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长牡蛎(Crassostrea gigas),俗称太平洋牡蛎(Pacific oyster),隶属于软体动物门(Mollusca)。长牡蛎糖原含量是一种重要的经济性状,在不同个体间存在差异,主要受遗传因素和环境因素(如:饵料、季节、温度和盐分等)的影响。本研究分别对养殖于山东日照同一海域的高糖原含量家系和低糖原含量家系(RZGH vs RZGL),以及同一高糖原家系养殖在山东日照和烟台崆峒岛海域产生高、低糖原含量的两种性状(RZGH vs KTDGL)的长牡蛎性腺为研究对象。分别对其糖原、氨基酸和脂肪酸含量进行比较分析;并借助RNA-seq和small RNA-seq技术对长牡蛎性腺组织转录组测序,且进一步分析差异表达RNA参与的生物学过程。主要研究内容和结果如下:1)RZGH vs RZGL和RZGH vs KTDGL糖原含量分析发现,RZGH组中糖原含量显著高于RZGL和KTDGL组(p<0.05)。在RZGH组中,10种生糖氨基酸含量显著高于RZGL组(p<0.05);在KTDGL组中,11种生糖氨基酸含量显著高于RZGH组(p<0.05)。在RZGH vs KTDGL组中,13种脂肪酸成分含量存在显著差异(p<0.05)。2)RNA-seq共获得约886M(million)高质量的读长为150 nt的双末端原始读段,其中约76.66%可以比对到长牡蛎参考基因组。在RZGH vs RZGL组共鉴定出2463个差异mRNA,547个差异lncRNA和84个差异circ RNA;在RZGH vs KTDGL组共鉴定出2084个差异mRNA,1080个差异lncRNA和34个差异circ RNA。对lncRNA转录本进一步分析,其中基因间型lncRNA占29.0%,内含子lncRNA占62.1%,反义lncRNA占8.9%。lncRNA的基因组特征与mRNA相比,具有exon个数少,转录本长度较短,表达水平低的特点。长牡蛎性腺中circ RNA的转录本长度范围跨度很大,最短长度为153 nt,最长的长度为60 025 nt,且大量来源于exon。3)在RZGH vs RZGL组,差异mRNA和lncRNA靶基因功能分析主要参与糖代谢和生糖氨基酸代谢相关通路,且发现20个相关mRNA,如葡萄糖-6磷酸酶2、丙酮酸激酶、丙酮酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶等基因;lncRNA顺式靶向395个mRNA,反式靶向2 020个mRNA,且发现差异lncRNA靶向糖代谢相关基因;对circ RNA来源基因功能分析发现novel-circ-0001838从肌醇六磷酸激酶1转录而来。在RZGH vs KTDGL组,差异mRNA分析发现其中有29个基因被富集到钙离子信号通路,有17个基因被富集到胰岛素信号通路,其中包括钙调蛋白、酪氨酸蛋白磷酸酶、类胰岛素肽受体等基因;差异lncRNA靶基因分析发现其中顺式靶向471个mRNA,反式靶向1327个mRNA,功能富集分析发现,同样与类胰岛素合成相关。4)small RNA-seq中约79%可以比对到斑马鱼参考基因组。共鉴定到39条已知mi RNA成熟体和75条mi RNA前体在长牡蛎性腺中表达。此外还鉴定到101条新mi RNA成熟体和103条mi RNA前体。对首位碱基偏好性分析结果显示,其首位碱基多为U。在RZGH vs RZGL组中共筛选到6个差异mi RNA;在RZGH vs KTDGL组中共筛选到7个差异mi RNA。釆用mi Randa靶基因预测软件对差异表达的mi RNA进行预测,对预测的靶基因和差异表达的mRNA联合分析后发现,在RZGH vs RZGL组共获得1 815个靶基因,在RZGH vs KTDGL组共获得1 077个靶基因。同时发现大部分mi RNA被预测可以同时调控几百甚至上千个靶基因,靶基因也可能受多个mi RNA的共同调控。5)对差异表达的mRNA、lncRNA、circ RNA和mi RNA构建lncRNA/circ RNA-mi RNA-mRNA共表达网络互作图。对参与其中的差异表达mRNA功能富集分析,在RZGH vs RZGL组发现novel-circ-0002559、novel-circ-0003404、novel-circ-0000158可以与上调novel-mi R-154和下调异柠檬酸脱氢酶基因形成互作网络,novel-mi R-225、novel-mi R-154和novel-mi R-91可以靶向调控β-葡萄糖苷酶基因,且可以4个下调circ RNA基因novel-circ-0000166、novel-circ-0002559、novel-circ-0003404、novel-circ-0000158形成互作网络;在RZGH vs KTDGL组发现282个上调lncRNA和1个上调novel-circ-0000916可以和novel-mi R-78发现靶向调控类胰岛素肽受体基因,172个下调lncRNA可以与novel-mi R-154、novel-mi R-225和蛋白酪氨酸磷酸酶基因形成互作网络。本研究推测长牡蛎非编码RNA在糖原含量调控中起到一定作用,在同一海域不同家系的RZGH vs RZGL组分析发现,非编码RNA可以调控与糖原直接和间接相关酶基因的表达直接调控糖原的含量,或者通过影响氨基酸、脂肪酸的代谢水平影响糖代谢过程,间接调控牡蛎的糖原含量。在同一家系不同海域养殖产生高、低两种表型的RZGH vs KTDGL组分析发现,环境因素可能在一定程度上影响牡蛎的非编码RNA对基因的调控,从而影响糖原含量,具体调控机制及跨代遗传机制有待进一步研究。