紅脂大小蠹Dendroctonus valens Le Conte是我國林業(yè)重要的入侵害蟲,主要以幼蟲鉆蛀油松、樟子松等松樹干部和根部危害,導(dǎo)致松樹衰弱,甚至整株死亡。紅脂大小蠹主要以成蟲和幼蟲在松樹樹干基部及根部越冬,自1998年從美國傳入我國山西后,其分布區(qū)不斷向北擴(kuò)散,2017年,在遼寧、內(nèi)蒙和河北三省交界處大面積爆發(fā)成災(zāi),表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐寒性。為明確紅脂大小蠹成蟲和幼蟲在越冬過程中相關(guān)耐寒基因及變化規(guī)律,本文以紅脂大小蠹越冬期和非越冬期成蟲、幼蟲為研究對(duì)象進(jìn)行高通量測(cè)序,利用非模式生物差異轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析方法,比較了兩個(gè)時(shí)期成蟲和幼蟲的差異表達(dá)基因,并進(jìn)行了差異基因相關(guān)功能的分類鑒定和參與代謝通路的初步分析,初步篩選了耐寒相關(guān)基因,轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)也得到了可靠性驗(yàn)證。主要結(jié)果如下:1.獲得了不同時(shí)期紅脂大小蠹成蟲和幼蟲轉(zhuǎn)錄水平的所有遺傳信息。通過對(duì)越冬期和非越冬期紅脂大小蠹成蟲和幼蟲12個(gè)樣本進(jìn)行測(cè)序,共獲得86.32 Gb Clean Data,各樣品Clean Data均達(dá)到6.14 Gb以上,Q30≥93.21%,Q20≥97.82%,GC含量平均占比為42.98%。利用軟件Trin... 

【文章來源】：北京林業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

紅脂大小蠹轉(zhuǎn)錄組Unigene的BLAST比對(duì)餅狀分布圖

2不同時(shí)期紅脂大小蠹成蟲和幼蟲轉(zhuǎn)錄組分析19組分中，較大功能組是膜membrane（6884），其次為細(xì)胞cell（6835），再次是細(xì)胞區(qū)域cellpart（6722）和膜區(qū)域membranepart（6503）。在參與生物學(xué)過程中，排名前三的類別分別是細(xì)胞過程cellularprocess（7356）、代謝過程metabolicprocess（5937）和單一生物過程single-organismprocess（4906），注釋到的基因數(shù)量所占比例分別為21.42%、17.28%和14.28%，這表明紅脂大小蠹在越冬過程中與代謝相關(guān)的基因數(shù)量很豐富。圖2.2紅脂大小蠹轉(zhuǎn)錄組UnigeneGO功能分類Figure2.2GOtermsclassificationofD.valenstranscriptomeunigenes2.2.3.4KEGG分析為了了解紅脂大小蠹體內(nèi)基因的生物學(xué)功能以及在細(xì)胞中的代謝途徑，利用KOBAS2.2.1軟件將Unigene與KEGG數(shù)據(jù)庫比對(duì)，進(jìn)行pathway代謝通路分析可知，共有14706個(gè)Unigene注釋到了遺傳信息處理（GeneticInformationProcessing），代謝（Metabolism），人類疾�。℉umanDiseases），環(huán)境信息處理（EnvironmentalInformationProcessing），生物體系統(tǒng)（OrganismalSystems），細(xì)胞過程（CellularProcesses）等6類代謝通路中，共涉及43條通路，主要參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、碳水化合物代謝、翻譯、運(yùn)輸和分解代謝、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等通路。具體如圖2.3所示：新陳代謝通路中注釋的Unigene的數(shù)量最多，為3094條，在代謝中碳水化合物代謝（Carbohydratemetabolism）是被注釋的基因數(shù)量最多的類群，為891條。其中又以糖酵解/糖異生Glycolysis/Gluconeogenesis（map00010）通路參與的基因最多，有182條基因參與其內(nèi)。此外，氨基酸代謝Aminoacidmetabolism注釋了646條基Unigene數(shù)目/條Unigene占百分比/%GO分類術(shù)語

紅脂大小蠹耐寒相關(guān)基因篩選與表達(dá)分析20因；在遺傳信息注釋的通路中以翻譯（Translation）為主，為1331條；在環(huán)境信息處理中以信號(hào)傳導(dǎo)（Signaltransduction）途徑被注釋的基因數(shù)量最多，達(dá)1987條；在細(xì)胞過程中運(yùn)輸和分解代謝通路注釋的數(shù)目最大，為1135條；內(nèi)分泌系統(tǒng)（Endocrinesystem）途徑在有機(jī)系統(tǒng)中注釋的基因數(shù)目最多，達(dá)1130條；癌癥：概述（Cancers:Overview）通路在人類疾病中注釋的基因數(shù)目最多，達(dá)1185條，這些通路注釋表明了紅脂大小蠹的主要的生命活動(dòng)，為探索其分子調(diào)控機(jī)理提供指導(dǎo)。圖2.3紅脂大小蠹轉(zhuǎn)錄組UnigeneKEGG代謝通路分類Figure2.3ClassificationoftheUnigeneKEGGmetabolicpathwayinthetranscriptomeofD.valens2.3小結(jié)與討論本研究采用IlluminaHiseq測(cè)序平臺(tái)完成越冬期和非越冬期野外采集的紅脂大小蠹成蟲和幼蟲的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。本章從RNA質(zhì)檢、基因拼接組裝、基因功能注釋等三個(gè)方面集中分析了紅脂大小蠹轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序概況。該轉(zhuǎn)錄組經(jīng)過優(yōu)化組裝后共得到Unigenes58956條，組裝得到的所有轉(zhuǎn)錄本平均長度為1163.73bp，N50為2101bp，Q30≥93.21%，一般認(rèn)為N50長度大于800bp、Q30值大于80%就說明測(cè)序數(shù)據(jù)可信度高，質(zhì)量較為可靠（王興春等，2015）。從基因功能注釋結(jié)果上看，本研究中紅脂大小蠹的58956條unigene中能夠用已知的生物學(xué)功能注釋的序列共有28218條，僅占轉(zhuǎn)錄組文庫所有unigene序列的47.86％，而在已注釋的基因中仍然包括好多假設(shè)蛋白、未知特征的蛋白和unknown基因，這些功能未知的基因的具體功能有待進(jìn)一步探究，很可能在抵御寒冷過程中發(fā)揮著重要作用，與昆蟲低溫適應(yīng)機(jī)制相關(guān)聯(lián)。將紅脂大小蠹Unigene序列與NR數(shù)據(jù)代謝通路名稱Unigene數(shù)目/條


本文編號(hào)：2980112