seq)作為測定全轉(zhuǎn)錄組表達(dá)水平的一種新技術(shù)，在生物領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，可用來揭示重排酵母中異源基因的表達(dá)、轉(zhuǎn)錄本重排及木糖代謝途徑等生物學(xué)問題。
　　

2、本研究對重排酵母在木糖培養(yǎng)環(huán)境下的RNA樣品進(jìn)行測序，獲得了約10GB長度為125bp的雙末端數(shù)據(jù)，通過質(zhì)量控制，過濾掉低質(zhì)量的reads，使用Trinity軟件進(jìn)行組裝，獲得了8，496條unigenes，總長度為22，614，789nt，GC含量為41.48％，N50長度為4，651nt，平均長度為2，661nt。將所有的unigenes序列比對到NR、Swiss-Prot、KEGG、COG等數(shù)據(jù)庫，共有6，777(79.77％)條

3、序列比對到數(shù)據(jù)庫中，被分配到數(shù)據(jù)庫中的unigenes大部分長度大于500bp，而長度在200～500bp之間的unigenes被注釋到的比例較小。
　　基于RNA-seq數(shù)據(jù)，對間型假絲酵母和重排酵母進(jìn)行了基因差異表達(dá)分析，獲得了5，266個差異表達(dá)基因，其中有4，951個基因在重排酵母表現(xiàn)上調(diào)，發(fā)現(xiàn)這些高表達(dá)的基因與木糖代謝、耐高溫及耐酒精等特性相關(guān)。對木糖代謝相關(guān)途徑基因表達(dá)量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)重排酵母中XYL1、XYL2基因的

4、高表達(dá)，表達(dá)量分別提升了7.9、3.5倍，說明在重排酵母中，木糖的吸收和轉(zhuǎn)化效率高于親本間型假絲酵母。在重排酵母中，F(xiàn)BP1、RPE1、RKI1、PYK1、PGK1等基因的表達(dá)量都表現(xiàn)為上調(diào)，而這些基因在木糖代謝途徑中參與重要的中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化過程，這些基因的高表達(dá)可以解釋子代重排酵母的酒精產(chǎn)率的提升。
　　通過對轉(zhuǎn)錄本序列的分析，發(fā)現(xiàn)重排酵母的轉(zhuǎn)錄本存在3種重排方式，即來自于兩個親本基因之間的重排，以及來自于單個親本內(nèi)部的基因重排

5、，但重排unigenes所占的比例較少，約占1.4％。對轉(zhuǎn)錄本中簡單重復(fù)序列(SSR)分析，鑒定了3，696個SSR，其中單堿基型(A/T)含量最多（2，742，占73.70％），雙堿基型（AT/AT）含量次之(359，9.71％)，其他類型（四堿基型、五堿基型、六堿基型）個數(shù)都很少。通過與親本轉(zhuǎn)錄本序列中SSRs分布的比較，發(fā)現(xiàn)重排酵母獲得了兩親本中的SSRs的序列特征，預(yù)測到的SSR數(shù)目約為兩親本中SSRs的總數(shù)。
　　本研究