基于性腺全长转录组分析筛选金钱鱼雌雄差异表达基因及42Sp50表达调控研究

来源 :广东海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:clijunhan
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金钱鱼(Scatophagus argus)是一种杂食、暖水性中小型养殖鱼类,同时具备观赏和食用价值,是近年我国南方沿海地区池塘和网箱养殖的重点对象。金钱鱼野生种群资源正逐年减少,加快人工繁育迫在眉睫。金钱鱼雄鱼性成熟早于雌鱼的生理特点是阻碍其人工繁育规模化的障碍之一。开展对金钱鱼卵巢发育及相关调控机制的调控研究有利于加深认识金钱鱼生殖发育系统。本研究基于Oxford Nanopore Technologies(ONT)测序平台,对金钱鱼雌雄鱼成熟性腺进行全长转录组测序分析,筛选出与生殖相关的卵巢高表达基因42Sp50,并研究分析了它的表达模式与转录调控机制,最后探究了雌激素处理对金钱鱼42Sp50表达的影响。具体研究内容如下:1.金钱鱼性腺全长转录组分析利用纳米孔测序法对三雌三雄金钱鱼Ⅳ期精巢和卵巢进行全长转录组测序。经过去冗余后最终获得63000条unigene序列。预测金钱鱼性腺中的五种选择性剪切事件数量,其中外显子跳跃所占比例最高,平均可达34.35%,互斥可变外显子最少,平均为2.34%。雌雄鱼性腺中外显子跳跃和互斥可变外显子占比相似,精巢中内含子保留剪接占比高于卵巢,卵巢中5’剪接位点改变和3’剪接位点改变占比高于精巢。通过MISA预测到了27591个简单重复序列标记位点,其中单碱基重复最多,占43.58%。通过CPC、CNCI、CPAT和Pfam数据库预测到长链非编码RNA共4675条。预测到3033个转录因子,其中zf-C2H2家族转录因子最多,达683个。以Fold Change≥2且FDR<0.01作为筛选标准鉴定到3333个雌雄性腺差异表达基因,1269个为雄性高表达基因,2064个为雌性高表达基因。其中1646个差异表达基因分别注释到了51个GO分支中,1702个富集到KEGG的156个信号通路类别中。分离出4个金钱鱼e EF1A基因,包括在卵巢高表达的42Sp50。2.金钱鱼42Sp50的克隆、表达与转录调控研究根据全长转录组筛选出生殖相关且在卵巢中高表达的42Sp50基因序列,克隆其c DNA序列。42Sp50 ORF长1368 bp,编码455个氨基酸,其编码的蛋白质序列具有GTP结构域和EF-TU结构域。金钱鱼42Sp50氨基酸序列与大黄鱼(Larimichthys crocea)的同源性最高,与鲈形目鱼类聚为一支。脊椎动物的42Sp50共线性基因(Myc、Fam49b和Asap1)位置保守。金钱鱼42Sp50主要在卵巢中高表达,其中Ⅱ期卵巢中42Sp50表达量最高,推测42Sp50可能在金钱鱼早期卵巢中有重要作用。金钱鱼胚胎时期42Sp50表达量较低,表明42Sp50在胚胎时期可能不起作用。免疫组化结果显示金钱鱼42Sp50主要在Ⅰ和Ⅱ期卵母细胞细胞质中表达,表明42Sp50主要在早期卵母细胞细胞质中起调控作用。42Sp50临近基因的表达并未表现出卵巢高表达的性别二态性特征。42Sp50启动子序列只含一个Gp G岛,精巢,卵巢和肌肉中42Sp50启动子区间DNA甲基化程度都极低,推测DNA甲基化修饰不直接调控42Sp50基因表达。离体启动子分析发现Dmrt4在与Sf1或Foxh1存在的情况下能促进42Sp50启动子的转录。3.金钱鱼42Sp50作为卵母细胞标记在生产上的应用以浓度为300μg/g的E2投喂处理约2月龄的金钱鱼鱼苗90天,处理结束后投喂正常饲料,分别在8月龄和26月龄时取样。结果显示E2处理XY个体性腺中出现卵母细胞,表明其发生由雄向雌的性逆转。实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,q PCR)结果显示,与对照XY个体相比,42Sp50在性逆转XY个体卵巢中的表达显著上调,但仍显著低于对照XX个体卵巢。免疫组化结果显示,42Sp50在间性XY个体和性逆转XY个体的卵母细胞细胞质中表达。42Sp50表达只与生殖细胞类型有关,与遗传性别无关,可作为卵母细胞标记,在性逆转个体的组织学鉴定中应用。性逆转XY个体卵巢中42Sp50启动子DNA甲基化程度与对照金钱鱼性腺中的相似,表明E2投喂处理对42Sp50启动子DNA甲基化水平无影响。本研究丰富了金钱鱼转录组数据,揭示了性腺性别差异表达基因42Sp50的表达模式与调控机制,为深入研究金钱鱼卵巢的发育调节机制提供了基础数据。
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