基于RNA-seq技术鱼类转录组学研究的文献分析

近年来转录组测序技术即RNA-seq技术在鱼类研究中备受关注,为探究当前鱼类转录组领域研究热点,本文检索、处理分析了2010—2018年Web of Science核心合集数据库收录相关文献。结果发现:从2010—2018年共检索到有关鱼类转录组学研究论文687篇,论文发表数量快速上升;论文发表数量排名前三位的国家是中国、美国和德国,但中国发表的论文中心性偏低;鱼类转录组研究的主要内容是转录组注释、新转录本鉴定、转录后修饰(RNA剪接)、单核苷酸多态性鉴定和转录水平量化。这些文献分析结果可为今后鱼类转录组研究提供有益的参考。     

低盐胁迫下金乌贼转录组学分析

为探讨低盐胁迫对金乌贼影响的分子机制,通过转录组测序技术,测定了正常盐度(30)培养和低盐胁迫(15)6 h的孵出30 d、体质量(1.3±0.3)g金乌贼幼体的转录组数据。测序共获得87326026条序列,经过质量剪切和从头拼接得到575171条转录本和513053条Unigenes。分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、String和Pfam数据库对Unigenes进行功能注释,共获得62485条注释结果。Unigenes包含数目较多的KEGG通路有嘌呤、嘧啶和碳代谢,PI3K-AKT、cAMP和Rap1信号通路,内吞作用,RNA转运,局灶性黏附,赖氨酸降解和泛素介导的蛋白水解等。低盐胁迫产生1923条差异表达基因,GO功能富集分析显示,一些可能与低盐胁迫相关的生物学过程如α-氨基酸、羧酸、氧乙酸、有机酸和RNA等代谢过程得到了显著富集。GO可视化分析发现,低盐胁迫对金属离子、阴离子及核苷酸结合,α-氨基酸代谢和水解酶活性等过程影响显著。KEGG通路富集分析显示,低盐胁迫6 h后差异表达基因主要富集到雌激素和心肌细胞肾上腺素信号通路,类固醇生物合成,抗原加工与表达,脂肪和蛋白质消化与吸收,甘油脂质、花生四烯酸和酪氨酸代谢等信号通路上。本研究中获得的通路及基因信息可为今后开展金乌贼低盐胁迫生理机制的探讨、分子标记的挖掘和关键基因的克隆等提供技术支撑。     

基于RNA-seq 的黄尾鲴肝脏转录组测序与分析

为了发掘黄尾鲴（Xenocypris davidi）功能基因特别是免疫相关基因，为其种质资源评价、群体遗传学多样性分析、基因连锁图谱构建、免疫相关功能基因地位以及分子标记辅助育种提供基础信息，采用Illumina HiSeq 2500 高通量技术平台对黄尾鲴肝脏进行转录组测序。通过去除低质量的raw reads，共获得了50 702 046条clean reads，组装得到53 527 条Unigenes。采用BLAST 相似性比对方法，把这些序列比对NR、String、Swissprot、KEGG和Pfam数据库，共有26 613条Unigenes得到了注释。有15 532条Unigenes获得了GO注释并分类到64个功能类别中，有7 737条Unigenes被归纳到COG的26个功能分类，共有14 642条获得了KEGG注释，共参与33条代谢通路中。根据免疫系统分类，共有1 299条Unigenes参与了16条代谢通路。从 53 527 个 Unigenes 中共找到 98 826个单核苷酸多态性位点（SNP）（转换 64 396 个，颠换 34 430个）和18 119 个 SSR 位点。研究结果为黄尾鲴免疫学、基因组学、基因克隆以及分子标记辅助育种提供了重要依据。     

