转录组分析研究蝙蝠系统发育以及回声定位和冬眠的分子机制

发布时间：2017-12-19 04:31

  本文关键词：转录组分析研究蝙蝠系统发育以及回声定位和冬眠的分子机制

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【摘要】：蝙蝠属于翼手目,是哺乳动物中物种种类最多的类群之一,其一共包含了1100多种蝙蝠。传统的形态学分类将现存蝙蝠分为了大蝙蝠亚目与小蝙蝠亚目。大蝙蝠亚目中的蝙蝠具有良好的弱光视觉能力,而没有喉部发声回声定位能力,主要以水果或花蜜为食。然而,小蝙蝠亚目中蝙蝠的体型一般略小于大蝙蝠。该类蝙蝠的视觉能力比较弱,而具有极其发达的喉部发声回声定位能力,主要以昆虫为食。然而,最近的分子学证据将蝙蝠重新分为了Yinpterochiroptera与Yangochiroptera亚目。目前,关于这两种蝙蝠分类也都有研究工作报道。其实,蝙蝠一直被认为是非常奇特的一类动物。除了上面提到的回声定位能力,蝙蝠还具有主动飞翔和冬眠能力。这些表型性状使得蝙蝠具有较强适应环境的能力。因此,对这些性状形成的分子与遗传学基础进行研究,对于理解蝙蝠生物学有着重要的意义。本论文的研究工作主要基于新一代测序技术产生的转录组数据,探究了蝙蝠内部系统发育关系、回声定位以及冬眠能力形成的分子机制。本论文的第一部分是蝙蝠内部系统发育关系的研究。种系基因组学分析方法被证明是解决物种之间进化关系问题的一个非常有效的方法。在本次研究中,借助新一代测序技术,我们共产生了12个蝙蝠大脑组织的转录组数据,并基于此数据利用种系基因组学的方法试图解决蝙蝠内部进化关系的问题。最后,我们结合己发表的哺乳动物基因组序列构建了系统发育树。结果表明组学数据稳健地支持蝙蝠的‘"Yinpterochiroptera-Yangochiroptera "分类,这一结果也充分支持了先前的研究工作。本论文的第二部分是蝙蝠回声定位能力的分子机制研究。基因表达模式的差异是物种产生多样性的一个基本途径。内耳组织作为重要的听觉器官,其形态和生理过程在回声定位与非回声定位蝙蝠之间存在着差异性。在本次工作中,我们通过比较大足鼠耳蝠(喉部回声定位蝙蝠)和犬蝠(非回声定位蝙蝠)的内耳转录组探究了蝙蝠回声定位能力形成的分子机制。结果发现大足鼠耳蝠内耳组织中高表达的基因,参与了" cochlea morphogenesis"、" inner ear morphogenesis "和‘'sensory perception of sound"等生物过程。本论文的第三部分是蝙蝠冬眠能力的分子机制研究。我们在基因表达水平上探究了冬眠时期蝙蝠大脑的遗传学基础。通过比较马铁菊头蝠夏天活跃和冬天不活泼时期大脑的转录组,发现了1573个显著差异表达基因。有趣的是,在蝙蝠冬眠大脑中,这些基因可能参与了" metabolic suppression "、" cellular stress responses "和‘'oxidative stress "等生物过程。更重要的是,这些生物过程也被认为是冬眠时期蝙蝠大脑进行神经保护的生理基础。总之,我们在组学水平上对蝙蝠内部系统发育、回声定位以及冬眠能力的分子机制进行了初步的探究。另外,我们的工作为蝙蝠的比较基因组、功能基因的研究提供了宝贵的基因序列数据。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q953

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本文编号：1306921