06月07 植物研究百邁客云解決方案-BMKCloud_數(shù)據(jù)庫收錄的棉花數(shù)據(jù)所涉及研究方向
解決方案概述
針對植物基因組學(xué)研究，百邁客云可通過BMKCloud_數(shù)據(jù)庫模塊向用戶提供海量的植物高通量測序公共數(shù)據(jù)，借助公共數(shù)據(jù)，可大幅降低研究成本，提升研究層次。數(shù)據(jù)檢索、下載、保存均在圖形化界面下完成，避免了傳統(tǒng)模式中，須在命令行界面下進(jìn)行數(shù)據(jù)下載、格式轉(zhuǎn)換等一系列繁瑣操作的限制，完全適用于國內(nèi)生信0基礎(chǔ)的用戶。
對于公共數(shù)據(jù)的下游分析，百邁客云目前已實現(xiàn)公共數(shù)據(jù)模塊與分析模塊的無縫對接，用戶可直接將已保存至用戶目錄的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入BMKCloud_APP分析模塊進(jìn)行下游分析，該模塊同樣采用圖形化操作界面，無需用戶掌握任何編程基礎(chǔ)，高度集成化專業(yè)化的分析流程可保證用戶快速完成對數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)分析以及必要的數(shù)據(jù)深度挖掘。
BMKCloud_數(shù)據(jù)庫目前收錄數(shù)據(jù)9PB，覆蓋約1100個屬，常見作物數(shù)據(jù)收錄情況見下圖：
作物數(shù)據(jù).jpg)
整合公共數(shù)據(jù)庫中棉屬RNA-seq數(shù)據(jù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄本重構(gòu)（有參）并鑒定其中l(wèi)ncRNA，用于后續(xù)的棉纖維發(fā)育相關(guān)lncRNA分析
BMKCloud_數(shù)據(jù)庫收錄的棉花數(shù)據(jù)所涉及研究方向：
發(fā)育調(diào)控類：玉米產(chǎn)量 葉發(fā)育 根發(fā)育 胚乳發(fā)育 胚芽發(fā)育 花藥發(fā)育 子房發(fā)育 組織發(fā)育 光合作用 雜種優(yōu)勢……
非生物脅迫類：干旱脅迫 淹水脅迫 寒冷脅迫 熱脅迫 鹽脅迫 低磷脅迫 氮脅迫 甘露醇脅迫 機械損傷應(yīng)答 蔗糖處理胚乳 種子中Zn積累 ……
生物脅迫類/免疫互作類：輪狀鐮刀霉菌侵染 禾谷鐮刀菌侵染 立枯絲核菌侵染 水稻黑條矮縮病毒侵染 蠕孢菌侵染 蟲害應(yīng)答 玉米葉斑病 吸脹冷害 ……
其他：ncRNA鑒定 轉(zhuǎn)錄因子鑒定 基因組組裝 標(biāo)記開發(fā) 遺傳進(jìn)化 雜種優(yōu)勢 線粒體功能研究 表觀遺傳……
文章思路
Wang M et al. ?Long noncoding RNAs and their proposed functions in fibre development of cotton (Gossypium spp.). ?New Phytol. 2015
1. 棉屬轉(zhuǎn)錄本組裝數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
1）海島棉葉、根、莖、花瓣、花藥、柱頭、開花期0天棉鈴、開花后10天棉鈴、開花后20天棉鈴共9個樣本的自測轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)
2）搜集SRA數(shù)據(jù)庫中，棉屬轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，共搜集得到154個來源于illumina平臺的棉屬轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。BMKCloud公共數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)搜集過程：進(jìn)入平臺公共數(shù)據(jù)模塊，輸入關(guān)鍵詞“Gossypium”，并按SRA項目編號進(jìn)行檢索，使用數(shù)據(jù)類型“transcriptome”進(jìn)行過濾，最終得到104個項目數(shù)據(jù)，可根據(jù)數(shù)據(jù)來源平臺在進(jìn)行進(jìn)一步手動過濾，最后一鍵保存數(shù)據(jù)至用戶賬號用于后續(xù)分析
