转录组学分析B-3胞外多糖对巨噬细胞RAW264.7基因表达的影响

B-3胞外多糖是从一株南极嗜冷菌Psychrobacter sp.B-3发酵液中提取的胞外多糖，前期研究发现该多糖能够激活巨噬细胞并影响其免疫调控活动。为探明其免疫调控途径，采用转录组学分析对经B-3多糖刺激的RAW264.7巨噬细胞系进行了差异表达基因分析。研究结果表明B-3多糖的刺激引起了420个基因的差异表达，其中上调178个、下调242个。差异表达基因与细胞功能存在诸多关联，但主要集中在代谢和免疫两个通路上：其中在多个免疫相关通路上，富集最显著的是抗原处理和表达途径；另一个明显富集的则是代谢通路，B-3多糖处理引起了大量参与代谢的酶类的表达变化，包括氨基酸，碳水化合物，脂质和核苷酸代谢相关基因均发生了一定程度的改变。因此，B-3胞外多糖作为一种免疫激活剂直接影响了RAW264.7巨噬细胞系的免疫功能，同时也对其胞内的代谢途径产生了影响。本论文首次开展了南极嗜冷细菌胞外多糖对RAW264.7巨噬细胞系的影响，该研究为不同来源的活性多糖对巨噬细胞免疫激活研究提供了科学依据。     

无鱼粉日粮条件下黄颡鱼生长性能和肝胰脏转录组差异表达的研究

本研究以黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)为试验对象,设计两种饲料:鱼粉组和无鱼粉组,在池塘网箱中投喂70 d,研究其生长性能和肝胰脏转录组表达的差异。同鱼粉组相比,无鱼粉组黄颡鱼特定生长率下降了30.25%(P0.05),饲料系数显著增加了83.94%(P0.05),全鱼脂肪含量显著下降(P0.05),血清甘油三酯含量显著下降(P0.05),血清转氨酶活力显著增加(P0.05)。肝胰脏转录组结果显示,总计有12 020个基因差异表达,其中差异表达上调的基因有5 020个、差异表达下调的基因有7 000个。同鱼粉组相比,无鱼粉组分别有1 013个基因表达显著上调、2749基因表达显著下调(P0.05)。将组间具有差异表达的基因进行GO Term、KEGG pathway分类,结果显示:无鱼粉组的肝胰脏细胞组成、细胞生物过程、细胞分子功能等绝大多数基因差异表达下调,提示肝胰脏的细胞组织结构和功能受到很大的影响;KEGG通路富集到15个显著差异代谢通路。本研究结果表明,日粮中鱼粉可能含有某些生理活性物质,这些物质以神经分泌、激素调控、代谢信号通路等为作用靶点,通过对这些代谢信号通路的调节,对鱼的整体生理代谢强度、细胞结构与功能、生理健康状态等产生明显积极促进影响。缺乏这些物质则会造成黄颡鱼生长性能下降、部分器官组织细胞(肝细胞、神经轴突)受到损伤、鱼体抗应激能力和免疫防御能力下降。     

南极纳尔逊冰川土壤中微生物的群落结构及其代谢特征研究

冰川土壤中的微生物是冰冻圈生态系统中的重要组成部分。南极纳尔逊冰川四周环海,临近海洋的物质输送和其他因素扰动改变了近岸土壤中部分理化因子,从而对土壤中的微生物群落产生影响。本研究采集了南极纳尔逊冰川不同近海距离处的土壤样品,并对其进行了细菌和古菌V4区扩增子测序以及宏基因组测序,探讨了不同近海距离的冰川土壤中的微生物群落结构和代谢潜能。物种多样性结果显示,不同位点的土壤微生物群落组成有所差异,但变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等在冰川土壤样品中普遍存在且相对丰度较高。宏基因组分析结果显示,不同近海距离的冰川土壤微生物群落的功能基因分布不同,且能量代谢和跨膜运输等代谢途径的基因的丰度随着采样位点远离海洋而降低。冰川土壤中碳、氮、硫代谢分别以还原性柠檬酸循环、反硝化、同化硫酸盐还原途径为主,其中反硝化途径基因在所有样品中丰度较高。通过分箱组装获得了含有反硝化功能基因的基因组bin_71,并重构了其核心的代谢通路。本研究初步揭示了南极纳尔逊冰川土壤中微生物的群落结构及代谢潜能,为后续南极冰川土壤新物种的发现、功能基因的挖掘、以及探究全球气候变暖下海洋对沿海生态系统的影响提供了基础数据。     

