基於轉錄組數據的直翅目昆蟲譜系基因組學研究

《基於轉錄組數據的直翅目昆蟲譜系基因組學研究》是依託陝西師範大學，由黃原擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於轉錄組數據的直翅目昆蟲譜系基因組學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃原
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

選擇8種直翅目昆蟲，提取每種昆蟲若蟲和雌蟲整體的總RNA，套用Illumina HiSeq 2000進行轉錄組測序，每個樣品獲得約4Gb（每種約8Gb）的轉錄組數據，對每個成蟲和若蟲的轉錄組分別和聯合拼接後，首先進行GO分類、蛋白質功能預測以及分類、代謝通路分析等全局性分析和差異表達分析；然後通過比較新測出的8種、前一個項目測出的6種和公共資料庫可利用的直翅目昆蟲轉錄組數據，進行比較轉錄組分析，識別這些物種之間的直系同源基因，構建所有已經發現存在於的直翅目轉錄組的基因索引資料庫；最後，將長度大於300 bp的所有直系同源基因比對後連線起來，組成由數千個核基因數據構成的超級矩陣，進行全面系統的譜系基因組學分析，構建直翅目昆蟲高級階元之間的系統發生關係。本項目是國內外首次對直翅目核基因組進行詳細的比較轉錄組學和譜系基因組學研究，研究結果將對直翅目昆蟲的比較與進化生物學有重要的科學意義。

結題摘要

直翅目昆蟲通過三次大的適應輻射在短期內形成了半變態類昆蟲中最大的類群，並且以基因組增大和重複序列含量豐富而聞名，使得採用線粒體基因組和核基因組序列的譜系基因組學方法均遇到了困難。基於轉錄組數據的譜系轉錄組學成為目前解決直翅目昆蟲進化和系統發育的主要途徑。本項目完成了11種直翅目昆蟲的轉錄組、全長轉錄組和miRNA測序和分析工作，包括5科8種直翅目直翅目昆蟲（疣蝗Trilophidia annulata、黃脛小車蝗Oedaleus infernalis、短角外斑腿蝗Xenocatantops brachycerus、中華雛蝗Chorthippus chinensis、素色異爪蝗Euchorthippus unicolor、長翅素木蝗Shirakiacris shirakii、日本蚱Tetrix japonica、奧科特比蜢Pielomastax octavii）18個樣本的轉錄組、4科6種直翅目昆蟲（疣蝗、長翅素木蝗、日本蚱、黃脛小車蝗、中華雛蝗、笨蝗（Haplotropis brunneriana））13個樣品的microRNA和4科4種直翅目昆蟲（中華稻蝗（Oxya chinensis）、中華蚱蜢（Acrida cinerea）、短額負蝗（Atractomorpha sinensis）、笨蝗）4個樣品的全長轉錄組測序和分析工作。 對每個樣本的轉錄組、全長轉錄組和miRNA進行了的組裝、注釋和生物信息學分析，比較並實驗驗證了雌雄和若蟲與成蟲之間的差異表達基因。通過比較新測出的11種以及其他已測出的直翅目昆蟲轉錄組數據，總計22亞科42種，構建了直翅目轉錄組資料庫（Orthoptera Transcriptome database，OTD）。在提取這些物種之間的直系同源基因基礎上，構建了基於轉錄組數據的22亞科42種直翅目昆蟲的系統樹。直翅目轉錄組資料庫將為世界上直翅目研究工作者提供一個重要數據集成資源。項目發表SCI源期刊論文5篇，國核心心期刊論文6篇，本項目的主要研究結果將匯集在待出版的《分子系統學》專著中的“譜系轉錄組學”一章中，近期將由科學出版社出版。