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动植物真核有参考基因组转录组测序

动植物真核有参考基因组转录组测序
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技术简介:
       
转录组测序的研究对象为特定细胞在某一功能状态下所能转录出来的所有RNA的总和,包括mRNA、核糖体RNA、转运RNA及非编码RNA等,狭义上的转录组测序是指mRNA-seq。转录组测序是利用高通量测序技术,对特定细胞在某一功能状态下所能转录出来的全部mRNA进行测序,全面快速得到基因表达谱变化的同时,还可以通过序列信息精确地分析转录本的cSNP、可变剪切等序列及结构变异,另外对于检测低丰度转录本和发现新转录本具有其独特的优势。转录组测序有可分为有参考基因组的转录组测序和无参考基因组的转录组测序。

应用领域:
  •        •  动植物群体进化
  •         •  基因表达水平研究
  •         •  全新转录本发现
  •         •  转录本结构研究(基因边界鉴定、可变剪切研究等)
  •         •  转录本变异研究(如基因融合、编码区SNP研究)
技术优势:
  •         •  拥有标准化实验操作流程,可保证文库均一化,质量可靠
  •         •  项目经验丰富,可以根据客户要求提供方案、解决问题、分析结果
  •         •  专业的生物信息团队,可以为客户提供个性化的生物信息分析服务
技术参数与实验流程
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技术参数
样本要求 测序策略 数据要求
  • 样品类型:完整无DNA污染的Total RNA;
  • 样本起始量 (单次):≥ 3 μg /样本;
  • 样本浓度:建议介于≥ 50 ng/μL;
  • 样本纯度:OD260/280 ≥ 1.8;28S/18S ≥ 1.5;
  • 样本完整度:2100 Bioanalyzer RIN值 ≥ 8.0;
Hiseq 2×150
  • Q30>80%
  • rRNA比例低于rawdata 的3%
  • 单个样本数据量可为3/5/10G,根据客户需求选择

 

实验流程

A.    真核有参考基因组转录组测序流程


B.     数据分析流程

经典文章解读
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案例:
早期发育的玉米种子胚与胚乳的差异转录网络


背景:玉米是世界上最重要的粮食作物,玉米种子的发育开始于双受精,双受精后由合子发育成胚,中央细胞发育成胚乳。胚乳的主要功能是提供为胚的萌发和发育提供营养。目前,一个完整的胚和胚乳的转录谱仍然缺乏。胚和胚乳的转录组分析可以从本质上了解这两种组织的发育过程。

方法:研究人员收集了授粉后9天的玉米胚乳和胚,然后进行mRNA-seq,预测了新的转录区域、选择性剪切、反式剪切;并通过RT-PCR验证转录本和反式剪切事件的准确性;然后进行了胚乳和胚差异表达基因分析,GO分析,聚类分析;并对转录因子及其它转录调控元件进行分析。

结果:

  • 预测新的转录本

  •         •  68.1%,28.8%,3.3%的reads分别可以比对到外显子,结合区以及基因间隔区。RNA-seq测到的剪接位点和外显子有一部分是和注释是不重叠的,说明存在新的转录本。
  •         •  通过新方法鉴定1286个新转录区域,这些新转录区域与有注释的转录本相比,具有更少的外显子,并且新转录本的长度是有注释的转录本的一半,虽然和有注释的转录本的表达量相差不多,但是这些新转录区域的表达在胚和胚乳中是相差很大的。
  •         •  通过RNA-seq数据预测到一个新转录区域含有9个转录本,其中5个转录本只在胚中存在,另外4个转录本只在胚乳中存在。另外这两大类转录本主要在两个结合区有明显区别。
  •         •  通过RT-PCR对这些新转录区域进行了验证,实验表明大部分新转录区域都可以通过RT-PCR 验证到。

  • 预测新的选择性剪切

  •         •  发现50.7% 的多外显子基因存在选择性剪切,并且不同转录本有组织特异性。
  •         •  通过计算分析,存在8种不同的选择性剪切方式, 其中Retained intron 是主要方式,并且这些剪切方式在胚的数目是要比在胚中多,预示选择性剪切在种子发育过程中非常重要。
  •         •  通过计算,发现有9个染色体内的反式剪切,37个染色体间的反式剪切。在染色体内的剪切中,有一部分来自相邻的基因剪切,还有一部分来自遥远的基因剪切。这些不同的反式剪切方式在胚乳和胚中是不同的。通过RT-PCR对这些反式剪切转录本进行了验证,证明了RNA-seq结果是可靠的。

  • 胚乳和胚差异表达基因分析,GO分析,聚类分析

  •         •  发现在胚中表达的基因数目要多于胚乳。共鉴定到2982个在胚和胚乳中差异表达的基因,其中在胚乳中上调的基因主要参与储存营养,储存能量以及碳水化合物的基因编码。而在胚中上调的基因主要参与染色质调控,核小体组装,DNA的包装和转录调控等生物过程。

  • 转录因子及其它转录调控元件的分析

  •         •  937个转录因子在胚和胚乳中呈现特异性表达,在胚中高表达的转录因子具有各种各样的功能,例如参与表观遗传,跨代编辑,细胞分化,激素信号转导,细胞命运决定等。
  •         •  另外发现了参与小RNA途径的调控元件,例如DCL,AGO在胚中是高表达的,预示着小RNA途径对胚的发育非常重要。

经典文章解读
Lu X ., et al., The Differential Transcription Network between Embryo and Endosperm in the Early Developing Maize Seed..Plant Physiol, 2013 May;162(1):440-55.
 

 

 
图一:发现新的转录区域

图二:发现新的转录本

图三:预测新的选择性剪切(顺式剪切)

图四:发现新的反式剪切

图五:胚乳和胚差异表达基因分析,GO分析,聚类分析

图六:转录因子及其它转录调控元件的分析


 
 

     
     
  
 
 
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