转录组测序解析刺参波里氏囊腔与体腔中体腔细胞对吐脏胁迫的响应差异

刺参的体腔细胞大量存在于体腔液与水管系统内,广泛参与机体的营养输送、代谢以及免疫等多种功能。刺参吐脏时,体腔中体腔细胞近乎排尽,而后迅速恢复。波里氏囊是刺参吐脏后仅存的内脏器官,囊腔内体腔细胞在吐脏后也快速增加,表现出积极的响应。为研究探讨刺参吐脏后再生早期体腔细胞快速增加的作用与意义,本文分别对刺参吐脏后6 h与吐脏前波里氏囊腔和体腔中体腔细胞进行转录组测序,比较了波里氏囊腔与体腔中体腔细胞在吐脏胁迫下的基因表达变化。结果显示,波里氏囊腔内体腔细胞在吐脏前后有267个基因显著差异表达,差异基因大量富集至GO功能注释的酶催化活性亚类以及甘氨酸、丝氨酸与苏氨酸代谢等KEGG通路。体腔中体腔细胞在吐脏前后有922个基因显著差异表达,差异基因显著富集到GO功能注释的细胞黏附、生物黏附等亚类以及细胞外基质受体互作、转化生长因子-β与FoxO等KEGG通路。研究结果对于进一步研究刺参体腔细胞的功能及揭示刺参吐脏后的再生机制提供了重要基础。     

高温胁迫下坛紫菜的数字基因表达谱研究

坛紫菜是潮间带重要的经济藻种,对高温、渗透压等逆境具有独特的调控机制。本文采用基于高通量测序的数字基因表达谱(DGE)技术研究了坛紫菜在高温胁迫下的基因表达差异,并分析其相应的响应方式;利用实时定量PCR技术对DGE部分数据进行验证;检测了其中较有代表性的应答基因hsp70的差异表达。结果显示,高温胁迫下坛紫菜中有256个unigene上调表达,以HSP、核糖体蛋白L12、延伸因子EF-Tu及部分光合作用相关基因为代表,3 820个unigene下调表达,主要为核酸、蛋白以及糖类等合成代谢相关基因。Gene Ontology分析表明,差异表达基因主要定位于质体等有膜细胞器,参与繁殖和发育过程,行使催化和连接酶活性的功能。Pathway分析显示,这些基因分布于107条pathway中。其中,下调表达基因最显著富集于mRNA监督和RNA转运途径,而上调表达基因部分富集于内质网的蛋白加工、RNA降解及光合作用途径。验证表明此次DGE结果具有较高准确性,hsp70基因对高温响应积极。综上所述,DGE结果反应出,在高温胁迫时,坛紫菜出现基础代谢减慢、合成速度下降、能量合成受阻、碳同化降低等现象,但光合作用前期未受影响,同时补救途径启动。     

α2,8-唾液酸转移酶Ⅵ过量表达影响小鼠乳腺癌细胞基因表达的研究

研究α2,8-唾液酸转移酶VI(Sixth type of α2,8-sialyltransferase, ST8Sia VI) 对乳腺癌细胞生物学功能的影响及其作用的分子机制.采用全基因组芯片技术检测ST8Sia VI过表达前后小鼠乳腺癌细胞4T1基因表达谱的差异;利用PathwayExplorer分析ST8Sia VI过表达前后对基因网络的影响.实验结果表明:ST8Sia VI过表达引起201个基因表达有差异,其中22个基因与肿瘤细胞的黏附、生长、运动、免疫和周期有关.另外,PathwayExplorer分析结果显示,差异表达基因涉及的最显著变化的基因网络是"依赖β-arrestin 的G蛋白偶联受体(GPCR)信号通路";进一步的实验结果证明该通路下游Raf蛋白的磷酸化水平在ST8Sia VI过表达细胞显著升高.上述结果为ST8Sia VI生物学功能的深入研究提供了前提.     

