玫瑰高原鳅体色白化的遗传学基础研究

发布时间：2020-07-16 22:33

【摘要】：作为长期生活在黑暗环境中的洞穴鱼类,同其他报道中的洞穴鱼类一样,玫瑰高原鳅(Triplophysa rosa)拥有退化的眼睛和白化的体色。然而,当其在自然光照条件下人工饲养7~14天时,大约有50%的个体全身(除腹部外)出现了黑色的条纹,而其它个体仍保持完全白化的体色。这种现象表明,在适应黑暗环境的过程中,玫瑰高原鳅仍然拥有合成黑色素的能力,与其他报道中的洞穴鱼类不同,究其原因可能是与玫瑰高原鳅新近起源有关。探讨玫瑰高原鳅体色白化的遗传学基础对于揭示洞穴生物在适应黑暗环境时体色白化的过程具有重要的理论意义。本研究的主要目的为以下2个方面:(1)利用转录组测序技术探究玫瑰高原鳅体色白化的遗传学基础;(2)探讨体色相关基因在适应性演化中的作用。本论文的研究主要分为两部分:(1)基于转录组学的玫瑰高原鳅体色白化的遗传学基础研究;(2)基于玫瑰高原鳅转录组测序预测的tyrp1基因分析。主要实验结果为:(1)6个玫瑰高原鳅个体包括大脑和皮肤组织共12个样本,利用Hiseq2500进行转录组测序后得到79.12Gb的Clean Reads,各样品数据量均超过6Gb,平均Q30大于92.85%;利用Trinity软件进行de novo组装后得到291,122条Unigene,N50为2,308,回比率大于81%,表明组装完整性较高;96,689条Unigene在COG、GO、KEGG、KOG、Pfam、Swissprot和nr等数据库中获得有效注释信息。(2)体色差异的玫瑰高原鳅的皮肤组织之间共有244个差异表达基因(differently expressed gene,DEG),在有明显黑色素沉积的玫瑰高原鳅中,177个基因表达上调,67个基因表达下调。共155个DEG注释到Gene Ontology(GO)中,130个注释到分子功能(Molecular function),102个注释到细胞组分(Cellualr Component),113个注释到生物学过程(Biological Process),包含了355个GO terms,其中分别富集到GO功能最多的为ATP binding(n=22),intergral component of membrane(n=22),regulation of transcription DNA-templated(n=10);128个DEG注释到KEGG通路中,前10个通路分别为钙离子信号通路(Calcium signaling pathway)、RNA转运(RNA transport)、MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、碳代谢(Carbon metabolism)、紧密连接(Tight junction)、RNA降解(RNA degradation)、内质网蛋白加工(Protein processing in endoplasmic reticulum、)、心肌收缩(Cardiac muscle contraction)、氨基酸的生物合成(Biosynthesis of amino acids)和精氨酸和脯氨酸代谢(Arginine and proline metabolism)。(3)黑色素合成相关的MAKP信号通路中dusp6、hspa5、map2k4和mef2c基因在体色白化与有明显黑色素沉积的玫瑰高原鳅皮肤组织之间存在显著性差异表达(p0.01),在有黑色条纹的玫瑰高原鳅皮肤中dusp6和map2k4表达上调,hspa5和mef2c表达下调,暗示着MAPK信号通路及通路中的dusp6、hspa5、map2k4和mef2c基因与玫瑰高原鳅体色的白化或许存在一定关系。(4)基于玫瑰高原鳅转录组数据与其未发表的基因组数据,预测出黑色素合成相关基因tyrp1有7个外显子,并且其在皮肤中存在TX-1和TX-2两个可变剪接,长度分别1,596 bp和1,521 bp,剪接发生在TX-1的第1,237~1,335bp,其第6个外显子的3’端。玫瑰高原鳅皮肤中预测的TX-1的第6个外显子中存在一个提前终止密码子“TAA”,位于TX-1氨基酸序列的第417位氨基酸(C417N),并且能够在白化和黑色素沉积的玫瑰高原鳅中转录,无显著性差异(p0.1)。推测该终止密码子并未影响tyrp1基因的转录。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S917.4
【图文】：

玫瑰,自然光照,体色

西南大学硕士学位论文具有典型的洞穴适应性特征。然而在玫瑰高原鳅中存在着体色上的差异（有明显色素沉积和没有明显色素沉积），表明其在适应黑暗环境的过程中仍保存着自我合成黑色素的能力，这或许与其新近起源有关。并且这种体色差异形成的主要原因并非光照因素和性别因素，因此我们推测遗传因素或许是造成其体色差异的主要原因之一。此前并未见到关于玫瑰高原鳅体色白化遗传学基础的研究报道。本研首次利用转录组测序技术在转录水平上比较玫瑰高原鳅种群内体色差异，探讨其体色白化的遗传学基础，为玫瑰高原鳅提供基础研究资料，同时更进一步了解适应性演化的遗传机制。综上所述，本研究的主要目的包括以下 2 个方面：（1）利用转录组测序探究玫瑰高原鳅体色白化的遗传学基础；（2）探讨体色相关基因在玫瑰高原鳅适应性演化中的作用。

长度分布,转录组,玫瑰,长度分布

图 2-1 玫瑰高原鳅转录组测试数据总体 Unigene 长度分布。Fig. 2-1 The length distribution of the total Unigenes in the RNA-seq data of 12T. rosa samples.

密度分布,转录组,数量统计,玫瑰

瑰高原鳅转录组测序数据中 SNP 数量统计。本 SNP 密度分布，横坐标为 SNP 密度，即每 Kb 基因序列上的 SNP 数目；纵。B：横坐标代表 SNP 类型；纵坐标代表 SNP 数量；紫色、绿色、红色和黑玫瑰高原鳅和黑色素沉积玫瑰高原鳅皮肤中各类型 SNP 数量。mmary of SNP of T. rosa.sity distribution of 12 samples, abscissa represents the number of genes, ordinate rers of SNP in per Kb. B: abscissa represents Types of SNP, ordinate represents the nd black represent brains, skins, skins of the albino and the melanin-pigmented T. ro

【参考文献】