苔海綿和葉片山海綿轉(zhuǎn)錄組的拼接、注釋和分子標(biāo)記挖掘.pdf

1、作為最原始的多細(xì)胞生物，海綿（多孔動(dòng)物門，Porifera）已經(jīng)在地球上生存了至少6億年。自出現(xiàn)以來，海綿一直在生態(tài)系統(tǒng)方面扮演重要角色。近年來，海綿作為具有生物活性海洋天然產(chǎn)物的主要來源得到了廣泛研究。此外，海綿骨針的特性及其生長(zhǎng)機(jī)制和生物礦化過程也是研究熱點(diǎn)。人們普遍認(rèn)為海綿是現(xiàn)存最古老的多細(xì)胞種系，因此它在多細(xì)胞分化研究中的地位舉足輕重。雖然海綿可被利用的價(jià)值如此之高，但是關(guān)于海綿的基礎(chǔ)研究依然非常薄弱。
　　隨著測(cè)序技術(shù)的

2、迅猛發(fā)展，轉(zhuǎn)錄組作為一種有力的研究手段，已被廣泛地運(yùn)用到數(shù)以千計(jì)個(gè)物種的研究中。目前關(guān)于海綿轉(zhuǎn)錄組的研究有兩篇報(bào)道，它們關(guān)注的焦點(diǎn)均是找出一批與海綿生活史相關(guān)的基因。轉(zhuǎn)錄組不僅可以用來獲取反映特定生理狀態(tài)的基因，還可用于開發(fā)新的分子標(biāo)記。單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP)是指在DNA序列上，同一位點(diǎn)的不同等位基因之間核苷酸的差異，屬于第三代DNA分子標(biāo)記。通過分析編碼序列區(qū)域的SNP，

3、可以計(jì)算非同義替代率與同義替代率的比值(SNPA/S)，進(jìn)而研究物種的功能基因的選擇壓力。
　　本研究利用Illumina Hiseq2000對(duì)苔海綿和葉片山海綿的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行高通量測(cè)序，并對(duì)這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行從頭拼接。得到兩種海綿的unigene后，利用SwissProt蛋白數(shù)據(jù)庫和大堡礁海綿蛋白數(shù)據(jù)庫對(duì)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行基因注釋，并用GO條目進(jìn)行功能注釋。通過GO注釋，本文比較了苔海綿、葉片山海綿、大堡礁海綿和地中海海綿轉(zhuǎn)錄組在生化過程、

4、分子功能和細(xì)胞組分三方面的異同。從GO條目種類及每個(gè)條目的相對(duì)比例來看，四種海綿轉(zhuǎn)錄組的組成和結(jié)構(gòu)彼此相近。此外，本文還利用這4種海綿的轉(zhuǎn)錄組挖掘出36個(gè)直系同源基因。根據(jù)基因注釋分析，這些同源基因可被細(xì)分成8大類。直系同源基因可被進(jìn)一步開發(fā)成為新的分子標(biāo)記，用于尋常海綿綱海綿的分類鑒定。最后，本研究通過對(duì)苔海綿和葉片山海綿基因編碼區(qū)的SNP分析，得到一批受到分歧選擇的基因，并比較了不同GO功能條目下的基因的進(jìn)化速率。為比較不同環(huán)境對(duì)海

5、綿基因的選擇作用，本研究還分析了生活在地中海西部海域的地中海海綿轉(zhuǎn)錄組的SNP及SNPA/S。三種海綿中，葉片山海綿的SNP密度最大，地中海海綿的SNP密度最小，推測(cè)葉片山海綿的本地群體更大或形成時(shí)間更長(zhǎng)。地中海海綿的平均SNPA/S大于苔海綿和葉片山海綿，說明地中海海綿受到的純化選擇壓比另外兩種海綿小。苔海綿和葉片山海綿的平均SNPA/S相近，這可能是因?yàn)檫@兩種海綿生態(tài)位相近，受到的選擇壓相近。在三種海綿SNPA/S大于1的基因中均發(fā)