大黄鱼高温适应的转录组学分析

为了探究大黄鱼高温胁迫条件下基因表达水平的变化,实验利用Illumina Hiseq 2500的125 pair-ended测序模式分别对大黄鱼高温处理组和常温对照组进行了转录组测序。对照组(3个生物学重复)和高温处理组(3个生物学重复)分别获得15.28和13.92 Gb测序数据,GC含量平均值约为51%。过滤后的高质量测序reads使用Bowtie2软件比对到大黄鱼参考转录组序列上估计基因表达量,进而进行基因表达差异统计学检验。以常温对照组为参比,高温处理组中阈值设为|log2(FC)|2和FDR0.05,共检测到1 259条显著差异表达基因。其中,821条基因为高表达,438条基因为低表达。随机选取12条差异表达基因,运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行了验证,结果证实转录组分析可靠。进一步将所有差异表达的基因进行GO功能注释和KEGG通路富集分析,结果发现大量差异表达基因的功能与氧化还原反应、蛋白质折叠和去折叠、糖和脂代谢以及某些疾病的发生相关。该研究结果为下一步深入研究大黄鱼高温适应的调控机制提供了重要的参考材料。     

基于转录组测序技术挖掘长吻鮠生长关键基因

为挖掘我国名优鱼类长吻鮠 (Leiocassis longirostris)生长相关基因,本研究运用Illumina高通量测序技术比较分析了快速生长组[平均体质量为(534.02±53.68) g]和缓慢生长组[平均体质量为(108.41±4.96) g]各9尾长吻鮠的脑组织基因表达谱。测序共获得267 404 674个高质量测序片段(clean reads),通过2种不同生长速率长吻鮠脑组织转录组比较筛选出518个差异表达基因,其中,412 个基因表达量上调,106个基因表达量下调。对12个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证的结果与转录组测序结果一致。GO功能分类显示,大量差异表达基因富集到生长(growth)、生长因子活性(growth factor activity)和激素介导的信号通路(hormone-mediated signaling pathway) GO条目中。KEGG富集分析显示,一些差异表达基因在MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、转化生长因子β信号通路(TGF-beta signaling pathway)、钙离子信号通路(calcium signaling pathway)和神经活性配体–受体相互作用(neuroactive ligand-receptor interaction)等途径中富集。根据GO功能注释和KEGG富集分析,筛选出gnrh、thr、egr1、fgf18、sst、gipr、cart和crf等基因是调控长吻鮠生长发育的关键候选基因。本研究结果为后续深入研究长吻鮠生长调控机制提供了重要的参考资料。     

曼氏无针乌贼转录组微卫星特征分析

本研究基于高通量测序获得的曼氏无针乌贼(Sepiella japonica)转录组数据,采用MISA(MIcro SAtellite)软件对其简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)位点进行了高通量发掘。组装并去冗余后,得到127575个Unigene,序列拼接的总长度为103104058 bp。对Unigene序列进行SSR分析,共得到62124个SSR(完整型SSR 36813个),分布在50626条Unigene序列当中,SSR出现频率为48.70%,平均16.6 kb出现1个SSR。微卫星序列主要以二碱基重复类型为主(31227,50.27%),其次为三碱基重复(16230,26.13%)。共发现122种碱基重复基元,在所有重复基元中(AT/AT)n占的比例最高为23.33%,其次为(AAAG/CTTT)n(17.42%)。曼氏无针乌贼SSR(完整型)的平均长度为25.87 bp,微卫星主要为重复长度大于20 bp的长序列,长度大于20 bp的微卫星序列占总数的51%。本研究发现,曼氏无针乌贼微卫星出现的频率和其长度呈极显著负相关(P0.01),相关系数为–0.594。该研究结果为开发高度多态性微卫星引物进行曼氏无针乌贼亲缘关系鉴定、种群遗传多样性和增殖放流效果评估等研究奠定了基础。     

环境胁迫对鱼类免疫系统影响的研究概况

环境胁迫(environmental stress)是指环境对鱼类所处的生存状态产生的压力,可以分为急性环境胁迫和慢性环境胁迫。捉捞(handling)和干扰(disturbance)等引起急性环境胁迫,而水质逐渐恶化和高密度放养等造成慢性胁迫。随着世界人口的增长和消费水平的提高,世界渔业也得到了长足的发展。但与此同时,由于人类活动范围的扩大、程度的加深,     