2. 運行l(wèi)ncRNA_APP鑒定lncRNA
1）進(jìn)入BMKCloud APP界面，選擇lncRNA分析 平臺，打開任務(wù)投遞界面
2）分別從用戶目錄中導(dǎo)入棉屬轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)
3）選擇文庫類型
4）選擇海島棉參考基因組v1.0
5）選擇差異表達(dá)分析相關(guān)參數(shù)
6）任務(wù)提交運行
3. lncRNA _APP運行結(jié)果
4. lncRNA表達(dá)量特征分析
5. 棉纖維發(fā)育相關(guān)lncRNA分析（棉纖維起始相關(guān)）
1）隨機挑選20個傾向在海島棉棉鈴中高表達(dá)的lncRNA，通過RT-PCR觀察它們分別在lint纖維fuzz纖維均正常發(fā)育陸地棉野生株（TM-1、Xuzhou142、YZ1）、lint纖維fuzz纖維均缺失陸地棉突變株（XZ142WX、XinWX）、lint纖維正常發(fā)育fuzz纖維缺失陸地棉突變株（n2、GZnn、GZNn）的轉(zhuǎn)錄水平
2）結(jié)果發(fā)現(xiàn)，編號為LINC02在開花期0天左右轉(zhuǎn)錄水平在lint纖維正常發(fā)育株中顯著高于lint纖維缺失株；在開花期5天左右轉(zhuǎn)錄水平fuzz纖維正常發(fā)育株中顯著高于fuzz纖維缺失株；而上述兩個時間點分別為兩種棉纖維起始（initiation）時間點，因此，文章認(rèn)為編號為LINC02的lncRNA與棉纖維的initiation有關(guān)
6. 棉纖維發(fā)育相關(guān)lncRNA分析（棉纖維延伸、次級細(xì)胞壁生成階段相關(guān)）
1）為了鑒定與棉纖維“伸長”、“次級細(xì)胞壁生成”階段相關(guān)的lncRNA，對lncRNA組裝階段得到開花期10天與開花期20天的棉屬lincRNA（720個）與mRNA（6858個）進(jìn)行WGCNA分析，該分析可調(diào)用BMKCloud平臺小工具WGCNA來完成。
2）WGCNA分析共將上述基因劃分為17個模塊，其中模塊16與模塊12分別表現(xiàn)為D亞基因組、A亞基因組偏倚表達(dá)，模塊16也在oxidation -reduction生物途徑上有顯著 富集，這一途徑一般認(rèn)為與棉纖維的發(fā)育相關(guān)。
7. 棉纖維發(fā)育相關(guān)lncRNA分析（聯(lián)合miRNA數(shù)據(jù)分析）
1）下載海島棉纖維起始、伸長、次級細(xì)胞壁生成3個階段7個樣本的小RNA測序公共數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)SRA數(shù)據(jù)庫項目編號PRJNA284336。
2）使用上述公共數(shù)據(jù)鑒定海島棉中的microRNA及各自的前體序列。該步驟可將在BMKCloud平臺目錄下保存的PRJNA284336項目數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入BMKCloud 小RNA分析平臺 完成。
3）通過對小RNA前體序列與lncRNA序列進(jìn)行同源比對，根據(jù)比對結(jié)果判斷l(xiāng)ncRNA來源的microRNA，該步利用部署于BMKCloud平臺的BLAST小工具完成。
4）其中l(wèi)ncRNA來源的microRNA miR397，其靶基因LAC在木質(zhì)素合成過程中發(fā)揮了重要的作用，而一般認(rèn)為，microRNA的來源lncRNA對其合成有負(fù)調(diào)控作用，因此認(rèn)為miRNA397的來源lncRNA參與了棉纖維的發(fā)育過程。
