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在东方鲀属中,代表物种主要为红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)和菊黄东方鲀(Takifugu flavidus),其肉质营养丰富,蛋白含量高,是具有高经济价值的鱼类,但是菊黄东方鲀的成长速度慢,而红鳍东方鲀是东方鲀属中生长速率最快,体型最大的种类。已有研究表明红鳍东方鲀和菊黄东方鲀的杂交后代对低水温、铁锰等等重金属离子、盐度波动都有较为良好的抗逆性。杂交东方鲀养殖存活率高,并且保持了与菊黄东方鲀一致的口感,在生长速率方面也明显高于菊黄东方鲀而接近红鳍东方鲀。探究杂交东方鲀杂交优势的分子调节机理,可以更好的了解杂交东方鲀的杂交优势来源,从而为今后的红鳍东方鲀的遗传育种工作打上理论基础,进而增加产业产能,最终提高经济效益。为探究其生长差异,本研究分别采取了红鳍东方鲀和杂交东方鲀的脑样本组织(H_B1,Z_B2)和肾脏样本组织(H_L1, Z_L2),通过IlluminaHiseq平台进行转录组测序和生物信息学分析。
样本测序得到的原始序列(Raw reads)经过滤后得到了cleanreads分别为58214792(H_B1)、48236284(Z_B2)、48530284(H_L1)和47363626(H_L1),共获得新转录本599个,其中42个在GO数据库中得到注释,KEGG分析建立了112条Pathway。以Padj<0.05为临界阈值,红鳍东方鲀和杂交东方鲀的脑组织样本中筛选出差异表达基因2207个,其中表达上调的DEGs有1068个,表达下调的DEGs有1139个,经过GO注释可纳于35个生物学过程、15个细胞组成以及10个分子功能,KEGG分析表明这些差异表达基因建立了137条pathway,主要集中在神经活性配体-受体相互作用、钙信号通路和细胞粘附分子。而在肾脏组织样本中共发现差异表达基因1823个,表达上调的有851个,表达下调的有972个,经过GO数据库注释后这些差异表达基因主要归纳于26个分子功能、4个生物学功能和1个细胞组成,KEGG分析表明这些差异表达基因建立了142条pathway,同样富集最多的为神经活性配体-受体相互作用,其次是NOD样受体信号通路。可变剪切分析和SNP分析表明脑和肾脏样本均以外显子跳跃(SE)类型最多,互斥可变外显子(MXE)类型最少,主要发生同义突变,突变位点集中在上下游基因以及外显子区。
本研究对筛选到19个Rho家族的基因进行生物信息学分析。结果显示这些基因分子量在101.53~1737.60kDa区间,等电点(PI)范围为4.58~4.99,亚细胞定位结果显示基因编码的蛋白质主要作用于细胞质。通过Motif分析得到了最显著的3个motif在基因序列和蛋白质序列上的位置和分布情况,基因序列上每一条序列都有不同的motif所存在,最少为2个,最多为11个。而仅有11条蛋白质序列上出现motif。对这19个基因编码的蛋白质序列进行结构域分析,共发现33个具有特定功能的结构域以及它们在序列上的分布情况。再对这些基因进行结构分析,得到每个基因对应的上下游基因和CDS区在相应基因序列上的组成情况。最后我们对这些基因构建进化树,可以将蛋白作用功能接近的进行聚类,如LOC101077094、LOC115246878和LOC105418441都属于rho鸟嘌呤核苷酸交换因子3-like,分析它们的表达量,KEGG通路和SNP发现,19个Rho基因有4个被注释,其中LOC101063211和LOC101075576都被注释到了神经活性配体-受体相互作用通路,两个差异基因在红鳍东方鲀和杂交东方鲀样本组织中的差异表达倍数相差不大,LOC101063211基因只存在一个突变位点,突变位点位于基因上游非编码区,而LOC101075576基因有14个突变位点,位于基因的下游非编码区,这些突变位点都是存在于与其他突变位点相互作用从而对编码蛋白产生一定影响的MODIFIER区,由于在上游基因含有启动子操纵子,下游基因中含有增强子元件,所以这些突变位点可能参与调控了编码蛋白的表达,引起神经活性配体-受体相互作用通路的改变,从而影响到红鳍东方鲀和杂交东方鲀的生长速率。
样本测序得到的原始序列(Raw reads)经过滤后得到了cleanreads分别为58214792(H_B1)、48236284(Z_B2)、48530284(H_L1)和47363626(H_L1),共获得新转录本599个,其中42个在GO数据库中得到注释,KEGG分析建立了112条Pathway。以Padj<0.05为临界阈值,红鳍东方鲀和杂交东方鲀的脑组织样本中筛选出差异表达基因2207个,其中表达上调的DEGs有1068个,表达下调的DEGs有1139个,经过GO注释可纳于35个生物学过程、15个细胞组成以及10个分子功能,KEGG分析表明这些差异表达基因建立了137条pathway,主要集中在神经活性配体-受体相互作用、钙信号通路和细胞粘附分子。而在肾脏组织样本中共发现差异表达基因1823个,表达上调的有851个,表达下调的有972个,经过GO数据库注释后这些差异表达基因主要归纳于26个分子功能、4个生物学功能和1个细胞组成,KEGG分析表明这些差异表达基因建立了142条pathway,同样富集最多的为神经活性配体-受体相互作用,其次是NOD样受体信号通路。可变剪切分析和SNP分析表明脑和肾脏样本均以外显子跳跃(SE)类型最多,互斥可变外显子(MXE)类型最少,主要发生同义突变,突变位点集中在上下游基因以及外显子区。
本研究对筛选到19个Rho家族的基因进行生物信息学分析。结果显示这些基因分子量在101.53~1737.60kDa区间,等电点(PI)范围为4.58~4.99,亚细胞定位结果显示基因编码的蛋白质主要作用于细胞质。通过Motif分析得到了最显著的3个motif在基因序列和蛋白质序列上的位置和分布情况,基因序列上每一条序列都有不同的motif所存在,最少为2个,最多为11个。而仅有11条蛋白质序列上出现motif。对这19个基因编码的蛋白质序列进行结构域分析,共发现33个具有特定功能的结构域以及它们在序列上的分布情况。再对这些基因进行结构分析,得到每个基因对应的上下游基因和CDS区在相应基因序列上的组成情况。最后我们对这些基因构建进化树,可以将蛋白作用功能接近的进行聚类,如LOC101077094、LOC115246878和LOC105418441都属于rho鸟嘌呤核苷酸交换因子3-like,分析它们的表达量,KEGG通路和SNP发现,19个Rho基因有4个被注释,其中LOC101063211和LOC101075576都被注释到了神经活性配体-受体相互作用通路,两个差异基因在红鳍东方鲀和杂交东方鲀样本组织中的差异表达倍数相差不大,LOC101063211基因只存在一个突变位点,突变位点位于基因上游非编码区,而LOC101075576基因有14个突变位点,位于基因的下游非编码区,这些突变位点都是存在于与其他突变位点相互作用从而对编码蛋白产生一定影响的MODIFIER区,由于在上游基因含有启动子操纵子,下游基因中含有增强子元件,所以这些突变位点可能参与调控了编码蛋白的表达,引起神经活性配体-受体相互作用通路的改变,从而影响到红鳍东方鲀和杂交东方鲀的生长速率。