Institutional Repository of Key Laboratory of Experimental Marine Biology, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences
凡纳滨对虾基因家族扩张和可变剪切在环境适应中的作用研究 | |
其他题名 | Studies on the Roles of Gene Family Expansion and Alternative Splicing Events in the Environmental Adaptation for the Shrimp Litopenaeus vannamei |
张小溪 | |
学位类型 | 博士 |
导师 | 李富花 |
2020-05-20 | |
学位授予单位 | 中国科学院大学 |
学位授予地点 | 中国科学院海洋研究所 |
学位名称 | 农学博士 |
学位专业 | 水产养殖 |
关键词 | 凡纳滨对虾 基因功能多样性 基因家族扩张 可变剪切 环境适应 |
摘要 | 对虾是对虾科动物的统称,属于甲壳动物亚门十足目,是水生动物的重要代表类群,具有不可替代的科学价值。同时,对虾又作为世界重要的水产养殖对象,具有重要的经济价值。对虾基因组的破译和大量组学数据的积累,不仅对阐明对虾特殊的生命现象、解析对虾的适应性机制、研究对虾乃至甲壳动物的演化历史和生态地位具有重要意义,而且可以为以对虾代表的经济甲壳动物的遗传育种奠定重要的基础。本论文以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的组学数据为基础,系统研究了对虾基因组中三个基因家族的扩张和基因可变剪切与对虾环境适应的关系。本研究不仅为阐明对虾等甲壳动物对环境适应的分子机制奠定重要基础,而且对对虾养殖环境和生态调控具有一定指导意义。主要研究结果如下: |
其他摘要 | Penaeid shrimp, belonging to Decapoda, Crustacea. They are representative species of aquatic animals with irreplaceable scientific value. Furthermore, as important aquaculture species in the world, shrimp presents great economic value. Deciphering the shrimp genome and accumulation of a large number of “omics” data are of great significance to clarify the special life phenomenon, illustrate the mechanism of evolutionary adaptation, analyze the evolutionary history and ecological position of shrimp, even to crustacean. What’s more, it plays an important foundation for the genetic breeding of economic crustacean represented by shrimp. In this paper, the relationships between the expansion of three gene families and alternative splicing events of the whole genome and the environmental adaptation were systematically analyzed based on the genomic data and transcriptomic data of L. vannamei. The researches will not only lay an important foundation for clarifying the molecular mechanism of environmental adaptation of shrimp and other crustaceans, but also have some guiding significance for the regulation of culture environment and ecology of shrimp. The major results are as follows: |
学科领域 | 水产养殖学 |
学科门类 | 农学::水产 |
页数 | 116 |
资助项目 | Scientific and Technological Innovation Project - Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology[2015ASKJ02-3] ; National Natural Science Foundation of China[31672632] ; National Key R&D Program of China[2018YFD0900103] ; National Natural Science Foundation of China[41376165] ; National Natural Science Foundation of China[41506189] ; National Natural Science Foundation of China[41876167] ; China Agriculture Research system-48 (CARS-48) ; National Natural Science Foundation of China[41776158] ; National Natural Science Foundation of China[31830100] ; National