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                      降解組測序

                      目    錄
                      • 產品介紹
                      • 常見問題
                      • 經典案例
                      • 結果展示

                      背景簡介

                      microRNA(miRNA)是通過轉錄后水平調控的靶基因(mRNA)的表達來實現其重要生物學功能。在生物體內,miRNA除了抑制mRNA的翻譯外,也會誘導mRNA被剪切降解,從而調控基因表達,發揮生物學功能。相比于動物,在植物中miRNA誘導基因剪切降解的方式會更為普遍。miRNA剪切靶基因會產生二個片段,5‘剪切片段和3’剪切片段,其中3‘剪切片段,包含有自由的5’單磷酸和3‘polyA尾巴,可被磁珠富集,并可在RNA連接酶的作用下連接接頭,連接產物經擴增可用于下游的高通量測序。降解組測序正是對mRNA的降解片段進行測序,進而可靠地大規模實驗鑒定miRNA靶基因的一種高效工具.

                      技術優勢

                      用戶文章數量最多:用戶發表降解組文章約占全球降解組實驗性文章總數1/3,國內最多。
                      業內領先的文庫構建:樣本起始量更低,建庫步驟更少、測序讀長更長,更真實反映樣本降解組的豐度,顯著提高數據準確性
                      數據分析軟件優:使用自主開發的數據分析軟件ACGT301-DEG101,并結合CleaveLand,分析可靠性經過數千個實驗項目檢驗
                      項目經驗豐富:國內最早開展降解組測序服務,成熟的研究組合方案,幫助用戶研究成果快速發表。

                      技術路線

                      分析內容

                      樣本類型

                      細胞,組織,總RNA等
                      建議總RNA起始量:50 μg,最低25 μg,濃度≥400 ng/μL

                      近期用戶文章 
                      1. Li H, Peng T, Wang Q, Wu Y, Chang J, Zhang M, Tang G, Li C. (2017) Development of Incompletely Fused Carpels in Maize Ovary Revealed by miRNA, Target Gene and Phytohormone Analysis. Frontiers in Plant Science 8(1), 463.
                      2. Wang Q, Li T, Xu K, Zhang W, Wang X, Quan J, Jin W, Zhang M, Fan G, Wang M. (2016) The tRNA-Derived Small RNAs Regulate Gene Expression through Triggering Sequence-Specific Degradation of Target Transcripts in the Oomycete Pathogen Phytophthora sojae. Frontiers in Plant Science 7,
                      3. Tang F, Wei H, Zhao S, Wang L, Zheng H, Lu M. (2016) Identification of microRNAs Involved in Regeneration of the Secondary Vascular System in Populus tomentosa Carr. Frontiers in Plant Science 7(1),
                      4. Gao F, Wang N, Li H, Liu J, Fu C, Xiao Z, Wei C, Lu X, Feng J, Zhou Y. (2016) Identification of drought-responsive microRNAs and their targets in Ammopiptanthus mongolicus by using high-throughput sequencing. Scientific Reports 6(1), 34601.
                      5. Zhou R, Wang Q, Jiang F, Cao X, Sun M, Liu M, Wu Z. (2016) Identification of miRNAs and their targets in wild tomato at moderately and acutely elevated temperatures by high-throughput sequencing and degradome analysis. Scientific Reports 6(1), 33777.
                      6. Zhang J, Huang M, Liang J, Pan Y, Cheng L, Wu J, Tong Z. (2016) Genome-wide mining for microRNAs and their targets in Betula luminifera using high-throughput sequencing and degradome analyses. T

                      Q1:降解組測序所適用的物種?
                      A:相對于動物,植物更適用于運用降解組測序研究miRNA的靶基因。而相對于轉錄組信息并不全的物種來說,模式生物或者有詳細轉錄組信息的物種更適用于運用降解組測序研究miRNA的靶基因。

                      Q2:降解組測序實驗是否保證測序實驗結果的數據量?
                      A:聯川公司承諾每一個降解組測序實驗均保證測序數據量達到500萬以上。

                      Q3:降解組測序除了能檢測miRNA的靶基因外還能做哪些研究?
                      A:首先我們需要了解降解組測序最大的一個作用就是尋找miRNA的靶基因,當然隨著研究人員對降解組數據進行深入的分析發現其也能用于研究miRNA的自我調控、ta-siRNA、前體序列的加工以及用于檢測新的miRNA等。本公司目前所提供給客戶的僅為miRNA的靶基因信息,對于更進一步的數據分析,您可與本公司技術客服溝通定制。

