發(fā)布時(shí)間：2020-06-26 04:23

【摘要】：中國(guó)綠水螅(Hydra sinensis)內(nèi)胚層皮肌細(xì)胞內(nèi)共生有單細(xì)胞綠藻是一種有較高科研價(jià)值的特殊生物學(xué)現(xiàn)象,其中宿主與共生藻間的共生關(guān)系以及二者間的相容、互作、代謝流與能量流等共生機(jī)制是相關(guān)研究的焦點(diǎn)。本課題組前期研究中通過(guò)特殊方法制備了被“敲除”共生藻的中國(guó)綠水螅無(wú)共生藻品系,該品系能通過(guò)喂食豐年蟲(chóng)幼蟲(chóng)而長(zhǎng)期無(wú)性繁殖和存活,這說(shuō)明共生藻不是中國(guó)綠水螅存活的必要條件,而是在食物缺乏等特殊情況下共生藻可能把部分光合作用產(chǎn)物傳遞給宿主細(xì)胞作為其營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充。為從分子生物學(xué)層面證實(shí)這個(gè)假說(shuō),本研究在0L:24D(持續(xù)黑暗)、12L:12D(在一個(gè)24h周期內(nèi)光暴露12h、黑暗12h)及24L:0D(持續(xù)光暴露)等3個(gè)不同的光周期條件下培養(yǎng)饑餓脅迫的中國(guó)綠水螅野生型品系(即含共生藻品系),再重點(diǎn)對(duì)光暴露處理組(光周期24L:0D組及12L:12D組)與黑暗處理組(光周期0L:24D組)進(jìn)行了比較轉(zhuǎn)錄組和比較代謝組分析。主要研究結(jié)果總結(jié)如下:1.饑餓脅迫的中國(guó)綠水螅對(duì)不同光周期響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組分析轉(zhuǎn)錄組測(cè)序共獲得155.7 Gb Clean Data,拼接到601,077條transcript,組裝出322,881條unigene�；趗nigene表達(dá)量分析,在24L:0D組與0L:24D組間篩選出32,400個(gè)差異表達(dá)基因,包括8,969個(gè)表達(dá)上調(diào)基因和23,431個(gè)表達(dá)下調(diào)基因。根據(jù)這些差異表達(dá)基因富集到384個(gè)KEGG代謝通路,有479個(gè)差異基因(164個(gè)表達(dá)上調(diào),315個(gè)表達(dá)下調(diào))參與26個(gè)糖類代謝通路(Carbohydrate metabolism pathway),442個(gè)差異基因(143個(gè)表達(dá)上調(diào),299個(gè)表達(dá)下調(diào))參與32個(gè)脂類代謝通路(Lipid metabolism pathway),380個(gè)差異基因(139個(gè)表達(dá)上調(diào),241個(gè)表達(dá)下調(diào))參與22個(gè)含氮物質(zhì)代謝通路(Nitrogenous compound metabolism pathway)。其中,按富集顯著性排序前50個(gè)代謝通路中包含10個(gè)糖類代謝通路、5個(gè)脂類代謝通路、7個(gè)含氮物質(zhì)代謝通路、2個(gè)抗氧化相關(guān)通路及ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)(ABC transporter)。另外,在12L:12D組與0L:24D組間篩選出28,825個(gè)差異表達(dá)基因,包括11,198個(gè)表達(dá)上調(diào)基因和17,627個(gè)表達(dá)下調(diào)基因。根據(jù)這些差異表達(dá)基因共富集到384個(gè)KEGG代謝通路,有461個(gè)差異基因(201個(gè)表達(dá)上調(diào),260個(gè)表達(dá)下調(diào))參與26個(gè)糖類代謝通路,433個(gè)差異基因(181個(gè)表達(dá)上調(diào),252個(gè)表達(dá)下調(diào))參與33個(gè)脂類代謝通路,369個(gè)差異基因(182個(gè)表達(dá)上調(diào),187個(gè)表達(dá)下調(diào))參與20個(gè)含氮物質(zhì)代謝通路。其中,按富集顯著性排序前50個(gè)代謝通路中包含9個(gè)糖類代謝通路、4個(gè)脂類代謝通路、8個(gè)含氮物質(zhì)代謝通路、3個(gè)抗氧化相關(guān)通路及ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)。2.饑餓脅迫的中國(guó)綠水螅對(duì)不同光周期響應(yīng)的代謝組分析采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)對(duì)中國(guó)綠水螅24L:0D組、12L:12D組及0L:24D組進(jìn)行了比較代謝組學(xué)分析,共檢測(cè)到1,156個(gè)物質(zhì)峰(features),定性到402個(gè)物質(zhì)。再采用多維分析和單維分析相結(jié)合的方法篩選組間差異代謝物,結(jié)果表明,24L:0D組與0L:24D組間差異代謝物197個(gè),包含31個(gè)糖類物質(zhì)(26個(gè)表達(dá)上調(diào),5個(gè)表達(dá)下調(diào))、52個(gè)脂類物質(zhì)(29個(gè)表達(dá)上調(diào),23個(gè)表達(dá)下調(diào))及42個(gè)含氮物質(zhì)(15個(gè)表達(dá)上調(diào),27個(gè)表達(dá)下調(diào));基于這197個(gè)差異代謝物富集到60個(gè)代謝通路,有24個(gè)差異代謝物(23個(gè)表達(dá)上調(diào),1個(gè)表達(dá)下調(diào))參與9個(gè)糖類代謝通路,33個(gè)差異代謝物(25個(gè)表達(dá)上調(diào),8個(gè)表達(dá)下調(diào))涉及15個(gè)脂類代謝通路,54個(gè)差異代謝物(20個(gè)表達(dá)上調(diào),34個(gè)表達(dá)下調(diào))參與18個(gè)含氮物質(zhì)代謝通路。