發(fā)布時間：2020-09-09 22:21

　　 裂腹魚亞科魚類是青藏高原魚類區(qū)系的主體成分之一,同時也是探究青藏高原隆起與環(huán)境變化對物種演化影響的理想素材。鑒于裂腹魚亞科魚類在高原淡水生態(tài)系統(tǒng)中的重要地位、分布的廣泛性、棲息水體環(huán)境的多樣性以及對高原環(huán)境極強(qiáng)的適應(yīng)性,本研究以青藏高原裂腹魚亞科魚類三個等級代表物種為研究對象,原始等級包括瀾滄裂腹魚、巨須裂腹魚、光唇裂腹魚和西藏裂腹魚;特化等級包括厚唇裸重唇魚和雙須葉須魚;高度特化等級包括尖裸鯉、極邊扁咽齒魚、黃河裸裂尻魚、高原裸裂尻魚、拉薩裸裂尻魚、高原裸鯉和花斑裸鯉。通過Illumina測序技術(shù)獲得各個物種肝胰臟、肌肉、腎臟、腦組織的混合轉(zhuǎn)錄本,開展比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究�；诹迅刽~亞科魚類13個物種轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)利用本地BLAST及RTPCR技術(shù)獲取珠蛋白家族成員、低氧誘導(dǎo)因子、促紅細(xì)胞生成素和受體、以及血管內(nèi)皮生長因子編碼區(qū)完整序列,進(jìn)行分子進(jìn)化分析,旨在為研究裂腹魚亞科魚類適應(yīng)高原獨(dú)特環(huán)境提供分子基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:(1)通過Illumina測序得到62,487,860~81,238,722個clean reads。對轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行從頭組裝,13個物種獲得129,982~207,887個轉(zhuǎn)錄本,包含了95,251~145,805個unigenes。(2)基于六大公共數(shù)據(jù)庫對13個物種的unigenes進(jìn)行注釋,總注釋率大于81%。其中,Nt數(shù)據(jù)庫中unigenes的匹配度最高,最低為79.03%(高原裸鯉),最高為89.26%(光唇裂腹魚)。(3)13個物種中共鑒定出2,064個單拷貝基因,其中52個基因的Ka/Ks比率1,187個基因的Ka/Ks比率在0.5~1之間。GO功能富集和KEGG代謝通路富集分析揭示9個與先天性或適應(yīng)性免疫相關(guān)候選基因在裂腹魚亞科魚類的適應(yīng)性進(jìn)化中發(fā)揮了重要作用。(4)13個物種的肌紅蛋白基因(Mb)編碼區(qū)長度均為444 bp,編碼147個氨基酸。分子進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)Mb經(jīng)歷了正向選擇作用(ω=3.83),且檢測到4個潛在的正向選擇位點(diǎn)。引入外群的支-位點(diǎn)模型分析表明整個裂腹魚亞科魚類的Mb經(jīng)歷了強(qiáng)烈的正向選擇作用(ω=140.69)。(5)13個物種的腦紅蛋白基因(Ngb)編碼區(qū)序列長度均為480 bp,編碼159個氨基酸。位點(diǎn)模型分析發(fā)現(xiàn)Ngb經(jīng)歷了正向選擇作用(ω=3.69),并檢測到一個正向選擇位點(diǎn)。引入外群的支-位點(diǎn)模型揭示特化及高度特化物種的Ngb存在正向選擇作用(ω=3.40)。(6)裂腹魚亞科魚類的胞紅蛋白Cygb1和Cygb2編碼序列長度分別為525bp和540 bp,分別編碼174和179個氨基酸,但是原始等級的4個物種Cygb2基因發(fā)生了丟失。13個物種的Cygb1基因經(jīng)歷了正向選擇作用,且檢測到1個正向選擇位點(diǎn)。支-位點(diǎn)模型分析顯示特化及高度特化裂腹魚的Cygb2經(jīng)歷了正向選擇作用。(7)13個物種的血紅蛋白基因(Hb)包括胚胎型血紅蛋白基因Hbae和Hbbe,編碼區(qū)長度分別為432 bp和444 bp;以及成年型血紅蛋白基因Hba、Hbb1和Hbb2,編碼區(qū)長度分別為432 bp、447 bp和444 bp。分子進(jìn)化分析結(jié)果顯示5個基因都存在正向選擇作用(ω1),且皆檢測到正向選擇位點(diǎn)。(8)低氧誘導(dǎo)因子Hif-1αΑ、Hif-1αB、Hif-2αΑ和Hif-2αB基因編碼區(qū)長度分別為2196 bp、2325 bp、2544 bp和2511 bp。13個物種的HIF-α皆經(jīng)歷了正向選擇作用。引入外群后僅HIF-1αA在裂腹魚亞科魚類中未存在正向選擇作用。(9)分子進(jìn)化分析結(jié)果顯示促紅細(xì)胞生成素及受體皆存在正向選擇作用,且篩選出了潛在的正向選擇位點(diǎn),支-位點(diǎn)模型分析也顯示Epo在整個裂腹魚亞科魚類中經(jīng)歷了正向選擇作用,支模型結(jié)果也支持這一結(jié)果。(10)分子進(jìn)化分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子VEGFa存在正向選擇作用,且檢測到3個潛在的正向選擇位點(diǎn)。在支-位點(diǎn)模型結(jié)果顯示VEGFa在高度特化裂腹魚中經(jīng)歷了正向選擇作用,這與支模型結(jié)果相一致。
【學(xué)位單位】：青海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S917.4
【部分圖文】：

