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海湾扇贝(Argopectenirradians),属瓣鳃纲,异柱目,扇贝科,扇贝属。又称大西洋内湾扇贝。海湾扇贝原产于美国东海岸,1982年由张福绥引进中国,并作为一种优质海水养殖品种进行大规模的养殖,由于该扇贝生长快,养殖周期短,温度耐受范围广(-1-31℃),成为我国北方重要的经济养殖品种。但是,长期的近亲繁殖,使扇贝种质严重退化,生活力大大降低,加之海区的严重污染,势必产生大批死亡现象。最新研究报道发现,有部分的贝类育苗厂的亲贝在冬季迁移至保温车间进行种贝育肥之前,发生了不同程度亲贝低温死亡现象,甚至部分亲贝几乎全军覆灭,给养殖户的育苗生产造成了非常大的损失,严重影响了育苗工作的进行,与此同时,给我国贝类养殖业的健康持续发展,带来了严重的影响。另外,据扇贝养殖和研究单位反映,养殖扇贝在夏季高温期大批死亡现象也经常发生。为了扇贝养殖业的健康可持续发展,必须解决扇贝的越冬和度夏问题。因此,研究海湾扇贝高低温响应的分子机制能更好的分析其耐受机制以及开发提高扇贝存活率的策略。 本文利用已有的海湾扇贝材料作为实验研究对象,利用高通量测序技术,分别构建了海湾扇贝的低温胁迫组、高温胁迫组和常温对照组的转录组文库,共获得666157962条高质量序列,其中,大约86.9%的序列被成功的对比到参考基因组上。对海湾扇贝进行高低温胁迫前后的转录谱分析,并对差异表达基因进行鉴定分析,探讨海湾扇贝耐受温度胁迫的生物学机制,为后续生物信息学分析及海湾扇贝耐寒、耐热关键基因的发掘及耐温机制的揭示提供研究基础和帮助。 1.海湾扇贝对低温胁迫响应的转录组分析 海湾扇贝低温胁迫后2h和12h的肌肉基因表达谱结果显示,低温胁迫2h后的肌肉中,差异表达的基因共有3819个,低温胁迫12h后的差异表达基因共有6639个,研究结果发现,温度胁迫主要通过影响海湾扇贝的免疫系统来影响其生理状态。根据GO富集和KEGG通径分析,筛选出部分与免疫应答相关的差异表达基因,它们进一步被分成个8个子类,包括:热休克蛋白,补体系统,细胞骨架重排,细胞凋亡,细胞因子,抗原识别和呈递,吞噬作用和防御以及抗氧化基因。 2.海湾扇贝高温胁迫响应的转录组分析 海湾扇贝高温胁迫2h后的肌肉中,差异表达的基因共有558个;高温胁迫12h后的差异表达基因共有612个。基于GO注释和已有的参考文献和途径分析,本研究将这些差异表达基因分为四类,其中免疫防御、细胞凋亡和抗氧化、抗原识别以及细胞骨架重排相关的基因参与了免疫反应。 3.温度胁迫响应相关KEGG通路的关联分析 为进一步了解海湾扇贝温度胁迫的耐受机制,分别对海湾扇贝高温胁迫后和低温胁迫后的KEGG通路进行关联分析,发现低温胁迫下特异表达基因主要富集到磷脂酰肌醇、溶酶体、Notch等信号通路,高温胁迫下特异表达的基因主要富集到糖酵解、吞噬体、花生四烯酸等通路。通过对这些基因和通路的研究,初步探讨了海湾扇贝耐温度胁迫的分子机制,为后续海湾扇贝的免疫研究和抗寒、耐热分子选育提供一定的基因资源。