不同水交换量下皱纹盘鲍转录组测序与分析

养殖过程的循环水交换量能够显著影响皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)的生理状态, 进而影响其养殖存活率和生长率, 然而不同循环水量对于皱纹盘鲍的生理状态影响的分子机制尚不明确。本实验以皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)为研究对象, 将鲍分别置于循环水交换频率为1次/d、2次/d、4次/d的条件下(编号为C0、T2和T4组)暂养3 d, 然后利用Illumina Hiseq 2500技术测定不同处理组鲍鱼的肌肉组织中转录组表达情况。结果表明, 单次换水组(C0)和多次换水组(T2和T4)间差异表达的基因个数较多, 分别为4 095和3 617个, 而T2与T4组之间的差异表达基因个数则较少, 仅为232个。对差异表达基因进行GO和KEGG功能分析显示, 单次换水组(C0)和多次换水组(T2和T4)间差异表达的基因主要集中在能量代谢和免疫反应相关通路或基因, 随机选取10个差异基因进行荧光定量PCR验证, 定量PCR结果与转录谱结果一致, 证实了转录组测序结果的可靠性。本研究说明了更高的水交换量下, 鲍的代谢和免疫相关通路被激活, 可能有助于鲍鱼维持较好的生理和免疫状态, 从而表现出更好的生长、存活等表型。     

基于RNA-Seq技术的海湾扇贝闭壳肌近交衰退的分子机理研究

了解近交效应对评估贝类长期育种的可行性及分析自交和全同胞交配子代的近交衰退有重要意义。海湾扇贝是典型的性腺雌区与雄区严格分开的雌雄同体型海洋贝类，行体外受精。它是研究贝类遗传近交衰退和交配系统进化的一个模式物种。目前双壳贝类的近交衰退研究多集中在表型和分子标记等方面，但基因组表达层面的研究较少。本研究比较了亲本遗传背景相同的海湾扇贝近交系F=0.5和杂交系闭壳肌组织的基因表达。表型方面：近交系和杂交系在某些生长性状有差异，其中近交系的壳长和总重低于杂交系。基因表达方面：自交系有1175个基因表达量上调，1390个基因表达量下调。差异表达基因主要集中在肌原纤维、收缩纤维和细胞质膜等。GO功能富集主要集中在转移酶、磷酸酶、蛋白激酶和活性肽等方面。差异明显的通路主要集中在氧化磷酸化通路和细胞凋亡通路。利用独立亲本的近交系和杂交系采用qRT-PCR技术，验证了近交系的差异表达基因主要参与氧化磷酸化通路和细胞凋亡通路， 说明自交能影响能量代谢和自稳态。     

深海嗜冷希瓦氏菌Shewanella psychrophila WP2的基因组学分析

嗜冷希瓦氏菌Shewanella psychrophila WP2分离自深海沉积物,其拥有目前希瓦氏菌属(Shewanella)中最大的基因组,为6. 4 Mb。通过对S. psychrophila WP2的完整基因组进行系统发育和代谢潜能分析,并与相近菌株进行比较,探究WP2拥有较大基因组的生理和生态意义,深化对Shewanella菌在环境适应性方面的认识。基于串联保守蛋白对WP2基因组进行系统发育分析,根据注释结果对WP2进行代谢通路重建。系统发育进化树显示,WP2属于Group 1分支,和其它嗜冷嗜压Shewanella菌相同,非嗜冷嗜压Shewanella菌株都属于Group 2分支。WP2基因组中与DNA修复、次级代谢产物合成、转运分泌相关的基因数明显多于Shewanella piezotolerans WP3。WP2拥有较多水平转移来源的基因组岛(17个),岛内包含了与嘌呤代谢、氨基糖代谢、运动趋化、群体感应等功能相关的基因。结果表明,通过潜在的水平基因转移,WP2获得了大量的辅助功能基因,增强了它的氮源利用能力、运动和趋化能力,以及应对复杂环境的群体感应能力和抗生素合成功能,从而更加适应生活在寡营养和复杂极端的深海环境。本研究针对S. psychrophila WP2的代谢潜力进行了深入的探索和研究,为将来关于Shewanella菌和微生物的环境适应机制的研究提供了更多数据参考和理论基础。     