按富集顯著性排序,ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)位于這60個(gè)代謝通路的第2位、抗氧化相關(guān)的谷胱甘肽代謝通路(Glutathione metabolism)位于第3位。另外,在12L:12D組與0L:24D組間篩選到差異代謝物166個(gè),包含26個(gè)糖類物質(zhì)(18個(gè)表達(dá)上調(diào),8個(gè)表達(dá)下調(diào))、36個(gè)脂類物質(zhì)(21個(gè)表達(dá)上調(diào),15個(gè)表達(dá)下調(diào))及41個(gè)含氮物質(zhì)(15個(gè)表達(dá)上調(diào),26個(gè)表達(dá)下調(diào));基于這166個(gè)差異代謝物富集到54個(gè)代謝通路,有19個(gè)差異代謝物(15個(gè)表達(dá)上調(diào),4個(gè)表達(dá)下調(diào))參與9個(gè)糖類代謝通路,27個(gè)差異代謝物(16個(gè)表達(dá)上調(diào),11個(gè)表達(dá)下調(diào))涉及13個(gè)脂類代謝通路,52個(gè)差異代謝物(22個(gè)表達(dá)上調(diào),30個(gè)表達(dá)下調(diào))參與16個(gè)含氮物質(zhì)代謝通路。按富集顯著性排序,ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)位于這54個(gè)代謝通路的第1位、抗氧化相關(guān)的谷胱甘肽代謝通路位于第12位。3.饑餓脅迫的中國(guó)綠水螅對(duì)光暴露處理(相對(duì)于持續(xù)黑暗處理)分子響應(yīng)的生物學(xué)意義轉(zhuǎn)錄組及代謝組分析結(jié)果顯示了饑餓脅迫的中國(guó)綠水螅對(duì)于光暴露處理(相對(duì)于持續(xù)黑暗處理)有如下6個(gè)方面的分子響應(yīng):(1)糖類代謝活躍與共生藻傳遞其部分光合作用產(chǎn)物給水螅細(xì)胞以作為宿主的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充有關(guān);(2)脂類代謝活躍暗示脂類物質(zhì)可能也參與從共生藻到水螅細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)輸送,但光合作用產(chǎn)物(主要是糖類物質(zhì))是在共生藻中轉(zhuǎn)變?yōu)橹愇镔|(zhì)后再傳遞給水螅細(xì)胞、還是光合作用產(chǎn)物先傳遞給水螅細(xì)胞然后被轉(zhuǎn)變成脂類物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存尚有待研究;(3)基于差異表達(dá)基因及差異代謝物均富集到戊糖和葡萄糖醛酸內(nèi)酯相互轉(zhuǎn)化代謝通路(Pentose and glucuronate interconversions)是中國(guó)綠水螅體內(nèi)存在糖類與脂類互相轉(zhuǎn)化的直接證據(jù);(4)含氮物質(zhì)代謝活躍可能與水螅細(xì)胞要把“截留”在自己細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的含氮廢物(正常細(xì)胞必須把含氮廢物排出細(xì)胞外)轉(zhuǎn)變成既對(duì)自己無(wú)害、又能順利傳遞給共生藻的含氮物質(zhì)以保證共生藻作為植物必需的氮源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)有關(guān);(5)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)活躍從側(cè)面證實(shí)了饑餓脅迫的中國(guó)綠水螅在光暴露處理時(shí)宿主與共生藻間存在一定規(guī)模的代謝流以維持二者間的共生關(guān)系;(6)共生藻光合作用產(chǎn)生的大量活性氧在共生泡較為封閉的結(jié)構(gòu)中難以擴(kuò)散到體外水環(huán)境,活性氧也能從共生藻被傳遞給宿主細(xì)胞,活性氧積累過(guò)多會(huì)傷害細(xì)胞,因此基于差異表達(dá)基因及差異代謝物均富集到的抗氧化相關(guān)通路可能參與控制和清除活性氧。
【學(xué)位授予單位】：安徽師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q958.8
【圖文】：

17圖 2-1 本課題組維持的中國(guó)綠水螅單克隆無(wú)性繁殖系（A，每個(gè)培養(yǎng)盒內(nèi)約有 6,000 只綠水螅個(gè)體）、中國(guó)綠水螅個(gè)體形態(tài)（B）、冰凍切片示共生微藻位于內(nèi)胚層皮肌細(xì)胞（C）.Fig.2-1 The monoclonal clones of Hydra sinensis maintained by our research group (A, there areapproximately 6,000 green hydra in each culture box), the morphology of H. sinensis (B), and frozen

數(shù)據(jù)過(guò)濾的標(biāo)準(zhǔn)主要包括：1）采用 Cutadapt 去除 3'端的接頭，去除的部分與已知接頭有至少 10 Overlap（AGATCGGAAG），允許 20%堿基錯(cuò)配；2）去除平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于 Q20 的 Reads。

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3 朱軍,楊秀玲,孫國(guó)娜,樓柏丹,范學(xué)銘;變形蟲(chóng)對(duì)水螅的危害及防治初探[J];生物學(xué)通報(bào);2005年08期

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本文編號(hào)：2729818