慢性盐度胁迫下金钱鱼卵巢转录组分析

为了阐明盐度胁迫对金钱鱼(Scatophagus argus)代谢和生殖的影响,采用RNA-seq技术对低盐组(5)、对照组(25)和高盐组(35)处理40 d后的2龄性成熟金钱鱼卵巢进行转录组分析。结果发现,金钱鱼卵巢转录组测序获得raw reads共398681318,clean reads共396910398。从低盐胁迫相对对照组(5 vs 25)和高盐胁迫相对对照组(35 vs 25)中分别筛选到373个和874个差异表达基因(DEGs)。与对照组相比,低盐胁迫后氨基酸代谢相关基因(sds、bhmt)和脂肪酸代谢相关基因(pnpla2)显著下调;高盐胁迫后pgr、cyp17a1和ers1等生殖相关基因显著下调。KEGG通路富集分析发现,低盐胁迫组相对对照组显著富集与代谢相关的通路为半胱氨酸和甲硫氨酸代谢,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成代谢,脂肪酸生物合成,脂肪酸代谢,皮质醇的合成和分泌,醛固酮的合成和分泌,脂肪细胞脂解的调节等;高盐胁迫组相对对照组中显著富集的与生殖相关的通路为雌激素信号传导通路。这些结果表明,氨基酸和脂肪酸的代谢调控可能在金钱鱼卵巢的低渗透压调节中起重要作用...     

基于转录组学技术对斑马鱼肝脏组织低氧胁迫影响的研究

为探究鱼类响应低氧胁迫的调控机制,将1月龄的野生型斑马鱼(Danio rerio)在1.5 mg·L-1的低氧浓度下胁迫2个月后,对其肝脏组织进行转录组测序比较分析。对常氧与低氧组的3 270个差异基因进行KEGG分析,主要富集于细胞增殖、脂质代谢、糖类代谢和氨基酸代谢等通路。其中,上调的1 864个基因主要与细胞增殖相关,下调的1 406个基因主要参与脂质代谢。对差异基因进行GO富集分析,发现铁离子束(Iron ion banding)功能差异显著。对铁代谢相关基因的表达量进行分析,发现铁离子储存相关基因fthl28和fthl31变化显著,提示在低氧胁迫下斑马鱼肝脏(Zebrafish liver, ZFL)组织中铁离子含量发生显著变化。利用ZFL细胞进行体外验证实验,将ZFL细胞进行0.1%(体积分数) O2低氧胁迫,发现随着胁迫时间的延长,ZFL细胞的成活率降低,且细胞中与铁代谢相关基因和铁蛋白(Ferritin)的表达均显著降低。综上所述,铁代谢调节是低氧胁迫下的重要响应过程,低氧会导致细胞内铁代谢紊乱,延长低氧时间会形成新的铁稳态。研究结果为探究鱼类的低氧适应机制提供了理论基...     

急性盐度胁迫对日本黄姑鱼肌肉组织转录组的影响

盐度是影响鱼类各种生理活动的重要环境因素,为探讨急性盐度胁迫对经济海水鱼类日本黄姑鱼基因表达水平的影响,实验基于Illumina HiSeq^TM 2500高通量测序平台,对不同盐度条件下日本黄姑鱼幼鱼肌肉组织进行转录组测序并开展生物信息学分析。结果显示,高盐组、低盐组和对照组分别获得46 379 598、36 130 844和38 715 820条Clean reads,总碱基数分别为5.27、4.87和5.53 GB。经组装得到91 667条转录本,去冗余后拼接得到61 601条Unigenes。与对照组相比,高盐组和低盐组分别有2 230和1 377个差异Unigene上调,1 959和2 447个差异Unigene下调,随机选取6条差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证,结果与转录组测序一致。通过对显著差异表达基因进行筛选,在高盐组和低盐组中分别发现21和41个差异表达基因与离子通道相关,共有的离子通道相关基因为15个,其中14个基因表达趋势一致。而在高盐组和低盐组发现的离子转运体基因分别为6和10个。GO功能富集分析发现,差异基因显著富集在蛋白酶体、补体激...     

