摘 要

基于杨生褐盘二孢菌的RNA-Seq数据和参考基因组序列，本研究采用De novo转录组组装和Genome-Guided转录组组装两种拼接策略构建杨生褐盘二孢菌的转录组，并利用组装质量评估工具(rnaQUAST)对各组转录组组装结果进行分析和评估。分析转录组组装结果并据此评估不同的拼接策略和不同拼接工具(rnaSPAdes，IDBA-Trans，Trinity，StringTie，Cufflinks，Strawberry）的效果。结果表明，在参考序列质量较高的情况下，Genome-guided转录组组装策略相对优于De novo转录组组装。

关键词：杨生褐盘二孢菌；RNA-Seq；转录组组装；De novo组装；Genome-guided组装

The transcriptome assembly of Marssonina brunnea based on RNA-Seq and genome sequence

ABSTRACT

Based on RNA-Seq data and reference genome, the M. brunnea transcriptome was constructed using two strategies: De novo transcriptome assembly and Genome-Guided transcriptome assembly. All the resulting transcriptome assemblies in the study were analyzed and evaluated by the quality assessment tool rnaQUAST. The effects of the two transcriptome assembly strategies and seven transcriptome assemblers (rnaSPAdes, IDBA-Trans, Trinity, Trinity-GG, StringTie, Cufflinks and Strawberry) on the assemblies were assessed according to the quality of these transcriptome assemblies. Genome-guided transcriptome assembly for organism with high-quality reference genome is relatively superior strategy to De novo transcriptome assembly.

Key words：Marssonina brunnea; RNA-Seq; transcriptome assembly; De novo assembly; Genome-guided assembly

目 录

目录

前言 - 1 -

1 文献综述 - 2 -

1.1 杨生褐盘二孢菌研究概况 - 2 -

1.2 二代高通量测序平台 - 2 -

1.3 RNA-Seq - 3 -

1.4 转录组 - 3 -

1.4.1 转录组概况 - 3 -

1.4.2 转录组组装 - 3 -

1.4.3 组装质量评估 - 5 -

1.5 研究的目的及意义 - 6 -

2 材料与方法 - 7 -

2.1 实验数据 - 7 -

2.2 实验工具 - 7 -

2.2.1 质量控制工具 - 7 -

2.2.2 De novo组装工具 - 8 -

2.2.3 Genome-guided组装工具 - 8 -

2.2.4 组装质量评估工具 - 9 -

2.3 实验方法 - 9 -

3 结果 - 10 -

3.1转录组数据与质量控制 - 10 -

3.2 De novo组装 - 11 -

3.2.1 rnaSPAdes - 11 -

3.2.2 IDBA-Trans - 12 -

3.2.3 Trinity - 12 -

3.3 Genome-guided组装 - 13 -

3.3.1 String tie - 13 -

3.3.2 Cufflinks - 13 -

3.3.3 Trinity(Genome-guided transcriptome assembly) - 14 -

3.3.4 Strawberry - 14 -

4 分析 - 16 -

4.1 De novo组装结果分析 - 16 -

4.2 Genome-guided组装结果分析 - 16 -

4.3 综合结果分析 - 17 -

致 谢 - 18 -

参考文献 - 19 -

前言

杨树黑斑病（杨树褐斑病）是杨树常见的一种发生于叶部的真菌性病害，该病可以导致感病杨树提前落叶和光合作用速率下降，进而影响杨树的生长和营养储备^[1]。该病害主要发生于杨树的叶片和叶柄，有时也为嫩梢、蒴果和果穗柄。病斑很小，直径在0.1mm与1 mm之间，因寄主不同而异，病斑颜色为黑色或褐色，中央有一乳白色黏质分生孢子盘。病斑常多数密生，或汇合成不规则形，甚至全叶变黑枯死。叶柄上病斑较大，中央也有分生孢子盘。

杨生褐盘二孢菌（Marssonina brunnea）是杨树黑斑病的主要病原菌之一，属半知菌亚门（Deuteromycotina）、腔孢纲（Coelomycetes）、黑盘菌目（Melanconiales）、盘二孢属（Marssonina）。杨生褐盘二孢菌(M. brunnea)在我国有着很广泛的分布范围，发现于除了新疆以外的大多数杨树栽培区^[2]。另外，该病原菌在欧洲、美洲、大洋洲以及亚洲都有发现。2012年，朱嵊等（Zhu et al）构建出52 Mb杨生褐盘二孢菌参考基因组^[8]。

RNA-Seq（RNA Sequencing，转录组测序），是利用二代高通量测序平台从组织或细胞中所有RNA反转录而成的cDNA文库获得转录本（mRNA）的Reads序列的技术。转录组组装是RNA-Seq数据生物信息学研究中的一个重要步骤。转录组组装却是一个与转录组测序相反的过程，利用这些短转录组Reads之间的Overlap（重叠部分）关系，将这些Reads序列整合在一起，重构原始转录本序列^[13]。转录组组装的质量将对后续的分析研究将产生一定的影响。现有的转录组组装技术主要有三大方向：De novo（Genome-independent）转录组组装，Genome-guided转录组组装，以及两者结合的组装方法，各自可以应用于不同的情况下，同时也具有不同的优缺点。

本研究拟通过De novo（Genome-independent）和Genome-guided两种方法，从杨生褐盘二孢菌RNA-Seq数据构建出一个高质量的参考转录组。本研究结果可以为杨树黑斑病鉴定的分子标记开发、杨生褐盘二孢菌致病相关基因的挖掘与克隆、和杨树抗病性状改良育种提供可靠的转录组数据。随着我们对杨生褐盘二孢菌致病机理理解的加深，我们在未来或许可以提出防治杨树黑斑病的有效手段。