大莎草基因组组装及注释

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随着测序技术的不断发展,尤其是二代测序技术(Next-Generation Sequencing,NGS),使得越来越多的基因组得到了解析,为进一步的研究提供了参考和帮助。大莎草(Eleocharis baldwinii)属于单子叶植物、莎草科,可水生和陆生。早期的研究结果显示其在不同的生长环境中光合作用方式也不相同:水生环境下,光合作用方式为C3-C4中间型;陆生环境下则为C4型。目前对该物种的研究还很匮乏,尤其缺少该物种的完整基因组信息。本研究利用Illumina Hiseq2000测序仪对大莎草进行基因组测序,并应用生物信息学方法对其进行组装和注释工作。主要分析结果如下:1)应用ALLPATHS-LG对测序得到的数据进行从头组装,使用Gap Closer填补Gap,最后得到Contigs和Scaffolds的总大小分别为713.35M和905.9M,N50分别为14.8 kb,350.2kb.2)使用Repeat Masker,Repeat Modeler,repeatscout,ltr_finder和TRF等软件进行基因组重复序列的注释。结果显示该基因组含有大约312.7M的重复序列,约占已组装出来基因组的33%。3)结合从头注释及同源比对的方法,进行基因结构预测和功能注释。我们对基因结构预测使用的主要软件是Augustus,SNAP,Gene Mark_ES,exonerate,PASA及EVM,而功能的注释则主要通过与Inter Pro,KEGG,swiss_prot,Trembl等数据库以及其它植物的蛋白进行序列比对。预测得到31,904个可编码蛋白的基因,其中28,476个(89.26%)得到功能注释信息。4)对ncRNA进行注释,使用t RNAscan-SE预测t RNA,将组装好的基因组通过Infernal比对Rfam数据库中识别sn RNA,sno RNA和mi RNA,r RNA的预测则是通过与其它植物的r RNA比对。最终分别得到281、175、755、124和122个mi RNA,r RNA,t RNA,sn RNA和sno RNA.5)将测得的陆生和水生环境下的RNA-seq数据比对到已注释好的基因组上,鉴定差异表达基因,并对其进行GO和pathway富集。总共鉴定出7,032个差异表达基因,分别有5,336和1,696个基因在水生和陆生状态下表现上调。
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