硒化物在文蛤响应镉胁迫过程中作用的转录组学分析

研究两种硒化物在文蛤富集、排出镉过程中的作用,对文蛤进行转录组测序,并进行生物信息学分析,以探讨硒化物对Cd2+代谢相关机制。硒化卡拉胶组和亚硒酸钠组共产出587 855条高质量reads。基因本体分析功能注释到15 380条unigenes, KEGG通路注释到18 866条unigenes。差异基因主要富集到肌球蛋白复合物(myosin complex)、离子通道抑制(ion channel suppression)等基因本体分析功能中。差异基因KEGG通路富集显示,在嘌呤代谢(purinemetabolism)、ECM受体相互作用(extracellularmatrix receptor interaction)、硒化合物代谢(metabolism of selenium compounds)等通路显著富集。从结果分析Cd2+可以使文蛤体内蛋白转录修饰出现异常;有机硒可以通过调控金属离子通道活性来排出细胞内的Cd2+;无机硒主要作用于文蛤细胞表面,增强其表面活性抵御Cd2+进入细胞;差异基因KEGG注释结果表明有机硒与无机硒在文蛤重金属代谢中作用机制以及途径不相同。     

黄鳍金枪鱼酶解物免疫活性及其氨基酸分析

本文旨在研究黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)碎肉中4种不同蛋白酶酶解物的3k Da超滤组分对RAW264.7细胞的免疫活性。以RAW264.7细胞为实验模型, 采用噻唑蓝比色法检测细胞增殖活性, 中性红吞噬实验检测细胞吞噬能力, Griess试剂检测细胞培养上清液中NO含量, 并分析酶解物氨基酸组成和分子量分布。实验结果表明, 胰蛋白酶酶解物在12.5~200μg·mL^-1范围内无明显细胞毒性, 能增强RAW264.7细胞吞噬能力, 浓度为400μg·mL^-1时达到最大值132.50%(P<0.01), 浓度在50~200μg·mL^-1范围内能促进巨噬细胞NO释放(P<0.01), 且NO释放量与酶解液浓度存在一定的量效关系; 胰蛋白酶酶解物中必需氨基酸(essential amino acid, EAA)含量最高, 为51.09%, 其碱性氨基酸组氨酸、赖氨酸和精氨酸的含量分别为11.59%、11.00%和6.90%, 均高于其他蛋白酶酶解物, 并且分子量小于1k Da的小肽含量高达97.48%。研究结果表明, 4种蛋白酶酶解物中, 黄鳍金枪鱼碎肉胰蛋白酶酶解物的3k Da组分具有较明显的免疫活性, 这为其作为免疫活性肽的开发利用提供了理论依据。     

泥蚶低氧胁迫后血细胞转录组及耐低氧相关基因的筛选与分析

泥蚶(Tegillarcagranosa)是一种比较特别的具有较强耐低氧能力的贝类,但目前其耐低氧分子调控机理尚不知。为探究泥蚶耐受低氧的分子调控机理,本研究对低氧胁迫下的泥蚶(Tegillarca granosa)血细胞转录组中富集的信号通路及生物学过程进行分析,并初步筛选分析耐低氧基因。对低氧(DO=0.5 mg/L)胁迫6、24、72、120 h的泥蚶血细胞进行转录组测序(RNA-seq)并开展生物信息学分析,筛选出差异基因集,并对胁迫72、120 h的DEGs进行GO富集分析、KEGG通路分析,采用qPCR方法检测7个DEGs的表达量并与转录组比较。结果显示从6 h开始到120 h的4个时间点的DEGs数量呈增多的趋势, GO功能分析主要富集在JUN激酶活性的负调控、蛋白质水解的负调控及免疫系统进程等主动抗凋亡、抗逆进程; KEGG通路分析主要富集在胰岛素及胰腺分泌的信号通路、HIF-1通路、钙信号相关通路和细胞凋亡相关通路。qPCR检测结果显示, 7个基因的表达上调/下调趋势与转录组测序一致,证实了转录组测序结果的可靠性。本研究推测胰腺分泌信号通路、钙信号通路及凋亡通路在泥蚶...     

