低氧胁迫下乌苏里拟鲿肝脏基因表达变化分析

论文总字数：15241字

摘 要

乌苏里拟鲿（Pseudobagrus ussuriensis）是我国重要的淡水养殖鱼类，具有较高的经济价值。为探究低氧胁迫条件下乌苏里拟鲿肝脏的基因表达变化，本研究采用转录组测序法，对低氧和常氧下乌苏里拟鲿肝脏组织的基因表达进行了差异分析。最终得到677个差异性表达基因，包括上调基因299个（44％），下调基因378个（56％）。接着对差异性基因进行q排序筛选出20个具有显著差异性的基因。这些基因的位点或片段基本都发生了突变，且在低氧胁迫下都具有显著的表达。经过富集分析在这些差异性基因里发现多条显著相关的通路，其中显著的信号通路为蛋白质内质网加工、P13K-AKT信号通路、PRAR信号通路。经过本研究可知低氧胁迫下乌苏里拟鲿的肝脏组织的基因表达产生了显著的差异性，某些酶的分泌以及蛋白质加工合成的过程会受到影响，极可能产生某些致病基因使肝脏组织受到影响进而影响到其正常生理机能。通过本研究的结果，有助于揭示乌苏里拟鲿应对低氧和逆境下的生理机制，为乌苏里拟鲿低氧胁迫而死亡的防治和今后该鱼抗逆新品种的选育提供科学依据和理论支持。

关键词：乌苏里拟鲿，低氧胁迫，肝脏，差异表达分析

Abstract: Pseudobagrus ussuriensis is an important freshwater aquaculture fish in China, which has a high economic value. In order to investigate the changes of gene expression in the liver of P. ussuriensis under hypoxia stress, we used transcriptome sequencing to analyze the difference of gene expression in liver tissue under hypoxia and normoxia. A total of 677 differentially expressed genes were obtained, including 299 up-regulated (44%) and 378 down-regulated ones (56%). Then, twenty genes with significant differences were screened by q-sequencing. The loci or fragments of these genes were mutated and expressed significantly under hypoxia stress. After enrichment analysis, several significant related pathways were found in these differentially expressed genes, including protein endoplasmic reticulum processing, P13K-AKT signaling pathway and PRAR signaling pathway. In this study, we found that the gene expression of liver tissue of P. ussuriensis under hypoxic stress had significant differences. The secretion of some enzymes and the process of protein processing and synthesis would be affected. It is very likely that some pathogenic genes would affect liver tissue and then affect its normal life. The results of this study are helpful to reveal the physiological mechanism of P. ussuriensis in response to hypoxia and stress, and provide scientific basis and theoretical support for the prevention and control of death caused by hypoxia stress and the breeding of new stress-resistant varieties of this fish in the future.

Keywords: Pseudobagrus ussuriensis, hypoxia stress, liver, differential expression analysis, transcriptome

目 录

1前言 5

1.1 乌苏里拟鲿概述 5

1.2 低氧胁迫 5

2材料与方法 6

2.1实验材料 6

2.2肝脏组织RNA提取 6

2.3文库构建以及转录组测序 6

2.4基因重组、功能注释和分类 7

3.结果与分析 7

3.1转录组测序、组装和单基因注释 7

3.2基因表达水平分析 9

3.3差异基因的表达分析 10

3.4差异基因GO富集分析 11

3.5差异基因KEGG富集分析 12

3.6 SNP和InDel分析 13

4讨论 14

结 论 16

参 考 文 献 17

致 谢 19

1前言

1.1 乌苏里拟鲿概述

乌苏里拟鲿（Pseudobagrus ussuriensis）又称乌苏里鮠，俗称牛尾巴、回鳇鱼、黄昂子等^[1]。乌苏里拟鲿隶属鲶形目、鲿科、拟鲿属。乌苏里拟鲿身体细长，前半部分较宽大厚实，后半部分稍扁平，无鳞，头扁平，头顶上面方覆皮膜。口钝圆，前鼻孔和后鼻孔之间的距离较远，共有须4对，体背面和侧面主要为灰黄色，背鳍以及尾鳍呈黑色。

乌苏里拟鲿主要分布在我们国家黑龙江水系。乌苏里拟鲿在幼鱼阶段，以浮游和底栖动物为食；在长到成年阶段，它的食物就开始转变成各种蚊子幼虫和小鱼等^[2]。自然生长的乌苏里拟鲿喜栖在流速较为缓和的河流中，它对水温有较强适应性，在温差为±7.0℃的环境中依然能保持良好的应激适应性^[3]，人工养殖时，一般于静水中放养。在20多年前，乌苏里拟鲿的自然产量较大，仅低于同科的黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）^[4]。在缓流的江河水域里生存的乌苏里拟鲿体型大多为0.5 kg-2 kg。乌苏里拟鲿的不仅肉质细嫩、味道鲜美，而且具有很高的营养和经济价值^[5]，因此深受消费者喜爱，市场需求十分旺盛。然而， 20世纪80年代以来，由于捕捞强度的持续增长以及其生长环境遭到严重破坏的影响，野生乌苏里拟鲿的数量也开始日益的减少在许多的自然河流里很难捕获野生个体^[6]。因此，人工养殖成为满足市场需求的主要途径。乌苏里拟鲿的养殖可以适用于池塘以及网箱，病虫害较少，市场价格高，需求量也较大，具备良好的前景，是目前水产养殖不错的一种选择对象。然而。养殖过程中发现，乌苏里拟鲿低氧耐受性较差，往往会由于缺氧造成较大的经济损失。

因此，为了维护好国内乌苏里拟鲿的种群数量，确保其在水产经济等方面的可持续发展、保护其优良性状，研究其低氧胁迫下的生存状况已成为一项重要的任务。目前国内有关乌苏里拟鲿的研究大多集中于人工养殖^[7]、人工繁殖^{[8, 9]}以及营养和生理^{[10, 11]}等方面，而对该鱼应对低氧胁迫的研究则鲜有报道。

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