利用高通量测序技术对“黄优1号”黄颡鱼杂交优势的初步解析

摘要

物种间基因表达的差异与表型的多样性紧密相关。探究转录调控差异的分子机制对于揭示物种间遗传差异以及其种间杂交子代的基因表达模式十分重要。本研究通过转录组测序技术对黄颡鱼、瓦氏黄颡鱼及其杂交子代“黄优1号”肝脏组织的基因和等位基因的表达量进行定量分析，并利用杂交子代体内来自父本和母本的基因序列受到相同细胞环境即反式作用因子的影响来探究黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼转录调控差异，以及这两个物种间顺反元件的变异程度对于“黄优1号”体内基因表达模式的影响。
　　实验结果显示，黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼物种间多数基因发生了顺式元件的变异，这与两个物种间显著遗传差异密切相关，并且决定了“黄优1号”大多数基因呈现加性表达模式，即表达量居于亲本之间。这也表明物种间足够长的独立演化时间会令这两个物种的大多数基因发生了顺式元件的突变。而在对杂交优势起决定性作用的非加性基因中，表现为亲本显性的基因数目远超过偏离亲本表达的基因数目。此外，“黄优1号”体内表达量偏向黄颡鱼的基因数目多于偏向瓦氏黄颡鱼的基因数目，在进一步对其体内等位基因偏离表达的研究中发现，这主要是通过“黄优1号”中来自瓦氏黄颡鱼的等位基因显著偏离表达实现。
　　本研究证实，黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼漫长的独立演化史以及反式元件变异的有害性导致了自然选择将顺式原件变异的基因累积起来，进而导致两个物种间基因表达量的显著差异以及“黄优1号”体内大多数基因为加性表达模式，“黄优1号”杂交优势则主要由显性表达的基因决定。“黄优1号”体内基因表达量偏向母本黄颡鱼的现象则是由于来自父本瓦氏黄颡鱼的等位基因受来自母本黄颡鱼的反式元件作用程度更为明显的结果。

目录

声明

摘要

缩略词

第一章 前言

1 种间杂种优势的研究

1．1 杂种优势在农业生产上的应用

1．2 杂交子代基因表达模式以及杂种优势的相关假说

2．种间杂交子代等位基因偏离表达相关机理的研究

2．1 顺式和反式变异对于等位基因偏离表达的影响

2．2 应用转录组测序技术探究物种间顺式和反式元件差异的方法

2．3 其他探究物种间顺式和反式调控元件差异的方法

3．杂种优势的组学解析

3．1 核酸测序技术的发展史

3．2 高通量测序技术在转录组上的应用

4 拟鲿属鱼类种间杂交及杂种优势

4．3 拟鲿属鱼类主要物种

4．4 拟鲿属鱼类种间杂交及杂种优势

5 研究目的与意义

第二章 材料和方法

1 实验材料

1．1 实验动物

1．2 实验条件

1．3 采样方法

2 RNA抽提和文库构建

2．1 组织RNA提取

2．2 RNA质量检测

2．3 转录组测序文库的构建

3 生物信息学分析

3．1 上机测序

3．2 转录组测序数据组装

3．3 Unigene功能注释

3．4 基因SNP位点开发

3．5 基因表达量分析

3．6 ASE分析和顺反检测

第三章 结果与分析

1 三种黄颡鱼转录组的测序、组装和注释

1．2 转录组测序数据组装

1．3 转录组测序文库质量评估

1．4 Unigene功能注释

1．5 单核苷酸多态性位点(SNP)分析

1．6 基因表达量分析

2 黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼物种间的基因表达差异

2．1 黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼间基因差异表达分析

2．2 差异表达基因的注释

3 黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼转录调控分析

3．1 ‘‘黄优1号”等位基因间差异表达

3．2 黄颡鱼和瓦氏黄颡鱼顺式和反式元件变异的分析

3．3 发生顺式和反式变异基因的GO功能富集分析

4 杂交F1代“黄优1号”基因表达模式分析

4．1 “黄优1号”基因表达模式的归类分析

4．2 “黄优1号”较父本和母本差异表达基因的KEGG富集分析

5 亲本间转录调控差异对于“黄优1号”基因表达模式的影响

5．1 亲本间顺反元件变异与“黄优1号”基因表达模式的关系

5．2 “黄优1号”等位基因较亲本的偏离表达情况

第四章 讨论

本文小结

参考文献

致谢