大刺鳅线粒体基因组及基于转录组的免疫基因发掘

发布时间：2020-07-01 22:09

【摘要】：大刺鳅(Mastacembelus armatus)隶属于硬骨鱼纲Osteichthyes,合鳃鱼目Synbranchiformes,刺鳅科Mastacembelidae,主要分布于热带和亚热带河流与湖泊。大刺鳅的肌肉蛋白质含量高,氨基酸种类丰富,是一种广受消费者喜爱的优质食用鱼类。近年来,由于过度捕捞及水生态环境恶化,野生大刺鳅资源逐渐减少,而大刺鳅人工养殖在广西、广东以及福建等省蓬勃发展起来。当下人们对大刺鳅的研究主要集中在生物学、生理学和遗传学领域,关于大刺鳅线粒体和转录组方面的研究还比较少。本研究基于Sanger测序方法成功地对大刺鳅及其近源种红纹刺鳅(Mastacembelus erythrotaenia)线粒体基因组进行绘制,并进一步分析了其序列组成及系统发育信息;另外,基于Illumina测序技术,对大刺鳅感染维氏气单胞菌前后脾脏组织进行转录组测序分析,获得了大量的功能基因和分子标记信息。通过比较感染前后大刺鳅脾脏的基因表达量信息,获得了大量差异表达基因。基于转录组分析,还筛选得到多条TLRs基因。主要结论如下:1.红纹刺鳅和大刺鳅线粒体DNA全长分别是16493 bp和16487 bp,均由13个蛋白质、22个tRNA、2个rRNA和一个控制区基因组成。除了COI基因,其他12条蛋白编码基因均以ATG为起始密码子。系统发育分析表明大刺鳅和其他刺鳅聚为一支,说明它们亲缘关系较为相近。中华刺鳅(Sinobdella sinensis)和长吻棘刺鳅(Mastacembelus aculeatus)聚为一支,并且它们线粒体碱基组成差异很小,推测它们为同一物种。基于多条刺鳅科及合鳃鱼科线粒体11种蛋白编码序列构建的系统发育树显示刺鳅科与合鳃鱼科聚为一支,支持了刺鳅科属于合鳃鱼目的观点。2.通过对大刺鳅脾脏组织进行转录组测序,共得到了110,328多条unigenes,总的GC含量为44.42%。其中有27,098条unigenes能被公共蛋白数据库NR,Uniprot,KEGG和KOG注释。注释到GO中的uningenes被分到47个功能分类中,另外15,219条unigenes被成功归纳到KOG的25个功能分类中,16,523条unigenes被注释到387条KEGG信号通路中。3.差异比较分析结果表明,有1278条显著差异表达的unigenes,其中767条基因上调表达,511条unigenes下调表达。对这些显著差异表达的unigenes进行GO分析,结果显示这些unigenes被富集到43个GO条目中,其中有6个显著富集的条目,分别是细胞外区域部分、免疫系统过程、刺激反应、多生物过程、运动和分子功能调节。KEGG分析结果表明,显著富集的代谢通路有16条,均为免疫相关信号通路,如细胞因子受体相互作用、Toll样受体信号通路、HTLV感染和肿瘤坏死因子信号通路等。4.基于转录组分析结果,本研究成功筛选出11条大刺鳅TLR基因cDNA序列,包括TLR2、TLR3、TLR5M、TLR5S、TLR7、TLR8、TLR9、TLR14、TLR21、TLR22和TLR23,其中只有TLR21和TLR23包含不完整的编码区。SMART结构域预测结果显示,除TLR5S,TLRs基因均由多个LRR,一个跨膜和一个TIR结构域组成。系统发育分析表明大刺鳅TLR基因与其他硬骨鱼类序列同源性较高。组织表达量检测结果表明,多数TLR基因在脾脏和鳃这两个重要的免疫器官中表达最高。气单胞菌感染后,大刺鳅多数TLR基因表达发生下调,仅TLR5S基因表达量上调数十倍。基于PAML位点模型的正选择分析结果表明鱼类TLR2、TLR5M、TLR5S、TLR7、TLR8、TLR9、TLR14和TLR22均受到正选择作用。
【学位授予单位】：中山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S917.4
【图文】：

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大刺鳅外形图

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实验技术路线图

【参考文献】