扇贝“青农金贝”性腺发育的转录组分析

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海湾扇贝(Argopecten irradians irradians)隶属于异柱目(Anisomyaria),扇贝科(Pectinidae),扇贝属(Argopecten),又叫大西洋内湾扇贝,是一种雌雄同体的扇贝,于1982年由中国科学院海洋研究所张福绥引入我国并成功进行了繁殖,但是近年来种质衰退严重制约了我国扇贝养殖业的发展,对海湾扇贝进行种质改良成为必须解决的难题。为推动我国扇贝养殖业的进一步发展,王春德等在2008年成功从秘鲁引进了紫扇贝(Argopecten purpuratus)与海湾扇贝进行种间杂交,经过多年的科研实验,获得了具有优良性状的杂交后代。在紫海杂交一代扇贝中出现少部分闭壳肌为金黄色的扇贝,在后期以闭壳肌金黄色为选育目标,经四代选育得到了能够稳定遗传的新品种扇贝“青农金贝”。育种实践和实验结果同时表明,性腺结构和生殖细胞发生规律研究是品种培育的基础。有关性腺发育相关基因的研究在脊椎动物尤其是哺乳动物中已经有了相当的认识,在无脊椎动物尤其是海洋贝类的相关研究却十分有限。开展贝类性腺发育相关基因的研究,有助于从分子水平上了解性腺发育的调控机制和性腺发育的过程特征,进而对指导苗种繁育、开发促性腺发育添加剂及扇贝的养殖具有重要意义。
  本文以扇贝“青农金贝”为研究对象,利用RNA-Seq技术分别构建了扇贝“青农金贝”四个不同发育规格(壳高分别为18.41±1.13、23.93±1.80、28.79±1.31、33.64±1.68)的卵巢和精巢的转录组文库,通过对不同发育规格进行转录谱分析,并对差异表达基因进行比较分析,从转录水平上了解扇贝“青农金贝”卵巢、精巢发育及性别分化过程中的基因表达情况,旨在为揭示影响Argopecten属扇贝性腺发育的分子种类和功能,并为探讨贝类性腺发育的分子机制提供基础性理论依据。
  在卵巢组织中,第一阶段和第二阶段相比较,得到61个差异基因富集到28个新陈代谢途径里,其中富集前4位的是磷脂酰肌醇信号系统、吞噬体、神经活性配体-受体相互作用、ABC转运蛋白;第二阶段和第三阶段相比较,得到1598个差异基因富集到116个新陈代谢途径里,其中富集前5位的是核糖体、吞噬体、磷脂酰肌醇信号系统、氧化磷酸化作用和花生四烯酸代谢;第三阶段和第四阶段相比较,得到106个差异基因富集到46个新陈代谢途径里,其中富集前5位的是泛素介导的蛋白质水解通路、溶酶体、亚油酸代谢系统、视黄醇代谢和甘氨酸、丝氨酸与苏氨酸代谢。
  在精巢组织中,第一阶段和第二阶段相比,得到21个差异基因富集到9个新陈代谢途径里,其中富集前5位的是内质网蛋白质加工、细胞内吞作用、剪接体、氨基糖与核苷酸糖代谢和ECM-受体相互作用;第二阶段和第三阶段相比,得到337个差异基因富集到86个新陈代谢途径里,其中富集前5位的是吞噬体、细胞内吞作用、内质网蛋白质加工、剪接体、和泛素介导的蛋白质水解通路;第三阶段和第四阶段相比,得到47个差异基因富集到33个新陈代谢途径里,其中富集前4位的是氨基酸生物合成、花生四烯酸代谢、2-氧羧酸代谢和氨酰-tRNA合成。
  在同一发育阶段内,将第一发育阶段的卵巢组织和精巢组织作对比,发现有17个差异基因富集到13个通路里,其中富集到前4位的是,磷脂酰肌醇信号系统、新陈代谢途径、吞噬体和溶酶体;将第二发育阶段的卵巢组织和精巢组织作对比,发现有1165个差异基因富集到117个通路里,其中富集到前4位的是,吞噬体、磷脂酰肌醇信号系统、泛素介导的蛋白质水解通路和ECM-受体相互作用;将第三发育阶段的卵巢组织和精巢组织作对比,发现有9个差异基因富集到7个通路里,其中富集到前5位的是吞噬体、新陈代谢途径、ECM-受体相互作用、半乳糖代谢和谷胱甘肽代谢;将第四发育阶段的卵巢组织和精巢组织作对比,发现有167个差异基因富集到68个通路里,其中富集到前5位的是磷脂酰肌醇信号系统、磷酸肌醇代谢、细胞内吞作用、Wnt信号通路和Notch信号通路。
  对代谢通路进行研究,筛选到与性腺发育相关的通路有:肌醇磷酸代谢通路、磷脂酰肌醇信号通路、类固醇生物合成、生长因子-β信号通路、泛素介导的蛋白质水解和Wnt信号通路。
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