功能基因与分子标记

基于RNA-Seq技术的红鳍东方鲀鳃和鳔转录组的初步研究

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)属鲀形目(Telraodontiformes),东方鲀属(Fugu),以日本沿海为主要分布中心,在我国沿海自然数量较少,日趋罕见。红鳍东方鲀肉质细腻,味道鲜美,蛋白质含量高,素有“鱼类之王”的美称,并且其也具有很高的药用价值。目前在我国北方沿海对红鳍东方鲀的养殖规模逐渐扩大,伴随着病害的发生也逐渐增多。鳃在鱼类的免疫反应中起到了重要的作用,通过其上的粘膜样淋巴组织(MALT)及其分泌的粘液来发挥其免疫功能。对鳃的转录组分析,可以鉴定出鳃免疫相关基因,为提高红鳍东方鲀的防病抗病能力,培育抗病新品种提供理论基础。另外,红鳍东方鲀作为模式生物,在进化方面的研究也很多。鱼的鳔和哺乳动物的肺是同源器官在形态学和胚胎学方面已经得到了公认。但是相关的分子生物学证据还是比较缺乏的。利用对红鳍东方鲀鳔的转录组分析,找到鱼的鳔和哺乳动物的肺是同源器官的相关的分子生物学证据,为鳔和肺的起源研究做出贡献。通过对红鳍东方鲀鳔和鳃的转录组研究,在鳃中共得到27530762条原始reads,而鳔共得到22368425条。Reads的注释基因结构的结果表明,在鳔和鳃中,注释为exon的reads最多分别为18120867和12336515分别占鳔和鳃总reads的59.78%和45.55%。在表达reads数范围分布方面,鳃和鳔的reads在100-999的范围最多,分别为8337和8143,而在大于100000的范围内最少,分别为27和10。在RPKM方面,鳃和鳔在1.0-5.0的范围内的分布最多,分别为5739和5311。在500-1000的范围内分布最少,都为42。鳔中表达的mRNA有16912个,total unique map reads为19692743个,占总reads的64.97%。在鳃中表达mRNA为16531个,total unique mapreads为14021642个。在鳔中,7294,11021和7492个基因具有一个或多个GO注释在生物过程(biological process),分子功能(molecular function)和细胞位置(cellular component)中。而鳃中,7445,10997和5409个基因具有一个或多个GO注释分别注释在这三个过程。鳔中,共有5241个基因得到KEGG Pathway的注释,共涉及201个代谢途径。其中25.08%的基因注释到Metabolism代谢途径,43.37%的基因注释到CellularProcesses,20.09%的基因注释到Environmental Information Processing,另外,7.56%的基因注释到Genetic Information Processing;鳃中,共有5582个基因得到KEGGPathway的注释,共涉及201个代谢途径。其中25.40%的基因注释到Metabolism代谢途径,43.78%的基因注释到Cellular Processes,19.88%的基因注释到EnvironmentalInformation Processing,另外,7.34%的基因注释到Genetic Information Processing。在鳔中,共发现92634个SNP,对这些SNP注释的结果表明,exon的数量最多为33943个。而在鳃中,共发现97069个SNP,同样exon的数量最多为31971个。共鉴定出3790个差异基因(P<0.01且∣fold change∣>2),其中1520个基因表达上调,2270个基因表达下调。这些基因中,有1208个表达上调基因和1594个表达下调基因得到注释。并从中筛选了18个基因进行qRT-PCR验证,结果与RNA测序结果明显一致。另外,还筛选出136个鳔的丰富基因(fold change>2且RPKM>average)和229个鳃的丰富基因(fold change <-2且RPKM>average)。并对鳃的enricheed免疫基因TLR,IL,趋化因子以及鳔和肺同源的基因Hox,Sox,CLDN5, Wnts基因进行讨论分析。

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