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外来生物福寿螺(Pomacea spp.)已在我国入侵扩散约40年,对农业生产、生物多样性及人类身体健康造成巨大威胁。由于福寿螺种间形态近似,种内形态特征多变,基于形态特征鉴别种类十分困难。近年来,随着分子生物学技术的发展,基于线粒体12S-16S r DNA及线粒体COI分子序列,揭示了我国福寿螺种群中包含小管福寿螺(P.canaliculata)、斑点福寿螺(P.maculata)和隐秘福寿螺(P.occulta)三个种。外界温度是影响福寿螺存活、生长、发育和繁殖的重要因素,其中,福寿螺对低温胁迫的适应性是其向高纬度低温地区扩散的生物学基础。目前对福寿螺低温耐受力的研究主要集中在生理生化和HSPs表达差异研究,缺乏对福寿螺响应低温胁迫的分子机制的系统研究。明确低温胁迫下福寿螺耐受力的分子机理,将有助于理解福寿螺的生态适应性机制以及近缘种间的入侵适应性差异,并对制定科学的防控措施提供理论指导。本研究通过基因家族全基因组鉴定的方法对小管福寿螺中的HSP基因超家族成员进行了全面鉴定和分析,并通过实时荧光定量PCR技术比较温度胁迫下三种入侵性福寿螺(小管福寿螺、斑点福寿螺和隐秘福寿螺)不同组织中HSP基因的表达模式,在明确三种福寿螺存在耐温胁迫差异的基础上,进一步对不同低温胁迫下三种福寿螺进行转录组测序分析,挖掘与低温耐受性相关的基因,深入探明了福寿螺耐低温胁迫的分子机理及三个近缘种间低温耐受性的差异。研究结果如下:一、小管福寿螺全基因组中HSP基因家族的鉴定和分析通过Giga science数据库下载已发表的小管福寿螺的全基因组数据,使用Blastp软件比对、ir-HSP网站验证和Pfam数据库蛋白结构域分析,对小管福寿螺的HSP(Pcan HSP)基因超家族成员进行全基因组鉴定。本研究中共鉴定出42个HSPs基因,包括3个HSP90、13个HSP70、1个HSP60、13个HSP40、12个HSP20和1个HSP10基因。与福寿螺所在瓶螺科的3个近缘种相比,小管福寿螺的HSPs基因超家族成员最多。系统发育关系、基因结构和保守基序分析表明,同一家族的HSPs具有密切的系统发育关系、相似的基因结构和基序排列。基因复制分析表明,Pcan HSP基因家族中有两组串联重复基因,包括Pcan HSP70-6和Pcan HSP70-7在Chr07号染色体上,Pcan HSP20-5、Pcan HSP20-6、Pcan HSP20-7、Pcan HSP20-8和Pcan HSP20-9在Chr10号染色体上均为串联重复序列。此外,基于已发表的转录组测序数据对正常温度下Pcan HSPs在小管福寿螺中的表达模式分析表明,不同组织间Pcan HSPs的表达模式不同。以上结果为进一步研究福寿螺HSPs在不同环境应激下的功能提供了基础信息。二、温度胁迫下三种入侵性福寿螺HSPs基因的表达模式为了分析三种入侵性福寿螺(小管福寿螺、斑点福寿螺和隐秘福寿螺)物种间HSPs表达模式的差异,根据已有的研究通过实时荧光定量PCR技术分析Pcan HSP90-1、Pcan HSP70-4和Pcan HSP70-6基因在低温(9℃)和高温(36℃)处理下三种福寿螺的肝胰腺、肾脏、鳃和腹足中的表达模式。结果显示,在高温胁迫下,Pcan HSP70-4和Pcan HSP70-6在小管福寿螺和斑点福寿螺的不同组织中的表达水平均显著升高,而Pcan HSP90-1仅在小管福寿螺的不同组织中显著升高。高温胁迫下检测的Pcan HSP基因在三种福寿螺不同组织中均显著升高,而在低温胁迫下表达量变化不明显。与斑点福寿螺和隐秘福寿螺相比,高温胁迫下小管福寿螺不同组织中Pcan HSP的表达水平最高,因此,小管福寿螺具有更高的耐温胁迫的潜在能力。三、低温胁迫下三种入侵性福寿螺的转录组分析为了进一步分析小管福寿螺、斑点福寿螺和隐秘福寿螺耐低温胁迫的分子机制,本研究对25℃未处理(A)、10℃低温驯化处理(B)和0℃低温驯化后冷激处理(C)的三种福寿螺的肝胰腺组织进行了转录组测序。以已发表的小管福寿螺全基因组(Gen Bank编号:PRJNA427478)为参考基因组,进行基因的表达定量和差异基因筛选,共得到9343个差异表达基因。分别对不同低温胁迫下三种福寿螺的差异基因进行GO和KEGG富集分析,并重点分析了A vs B和B vs C之间的差异基因。结果显示,Ras信号途径、Hippo信号途径、Toll样受体信号途径和Hedgehog信号途径与福寿螺的低温耐受性有重要联系。进一步对三种福寿螺中关键低温耐受相关差异基因的分析发现,热休克基因和抗氧化酶基因,以及甘油脂代谢通路中的三酰基甘油脂肪酶基因在福寿螺响应低温胁迫中起着关键的作用,并且Pcan HSPs基因在低温胁迫下小管福寿螺与隐秘福寿螺中的表达模式相似,这可能与福寿螺物种间耐受温度胁迫的生物学特性有关。