转录组测序研究三角帆蚌珍珠颜色相关基因

为筛选影响三角帆蚌珍珠颜色的候选基因,采用转录组测序平台Illumina Hi Seq TM2500对蚌壳珍珠层颜色为紫色和白色的三角帆蚌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。结果显示,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2644个,其中上调表达基因1323个,下调表达基因1321个。根据GO功能分类可分为分子功能、细胞组分、生物过程等3大类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,部分基因与色素合成(眼黄素、黑色素、喋啶色素)及金属离子转运相关,还有6个细胞色素P450,3个细胞色素b561和1个细胞色素b560。研究表明,这些基因可能在珍珠颜色形成中发挥作用。     

玉足海参变态附着阶段转录组分析

海参幼苗发育需要经历耳状幼体、樽形幼体、五触手幼体及幼苗阶段,而从浮游幼体变态发育至附着幼苗阶段的高死亡率是热带海参繁育中的共性问题,目前有关热带海参变态发育的调控机制仍不清楚。以玉足海参(Holothuria leucospilota)为研究对象,采集小耳幼体(A)、中耳幼体(B)、大耳幼体(C)和樽形幼体(D) 4个时期样品进行高通量转录组测序分析,以探究其变态发育的分子机制。结果显示,共产生83.6 GB Raw reads,拼接获得93 528个Unigenes。对4个组测序文库的相邻组间(A＿vs＿B, B＿vs＿C, C＿vs＿D)进行两两比较,A＿vs＿B、B＿vs＿C和C＿vs＿D的差异表达基因数目分别为17 732、11 757和11 319个。GO功能富集显示,差异基因主要富集于分子功能、催化活性等与细胞成长相关的GO功能。此外对KEGG通路进行了分析,结果显示差异基因显著富集于PI3K-Akt、细胞周期、癌症途径等与细胞分化增殖、凋亡相关的信号通路中,其中在幼体由浮游的大耳状幼体变态至附着的樽形幼体过程中,癌症途径的富集频率显著上升,表明其在幼体生长发育模式转换上...     

高温胁迫条件下大菱鲆肾脏转录组研究

为探索大菱鲆(Scophthalmus maximus)耐高温的分子机制,筛选耐高温相关基因,采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq-2500)分别对5个不同高温处理组的大菱鲆肾脏组织开展转录组测序,进行生物信息学分析,包括GO(基因功能注释)、SSR(简单重复序列)分析等。结果显示,通过组装得到Unigenes总数目为68525,长度范围为201~23456 bp,平均长度为1124 bp,N50长度为2316 bp。将Unigenes分别在Nr、Swissprot、KEGG、KOG、GO数据库进行序列比对及功能注释,共注释25498条,其中,Nr数据库注释到的Unigenes最多;按GO功能分类,共分为细胞组分、分子功能及生物学过程3类,包括56个功能组,其中,大量Unigenes与细胞进程、代谢过程、催化活性、生物调节、应激反应相关。将Unigenes进行pathway注释,归属于218条代谢通路,分为5类KEGG途径：代谢途径、遗传信息处理、细胞过程、环境信息和生物系统。进行转录因子分析,共检测到65类转录因子,其中,C2H2锌指蛋白家族的基因数目最多。通过对不同温度胁迫下基因表达谱结果进行分析,不同温度组之间存在着显著差异,在不同温度胁迫组中,20℃组与28℃组存在差异最大,差异基因达到4734个,其中,上调基因3386个,下调基因1348个。本研究建立了大菱鲆热应激肾脏转录组数据库,为大菱鲆高温胁迫分子机理研究提供了参考数据。     

锦绣龙虾全长转录组测序分析

为了获得锦绣龙虾(Panulirus ornatus)丰富的转录组信息和功能基因,采用PacBio平台的Single Molecule Real-Time测序技术,对锦绣龙虾鳃、肝胰脏、肌肉、胃、肠、脑和心脏混合组织进行全长转录组测序,首次获得锦绣龙虾的全长转录本文库.通过测序拼接和去冗余后共获得13297条Unige...     

