转录组学技术在水产动物研究中的运用

近年来,转录组学技术及其在水产动物中的研究备受研究者的广泛关注.转录组学技术主要有基于杂交技术和测序技术为基础的两大类技术;两类技术在水产动物的转录组学研究中均得到了广泛运用.尤其是二代测序技术的出现使得水产动物的转录组学研究达到了前所未有的热度.本实验综述了近年来水产动物在免疫应答、生长发育、生物进化和毒理学方面的转录组学研究进展.在综述已有成果的基础上,分析了转录组学技术自身存在的局限性和现阶段转录组学在水产动物研究中面临的问题与挑战,并对未来水产动物转录组学研究趋势进行了展望.  

三疣梭子蟹生长相关SNP位点的鉴定

为了发掘三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)与生长相关的SNP,本研究基于三疣梭子蟹比较转录组学数据,筛选出生长相关候选基因片段19条,利用该基因序列设计引物进行PCR扩增,得到总长为17 387 bp的DNA片段;通过直接测序法发现74个SNP位点,分布频率为0.43/100 bp,其中转换突变的比例为80%,颠换突变的比例为20%,转换的比例远远大于颠换,符合"transition bias"原理。C/T(G/A)突变所占比例为60%,G/T(C/A)突变占20%,A/T突变占9.33%,G/C突变占10.67%,C/T(G/A)突变所占比例最大。内含子上突变发生的频率为1.34/100 bp,外显子上仅为0.17/100 bp,说明外显子上的碱基更加保守。通过飞行质谱法,在三疣梭子蟹生长性状分离群体中成功分型了10个SNP位点;通过卡方检验和多元方差分析的方法进行性状关联分析,发现3个SNP位点与生长性状显著相关(P<0.05),并且comp58070-R31位点与生长性状极显著相关(P<0.01);一般线性模型的多元方差分析显示,comp58070-R31位点与体重、全甲宽、甲宽3个性状极显著相关(P<0.01),与体长、体高2个性状为显著相关(P<0.05);comp46623-F49位点与甲宽显著相关(P=0.05);comp49193-R333位点与甲宽显著相关(P<0.05)。通过对SNP位点的多态性分析发现,三疣梭子蟹SNP标记观测杂合度(Ho)范围为0.162 8~0.833 3,期望杂合度(He)范围为0.189 6~0.591 2,并且显示SNP标记的信息量低于微卫星标记。该研究的结果将有助于推进三疣梭子蟹分子标记辅助育种进程。  

不同光周期条件下日本牙鲆尾部神经分泌系统转录组分析

为发掘日本牙鲆响应光周期变化的重要功能基因,采用新一代高通量测序RNA-seq技术分析8L∶ 16D、12L∶ 12D和16L∶ 8D等3个光周期条件下日本牙鲆尾部神经分泌系统(caudal neurosecretory system,CNSS)的基因表达变化.转录组测序结果显示,3个样品分别产生了5 807 622、6 147 140和6 116 872个Clean reads.分别对8L∶16D、12L∶ 12D和16L∶8D条件下的文库进行两两比较,共获得200个差异表达基因.GO分类分析表明,差异表达基因属于生物学过程、细胞定位和分子功能的42个类别.KEGG Pathway显著性富集分析差异表达基因共涉及29条代谢途径,包括糖酵解/糖异生、钙离子信号转导、血管平滑肌收缩和光信号转导等通路.上述结果不仅加深了对鱼类尾部神经分泌系统功能的认识,也为进一步探索硬骨鱼类光信号转导机制提供了多方面多层次的信息.  

基于牙鲆RNA-seq数据中SSR标记的信息分析

通过对牙鲆(Paralichthys olivaceus)进行转录组测序(RNA-seq),利用MicroSAtellite (MISA)软件对1～6个碱基重复、碱基数在10 bp以上的微卫星进行鉴定.结果表明,牙鲆转录组水平上,共发现42 183个SSR位点,分布在26 457条Unigene上,发生频率为27.12％,平均密度为339个/Mbp.获得的SSR一共有216种重复基元,其中二核苷酸重复基元类型数量最多,共有17 570个,占所鉴定SSR总数的41.65％.同时用SPSS statistics 20.0软件对牙鲆转录组SSR的多态性进行了评估.  

