現(xiàn)生的鼴科動物分布于歐亞大陸和北美大陸,包括54種已知物種。鼴科動物有豐富的生態(tài)類型,是研究適應(yīng)性進化的較好模型。本研究通過二代測序的方法分別獲得了長吻鼩鼴和庫氏長吻鼴兩個物種心臟和肺臟以及脾臟和肺臟的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。這兩個物種分別代表了分布于中國西南部、緬甸北部的沒有特化的原始類群鼩鼴亞科以及高度適應(yīng)地下生活的鼴亞科鼴族。我們首次報道了庫氏長吻鼴在中國的分布。通過從頭拼接,分別獲得長吻鼩鼴和庫氏長吻鼴197 092個和225 956個轉(zhuǎn)錄本,以及125 427個和94 023個unigene。通過與GenBank中的基因組注釋文件比對,得到鼴科物種同源基因家族8 376個,及鼴科鼩鼱科同源基因家族8 114個。差異表達基因的各組織高表達基因中均找到10個以上組織特異性基因。然而BUSCO分析確定完整單拷貝基因在兩個物種中分別為43.0%和56.6%,提示死亡后mRNA迅速降解并影響轉(zhuǎn)錄組拼接。比較兩個物種肺部基因的表達差異發(fā)現(xiàn)庫氏長吻鼴335個相對高表達的基因,其中包括HMGB1、HSPD1、SF3B1、COL3A1、SUMO1和JUNB等,已有報道表明上述基因可能與低氧或高海拔適應(yīng)有關(guān)... 

【文章來源】：獸類學(xué)報. 2020,40(06)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

長吻鼩鼴、庫氏長吻鼴、星鼻鼴以及普通鼩鼱的直系同源蛋白質(zhì)家族比較

長吻鼩鼴和庫氏長吻鼴的轉(zhuǎn)錄本分別得到29 129個和23 881個GO注釋(圖2)。在長吻鼩鼴細胞定位(Cellular Component)的注釋中細胞(cell GO:0005623)和細胞組分(cell part GO:0044464)分別為88.2%和87.9%。在分子功能類型(Molecular Function)的注釋中,蛋白結(jié)合(binding GO:0005488)所含比例最高(74.6%)。在生物學(xué)過程類型的(Biological Process)注釋中,細胞過程(cellular process GO:0009987)所含比例最高(81.8%)。庫氏長吻鼴轉(zhuǎn)錄組的注釋結(jié)果的細胞定位功能類型中細胞(cell GO:0005623)和細胞組分(cell part GO:0044464)分別為87.9%和87.6%;在分子功能類型中,蛋白結(jié)合(binding GO:0005488)所含比例最高(75.2%);在生物學(xué)過程注釋的轉(zhuǎn)錄本中,細胞過程(cellular process GO:0009987)所含比例最高(81.7%)。2.5 組織和物種差異表達基因

鼴科物種的適應(yīng)性非常廣泛,除了最原始的地表生活的類型,演化出多種生態(tài)適應(yīng)型。例如為了適應(yīng)地下的低氧環(huán)境,真鼴類的血紅蛋白基因也發(fā)生多拷貝事件(Campbell et al., 2010); 為適應(yīng)半水生生活,星鼻鼴的肌紅蛋白也通過基因突變,在蛋白表面形成正電荷氨基酸基團()。有文獻報道鼴類的觸覺非常發(fā)達(),與觸覺相關(guān)的大腦皮層可以占到大腦的52%(),大腦皮層功能的改變顯然與基因表達的時空調(diào)控有關(guān)。轉(zhuǎn)錄組測序可以快速獲取上述遺傳和組織特異性的基因差異表達信息。本研究首次對適應(yīng)性低的鼩形鼴以及高度適應(yīng)地下生活的庫氏長吻鼴的轉(zhuǎn)錄組進行轉(zhuǎn)錄組測序,這些數(shù)據(jù)為以后分析鼴科不同物種適應(yīng)性特征的產(chǎn)生,以及同一物種不同地理種群對不同微環(huán)境的適應(yīng)性的原因提供重要的第一手資料。同源基因序列的分析中我們找到4個物種8 114個同源基因(圖1),同源基因的數(shù)目接近甚至優(yōu)于以前的報道(Lan et al., 2018; Moreno-Santillán et al., 2019a),說明在沒有參考基因組情況下進行從頭組裝獲取轉(zhuǎn)錄組序列的方法可行。表達差異基因分析的結(jié)果中,每個樣品均找到了該組織應(yīng)有的特異性表達基因(附錄1),說明從頭組裝轉(zhuǎn)錄組的組織特異性良好,并沒有明顯的污染。然而BUSCO的結(jié)果顯示有約22%～30%的基因缺失,約20%～26%的基因沒有找到完整的開放閱讀框(表2),說明個體在死亡之后mRNA迅速降解。盡管有文獻報道可以從死亡的野生動物中獲得轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)(Hoffman et al., 2013),但我們的結(jié)果顯示對于小型哺乳動物而言,轉(zhuǎn)錄組的降解速度對后續(xù)的數(shù)據(jù)拼接有較大的影響。另一方面mRNA降解對基因表達分析的影響相對較小。如上文所述,每個組織的特意性高表達基因都能被找到,此前的研究也發(fā)現(xiàn)降解樣品和非降解樣品中基因表達高度一致(Adiconis et al.,2013)。


本文編號：3283043