基于DGE技术的家蚕F1代脂肪体基因表达差异及其与杂种优势相关性分析

【摘要】家蚕（Silkworm，Bombyxmori）是鳞翅目代表性昆虫，其驯化和利用已有数千年历史，既是生物医学研究的模式动物，也是重要的经济动物。家蚕杂种优势的分子机理的研究有助于解析自然界杂种优势的复杂机制，本文运用数字基因表达谱技术（DGE）研究杂交子一代与双亲的脂肪体基因表达差异，同时探讨正交与反交之间的差异，以期获得与家蚕主要经济性状杂种优势相关的基因（们）。1．家蚕杂交子一代与双亲脂肪体DGE表达文库的质量可靠、信息量丰富成功构建了家蚕正交（75xin×7532）子代F1、反交（7532×75xin）子代F1与原种的共8个脂肪体DGE差异表达文库（分雌雄），其中CleanTag占37%以上。拷贝数大于100的Tag在总检测Tag数上占绝对优势，而拷贝数小于5的低表达Tag在种类数上占优势。所有CleanTag比对到超过4700以上的家蚕基因，其中正交组合、反交组合分别有2368个和2387个基因可以同时在子代和双亲中检测到。在正交组合中，只在75xin雌、7532雄、正交F1雄、正交F1雌文库中检测到的基因数目分别为602、165、113、542。在反交组合中，只在7532雌、75xin雄、反交F1雄、反交F1雌文库中检测到的为322、286、183、452。2．家蚕杂交子一代与双亲存在多种类型的基因表达差异本文按照基因表达差异倍数情况将表达模式分为9个不同类型，发现不同的杂交组合、不同性别在表达模式上均存在差异，只有74个基因同时在正交组合和反交组合中的表达模式呈现一致的差异。在转录组水平上证明家蚕杂种优势的形成是包含有超显性、显性、加性效应的混合作用。而基因所涉及的功能和通路也存在显著差异，正交组合中，相比于亲本F1雌参与雌性卵巢环内缘（germlineringcanalinnerrim）和细胞器壁腔（organelleenvelopelumen）两个功能的基因是独有的，而F1雄参与抗氧化活性（antioxidant）、电子传递能力（electroncarrier）和节律过程（rhythmicprocess）的基因是独有的。反交组合中，相比于亲本F1雄参与抗氧化活性（antioxidant）、电子传递能力（electroncarrier）、金属伴侣（metallochaperone）、结构分子（structuralmolecule）和节律过程（rhythmicprocess）的基因是特有的。3．基因表达模式和水平与杂种优势率的相关性存在差异基因表达模式相关性分析表明：特异低于父本模式（UM）、特异高于母本模式（OF）、低亲表达模式（UPS）、介于父本和母本之间（MAF）的表达模式与茧层量呈负相关，相关系数分别为-0.537、-0.356、-0.592、-0.670，而特异低于母本模式（UF）达到了显著正相关，其相关系数为0.920。在全茧量方面，相关性最高的是UF模式，为0.897，其次是FAM的0.693。而OF和OPS都与全茧量呈负相关，分别为-0.887和-0.663。UF、FAM与蛹体重呈正相关性，系数分别为0.88和0.666，OF、OPS与蛹体重呈显著负相关，为-0.900和-0.691。在茧层率方面，正相关性最高的是OF，为0.952，其次是OPS的0.924，而UM和UF均表现出了负的相关性，相关系数分别为-0.612和-0.622。这些结果表明，基因差异表达模式与家蚕杂种优势之间是存在相关性的，但是这种相关性又不是固定的、单一的。基因水平相关性分析表明在选取的12个基因中分别有2、1、1个基因与蛹体重、茧层量、全茧量达到了显著相关性。BGIBMGA007230与全茧量、蛹体重均呈现的是负相关性，相关系数分别为-0.711和-0.716。BGIBMGA013545、BGIBMGA014427与茧层量呈正相关性，相关系数为0.713和0.726。4．家蚕杂交一代超亲表达的基因BmCTL16的生物信息学分析在超亲表达的基因中，TagCATGGACCTAGTATCTCTCGA对应的基因在NCBI中注释到ORF长为657bp的家蚕C型凝集素16基因（C-typelectin16，BmCTL16）。Blast获得39条相关EST序列，拼接后5’端延长了63bp，3’端延长了385bp。基因组数据显示该基因有3个内含子，编码蛋白质由218个氨基酸组成，含2对二硫键、1个典型的糖蛋白识别位点（CRD）。存在2个酪氨酸激酶磷酸化位点，2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点，3个蛋白激酶C磷酸化位点，1个N-肉豆蔻酰化位点。1-18位氨基酸为预测的信号肽，定位于细胞外（包括细胞壁）的可能性得分为66.7%，预示其可能为一个分泌蛋白。EST电子表达谱显示在胚胎期、吐丝期及蛹期上调表达，芯片组织表达谱显示BmCTL16（sw07855）主要在表皮、头部、中肠中表达。
【作者】王华；
【导师】司马杨虎；徐世清；
【作者基本信息】苏州大学，特种经济动物饲养，2014，硕士
【关键词】家蚕；杂种优势；数字基因表达谱；差异基因；子一代；C型凝集素；

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