microRNA介导雨生红球藻在高光胁迫下次级细胞壁形成和虾青素积累的分子机制

雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)是天然虾青素的最佳来源,它可以在高光胁迫等不利条件下转变成厚壁细胞并积累大量虾青素。然而,目前从微小RNA (microRNA, miRNA)层面来揭示在高光胁迫下雨生红球藻次级细胞壁形成和虾青素合成的机理研究尚未见报道。对高光处理下三个时间点的雨生红球藻样品进行microRNA测序,共鉴定出342个已知miRNA和283个新miRNA。在这625个miRNA中,其中有206个miRNA的表达量受高光影响,这些差异表达的miRNA的靶基因参与了淀粉与蔗糖代谢、甘露糖与果糖代谢、糖酵解和萜类骨架生物合成等重要代谢通路。结合转录组结果发现,高光胁迫下有6个miRNA调控了3个和次级细胞壁形成相关靶基因的表达,有5个miRNA调控了5个和虾青素生物合成相关靶基因的表达。以上结果揭示了雨生红球藻在高光下miRNA调控次级细胞壁形成和虾青素生物合成的潜在机制,为雨生红球藻虾青素的代谢工程奠定了理论基础。     

军曹鱼响应低氧胁迫转录组SNP位点鉴定及其功能注释分析

为了研究低氧胁迫下军曹鱼肠道转录组中单核苷酸多态性(SNP)标记位点及SNP所在基因SNP-Unigene的作用,通过SOAPsnp软件对军曹鱼幼鱼对照组和低氧胁迫转录组测序结果进行SNP检测,并将其比对到GO、KOG、KEGG数据库进行功能注释。结果显示,军曹鱼转录组SNP位点分布在26 120条SNP-Unigene上,共检测到431 845个SNP位点,SNP平均发生频率约为1/171 bp;SNP-Unigene功能注释发现,在低氧胁迫条件下,军曹鱼SNP-Unigene主要涉及信号转导、传染病、癌症和内分泌系统等信号通路。进一步筛选到3 417条SNP-Unigene被注释到MAPK信号通路等35条与免疫相关的通路中。基于转录组差异基因分析,检测了其中7个重要免疫通路中18个免疫相关基因的SNP位点分布情况。同时,也检测了HIF-1信号通路中PIK3CA等8个差异基因的SNP位点分布情况。研究结果将为进一步挖掘免疫及低氧相关SNP的分子遗传标记奠定基础,为军曹鱼低氧适应机制的深入研究提供科学参考。     

多形微眼藻在不同氮源条件下固碳途径的转录组解析及与其他微藻的比对

本研究通过转录组技术对不同氮源培养下的多形微眼藻(Minutocellus polymorphus)固碳途径进行分析。通过对转录本进行NR、NT、Swiss-Prot和KOG富集分类及GO、KEGG相关代谢途径和基因差异表达分析,构建了多形微眼藻固碳途径。研究发现该藻除具有C_3固碳途径外,还具有较完整的C_4固碳通路。在注释到的164个固碳相关编码基因中,有33个出现明显表达差异。根据基因的差异表达情况可以发现,在有机氮源中多形微眼藻C_3固碳途径的核酮糖-1,5-二磷酸再生阶段和C_4固碳途径的磷酸烯醇式丙酮酸再生阶段相关编码基因均有上调表达, C_4固碳羧化阶段相关编码基因均有下调表达。研究对比了多形微眼藻与假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)、三角褐脂藻(Phaeodactylum tricornutum)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)固碳途径的异同点,发现多形微眼藻与抑食金球藻有相似的C_4固碳途径,与三角褐脂藻有相似的C_3固碳途径。进一步分析多形微眼藻碳氮代谢途径基因表达情况,发现两种代谢途径相互支撑,存在协同效应。研究结果可丰富微藻的固碳通路研究,也可为深入分析褐潮暴发原因提供依据。     

