氨胁迫下大鳞副泥鳅的转录组学分析和Rh糖蛋白基因表达变化

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大鳞副泥鳅(Paramisgurus dabryanus)是我国重要的经济水产养殖品种之一,研究发现其有较高的氨耐受性,但是其氨耐受机理尚未被阐明。本文从氨耐受能力、转录组学分析以及筛选基因调控三个方面探究大鳞副泥鳅对氨累积的生理响应,旨在为解析其耐氨机理提供理论依据。1本研究使用静水法测定大鳞副泥鳅的氨氮半致死浓度(Lethal concentration50%,LC50),直线内插法计算96 h总氨氮LC50234.13 mg/L,安全浓度为23.41mg/L。2对大鳞副泥鳅在空气和氨气暴露48 h后的鳃和肝脏组织进行转录组学分析。从空气暴露、氨暴露和对照组中获得47473424~56791496条高质量短读序(clean reads),组装成92658条拼接基因(unigene),平均长度为909 bp,N50为1787 bp。通过比较转录组分析,分别在气暴露和氨暴露后的大型泥鳅鳃和肝脏组织中检测到489/145和424/140个差异表达基因。此外,共鉴定出43个基因本体(Gene ontology,GO)功能和266条京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路。空气和氨暴露后,大鳞副泥鳅肝脏氨基酸代谢途径显著富集,表明大鳞副泥鳅通过增强氨基酸代谢来应对高外源性和内源性氨胁迫。此外,在空气暴露48 h后,大鳞副泥鳅鳃中几种氨转运蛋白(Rhesus(Rh)糖蛋白和水通道蛋白(Aquaporins,Aqps)的表达发生了明显变化,表明大鳞副泥鳅通过调节鳃中Rh糖蛋白和Aqps相关基因的表达来应对高内源性氨胁迫。3通过对转录组数据进行筛选,本研究得到了3条在组织中表达较高的Rh糖蛋白序列(Rhag,Rhbg,Rhcg),本研究对大鳞副泥鳅进行不同浓度的急性氨胁迫(NH4Cl浓度:低浓度组60 mmol/L,高浓度组80 mmol/L;暴露时间:0h,12 h,24 h,36 h,48 h,96 h)和慢性氨胁迫(NH4Cl浓度:低浓度组20 mmol/L,高浓度组40 mmol/L;暴露时间:7 d,14 d,21 d)处理,然后取其鳃和皮肤进行荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)检测Rhag,Rhbg,Rhcg mRNA在组织中的表达量变化,以研究Rh糖蛋白在大鳞副泥鳅应对氨累积中的作用。(1)急性胁迫鳃组织中,Rhag mRNA表达量随暴露时间延长先升高再下降,在浓度上高浓度组与低浓度组趋势相同;与对照组相比,暴露24 h、36 h时,高浓度组(80mmol/L)表达量显著高于对照组(P<0.05);暴露48 h、96 h时,高浓度组(80mmol/L)表达量显著低于对照组(P<0.05)。皮肤组织中,Rhag mRNA在各暴露时间点的表达量均显著低于对照组(P<0.05),高浓度组和低之间无显著性差异(P>0.05)。在鳃组织中,低浓度组(60 mmol/L)Rhbg mRNA表达量在各时间点与对照组相比均无显著变化(P<0.05),高浓度组(80 mmol/L)在暴露0~36 h内Rhbg mRNA表达量均显著高于对照组(P<0.05);暴露48 h、96 h时,高浓度组(80mmol/L)Rhbg mRNA表达量显著低于对照组(P<0.05)。在皮肤组织中,暴露36 h、48 h时,Rhbg mRNA表达量显著高于对照组(P<0.05)。在鳃组织中,低浓度组(60 mmol/L)Rhcg mRNA表达量随暴露时间延长呈现先下降再上升再下降的趋势,高浓度组(80 mmol/L)Rhcg mRNA表达量在时间上呈现上升后下降的趋势。低浓度组(60 mmol/L)Rhcg mRNA表达量在暴露48 h时表达量显著高于对照组(P<0.05),其他暴露时间点均显著低于对照组(P<0.05)。高浓度组(80 mmol/L)Rhcg mRNA表达量在暴露36 h时显著高于对照组(P<0.05),暴露96 h时显著低于对照组(P<0.05)。(2)慢性胁迫在鳃组织中,实验处理组Rhag mRNA表达量在暴露7 d时均显著低于对照组(P<0.05),暴露14 d和21 d时表达量与对照组无显著差别(P<0.05)。在皮肤组织中,高浓度组(40 mmol/L)和低浓度组(20 mmol/L)中表达量显著低于对照组(P<0.05)。在鳃组织中,高浓度组(40 mmol/L)和低浓度组(20 mmol/L)Rhbg mRNA表达量在暴露0~14 d中均显著低于对照组(P<0.05)。在皮肤组织中,暴露7 d和14 d时Rhbg mRNA表达量与对照组无显著差异(P<0.05),暴露21 d时表达量显著低于对照组(P<0.05)。高浓度组(40 mmol/L)和低浓度组(20 mmol/L)鳃组织中Rhcg mRNA在各暴露时间点的表达量均显著低于对照组(P<0.05)。在氨胁迫下,大鳞副泥鳅鳃组织中Rhag mRNA表达水平随氨胁迫时间出现升高后又下降的变化,在鳃和皮肤组织中Rhbg mRNA表达水平均随时间出现升高后下降的的变化,在鳃组织中Rhcg mRNA表达水平在高浓度组和低浓度组呈现不同的变化趋势,表明大鳞副泥鳅通过调整Rh糖蛋白基因表达来应对氨胁迫,Rh糖蛋白可能在大鳞副泥鳅氨代谢中发挥重要作用。
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