基于mRNA转录和调控水平研究中国蛤蜊对镉胁迫的响应

发布时间：2020-11-09 12:47

　　 中国蛤蜊(Mactra chinensis)是一种重要的经济贝类,主要分布于我国的辽宁、山东等省份。近些年来,中国蛤蜊生存环境的不断恶化以及过度捕捞,造成中国蛤蜊野生资源缺乏,种质资源退化。我们利用Illumina平台的Hi-seq 2000和2500对中国蛤蜊鳃的mRNA转录组和microRNA转录组进行测序。运用荧光定量和EcoTM实时荧光定量分析功能基因和microRNA的表达量。结果显示:对中国蛤蜊mRNA转录组测序一共获得了399,000,000条raw reads,经过数据除杂、拼接等数据处理,得到100,839条转录本和56,712条unigenes,其中21,305条unigenes通过与NCBI数据库比对获得了注释。通过实时荧光定量PCR,找到6个功能基因具有显著性的差异表达,其中热激蛋白22(heat shock protein 22,Hsp22)和细胞色素450(cytochrome P450,CYP450(2C31))在低浓度Cd刺激下被抑制,在高浓度时被诱导;硫氧还蛋白过氧化物酶(thioredoxin peroxidase,TPx-A),谷胱苷肽过氧化物酶(glutathione peroxidase A,GPA)以及谷胱甘肽过氧化物酶1(GPA 1)和Mn超氧化物歧化酶(Mn superoxide dismutase gene,MnSOD)在任何浓度的镉离子刺激下的表达量都是降低的。这些基因表达量的变化说明这6个基因和环境胁迫有关。对中国蛤蜊microRNA转录组测序,对照组获得了14,415,256条clean reads,实验组获得了15,570,111条clean reads。在这些reads中一共存在14,584,077 sRNA,这包括对照组的1,306,643条sRNA和实验组的772,379条sRNA和实验组和对照组共有的12,505,055条sRNA。在这些sRNA中一共有1,898,035条unique sRNA,包含对照组的1,039,738 unique sRNA,实验组的670,438 unique sRNA和对照组和实验组共有的187,859 unique sRNA。这两个sRNA文库的片段的长度分布是相似的,大部分的sRNA长度分布在26-27 nt。在对照组文库中最丰富的片段长度是27 nt,其次是28 nt,26 nt和23 nt。在实验组文库中,数量最丰富的片段长度是26 nt,其次是27 nt,28 nt和23 nt。经过对序列前体以及结构特征的分析,发现这两个组中一共有50个miRNA,其中已知的是38个,新发现的是12个。通过差异表达分析,有5个miRNA基因的表达量都是上调的,并且具有显著性差异;其他的45个mi RNA中,17个表达量是降低的,28个的表达量是升高的,但是变化都不显著。总之,miRNA参与中国蛤蜊响应镉离子刺激的过程。把这50个序列与中国蛤蜊转录组进行比对,一共找到了542个靶基因。这5个具有表达差异的基因一共比对到11个靶基因,把这11个靶基因与NCBI数据库比对,4个靶基因在COG中得到注释,1个靶基因在GO中得到注释,6个靶基因在KEGG中得到注释,11个靶基因在nr数据库中得到。比对到的基因中,包括泛素蛋白连接酶E3,Wnt信号通路,G蛋白信号调控等。
【学位单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S917.4
【部分图文】：

表 2-2 Clean reads 组装结果统计Table 2-2 Statistics of clean reads assembly results.Contigs Transcripts Unigenes Unigene ORF序列总数 4,206,190 100,839 56,712 56,489总长度 (bp) 221,116,278 81,133,220 38,009,089 20,656,67N50 长度 (bp) 49 1,302 997 894Mean 长度 (bp) 52.57 804.58 670.21 365.68注：N50 长度：所有序列碱基总和的 50%所在的序列长度Notes: N50 length: the length of sequence whose one or more bases constructed part of 50% of total banumber of all sequences.

表 2-3 中国蛤蜊注释基因数统计Table 2-3 Statistics of Unigenes annotation.14,275 条序列一共比对到 76 种软体动物，其中有双壳纲（10,555 序列比对到 48 个种），腹足动（3,690 条序列比对到 19 个种），头足类（27 条序列比对到 8 个种），石鳖（3 条序列比对到 1 个种在属于双壳纲的 48 个种中（图 2-2），属于翼形亚纲的长牡蛎提供了最多的可查资源[83]，所以中国蜊转录组中可以与长牡蛎比对到的序列达到 10,237 条，占总的注释基因的 0.48；其次是菲律宾蛤仔（条序列）和紫贻贝（36 条序列）。Annotated databases All sequence ≥300 bp ≥1000 bpCOG 5,400 4,665 2,430GO 8,025 6,259 2,646KEGG 6,676 5,526 2,649Swissprot 12,444 10,636 5,392nr 21,172 16,879 7,068All 21,305 16,961 7,076

GO 被用来分析不同表达基因的功能性的丰度，这些组装的序列被分到三个组中：生物过程，分功能和细胞组分（图 2-3）。在 56,712 条 unigenes 中，有 39,378 序列在 GO 数据库得到比对，其中 18,（46.58%）属于生物过程，11,291（28.67%）属于细胞组分，9,745（24.75%）属于分子功能。在生过程中，代谢过程（4,748 条）和细胞过程（4,207 条）的 unigenes 序列是最多的，其中对刺激有响应有 1,097 条；对于细胞组分，细胞部分基因是最多的（2,482 条），其次是细胞（2,450 条）。对于分功能，最多的分类是催化活性（catalytic activity）基因（4,306 条）和 binding 基因（3,910 条）。
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本文编号：2876454