丝光椋鸟转录组的测序与分析

摘要

雀形目是鸟类最大的目，约占现存鸟类总数的60%，可分为亚鸣禽、鸣禽及新西兰鹪鹩（Acanthisittidae）。基于DNA-DNA杂交分析，Sibley等将鸣禽分为鸦小目（Corvida）和燕雀小目（Passerida），将燕雀小目进一步分为3个总科，即鹟总科（Muscicapoidea）、莺总科（Sylvioidea）和雀总科（Passeroidea）。诸多研究指出山雀科（Paridae）应从莺总科中分离出来，独立为一支。当前，上述4个科之间的系统发育关系依然存在较大的争议。转录组测序技术被大范围应用于植物、动物、微生物的生命科学基础研究中。丝光椋鸟（Spodiopsar sericeus）作为观赏鸟类的一种，属于鹟总科。我们使用illumina测序平台对丝光椋鸟进行转录组测序，联合本课题组已完成转录组测序和具有基因组信息的燕雀小目物种，基于核基因和线粒体基因构建系统发育树，进一步探讨燕雀小目系统发育关系争议。
　　鸟类作为病毒的宿主之一，体内常常携带有各种病毒。丝光椋鸟作为常见的笼养鸟，虽然尚未发现其携带病毒引起公共卫生安全事件，但是做好病毒的预防，了解并实时监测禽类病毒，特别是笼养观赏类，十分必要。病毒根据其来源不同分为内源性和外源性病毒。本研究通过转录组数据探测丝光椋鸟体内是否含有病毒，试图从转录水平探究鸟类体内携带病毒的种类。
　　本研究分别提取两只成年丝光椋鸟的大脑、小脑、心脏、肝脏、肌肉、肾脏和性腺等9种组织的总RNA，然后混合，进行转录组测序，尝试探讨以下科学问题：（1）丝光椋鸟转录组基本信息；（2）燕雀小目上述4个科的系统发育关系；（3）探究丝光椋鸟携带病毒的种类。主要研究结果如下：
　　1.丝光椋鸟的转录组测序、组装与功能注释
　　本研究使用双末端测序，纯净数据有59,438,036条，大小为8,419,481,836 bp，每条序列平均长度为141.7 bp。经组装形成的转录本序列有294,127条，大小为253,598 kb；unigene有238,254条，大小为146,513 kb。对unigene注释发现，unigene注释到Nt库，有85,880条被注释；unigene注释到Nr库，有61,587条被注释。40,255条unigene被注释到3个GO功能分类下：生物过程、细胞组分、分子功能。在KEGG注释中，有21,833个unigene被注释到320个KEGG代谢通路中。在KOG注释中，有14,834个unigene被注释到KOG的25个类别下。
　　2.丝光椋鸟转录组SSR初步分析
　　在丝光椋鸟转录本中，SSR共有53,393条，包含SSR序列数有42,736条。单碱基串联重复型有31,621条，占59.2%；双核苷酸串联重复型有4,872条，占9.1%；三核苷酸串联重复型有8,788条，占16.5%；四核苷酸重复型有1,061条，占2.0%；五核苷酸重复型有698条，占1.3%；六核苷酸串联重复型有197条。双碱基串联重复类型最多的CA/TG，最少为GC/GC。三碱基串联重复类型最多的为GGA/TCC，最少的为AAT/ATT。
　　3.燕雀小目系统发育争议的探讨
　　本研究利用丝光椋鸟的转录组数据，联合燕雀小目其它9个物种的转录组数据或基因组数据，以原鸡为外类群，基于21个Fox家族基因和13个线粒体蛋白编码基因构建系统发育树，得到的拓扑结构为：山雀科与鹟总科聚为一枝，最大似然法bootstrap值为90。雀总科与莺总科聚为一枝，最大似然法bootstrap值为92。
　　4.基于转录组数据的丝光椋鸟内源性和外源性病毒的探测
　　本研究筛选到内源性病毒转录本35条，包括内源性反转录病毒转录本32条和内源性非反转录病毒转录本3条。外源性病毒转录本3条，包括两种外源性病毒：禽类疱疹病毒和腺病毒。分析发现，和大部分鸟类体内腺病毒属于禽腺病毒属（Aviadenovirus）不同，丝光椋鸟体内的腺病毒属于Siadenovirus属。
　　综上所述，本研究运用高通量测序技术对丝光椋鸟进行了转录组测序，获得了丝光椋鸟初步分析结果；同时，利用丝光椋鸟转录组数据、联合燕雀小目其他物种组学数据，初步探讨了燕雀小目三个总科及山雀科的系统进化关系。另外，本研究从丝光椋鸟转录组中挖掘到内源性病毒转录本35条，外源性病毒转录本3条。挖掘到外源性病毒有两种类型：禽类疱疹病毒和腺病毒。鉴于鸟类体内腺病毒可引起多种禽类疾病，作为观赏鸟类的一种，本研究对于丝光椋鸟的喂养和疾病预防具有一定意义。

目录

声明

缩写表及中英文对照

第一部分 文献综述

第一章 研究进展

1转录组相关研究进展

2丝光椋鸟简介

3本研究的目的与意义

第二部分 研究论文

第二章 丝光椋鸟转录组de novo测序与初步分析

1实验材料

2实验方法

3 结果

4讨论

第三章 燕雀小目系统发育争议问题的初步探究

1分析方法

2实验结果

3讨论

第四章 丝光椋鸟转录组病毒的序列挖掘

1方法

2结果

3讨论

结论

参考文献

附件

致谢

研究生期间研究成果与获奖情况