强光照和黑暗条件下刺参体壁的基因表达差异

参对光照变化非常敏感，研究刺参对光照的分子响应非常重要。本研究应用RNA测序获取了刺参暴露于强光（“强光”）、正常光照（“对照”）和完全黑暗（“黑暗”）环境下体壁的基因表达谱情况，通过“对照”与“黑暗”，“对照”与“强光”和“黑暗”与“强光”的比较，在|log₂ ratio|≥1和FDR≤0.001的标准下分别发现了1161、113和1705个差异表达基因（DEGs）。基因本体分析表明，“cellular process”和“binding”在“生物过程”和“分子功能”类别中的DEGs富集最多，而“cell”和“cell part”在“细胞组分”类别中的DEGs富集最多。将DEGs与Kyoto Encyclopedia基因和基因组数据库上的于214、41和229条通路进行比对，发现了51、2和57条通路分别显著富集。本研究发现的光特异性DEGs可作为深入研究刺参对光照变化的生化适应机制的重要目标基因。     

基于转录组测序对两种氮素营养条件下多形微眼藻氮代谢途径的解析

探究微藻的氮代谢通路对了解其对不同氮源利用的分子机制具有重要意义。本研究利用Illumina高通量测序技术对两种氮素营养条件下(硝酸氮和尿素)多形微眼藻的转录组进行分析,通过基因功能注释及数字基因表达谱分析,研究了多形微眼藻细胞内氮代谢的调控机制。结果检测出15种参与氮代谢的酶,对应76个编码基因,构建了多形微眼藻的氮代谢通路图。其中10个酶编码基因在两种不同氮素营养条件下存在差异表达,最显著的是谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶相关基因。有机氮源(尿素)实验组中,多形微眼藻细胞内的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等基因的差异表达明显高于无机氮源(硝酸钠)实验组,表明当环境中的氮源为尿素时,会对多形微眼藻细胞内硝酸盐的转化和利用有一定影响。本研究初步阐述了硝酸盐、尿素的吸收转运对多形微眼藻细胞内氮代谢的影响机制,可为硅藻在不同氮素营养条件下的吸收利用机制及氮代谢响应研究提供依据。     

文昌鱼嘌呤代谢酶基因:结构与演化

嘌呤代谢是动物含氮废物排出体外的重要途径之一.嘌呤代谢终产物在不同动物各不相同.这是由于进化过程中,参与代谢1种或多种酶基因或者酶活性的丢失所致.本文从JGI网站佛罗里达文昌鱼基因组数据库中搜索文昌鱼参与嘌呤代谢主要5种酶(黄嘌呤脱氢酶、尿酸酶、尿囊素酶、尿囊酸酶、尿素酶)的基因,并且将它们与其他12种具有代表性且基因组序列已知的动物包括人、小鼠、狗、鸡、爪蟾、河豚、斑马鱼、海鞘、海胆、果蝇、线虫、海葵的基因结构进行比较.结果发现文昌鱼参与嘌呤代谢的酶基因有的和脊椎动物基因相似(黄嘌呤脱氢酶和尿酸酶),有的和脊椎动物与无脊椎动物的基因都不相似(尿囊酸酶),还有的和无脊椎动物海胆与海葵基因外显子个数与内含子相位都相似但外显子之间缺乏对应关系(尿素酶).所有这些都支持文昌鱼代表脊椎动物始祖代表类型,同时兼具特化特征的观点.尿素酶基因存在于水生无脊椎动物中,而在陆生的果蝇和线虫中均未发现尿素酶基因,因而我们推测随着动物由水生向陆生进化,参与尿素分解的尿素酶基因可能在陆生动物中完全丢失.     

利用微阵列基因芯片研究东海海参(Acaudina leucoprocta)的生理功能

取喂食东海海参60d的ICR小鼠肝脏,制备微阵列基因表达芯片,并与模式小鼠芯片进行杂交,筛选功能基因和差异表达蛋白.从食用海参的鼠肝中共筛选出了4180个基因,其中差异表达基因184个,上调基因107个,下调基因77个.利用MAS.2.0系统对其功能进行分析,结果显示,分子功能上有催化活性的基因占39.86%,结合功能...