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双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)隶属于多毛纲、沙蚕亚科、围沙蚕属,是沿海地区一种重要的多毛类生物。因其具有营养丰富,生长适应性强,繁殖力强的优点,容易养育并可以达到高产量,双齿围沙蚕整体可入药,近来其提取物也被证明具有抗氧化的功效,且对应激源的高度耐受性,也被认为是污染生物监测的目标物种。目前已作为一种重要的商业品种,广泛用于水产养殖当中,一直是我国重要的出口创汇物种。
生殖态是多数典型的海洋多毛类在其生殖前出现的一种形态方面变化的特有生殖前现象,双齿围沙蚕于生殖前会进入生殖态,也称异沙蚕体。双齿围沙蚕在生殖过程完成后,雌雄个体都会死亡。目前为止,国内外对于双齿围沙蚕的生殖态研究甚少,主要研究基本聚焦在解剖生物学和组织形态学方面,对双齿围沙蚕以及其它种类沙蚕生殖态的相关分子生物学研究报道极少。为探究双齿围沙蚕生殖态时期雌雄个体与常态时期基因表达差异,以及生殖后死亡的原因,本实验提取了雌性非生殖态(Fw)、雌性生殖态(Fy)、雄性非生殖态(Mw)和雄性生殖态(My)的双齿围沙蚕各四只的RNA,对其进行分组,实验组1~实验组4分别为(Fw vs Mw)、(Fy vs My)、(Fy vs Fw)、(My vs Mw)并对其进行二代无参转录组测序,得到结果如下:
(1)应用illuminaX-ten测序平台测序,各组分别获得205.87M,213.38M,197.22M,204.24M的RawReads。质量控制后分别有202.75M,209.92M,194.2M,201.36MCleanReads。在获得高质量的CleanReads后,对其进行组装,共获得204918个Transcipts和103041个Unigene序列。对其进行功能注释,发现有至少有一个功能注释的Unigene有24322个,对组装得到的蛋白编码的24322个Unigenes进行GO注释之后,共有8112个Unigene注释到了生物学过程分类中的细胞进程Term,8348个Unigene注释到细胞组分中的细胞Term中,5376个Unigene注释到分子功能中的KOG分类中,富集最多的分类为未知功能其次为信号转导机制,KEGG分析中,富集最多的pathway为代谢中的代谢途径,其次为代谢中的次生代谢产物的生物合成。
(2)对转录组数据进行筛选后,实验组1共得到差异基因107个,其中上调56,下调51;实验组2共获得差异基因7362个,其中上调3683,下调3679;实验组3共获得差异基因6666个,其中上调3916,下调2750;实验组4共获得差异基因7905个,其中上调3694,下调4211个。笔者主要对生物学意义较为重要的实验组3和4,即雌性生殖态与非生殖态,雄性生殖态与非生殖态之间的差异基因进行后续分析。本研究发现了与生殖态个体性激素调控相关的通路,如OocytemeiosisPathway、GnRHsignalingpathway等。还发现了与生殖态个体细胞凋亡、自噬相关的通路,如Apoptosispathway、Necroptosispathway等。同时经过对Unigene的SSR分析,得到了24326个SSRs序列。
(3)通过WGCNA分析,对12450条差异基因所呈现的表达谱做出具体分析,结果共有18个基因模块被识别出。在这18个模块中,最多基因的模块为lightcyan,共获得差异基因5657个,最少的则为模块black,共获得差异基因49个,12450条差异基因中,有167个基因落在在模块grey上,此模块代表这些基因不属于任意模块。在对基因模块进行识别后,我们将这些模块中的基因与GO,KEGG数据库进行初比对分析,最终得到了与生殖、细胞凋亡/细胞自噬等通路相关度较高的模块。
生殖态是多数典型的海洋多毛类在其生殖前出现的一种形态方面变化的特有生殖前现象,双齿围沙蚕于生殖前会进入生殖态,也称异沙蚕体。双齿围沙蚕在生殖过程完成后,雌雄个体都会死亡。目前为止,国内外对于双齿围沙蚕的生殖态研究甚少,主要研究基本聚焦在解剖生物学和组织形态学方面,对双齿围沙蚕以及其它种类沙蚕生殖态的相关分子生物学研究报道极少。为探究双齿围沙蚕生殖态时期雌雄个体与常态时期基因表达差异,以及生殖后死亡的原因,本实验提取了雌性非生殖态(Fw)、雌性生殖态(Fy)、雄性非生殖态(Mw)和雄性生殖态(My)的双齿围沙蚕各四只的RNA,对其进行分组,实验组1~实验组4分别为(Fw vs Mw)、(Fy vs My)、(Fy vs Fw)、(My vs Mw)并对其进行二代无参转录组测序,得到结果如下:
(1)应用illuminaX-ten测序平台测序,各组分别获得205.87M,213.38M,197.22M,204.24M的RawReads。质量控制后分别有202.75M,209.92M,194.2M,201.36MCleanReads。在获得高质量的CleanReads后,对其进行组装,共获得204918个Transcipts和103041个Unigene序列。对其进行功能注释,发现有至少有一个功能注释的Unigene有24322个,对组装得到的蛋白编码的24322个Unigenes进行GO注释之后,共有8112个Unigene注释到了生物学过程分类中的细胞进程Term,8348个Unigene注释到细胞组分中的细胞Term中,5376个Unigene注释到分子功能中的KOG分类中,富集最多的分类为未知功能其次为信号转导机制,KEGG分析中,富集最多的pathway为代谢中的代谢途径,其次为代谢中的次生代谢产物的生物合成。
(2)对转录组数据进行筛选后,实验组1共得到差异基因107个,其中上调56,下调51;实验组2共获得差异基因7362个,其中上调3683,下调3679;实验组3共获得差异基因6666个,其中上调3916,下调2750;实验组4共获得差异基因7905个,其中上调3694,下调4211个。笔者主要对生物学意义较为重要的实验组3和4,即雌性生殖态与非生殖态,雄性生殖态与非生殖态之间的差异基因进行后续分析。本研究发现了与生殖态个体性激素调控相关的通路,如OocytemeiosisPathway、GnRHsignalingpathway等。还发现了与生殖态个体细胞凋亡、自噬相关的通路,如Apoptosispathway、Necroptosispathway等。同时经过对Unigene的SSR分析,得到了24326个SSRs序列。
(3)通过WGCNA分析,对12450条差异基因所呈现的表达谱做出具体分析,结果共有18个基因模块被识别出。在这18个模块中,最多基因的模块为lightcyan,共获得差异基因5657个,最少的则为模块black,共获得差异基因49个,12450条差异基因中,有167个基因落在在模块grey上,此模块代表这些基因不属于任意模块。在对基因模块进行识别后,我们将这些模块中的基因与GO,KEGG数据库进行初比对分析,最终得到了与生殖、细胞凋亡/细胞自噬等通路相关度较高的模块。