低氧胁迫下中华绒螯蟹血淋巴细胞的转录组学

为了探究低氧胁迫对中华绒螯蟹血淋巴细胞影响的分子机制,实验通过使用Nova Seq 6 000测序技术,检测了低氧组(1.5±0.5) mg/L和对照组(6.0±0.5) mg/L分别处理24 h后的中华绒螯蟹血淋巴细胞的转录组数据变化。首先,对测序得到的原始数据进行拼接、注释以及筛选,分析获得的128 614个转录本和128 614条基因,平均长度为2 634 bp (N50),Q30> 92%。其次,以1.2倍为阈值,共筛选出1 687个差异表达基因,其中上调基因899个,下调基因788个。GO和KEGG分析发现,低氧胁迫对中华绒螯蟹血细胞的三羧酸循环、糖酵解途径、ECM-受体相互作用、间隙连接、细胞凋亡、酚氧化酶系统以及其他免疫相关基因等产生了显著影响。最后,随机挑选转录组数据中的10个基因进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证,结果显示与转录组数据分析相一致,其中包括6个上调的基因：整合素1、铜/锌超氧化物歧化酶、磷酸肌醇3激酶、磷酸甘油酸突变酶2、PDGF/VEGF相关因子1和relish;4个下调的基因：无脊椎连接蛋白7、热休克蛋白90、线粒体ATP合成酶α和天...     

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.     

转录组学技术在水产动物研究中的运用

文章以大口黑鲈(Micropterus salmoides)组织作为研究对象,利用RNA-seq技术进行转录本测序和数据分析,经拼接组装,最终获得35 659条unigenes,序列平均长度738 bp,序列长度中位数 (N50)为1 052 bp。另外从长度分布与GC含量等方面对unigenes进行评估,数据显示测序质量好、可信度高。使用6大数据库 (KOG、Nr、Pfam、Swiss-Prot、GO和KEGG) 注释大口黑鲈转录组unigenes,分别对应有15 832、21 279、14 524、16 973、15 024和11 185条unigenes获得注释。其中,5 617条unigenes在以上所有数据库中同时注释成功,17 253条unigenes至少被一个数据库注释。KEGG分析结果显示,获得注释的11 185条unigenes被划分到267个代谢通路中,参与信号转导通路的unigenes数量最多,共有1 349条(12.06%)。另外还检测到4 030个微卫星 (SSR)位点。通过对大口黑鲈转录组测序,获得了大量的转录组信息,为大口黑鲈的功能基因克隆、基因组学、遗传多样性分析、分子标记开发及遗传改良等研究奠定了基础。

     

基于转录组学解析铜驯化缓解高温胁迫对大黄鱼的氧化损伤

为探讨铜驯化对高温胁迫下大黄鱼(Larimichthys crocea)氧化损伤和基因表达水平的影响,将体质量为(48.92±3.62) g的大黄鱼暴露在铜离子浓度为0和10μg·L^-1的水体中14 d,再暴露在温度为32℃的水体中24 h。结果显示,高温胁迫显著增加了大黄鱼肝脏中活性氧(ROS)和脂质过氧化物(LPO)含量(P<0.05)。铜驯化对常温下ROS和LPO含量不产生影响,而显著降低了高温胁迫下大黄鱼ROS和LPO含量(P<0.05),表明铜驯化缓解了高温胁迫对大黄鱼的氧化损伤。从高温胁迫组vs对照组、铜驯化组vs对照组和(铜驯化+高温胁迫)组vs高温胁迫组中分别筛选到828个、2 311个和1 084个差异基因。GO和KEGG分析发现,差异基因主要富集在与TCA循环、氧化磷酸化、谷胱甘肽代谢、内质网蛋白加工、吞噬体和MAPK信号通路等相关功能上。聚类分析表明,高温胁迫下调了TCA循环、氧化磷酸化、谷胱甘肽代谢、吞噬体和MAPK信号等通路中的大部分基因表达,上调了内质网蛋白加工通路中的大部分基因表达,而铜驯化则对高温胁迫下大黄鱼的这些基因表...