马氏珠母贝转录组数据的重新组装

对本实验室和其他学者已经发表的马氏珠母贝外套膜和珍珠囊的454焦磷酸测序转录组数据以及NCBI中的EST数据进行了重组装、同源序列比对和GO注释分析。重组装获得了30266个contig,平均长度522 bp,其中最长的contig为4144 bp;NR数据库BLAST分析获取了2310个相似性contig(E≤10?5),其中1902个在模式动物(人、小鼠、海胆、线虫、斑马鱼、果蝇或者太平洋牡蛎和珠母贝)中可以查找到同源序列。基因注释(GO)结果表明,注释到生物学过程的3846个contig可分为23个亚类,其中代谢过程蛋白、细胞过程蛋白和生物学调控蛋白为contig数量最多的3个亚类;注释到分子功能的4601个contig共分为11个亚类,其中结合蛋白的contig数量最多,其次是具有催化活性的蛋白和结构分子活性蛋白;注释到细胞成分的2992个contig分为17个亚类,其中细胞和细胞组成部分的contig数量最多,其次分别是细胞器和大分子复合体contig数量。本研究结果有助于开展外套膜和珍珠囊特异性表达基因的大规模筛选。  

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正~~  

达氏鳇肌肉组织转录组测序和功能分析

为发掘达氏鳇的功能基因，采用新一代高通量测序技术对达氏鳇肌肉组织转录组进行测序。结果获得原始数据14 447 211 200 bp，拼接获得了55 531条单基因序列（unigene），长度范围300～32 613 bp，平均长度941 bp。利用生物信息学方法对unigene进行了非冗余蛋白质数据库（Nr）相似搜索，此外还进行了GO的功能注释和KEGG代谢通路分析。结果一共有20 735条unigene（37.34%）与Nr数据库中的己知基因同源；根据GO功能可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类56分支；依据KEGG代谢通路分析可以分成290类。  

转录组测序研究三角帆蚌珍珠颜色相关基因

【目的】为筛选影响三角帆蚌珍珠颜色的候选基因,【方法】采用转录组测序平台Illumina HiSeqTM 2500对蚌壳珍珠层颜色为紫色和白色的三角帆蚌的中央膜组织进行高通量测序。所得序列经质控、组装后比对到NR、Swiss-Prot、COG、KOG、KEGG、GO和Pfam数据库中注释,并进行差异基因聚类分析。【结果】结果表明：获得干净数据共72 800 581 bp,拼接获得了89 529个Unigene,差异表达基因2 644个,其中上调表达基因1 323个,下调表达基因1 321个。转录组数据经筛查共得到7 539个微卫星标记和1 759 869个单核苷酸多态性标记。根据GO功能分类可以分为3大类包括分子功能、细胞组分和生物过程和50分支；根据KEGG代谢通路分析可以分为187类。对差异表达基因分析发现,有些基因与色素(血红素、黑色素、虾红素)有关,还有6个细胞色素P450,3个细胞色素b561和1个细胞色素b560。【结论】这些基因可能在珍珠颜色形成中发挥作用。  

正常与性早熟中华绒螯蟹的Y-器官转录组分析

性早熟是中华绒螯蟹养殖过程中普遍存在的一个问题.为发掘中华绒螯蟹性早熟相关的重要功能基因,实验采用Illumina Hiseq 2000高通量测序技术获得了正常与性早熟雌蟹的Y-器官转录组数据,并进行比较分析.结果显示,测序分别获得44619538和43052958个clean reads,比对发现2655个差异表达基因,Gene Ontology(GO)功能分类分析将文库中的差异表达基因归类到3大功能(生物过程、细胞组分和分子功能)的42个类别中.KEGG富集分析将文库中的差异表达基因富集到134条特定的KEGG代谢途径,其中4条是显著性富集,包括酮体合成和降解、丁酸甲酯代谢、神经营养因子信号通路和碱基切除修复通路.通过RNA-seq技术获得了丰富的中华绒螯蟹Y-器官转录组信息,为中华绒螯蟹新基因克隆、性早熟成因与预防和Y-器官的研究提供有价值的数据.  

栉孔扇贝在镉污染胁迫下消化盲囊组织的转录组分析

镉(Cd)作为生物非必需、毒性极强的蓄积性重金属,易通过食物链进入人体,严重威胁人类健康.扇贝相对于其他贝类具有特异性蓄积镉的能力,成为水产品安全领域关注的焦点.为了阐释扇贝高蓄积镉的分子机制,本研究以镉胁迫的栉孔扇贝(Chlamys farreri)消化盲囊组织为研究对象,通过转录组测序技术进行基因转录水平分析.通过比较转录组拼接获得105071个unigene和3800个差异基因,对所得unigene进行功能注释,发现这些基因集中在蛋白绑定、细胞黏附、免疫应答、细胞凋亡和能量代谢等方面.对这些蛋白的分子功能进行注释,发现该类蛋白主要属结合蛋白(40.45%)、催化活性蛋白(34.27%)和转运蛋白(5.62%).这些功能基因和预测通路为理解扇贝体内解毒和免疫系统奠定了基础.获得的转录组数据为深入研究双壳贝类应对海洋污染物的分子机制提供了丰富的基因资源.