Natural Science Foundation of China[31830100] ; National Natural Science Foundation of China[41776158] ; China Agriculture Research system-48 (CARS-48) ; National Natural Science Foundation of China[41876167] ; National Natural Science Foundation of China[41506189] ; National Natural Science Foundation of China[41376165] ; National Key R&D Program of China[2018YFD0900103] ; National Natural Science Foundation of China[31672632] ; Scientific and Technological Innovation Project - Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology[2015ASKJ02-3] |
语种 | 中文 |
目录 | 目 录 第一章 文献综述 1 1.1 凡纳滨对虾简介 1 1.2 凡纳滨对虾适应性进化的研究进展 3 1.3 基因功能多样性及其产生机制 4 1.4 基因复制和扩张的研究进展 6 1.4.1 基因复制和扩张的机制 6 1.4.2 基因家族扩张在无脊椎动物环境适应过程中的作用 7 1.5 可变剪切的研究进展 9 1.5.1 可变剪切的发生机制 9 1.5.2 可变剪切的类型 11 1.5.3 可变剪切的调控机制 12 1.5.4 可变剪切在动物环境适应过程中的作用 13 1.6 本研究的目的和意义 15 第二章 凡纳滨对虾肌动蛋白(Actin)和肌球蛋白重链(MYH)基因家族的结构和功能研究 17 2.1 前言 17 2.2 材料和方法 17 2.2.1 Actin和MYH家族的鉴定 17 2.2.2 多序列比对和系统发生树构建 18 2.2.3 基因结构和基因组定位 20 2.2.4 不同发育时期和不同组织中的表达模式 20 2.2.5 总RNA提取 20 2.2.6 cDNA合成 21 2.2.7 实时荧光定量PCR 21 2.2.8 石蜡切片及染色 23 2.2.9 原位杂交 24 2.3 结果 28 2.3.1 凡纳滨对虾Actin和MYH家族鉴定 28 2.3.2 Actin和MYH基因的分类 29 2.3.3 Actin和MYH基因的序列特征 30 2.3.4 Actin和MYH基因的系统发生分析 33 2.3.5 Actin和MYH基因在基因组上的分布 35 2.3.6 细胞质型Actin和MYH基因的可变剪切 36 2.3.7 Actin和MYH基因在成体组织中的表达模式 38 2.3.8 Actin和MYH基因在早期发育过程中的表达模式 40 2.3.9 慢肌型Actin和MYH基因的组织定位 42 2.4 讨论 44 第三章 凡纳滨对虾CXE基因家族的结构与功能研究 47 3.1 前言 47 3.2 材料和方法 47 3.2.1 凡纳滨对虾CXE基因家族的鉴定 47 3.2.2 系统发生树 48 3.2.3 不同发育时期和不同组织中的表达模式 48 3.2.4 OTFP抑制预实验 48 3.2.5 OTFP抑制实验 48 3.2.6 总RNA提取和cDNA合成 49 3.2.7 实时荧光定量PCR 49 3.3 结果 49 3.3.1 凡纳滨对虾CXE基因家族的鉴定及序列特征 49 3.3.2 CXE基因家族的关键氨基酸位点及功能结构域 51 3.3.3 系统发生分析 54 3.3.4 CXE基因家族在成体不同组织和不同发育时期中的表达模式 55 3.3.5 CXE基因家族在不同蜕皮时期的表达模式 56 3.3.6 OTFP抑制实验 57 3.4 讨论 60 第四章 凡纳滨对虾全基因组可变剪切分析 63 4.1 前言 63 4.2 材料与方法 63 4.2.1 数据来源 63 4.2.2 可变剪切事件及差异表达基因鉴定 64 4.2.3 可变剪切事件的PCR验证 64 4.2.4 基因功能富集分析 65 4.3 结果 66 4.3.1 全基因组水平可变剪切事件的类型、数量和分布 66 4.3.2 PCR验证可变剪切事件 68 4.3.3 可变剪切基因和非可变剪切基因的比较 70 4.3.4 多可变剪切基因和非可变剪切基因的比较 71 4.3.5 全基因组基因的外显子和内含子的边界剪切模式 73 4.3.6 微生物感染对可变剪切的影响 74 4.3.7 非生物因子对可变剪切的影响 82 4.4 讨论 86 4.4.1 凡纳滨对虾全基因组水平可变剪切的特征 86 4.4.2 可变剪切在凡纳滨对虾适应微生物感染过程中的作用 87 4.4.3 可变剪切在凡纳滨对虾适应非生物胁迫过程中的作用 88 结 论 93 参考文献 95 附录 软件和代码 111 致 谢 113 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 115 |
文献类型 | 学位论文 |
条目标识符 | http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/164693 |
专题 | 实验海洋生物学重点实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 张小溪. 凡纳滨对虾基因家族扩张和可变剪切在环境适应中的作用研究[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学,2020. |
条目包含的文件 | ||||||
文件名称/大小 | 文献类型 | 版本类型 | 开放类型 | 使用许可 | ||
张小溪博士毕业论文.pdf(6589KB) | 学位论文 | 暂不开放 | CC BY-NC-SA |
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