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长链非编码RNA对半滑舌鳎性别相关基因调控的研究

冯博  
【摘要】:硬骨鱼类由于其进化中的原始性以及生活条件的复杂性,因而有着非常复杂的性别决定和分化机制。在大多数的硬骨鱼类中,同时存在着遗传性别决定(GSD)和环境性别决定(ESD)。表观调控在ESD中具有重要的作用,能够通过调节基因的表达来适应环境的改变,被认为是环境与基因型之间的相互作用的桥梁,之前研究表明长链非编码RNA一类重要的表观调控因子,可通过染色质的重塑、组蛋白修饰等方式在表观调控中具有非常重要的作用。但是目前对于这方面的研究仍然缺少,特别是在硬骨鱼性别决定过程中的作用鲜有报道。半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)是我国重要的海水养殖鱼类,雌雄之间的生长具有巨大的差异,雄性的生长速度和成鱼的体长体重均显著低于雌鱼。此前的研究表明,半滑舌鳎的性染色体类型为雌性异配体的ZZ/ZW型,且在半滑舌鳎的早期性别分化中遗传雌鱼会性逆转形成表型为雄鱼的伪雄,性逆转在自然群体中的比例大约为14%。而在高温的影响下,伪雄鱼的性逆转比例高达60%。另外,半滑舌鳎伪雄鱼具有可遗传性,即伪雄鱼的后代约有90%的比例也会性逆转成伪雄鱼。因此,半滑舌鳎可以成为研究硬骨鱼类性别决定分化以及性逆转机制的理想对象。本文主要围绕非编码RNA对半滑舌鳎性别相关基因调控机制的研究,探究长链非编码RNA在半滑舌鳎性别决定与分化中的机制,以期解决半滑舌鳎性逆转过程中存在的科学问题,主要研究内容如下:为了鉴定半滑舌鳎性别分化前后性腺中的非编码RNA,本研究首先用以半滑舌鳎性别分化前后的遗传雌鱼(GF)、遗传雄鱼(GM)、雌鱼(F)、雄鱼(M)和伪雄鱼(PM)共计15个性腺样本为研究对象,利用二代高通量测序技术对半滑舌鳎性腺构建的lncRNA文库进行测序。结果表明,15个性腺的lncRNA文库一共得到了224.4 G Valid Data,平均每个文库获得14.96 G Valid Data。通过全转录组测序并分析一共鉴定到了13386个lncRNA。这些lncRNA平均分布于染色体的正义链与负义链中,且大多数为反义lncRNA。与m RNA比较,lncRNA的长度,外显子个数以及ORF的长度以及表达均显著的低于m RNA的水平。我们进一步利用DESeq比较分析了半滑舌鳎性别分化前后两两样本间差异表达的非编码RNA,筛选出41个和18个的雄鱼特异性表达的lncRNA和m RNA。33个和21个雌鱼特异性表达的lncRNA和m RNA。26个和12个伪雄鱼中特异性表达的lncRNA和m RNA,这揭示了lncRNA和m RNA在半滑舌鳎中精巢和卵巢的表达差异特异性。我们进一步对差异的m RNA进行了KEGG和GO富集分析,其中在雄鱼中主要富集到与雄性发育相关的通路,在雌鱼中则富集到与卵子生成,类固醇激素合成等相关通路中。而对lncRNA进行差异性分析表明,为了进一步确认m RNA和lncRNA的调控关系。我们对m RNA和lncRNA进行共表达分析,预测到了8760个lncRNA和5820个m RNA具有调控作用。其中有93个lncRNA被预测到和53个性别相关基因具有靶向关系,在半滑舌鳎的性别决定与分化中具有作用,为进一步研究功能奠定了基础。根据预测结果,我们对lncRNA TCONS_00624903进行了鉴定,得到了它的c DNA全长为532 bp。通过比对分析,得出该lncRNA位于dmrt2第四外显子和第三内含子的反向互补区域,并将其命名为DMRT2-AS(dmrt2 antisense)。通过Inta RNA与RNAup预测表明DMRT2-AS与dmrt2存在有相互作用位点。通过RT-qPCR实验表明,DMRT2-AS在精巢中高表达,而在卵巢中不表达,并且在精巢中随着性腺的分化表达趋势不断增加。进一步通过体外过表达实验表明,DMRT2-AS可以促进dmrt2的表达,揭示了DMRT2-AS的功能,为研究lncRNA参与半滑舌鳎性别分化提供了基础。


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