沟眶象Eucryptorrhynchus scrobiculatus Motschulsky是我国专一危害臭椿及其变种千头椿的林业检疫性有害生物,在国内分布十分广泛。它主要以幼虫蛀食臭椿根部进行为害,臭椿受害后其树势下降,生长缓慢,严重危害后臭椿枯死。目前有关沟眶象的报道,主要集中在生物学、生态学以及防治措施等领域,尚未发现有关其全基因组和转录组方面的报道。为了丰富沟眶象的遗传信息,同时为探索沟眶象的生长发育机制以及从分子角度探寻沟眶象的防治策略,本研究借鉴其他非模式生物比较转录组的研究方法,利用Illumina HiSeqTM2500高通量测序平台分别对沟眶象幼虫、蛹、成虫进行了转录组测序,并采用生物信息学分析方法对组装获得的沟眶象All-Unigene进行了全局分析。进一步对两两虫态间的转录组进行差异表达分析,筛选出大量的差异基因,并进行了相关功能的鉴定和参与的代谢通路的初步分析。主要研究结果如下：1、测序数据产出和组装结果统计经过对沟眶象幼虫、蛹、成虫共9个样品的转录组测序,共获得50.53Gb clean data,各样品clean data均达到4.66 Gb,Q30碱基百分比均不小于90.28%,GC含量均在43%左右。通过无参考基因组的从头组装后,共获得65,186条沟眶象All-Unigene,其中长度在1000 nt以上的有17,590条,N50长度为3,254 nt,平均长度为1,182.92 nt。2、All-Unigene的功能注释(1)对所获得的65,186条沟眶象All-Unigene进行功能注释,总共有22,116条Unigene获得了注释,占All-Unigene总数的33.93%。其中,7,272条Unigene注释到了COG数据库,11,136条Unigene注释到了GO数据库,6,230条Unigene注释到了KEGG pathway数据库,13,491条Unigene注释到了KOG数据库,15,041条Unigene注释到了Pfam数据库,13,135条Unigene注释到了Swiss-Prot数据库,21,742条Unigene注释到了NR数据库。其中,与NR数据库进行比对时,All-Unigene的注释与中欧山松大小蠹(Dendroctonus ponderosae)的匹配率最高,为49.41%。推测其他未获得注释的Unigene可能是沟眶象特有的或未被发现的新转录本。(2)沟眶象All-Unigene中共有11,136条Unigene注释到GO数据库中,分别归入到分子功能、生物学过程和细胞组分三个类别。在参与的生物学过程中,参与代谢过程的基因最多,说明沟眶象生命活动旺盛；在分子功能中,参与连接和催化活性的基因最多,说明沟眶象生物学活性高。KEGG代谢通路分析中,6,230条Unigene狱得了注释,共涉及到180个代谢途径。其中,参与核糖体代谢途径的基因数量最多,其次为内质网上蛋白质的加工。KEGG分析为探索沟眶象生长发育、生理代谢、信号传导等的分子调控机制提供了帮助。3、All-Unigene的结构分析(1)通过对沟眶象All-Unigene进行分析,总共获得53,617个CDS。其中,分布在100-300 nt的序列最多,为28,881条,占总量的53.87%；而分布在2,000 nt以上的序列数量最少,为3,825条,占7.13%。(2)通过对沟眶象1kb以上的All-Unigene进行SSR分析,总共获得1,823个SSR,SSR的出现频率为10.36%。在所有碱基重复类型中,三碱基重复SSR含量最多,约占总数的37.27%。沟眶象SSR以重复长度小于20 bp的短重复序列最多,长度大于20 bp的长序列重复仅占SSR总数的12.70%。经分析还得出沟眶象微卫星出现的频率和其长度呈极显著负相关。4、差异基因表达分析(1)本研究将FDR<0.01且差异倍数FC>2作为差异基因的筛选标准,筛选出两两虫态间的差异表达基因。比较来说,沟眶象成虫和蛹之间的差异表达基因数目最少。这些差异表达基因的获得为鉴定沟眶象个体生长发育中所涉及到的基因以及研究这些基因之间的相互作用提供了有用信息。(2)对两两虫态间的差异表达基因进行GO功能分类的结果显示：幼虫和成虫间的差异基因主要参与activity和binding两个功能,说明沟眶象成虫的各项生理机能趋于完善,而幼虫处在生长发育阶段,需要合成生长所必需的各类蛋白质,因此分子活动能力较强。蛹和成虫进行比较,参与代谢过程的差异基因数量最多。蛹和成虫间参与各种activity的差异基因占大部分,差异表达基因参与的activity主要为各种酶类的活性,说明沟眶象所执行的生命活动在发生变化。(3)对两两虫态间的差异表达基因进行KEGG pathway分析显示：幼虫和成虫间共有218个差异基因注释到102个代谢通路。在沟眶象成虫中表达上调的差异基因大部分是与信号转导、免疫应答、激素合成相关的基因,表明沟眶象成虫中信息与物质的流通及转运效率提高,机体的免疫系统得到完善,并且生殖系统也逐渐成熟。蛹和幼虫比较,涉及差异基因较多的通路有溶酶体、吞噬体、氨基糖和核苷酸糖代谢、内吞作用、内质网上的蛋白质加工、细胞色素P450代谢等。蛹和成虫比较,在细胞色素P450代谢通路中,CYP3A4相关的基因在成虫中显著上调,通过其他研究可知其可能与昆虫性激素的合成有关。