鼹科长吻鼩鼹和库氏长吻鼹的首次转录组分析
发布时间：2021-07-14 00:37
现生的鼹科动物分布于欧亚大陆和北美大陆,包括54种已知物种。鼹科动物有丰富的生态类型,是研究适应性进化的较好模型。本研究通过二代测序的方法分别获得了长吻鼩鼹和库氏长吻鼹两个物种心脏和肺脏以及脾脏和肺脏的转录组数据。这两个物种分别代表了分布于中国西南部、缅甸北部的没有特化的原始类群鼩鼹亚科以及高度适应地下生活的鼹亚科鼹族。我们首次报道了库氏长吻鼹在中国的分布。通过从头拼接,分别获得长吻鼩鼹和库氏长吻鼹197 092个和225 956个转录本,以及125 427个和94 023个unigene。通过与GenBank中的基因组注释文件比对,得到鼹科物种同源基因家族8 376个,及鼹科鼩鼱科同源基因家族8 114个。差异表达基因的各组织高表达基因中均找到10个以上组织特异性基因。然而BUSCO分析确定完整单拷贝基因在两个物种中分别为43.0%和56.6%,提示死亡后mRNA迅速降解并影响转录组拼接。比较两个物种肺部基因的表达差异发现库氏长吻鼹335个相对高表达的基因,其中包括HMGB1、HSPD1、SF3B1、COL3A1、SUMO1和JUNB等,已有报道表明上述基因可能与低氧或高海拔适应有关...
【文章来源】：兽类学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
长吻鼩鼹、库氏长吻鼹、星鼻鼹以及普通鼩鼱的直系同源蛋白质家族比较
长吻鼩鼹和库氏长吻鼹的转录本分别得到29 129个和23 881个GO注释(图2)。在长吻鼩鼹细胞定位(Cellular Component)的注释中细胞(cell GO:0005623)和细胞组分(cell part GO:0044464)分别为88.2%和87.9%。在分子功能类型(Molecular Function)的注释中,蛋白结合(binding GO:0005488)所含比例最高(74.6%)。在生物学过程类型的(Biological Process)注释中,细胞过程(cellular process GO:0009987)所含比例最高(81.8%)。库氏长吻鼹转录组的注释结果的细胞定位功能类型中细胞(cell GO:0005623)和细胞组分(cell part GO:0044464)分别为87.9%和87.6%;在分子功能类型中,蛋白结合(binding GO:0005488)所含比例最高(75.2%);在生物学过程注释的转录本中,细胞过程(cellular process GO:0009987)所含比例最高(81.7%)。2.5 组织和物种差异表达基因
鼹科物种的适应性非常广泛,除了最原始的地表生活的类型,演化出多种生态适应型。例如为了适应地下的低氧环境,真鼹类的血红蛋白基因也发生多拷贝事件(Campbell et al., 2010); 为适应半水生生活,星鼻鼹的肌红蛋白也通过基因突变,在蛋白表面形成正电荷氨基酸基团()。有文献报道鼹类的触觉非常发达(),与触觉相关的大脑皮层可以占到大脑的52%(),大脑皮层功能的改变显然与基因表达的时空调控有关。转录组测序可以快速获取上述遗传和组织特异性的基因差异表达信息。本研究首次对适应性低的鼩形鼹以及高度适应地下生活的库氏长吻鼹的转录组进行转录组测序,这些数据为以后分析鼹科不同物种适应性特征的产生,以及同一物种不同地理种群对不同微环境的适应性的原因提供重要的第一手资料。同源基因序列的分析中我们找到4个物种8 114个同源基因(图1),同源基因的数目接近甚至优于以前的报道(Lan et al., 2018; Moreno-Santillán et al., 2019a),说明在没有参考基因组情况下进行从头组装获取转录组序列的方法可行。表达差异基因分析的结果中,每个样品均找到了该组织应有的特异性表达基因(附录1),说明从头组装转录组的组织特异性良好,并没有明显的污染。然而BUSCO的结果显示有约22%～30%的基因缺失,约20%～26%的基因没有找到完整的开放阅读框(表2),说明个体在死亡之后mRNA迅速降解。尽管有文献报道可以从死亡的野生动物中获得转录组数据(Hoffman et al., 2013),但我们的结果显示对于小型哺乳动物而言,转录组的降解速度对后续的数据拼接有较大的影响。另一方面mRNA降解对基因表达分析的影响相对较小。如上文所述,每个组织的特意性高表达基因都能被找到,此前的研究也发现降解样品和非降解样品中基因表达高度一致(Adiconis et al.,2013)。
本文编号：3283043
【文章来源】：兽类学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
长吻鼩鼹、库氏长吻鼹、星鼻鼹以及普通鼩鼱的直系同源蛋白质家族比较
长吻鼩鼹和库氏长吻鼹的转录本分别得到29 129个和23 881个GO注释(图2)。在长吻鼩鼹细胞定位(Cellular Component)的注释中细胞(cell GO:0005623)和细胞组分(cell part GO:0044464)分别为88.2%和87.9%。在分子功能类型(Molecular Function)的注释中,蛋白结合(binding GO:0005488)所含比例最高(74.6%)。在生物学过程类型的(Biological Process)注释中,细胞过程(cellular process GO:0009987)所含比例最高(81.8%)。库氏长吻鼹转录组的注释结果的细胞定位功能类型中细胞(cell GO:0005623)和细胞组分(cell part GO:0044464)分别为87.9%和87.6%;在分子功能类型中,蛋白结合(binding GO:0005488)所含比例最高(75.2%);在生物学过程注释的转录本中,细胞过程(cellular process GO:0009987)所含比例最高(81.7%)。2.5 组织和物种差异表达基因
鼹科物种的适应性非常广泛,除了最原始的地表生活的类型,演化出多种生态适应型。例如为了适应地下的低氧环境,真鼹类的血红蛋白基因也发生多拷贝事件(Campbell et al., 2010); 为适应半水生生活,星鼻鼹的肌红蛋白也通过基因突变,在蛋白表面形成正电荷氨基酸基团()。有文献报道鼹类的触觉非常发达(),与触觉相关的大脑皮层可以占到大脑的52%(),大脑皮层功能的改变显然与基因表达的时空调控有关。转录组测序可以快速获取上述遗传和组织特异性的基因差异表达信息。本研究首次对适应性低的鼩形鼹以及高度适应地下生活的库氏长吻鼹的转录组进行转录组测序,这些数据为以后分析鼹科不同物种适应性特征的产生,以及同一物种不同地理种群对不同微环境的适应性的原因提供重要的第一手资料。同源基因序列的分析中我们找到4个物种8 114个同源基因(图1),同源基因的数目接近甚至优于以前的报道(Lan et al., 2018; Moreno-Santillán et al., 2019a),说明在没有参考基因组情况下进行从头组装获取转录组序列的方法可行。表达差异基因分析的结果中,每个样品均找到了该组织应有的特异性表达基因(附录1),说明从头组装转录组的组织特异性良好,并没有明显的污染。然而BUSCO的结果显示有约22%～30%的基因缺失,约20%～26%的基因没有找到完整的开放阅读框(表2),说明个体在死亡之后mRNA迅速降解。尽管有文献报道可以从死亡的野生动物中获得转录组数据(Hoffman et al., 2013),但我们的结果显示对于小型哺乳动物而言,转录组的降解速度对后续的数据拼接有较大的影响。另一方面mRNA降解对基因表达分析的影响相对较小。如上文所述,每个组织的特意性高表达基因都能被找到,此前的研究也发现降解样品和非降解样品中基因表达高度一致(Adiconis et al.,2013)。
本文编号：3283043
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