A B圖 2.1 拼接轉(zhuǎn)錄本及 unigenes 的長度頻數(shù)分布圖Figure 2.1 Frequency distribution map of spliced transcripts and unigenes注：A：轉(zhuǎn)錄本長度頻數(shù)分布；B：unigene 長度頻數(shù)分布；SLA：瀾滄裂腹魚；SMA：巨須裂腹魚；SLI：光唇裂腹魚；SLB：西藏裂腹魚；GPA：厚唇裸重唇魚；PDI：雙須葉須魚；OST：尖裸鯉；PLE：極邊扁咽齒魚；SPY：黃河裸裂尻魚；SST：高原裸裂尻魚；SYO：拉薩裸裂尻魚；GWA：高原裸鯉；GEC：花斑裸鯉Note:A: Frequency distribution map of spliced transcripts; B: Frequency distribution map ofspliced unigenes; SLA: Schizothorax lantsangensis; SMA: Schizothorax macropogon; SLI:Schizothorax lissolabiatus; SLB: Schizothorax labiatus; GPA: Gymnodiptychus pachycheilus;PDI: Ptychobarbus dipogon; OST: Oxygymnocypris stewartia; PLE: Platypharodon extremus;SPY: Schizopygopsis pylzovi; SST: Schizopygopsis stoliczkai; SYO: Schizopygopsisyounghusbandi; GWA: Gymnocypris waddelli; GEC: Gymnocypris eckloni2.2.3 unigenes 的注釋基于 Nr、Nt、GO、KEGG、Swiss-Prot、KOG 六大公共數(shù)據(jù)庫，對裂腹魚亞科魚類 13 個物種的 unigenes 進(jìn)行注釋，注釋數(shù)目及比率見表 2.4。13 個物種的

圖 2.2 divergent 和 conserved 直系同源基因 ka 和 ks 分布圖igure 2.2 The Ka and Ks distribution for orthologous genes of divergent and conserved2.2.5 直系同源基因的 GO 富集分析和 KEGG 代謝通路分析為了進(jìn)一步研究裂腹魚亞科魚類在適應(yīng)高原水體中可能產(chǎn)生影響的基因，本通過對存在正向選擇的直系同源基因進(jìn)行 GO 功能富集分析和 KEGG 代謝分析，在 Ka /Ks＞1 的 52 個直系同源基因中，通過 GO 富集確定了 6 個正擇基因（positiveselectiongenes,PSGs），為 OG03673，OG08892，OG11017，6385，OG11002 和 OG11127，其顯著富集于四種分子功能類別（cytokinity,cytokinereceptorbinding,chemokineactivity,andchemokinereceptorbindin個生物過程類別（immuneresponse），見表 2.6。通過 KEGG 富集分析表明 PSGs（OG03673，OG09047，OG07729，OG11002，OG11017 和 OG08905）個 KEGG 代謝通路（cytokine-cytokine receptor interaction, measles anmokine signaling pathway）中顯著富集，見表 2.7 和圖 2.3。因此，從上述結(jié)鑒定出 9 個正向選擇基因可能參與裂腹魚亞科魚類在不同水環(huán)境的適應(yīng)過

表 2.6 GO 富集中的關(guān)鍵 PSGsTable 2.6 Key PSGs involved in the enriched GO functionsGO 類別GO termsGO 分類GO type正向選擇基因Positively selected genesGO:0005125Cytokine activity細(xì)胞因子活性MFOG03673, OG08892, OG11017,OG06385, OG11002GO:0005126Cytokine receptor binding細(xì)胞因子受體位點(diǎn)MFOG11017, OG11002, OG06385,OG11127, OG03673GO:0008009Chemokine activity趨化因子活性MF OG11017, OG11002, OG03673GO:0042379Chemokine receptor binding趨化因子受體位點(diǎn)MF OG03673, OG11017, OG11002GO:0006955Immune response免疫反應(yīng)BPOG03673, OG08892, OG11017,OG06385, OG11002

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本文編號：2815547