本文包括两部分内容,第一部分是甘蔗现代栽培杂种及其两个祖先种全长转录组比较研究,第二部分内容是菠萝基因组数据库的构建,两部分内容概述如下。第一部分:甘蔗现代栽培杂种及两个祖先种全长转录组比较研究甘蔗属于禾本科甘蔗属,是多年生的热带和亚热带作物,是重要的糖料和生物燃料作物。甘蔗基因组多倍体特征比较复杂,长期以来甘蔗基因组没有破译,使其转录组等重要分子遗传背景的基础研究受到很大的限制。最近我们项目组首次破译甘蔗割手密种基因组,在此基础上,本研究对甘蔗祖先种高贵种和割手密种以及现代栽培杂种进行叶片全长转录组测序以揭示三个种的转录组特征以及对种间转录组特点进行比较,主要结果如下:1)三个种选择性剪接事件和基于选择性剪接的蛋白结构域变异在割手密种SES 208和高贵种LA purple以及现代栽培杂种ROC22中分别鉴定到18,082、34,662和25,882个选择性剪接事件,且均以内含子保留剪接类型占比例最多。在干旱胁迫条件下,基因选择性剪接也会发生类型和数量的变化。在三个种中,分别有3114(9.0%)、5811(9.6%)和5085(8.1%)个表达基因由于选择性剪接导致发生蛋白结构域变异。2)多倍体甘蔗等位基因之间选择性剪接的差异在割手密种SES 208和高贵种LA purple中,分别有93.4%和91.7%的至少含有两个等位基因的基因座存在其中一个等位基因比其它等位基因具有显著的剪接指数,说明在两个高倍体甘蔗种中选择性剪接存在等位优势。3)导致无义介导m RNA衰减(NMD)的选择性剪接事件在割手密种SES 208、高贵种LA purple以及现代栽培杂种ROC22中发现,分别有29.0%、30.0%和28.3%的选择性剪接会导致无义介导m RNA衰减,NMD的转录本表达量相对较低,说明该机制是甘蔗中一种重要的m RNA监测机制。4)多聚腺苷酸化鉴定、长非编码RNA鉴定以及转录因子预测在甘蔗割手密种SES 208、高贵种LA purple以及现代栽培杂种ROC 22中分别预测到25,915(73.8%)、51,098(80.4%)和53,379(78.7%)个基因至少含有一个多聚腺苷酸化位点(poly A),大部分位点位于3’UTR区域;在三个种中分别预测到了7,268、3,064和15,414个Lnc RNA,并对其进行了分类。还发现有些选择性剪接的发生也会导致Lnc RNA的产生,可能发挥重要的生物学作用;同时在三个种中分别预测到4,425、8,300和8,012个转录因子。且这些转录因子选择性剪接模式的比例与总体的选择性剪接模式相似。5)三个种之间转录本保守性在两个祖先种割手密种SES 208和高贵种LA purple之间,一共鉴定到了21,075个保守转录本和4,352个保守性选择性剪接事件,且内含子保留剪接类型比例最高,其中这两个种中分别有1,468和1,599个保守性NMD。在现代栽培杂种ROC 22与割手密种SES 208之间有22,228保守转录本,与高贵种LA purple之间有35,935个保守性转录本,与两者都保守的转录本有11,548个。第二部分:菠萝基因组学数据库构建菠萝是单子叶植物,与禾草祖先经历多次基因组加倍事件,在进化上处于单双子叶分化位置,是禾本科作物比较基因组分析中最好的参考基因组,也是研究凤梨科和景天酸代谢光合作用植物的很好的参考模型。本研究开发了菠萝基因组数据库(PGD:http://pineapple.zhangjisenlab.cn/pineapple/html/index.html)为菠萝基因组序列信息搭建良好平台,存储和管理菠萝生物数据,数据库的主要内容有:1)基因功能注释:本研究中分别有47.2%、15.6%和25.0%的基因注释到蛋白结构域和功能、KEGG生物通路途径和GO功能,共有50.2%的基因模型得到功能注释。在PGD中,可根据基因ID、GO ID、KEGG ID和Inter Pro ID访问与查询。2)分子标记:本研究鉴定到了4,629个基因编码序列SSR标记和46,860个基因组水平SSR标记,共收集了89份基因组重测序菠萝种质,鉴定到了7,252,423个SNPs位点和923,469个indels,17,540个IP位点,这些结果展示在菠萝基因组数据库中,为用户提供了详细的信息。3)比较基因组:禾本目于100-120万年前发生了香蕉和棕榈树的谱系分离,早期的σ复制事件(σWGD)发生在禾本目ρ复制事件(ρWGD)之前。没有发生过ρWGD的菠萝可以作为最接近禾本目种类的已测序谱系的代表性植物,本研究将菠萝和这八个物种(水稻、葡萄、浮萍、芦笋、油棕、海枣、高粱和野芭蕉)进行了全基因组比较分析,用户可以通过PGD查询关于直系同源对的菠萝基因的详细信息。这有助于研究人员了解菠萝基因组与相应物种之间的共线性和进化关系。4)基因表达量和基因共表达的搜索工具:将菠萝多个品种多个组织的表达量和基因间相关表达系数呈现于PGD中,用户可以轻松地在菠萝数据库中进行访问并查询。5)BLAST和基因组可视化工具:使用Viro Blast进行序列同源性搜索。使用基因组浏览器(JBrowse)对基因组的注释信息、单核苷酸多态性位点标记和多种组织转录组(包括叶、根、花和果实)数据进行可视化。