斑马鱼低氧响应基因的表达谱分析及低氧对造血相关基因的影响

摘要

水中溶解氧的含量是一个非常重要的环境因子，可以影响鱼类的生长、发育以及疾病的发生，因此低氧胁迫严重限制了水产养殖业的产量和质量。而血液循环是生物体氧气运输的主要途径，低氧可以影响红细胞和血管生成以及造血干细胞（hematopoietic stem cell，HSC）的生长和分化。基于此本研究以斑马鱼作为研究对象，分析了斑马鱼仔鱼低氧处理前后的数字基因表达谱（Digital Gene Expression，DGE），以及造血相关基因的表达变化，为探究低氧胁迫对鱼类造血系统的影响，阐释低氧的应答机制提供一定的借鉴。主要研究结果如下：
　　1）低氧胁迫下斑马鱼仔鱼的基因表达谱分析
　　为了解低氧对斑马鱼的影响，本研究对低氧处理24 h的斑马鱼进行了RNA-Seq测序，结果显示在常氧组和低氧组分别获得了11,079,180和9,093,465条Clean Reads，低氧处理后有1150个基因的表达差异显著，其中726个上调表达，有424个下调表达。GO分析显示差异表达基因显著富集在转录、氧化还原作用、DNA代谢过程、非生物刺激应答、细胞内胁迫应答等生物学过程，以及核糖核苷酸结合和嘌呤核糖核苷酸结合等分子功能中，即低氧刺激主要影响了机体的转录、新陈代谢及能量合成等过程；KEGG分析显示差异表达基因主要富集在新陈代谢途径、MAPK信号通路、嘌呤代谢、JAK-STAT信号通路、p53信号通路等，因此低氧影响细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等功能。
　　2）低氧胁迫会影响斑马鱼造血系统相关基因的表达
　　基于RNA-Seq分析显示斑马鱼仔鱼低氧处理后造血相关基因alas2、hbae1、hbbe2、fli1a、slc4a1a、hbbe1的表达呈显著上调。而对24hpf的野生型和Tg（flk1:eGFP；gata1:dsRed）斑马鱼胚胎低氧处理24h和48h后，发现低氧处理后斑马鱼胚胎均出现了一定程度的发育迟缓。整胚原位杂交和qRT-PCR结果显示造血相关基因alas2、hbae1、hbbe2、fli1a的表达量出现了一定程度的下降。

目录

声明

缩略语表

第一章 前言

1研究问题的由来

2国内外研究现状分析

2.1低氧应答相关基因

2.2斑马鱼的造血系统

2.3低氧对造血系统发育的影响

3研究目的和意义

第二章 低氧胁迫条件下斑马鱼仔鱼转录组特征分析

1材料与方法

1.1主要仪器与设备

1.2主要药品及试剂

1.3实验动物及饲养条件

1.4低氧处理

1.5总RNA提取

1.6文库构建和测序

1.7数据分析方法

1.8差异表达基因的验证

2结果

2.1测序数据质量控制

2.2基因的差异表达分析及验证

2.3差异基因的GO分类

2.4差异表达基因的KEGG富集分析

3讨论

第三章 低氧胁迫对于斑马鱼胚胎造血相关基因的影响

1材料与方法

1.1主要仪器与设备

1.2主要药品及试剂

1.3实验动物及饲养条件

1.4低氧处理

1.5总RNA提取和qRT-PCR

1.6探针合成

1.7整胚原位杂交

1.8显微镜采集照片

2结果

2.1低氧对斑马鱼仔鱼造血相关基因 的影响

2.2低氧处理对斑马鱼胚胎造血相关基因的影响

3讨论

参考文献

致谢