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基于组学研究线纹海马生长发育相关基因的调控机制
屈宏越
学位类型硕士
导师林强
2017-05-27
学位专业海洋生物学
关键词海马 生长发育 Mirna Wgcna 育儿袋
摘要海马(Genus Hippocampus)是一种珍稀的小型硬骨鱼类,具有特殊的体型特征和繁殖方式,被誉为研究鱼类发育、进化的旗舰物种。近年来,海马的生长发育机制一直被国内外学者视为鱼类研究领域的热点问题。厘清海马生长发育的分子调控机制,有助于更好地剖析海马在海洋环境中的适应机制,为该物种的资源保护与综合利用提供科学理论。 随着高通量测序技术的发展,组学成为研究生物生理代谢及分子调控机制的有力工具。本研究论文以线纹海马(H. erectus)的生长发育机理为切入点,基于转录组、小RNA组及部分全基因组等数据的生物信息学分析,开发海马特异分子标记,研究了不同群体的生长发育状况;并结合小RNA组挖掘生长相关的基因及其调控特征;利用WGCNA分析研究育儿袋生长发育的分子机制。主要研究结果如下: 1、基于不同时期(1-6月龄)线纹海马躯干组织转录组测序与分析,共获得4,115个差异表达的mRNA,其中与脂质代谢和免疫相关的cidec、spink1和crp 基因在五组比较中均存在差异,推测cidec基因表达量的变化与海马食物的组成相关,而肌肉组织中存在spink1和crp基因,可能与海马特殊的免疫反应有关。 2、基于转录组数据开发了46个海马SNP分子标记及53个SSR分子标记。从遗传角度研究了野生群体、养殖群体及杂交群体存在生长差异的原因,发现养殖海马群体的杂合度、等位基因个数和多态信息含量均低于野生群体,近交系数高于野生群体,杂交群体得到部分恢复,推测由于海马特殊的生活史和养殖过程中的人工选择,使得养殖群体产生奠基者效应和近交衰退,引起遗传多样性的降低,造成生长性状的退化。 3、利用不同时期海马躯干组织小RNA组测序,预测1,120个miRNA及其前体。首次发现miR-22a-3p抑制mdfi和igf1r基因转录,调控生肌细胞的增殖和分化;miR-206抑制arntl基因转录,影响肌肉组织的节律。376个差异表达的miRNA,预测了491,878个靶基因,发现6个与海马肌肉组织发育相关的靶基因及调控其转录的miRNA,结果证明海马在1~2月龄肌肉纤维体积增大,肌肉组织的发育较快;3月龄以后发育减慢,运动能力增强。4、依据雄性线纹海马脑、性腺和育儿袋组织转录组数据及其WGCNA分析,发现22,871个基因分为23个基因模块,与雄激素合成相关的基因及性激素核受体属于Blue模块,合成雌激素的关键基因cyp19a1属于Brown模块,雌激素受体gper属于Yellow模块,结果阐明育儿袋的发育和生殖功能受到性激素的调控作用,雄激素通过受体arβ调控育儿袋的发育,雌激素通过受体gper完成妊娠过程。 5、进一步研究发现Magenta模块和Tan模块相关的基因与育儿袋的免疫保护功能相关,其中Toll样受体信号通路、Nod样受体信号通路、溶酶体通路、吞噬泡通路和Jak-Stat信号通路起到主要作用;同步研究发现了10个参与上述通路的hub genes,其余13个hub genes分别与免疫、血液循环系统、细胞外基质等相关。 本文基于海马全基因组,通过转录组和小RNA组高通量测序,挖掘了与海马生长发育相关的基因或通路信息,解析海马生长发育的分子调控机制;其中,基于WGCNA分析获得的与免疫或激素调控相关的基因可为后续海马资源保护与环境适应机制研究提供重要的理论依据。
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/17421
专题学位论文(硕士)
推荐引用方式
GB/T 7714
屈宏越. 基于组学研究线纹海马生长发育相关基因的调控机制[D],2017.
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