Transcriptome Sequencing and Gene Expression Analysis of Trichoderma brevicompactum under Different Culture Conditions
- 作者
- Xu-Ping Shentu, Wei-Ping Liu, Xiao-Huan Zhan, Yi-Peng Xu, Jian-Feng Xu, Xiao-Ping Yu, Chuan-Xi Zhang
- 单位
- Zhejiang Provincial Key Laboratory of Biometrology and Inspection & Quarantine, College of Life Sciences, China Jiliang University; Institute of Insect Science, Zhejiang University; Arkansas Biosciences Institute and College of Agriculture, Arkansas State University
- 杂志
- PLoS ONE（2014）
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0094203
- 所属领域
- 代谢工程
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解决的核心问题
T. brevicompactum中trichodermin的生物合成途径尚未完全阐明，缺乏该物种的转录组和基因表达谱数据。
研究策略
利用Illumina HiSeq2000对T. brevicompactum 0248进行转录组de novo测序与组装；构建产trichodermin和不产trichodermin两种条件下的数字基因表达（DGE）文库，比较差异表达基因，并通过qRT-PCR验证关键基因的表达。
核心内容
本研究首次对产trichodermin的短密木霉0248进行转录组测序与基因表达谱分析。利用Illumina HiSeq2000平台获得25,816,102条读段，经Trinity组装得到23,922条contigs，聚类后获得23,351条unigenes，其中82.72%通过BLASTX获得nr注释。通过构建产 trichodermin与非产条件下的数字基因表达文库，共鉴定出3,282个显著差异表达基因，其中1,699个上调、1,583个下调。qRT-PCR验证了8个unigenes的表达，其中tri5和tri4同源基因在产 trichodermin条件下显著上调，与DGE结果一致。这些差异表达基因涵盖了trichothecene生物合成途径中的多个候选基因，包括tri5（trichodiene synthase）和tri4（细胞色素P450单加氧酶）等。本研究填补了短密木霉转录组数据的空白，为阐明trichodermin生物合成机制提供了丰富的基因表达信息，同时验证了Illumina DGE系统在真菌基因表达研究中的可靠性和可行性。
创新点
首次对T. brevicompactum进行转录组测序和基因表达谱分析；发现大量与trichothecene生物合成相关的候选基因（如tri4、tri5同源基因）；证明基于Illumina的DGE系统在真菌基因表达研究中的可行性。
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Trichoderma brevicompactum 0248 | trichodermin生物合成 | tri5 | trichodiene synthase | 催化 | 催化trichodiene合成，是trichothecene生物合成的第一步关键酶 |
| Trichoderma brevicompactum 0248 | trichodermin生物合成 | tri4 | 细胞色素P450单加氧酶 | 催化 | 催化三步氧化反应，与Fusarium中tri4功能不同 |
| Trichoderma brevicompactum 0248 | trichodermin生物合成 | tri11 | 细胞色素P450单加氧酶 | 催化 | 催化trichothecene C-4羟基化，与Fusarium中tri11催化C-15羟基化不同 |
| Trichoderma brevicompactum 0248 | 萜类骨架生物合成 | hmgR | HMG-CoA还原酶 | 催化 | 参与甲羟戊酸途径，为trichodermin前体提供异戊二烯单位 |
关键发现
- 获得25,816,102条读段，累计长度2,323,449,180 bp
- Trinity组装得到23,922条contigs，平均长度861 bp，N50=1,449 bp
- 聚类最终获得23,351条unigenes，平均长度856 bp，N50=1,446 bp。19,317条（82.72%）unigenes通过BLASTX获得nr注释。在产trichodermin与非产条件下共3,282个基因显著差异表达，其中1,699个上调、1,583个下调。DGE文库原始标签分别约5.4百万和5.5百万，clean tags均超过5百万，可比对到unigenes的比例分别为89.53%和65.97%。qRT-PCR验证了8个unigenes，其中tri5和tri4同源基因在产trichodermin条件下显著上调。
研究结论
本研究提供了T. brevicompactum在转录水平上的丰富基因表达信息，有助于阐明trichodermin的生物合成机制，并验证了Illumina DGE系统在真菌基因表达分析中的可靠性。