                      轉錄組和降解組測序揭示杉木種子的休眠機制

                      研究背景

                      種子休眠,包括初生休眠和次生休眠,不僅是植物應對不利環境的一種適應對策,而且可以阻止作物的成熟種子在收獲前萌發,從而有效避免減產。另一方面,打破種子休眠則可以促進種子萌發,從而在作物種植和林業育苗中實現整齊出苗。因此,了解種子的休眠特性及其調控機制,在農林業生產實踐中具有極其重要的意義,然而這方面的研究卻鮮為人知。

                      研究結果
                      本項研究以我國重要經濟林樹種杉木為研究對象,綜合使用透射電子顯微技術、轉錄組測序、降解組測序、 ACGT101-miR分析和高效液相色譜—質譜等多種技術,研究杉木新成熟種子、 12d低溫層積處理種子、 35℃儲存40d種子休眠釋放和誘導過程中,細胞學、基因表達和激素水平等方面的變化,系統闡釋了杉木種子的休眠循環過程及其調控機制。光學顯微鏡和透射電子顯微鏡顯示,種子初生休眠釋放期,蛋白體在胚胎細胞中合并,而在次生休眠誘導期間分離。轉錄組結果分析表明,初生休眠釋放期間,負調控GA敏感性的基因顯著下調表達;次生休眠誘導期間,正調控ABA生物合成的基因顯著上調表達。在種子休眠釋放和誘導期間,細胞學和基因表達的可逆變化與ABA/GA平衡有關。此外,初生休眠期間,mRNA降解可以作為關鍵性的轉錄后調節器發揮功能。一些miRNA通過調控激素信號關鍵基因參與種子生理休眠過程。
                       
                      圖 杉木種子生理休眠的調控機制和初生、次生休眠間的差異

                      參考文獻
                      Cao DC, et al. (2016) Transcriptome and Degradome Sequencing Reveals Dormancy Mechanisms of Cunninghamia lanceolata Seeds. Plant Physiology.DOI:10.1104/pp.16.00384

                      GO富集性柱狀圖在所有的選定的miRNA靶基因中,將這些基因對應的GO注釋按照Molecular Function、Biological Process和Cellar Component分為三類, 并且將每一類中的GO功能按照注釋到的靶基因個數從高到低排序,并 進行作圖,橫坐標是對GO的分類,縱坐標是靶基因所占的百分比,可 以直觀地看出注釋到同一個GO的靶基因數目所占的百分比。

                      GO富集性散點圖GO的基本單位是term(詞條、節點),每個term都對應一個屬性。GO功能顯著性富集分析首先把所有顯著性差異表達基因向Gene Ontology數據庫的各term映射,計算每個term的基因數目,然后應用超幾何檢驗,找出與整個基因組背景相比,在顯著性差異表達基因中顯著富集的GO條目。聯川生物采用ggplot2對GO富集分析結果以散點圖展示:Rich factor表示位于該GO的差異基因個數/位于該GO的總基因數,P值越小,GO富集程度越高。

                      KEGG通路圖Pathway通路圖展示與說明:紅色代表注釋到某個ko節點且上調的顯著差異表達基因,藍色或紫色代表注釋到某個ko節點且下調的顯著差異表達基因。方框內的4位數字表示各種酶的EC編號;空心圓圈表示小分子化合物;實心箭頭表示生化反應的方向;虛線箭頭連接其他的相關代謝途徑。下圖僅為報告中的展示圖片ko04310。

                      KEGG通路分類圖KEGG PATHWAY數據庫是一個手工畫的代謝通路的集合,包含以下幾方面的分 子間相互作用和反應網絡:1.新陳代謝、2.遺傳信息加工、3.環境信息加工、4.細胞過程、5.生物體系統、6.人類疾病、7.藥物開發。圖中對KEGG pathway進行了分類,并且顯示每條通路上的基因數目.

                      KOG分類圖KOG 是 Clusters of orthologous groups for eukaryotic complete genomes(真核生物蛋白相鄰類的聚簇)的縮寫。構成每個 KOG 的蛋白都是被假定為來自于一個祖先蛋白,并且因此或者是 orthologs 或者是 paralogs。Orthologs是指來自于不同物種的由垂直家系(物種形成)進化而來的蛋白,并且典型的保留與原始蛋白有相同的功能。Paralogs 是那些在一定物種中的來源于基因復制的蛋白,可能會進化出新的與原來有關的功能。對基因進行 KOG 功能分類預測:共有 25 個 KOG 分類。

                      targets-plot,靶基因鑒定信息圖將降解組序列文件和mRNA序列文件進行配對并生成降解組密度文件(degradome density file),文件內包括mRNA序列編號、長度、配對位點、reads數和RPM并給出降解組的峰值分類,然后對產生的預測結果進行作圖,以圖形的模式更直觀的展示所檢測到的miRNA相對的靶基因。

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