中华哲水蚤个体核酸含量及其转录组研究

	中华哲水蚤个体核酸含量及其转录组研究
	宁娟
学位类型	博士
导师	孙松
	2013-04
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	海洋生态学
关键词	中华哲水蚤核酸含量转录组测序滞育基因表达
摘要	中华哲水蚤（Calanus sinicus）是黄东海主要的浮游动物关键种，是连接初级生产与更高营养级的纽带，其生长状况和种群变动在海洋生态系统动力学中起着关键作用。本论文从生命的基本组成物质——核酸入手，研究了黄东海中华哲水蚤个体核酸含量时空变动特点、与环境之间的关系、及其对生长发育的指示作用；在此基础上，开展中华哲水蚤转录组测序，研究其基因表达情况，挖掘其功能基因，拟从分子水平上揭示中华哲水蚤生长、发育以及种群变动的分子调控机制。主要研究结果如下：中华哲水蚤个体RNA含量和RNA：DNA比值存在明显的季节变化。春季水华（3-4月）时期中华哲水蚤个体RNA含量和RNA:DNA比出现一年中的最高值，3月份个体RNA含量和RNA：DNA比均值分别为24µg ind-1和3.7，远远高于其它月份。此时中华哲水蚤的产卵率也较高，最高可达29.8。6，7月份黄海冷水团已初步形成，中华哲水蚤生长减缓，个体RNA含量及RNA:DNA比值较低，冷水团内部产卵率几乎为零。RNA含量与多种因素相关，本研究发现RNA含量及RNA:DNA比值与产卵率成显著正相关关系。对水华的追踪调查发现，2009年4月分别在黄海中部两个站位发现水华，一个是以矮小短棘藻和柔弱几内亚藻为主要优势种的硅藻水华，另一个是以矛状异孢藻为主要优势种的甲藻水华。个体RNA含量及RNA:DNA比值伴随水华的发生而增高，在水华结束了又降低，两者与叶绿素之间显著正相关（p<0.001）。DNA含量相对稳定，在水华发生前后没有显著差异。水华发生期高的RNA含量预示着此时中华哲水蚤体内蛋白合成速度较快，处于旺盛的生长状态。春季水华为中华哲水蚤提供了丰富的饵料，对中华哲水蚤的种群补充具有积极的促进作用。应用新一代高通量测序技术—454 GS-FLX Titanium对中华哲水蚤转录组进行测序，研究其基因表达情况，挖掘其功能基因。测序结果共获得1470799条高质量的表达序列标签（expressed sequence tags, EST），平均长度为355bp，所得序列拼接后得到19049条unigene。根据与已知蛋白的序列相似性比较，在中华哲水蚤的转录组中发现了超过14000个不同功能的基因。通过GO注释和KEGG通路分析，发现这些基因参与了中华哲水蚤重要的生命过程和功能，如蜕皮、脂类积累、滞育等重要过程相关的基因。中华哲水蚤成体与桡足幼体（C4，C5）之间存在着差异基因表达，富集分析显示这些差异表达基因主要集中在7个关键功能或过程上。此外，在中华哲水蚤转录组中发现了大量的单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms, SNP），这为以后该物种基因或基因组方面的研究打下重要的基础。为了研究中华哲水蚤滞育的分子机制，我们在转录组序列信息已获的基础上对滞育与非滞育期中华哲水蚤表达谱进行分析。通过Solexa测序平台和相关生物信息分析方法，在两个样本中共发现差异表达的基因3557个，其中有明确功能的基因数为2450个，上调基因（滞育期个体表达量超过非滞育个体表达量）1549个，下调基因901个，滞育期特异表达基因67个，非滞育期特异表达基因96个。对差异表达的基因进行富集分析，结果发现滞育与非滞育期中华哲水蚤C5期桡足幼体差异表达基因在新陈代谢（metabolism）、遗传信息加工（genetic information processing）、细胞过程（cellular processes）、环境信息加工（environmental information prcessing）、有机体系统（organismal systems）等通路中都有富集，其中在新陈代谢、遗传信息加工和环境信息加工通路中的富集基因较多。在所有差异表达的基因中，对以往报道的昆虫及桡足类滞育相关基因进行筛选，我们发现了多个在滞育过程中发挥重要调控作用的相关基因，滞育个体中显著上调的基因包括：法尼酸甲基转移酶（FAMeT）、铁蛋白（ferritin）、热休克蛋白（heat shock protein）等；显著下调基因有表皮蛋白（cuticle protein）和极长链脂肪酸延长因子（elongation of very long chain fatty acids protein）等。结合这些蛋白的功能及其在其他生物滞育过程中的作用，初步探讨了这些基因在中华哲水蚤滞育过程中的表达模式。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17849
专题	海洋生态与环境科学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	宁娟. 中华哲水蚤个体核酸含量及其转录组研究[D]. 中国科学院研究生院,2013.

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中华哲水蚤个体核酸含量及其转录组研究-宁（5469KB）			限制开放	CC BY-NC-SA	浏览