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虹鳟(Oncorhynchus mykiss),属鲑形目(Salmoniformes)鲑科(Salmonidae)大麻哈鱼属。虹鳟喜欢在清澈干净的冷水中生长,正常生长水温为12~18℃,超过24℃就会出现严重的组织损伤和免疫功能下降,因此,夏季高温环境是我国绝大部分地区虹鳟养殖的重要威胁之一。近年来,纳米硒(SeNPs)由于具有高生物利用率、强抗氧化性和低毒性受到研究人员的青睐,已在动植物中广泛应用。SeNPs可显著提高虹鳟肝细胞中热休克蛋白(HSPs)的表达、增强谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,清除活性氧(ROS),降低丙二醛(MDA)含量,能够有效缓解热应激引起的氧化损伤,增强细胞免疫力。然而,目前对于虹鳟抗热应激的具体机制还有所欠缺。为了进一步了解虹鳟抗热应激的生物学机制,通过转录组测技术,鉴定和分析非编码RNA和编码RNA的转录调控以及可变剪切(AS)等转录后调控。本研究以虹鳟原代肝细胞为研究对象,进行以下研究:1)虹鳟肝细胞中分别加入2.0μg/m L、3.0μg/m L、5.0μg/m L和8.0μg/m L SeNPs,培养时间为4 h、8 h、12 h、24 h和48 h,筛选出肝细胞培养最适SeNPs浓度和最佳培养时间;2)通过转录组分析lnc RNA靶基因以及靶基因和m RNA GO和KEGG功能富集,挑选与热应激有关的基因构建lnc RNA-mi RNA-m RNA的ce RNA调控网络;3)分析SeNPs对热应激肝细胞中可变剪切的影响。研究主要结果如下:1、细胞处理:虹鳟肝细胞中分别加入2.0μg/m L、3.0μg/m L、5.0μg/m L和8.0μg/m L SeNPs,培养时间为4 h、8 h、12 h、24 h和48 h。通过细胞活力、GSH-Px和SOD活性、MDA含量测定以及相关基因(包括GSH-P1、HSP10、HSP47、HSP60、HSP70a和HSP90β)表达量的测定,我们确定了在热应激(24℃)下,5.0μg/m L SeNPs为最适添加量,12 h为肝细胞最佳培养时间。此时肝细胞活力、GSH-Px和SOD活性最高,MDA含量最低,相关基因表达量最高。2、在上述实验基础上进行了转录组测序,利用RNA-Seq评估了5.0μg/m L SeNPs对热应激虹鳟肝细胞的抗热应激和免疫作用。预测了lnc RNA靶基因以及DElnc RNA靶基因和DEm RNA的主要功能。构建了lnc RNA-mi RNA-m RNA的ce RNA调控网络,筛选出了两条重要的调控关系对:MSTRG.49020.1-novel-m1198-5p-HSF1和MSTRG.36327.2-novel-m0156-5p-HSPA4。ce RNA网络中m RNA的KEGG富集分析显示,ncbi_110492689(hspa1b)、ncbi_110522488(HSP90a.1)、ncbi_110485392(dnajb1b)、ncbi_110520159(dnajc3a)和ncbi_100135840(HSPA5)等在内质网中蛋白质加工通路中明显富集(p<0.05)。HSP70家族基因(HSP70a、HSPa1b和LOC110533508)、IL1B、CACNA1、PDGFRB和RELB在MAPK信号通路中被富集(p<0.05)。此外,所有DEm RNA的KEGG富集通路显示,DEm RNA主要通过IL-17信号通路、MAPK信号通路以及NF-kappa B信号通路联合作用上调细胞因子来调控热应激。结果表明,SeNPs可以调节热应激和免疫相关基因的表达,提高虹鳟的热应激抵抗力以及免疫力。这也扩大了我们对SeNPs和HSPs协同抗热应激作用的理解,并有助于了解SeNPs在协同抗热应激中发挥的可能作用机制。3、通过转录组分析研究了SeNPs对热应激肝细胞中AS事件发生的潜在机制。GO富集显示,DEGs主要富集在RNA新陈代谢过程、细胞大分子代谢过程、基因表达、RNA拼接、磷酸转移酶活性、激酶活性以及转录辅助因子活性等GO过程;KEGG通路富集显示,磷脂酰肌醇信号系统、RNA运输、生长激素的合成、分泌和作用、赖氨酸降解以及胰高血糖素信号通路等被显著富集。其中磷脂酰肌醇信号系统与热应激有关。SeNPs添加到热应激肝细胞中,激活了磷脂酰肌醇信号系统以及粘着斑激酶-PI3K/Akt信号通路和钙离子通道,减弱热应激带来的炎症反应,增强抗热应激能力。这些发现表明,AS可能是虹鳟适应热应激环境的一个重要调节机制。