双孢蘑菇子实体不同发育时期的转录组分析

摘要

双孢蘑菇属于大型担子菌，具有特殊的次级同宗结合方式，是世界上第一大宗栽培食用菌，具有重要经济价值。转录组测序主要是利用二代测序技术对转录组进行分析，为探究大量与双孢蘑菇子实体发育基因的研究提供技术平台。为探讨双孢蘑菇子实体不同发育时期基因表达变化，本论文利用该技术对双孢蘑菇（Agaricus bisporus As2796）原基期、采收期和开伞后期等不同发育时期进行转录组测序，所得结论如下：　　（1）通过对3个文库的构建并测序，每个文库获得了超过14413011条clean reads信息，共得到长度大于150bp的转录本有10438个，总长度约为14775783，平均长度为1415bp，N50长度为2195bp。　　（2）通过与参考基因组进行Blast比对，57.87％的转录本被mapping到基因组中，并筛选出5798个差异表达基因，其中837个差异表达基因成功注释到98条Pathway上。　　（3）对不同发育时期双孢蘑菇子实体中差异表达基因进行GO功能显著性富集和Pathway显著性富集分析。Gene Ontology（GO）功能聚类分析表明，差异表达基因主要富集在结合、催化分子功能组和代谢过程生物学通路中，且发育过程和有性繁殖条目下的差异基因全部为上调表达，以利于细胞分化发育形成成熟子实体进入生殖生长阶段。Pathway功能富集分析结果表明，大量差异基因主要富集在核苷酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢、脂类代谢和氨基酸代谢这5大代谢通路中，其中包含了大量的酶类蛋白，如激酶蛋白、GTP结合蛋白、信号受体蛋白以及一些转录因子等。说明双孢蘑菇子实体发育形成需要一系列代谢反应协同调控以及各类转录因子基因的表达调控。　　（4）从双孢蘑菇差异表达基因中挑选了2个关键发育基因及与8个发育相关的候选基因，利用实时荧光定量PCR分析发现，Gene148258和Gene223689在子实体发育纽扣期至成熟早期表达量均较高，在成熟期表达量达到最高，且具有相似的表达模式，对子实体的有性生殖过程起重要作用。其中发育候选基因frt1-like蛋白、真菌疏水蛋白及热激蛋白hsp70在整个生长发育阶段表达量均较高；激酶蛋白基因与丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸化基因在子实体纽扣期至成熟期大量表达，并在成熟期表达量达到峰值，其可能与成菇过程有关；翻译延长因子基因从子实体发育的针头期至开伞后期都有所表达，直至成熟期表达量达到最高，推测可能与前期细胞的伸长有关；酪氨酸酶基因在双孢蘑菇整个发育阶段均只有微量的表达，并在纽扣期达到峰值，推测可能与子实体原基的分化有关；漆酶基因在双孢蘑菇子实体发育的针头期至成熟期，表达量显著上升，可能与子实体的分化与成熟有关。不同基因的具体生物学功能及子实体分化发育的调控机制还需进一步验证。

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第一章 文献综述

1.1双孢蘑菇概况

1.2双孢蘑菇子实体发育相关的研究进展

1.3 转录组学

1.4 本研究的目的及意义

第二章 双孢蘑菇子实体Illumin高通量测序的转录组分析

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 数据分析

2.4 结果与分析

2.5 小结与讨论

第三章 差异基因的基本生物信息学分析

3.1差异表达基因基本分析

3.2结果与分析

3.3小结与讨论

第四章 差异表达基因的功能分析

4.1 数据分析方法

4.2结果与分析

4.3 通过RT-qPCR验证转录组测序表达模式

4.4 讨论

第五章 双孢蘑菇子实体不同时期发育相关基因的比较分析

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 展望

参考文献

致谢