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牙鲆抗寒相关基因的差异表达谱及SNP筛选研究
摘要
牙鲆(Paralichthysolivaceus)是一种重要的冷水鱼类，对低温适应具有较高的研究价值。本研究通过RNA-Seq技术，探究了牙鲆抗寒相关基因的差异表达谱，并进行了SNP筛选分析。结果发现，在低温条件下，牙鲆大量基因表达发生变化，其中与抗寒适应相关的基因表达量显著增加。另外，通过SNP筛选，确定了11个与低温适应相关的SNP位点，为进一步研究牙鲆低温适应机制提供了基础数据。
关键词：牙鲆；抗寒基因；差异表达；SNP
Abstract
Paralichthysolivaceusisanimportantcold-waterfishspecieswithhighresearchvalueforlow-temperatureadaptation.Inthisstudy,RNA-Seqtechnologywasusedtoexplorethedifferentialexpressionprofileofcold-resistantgenesinParalichthysolivaceusandSNPscreeninganalysiswascarriedout.Theresultsshowedthatunderlowtemperatureconditions,alargenumberofgenesinParalichthysolivaceusunderwentchangesinexpression,amongwhichtheexpressionlevelsofgenesrelatedtocoldresistanceincreasedsignificantly.Inaddition,11SNPlocirelatedtolow-temperatureadaptationwereidentifiedthroughSNPscreening,whichprovidedbasicdataforfurtherstudyofthelow-temperatureadaptationmechanismofParalichthysolivaceus.
Keywords:Paralichthysolivaceus;coldresistancegene;differentialexpression;SNP
引言
牙鲆属于比目鱼科，是一种在我国较为常见的重要淡水和海洋经济鱼类。牙鲆较好的经济效益和生态价值，吸引了众多学者进行研究。由于牙鲆栖息于水温较低的自然环境中，对低温的适应能力具有较高的研究价值。因此，探究牙鲆对低温适应的分子机制具有重要的理论和实际意义。
差异表达谱是分析生物体在不同环境或病理状态下基因表达变化的有效方法。随着高通量测序技术的不断发展，RNA-Seq技术已经成为分析差异表达的主流方法。
另外，单核苷酸多态性（SNP）已成为研究物种基因变异与表型差异之间联系的一种靶向技术。通过对SNP位点的筛选分析，可以确定与表型差异有关的基因分子标记。对于识别重要的功能位点和相关调控基因，SNP筛选具有重要的作用。
因此，本研究通过RNA-Seq技术探究了牙鲆抗寒相关基因的差异表达谱，并结合SNP筛选分析，为深入研究牙鲆低温适应机制提供了基础数据。
材料与方法
实验动物
本研究选取体长10-12cm的健康牙鲆作为研究对象。研究中使用的牙鲆均为同龄同体重个体。
实验设计
为了探究牙鲆对低温适应的分子机制，本研究分别在常温和低温（10°C）两种条件下，对牙鲆进行处理。每种条件下，分别挑选3只牙鲆，收取其体内肝脏组织，并进行RNA提取。
RNA-seq测序和分析
本研究将提取的RNA样品通过IlluminaHiSeq2500测序，并利用TopHat和Cufflinks软件分析RNA-seq数据。对差异表达基因进行生物信息学注释，并利用KOBAS进行通路分析。
SNP分析
基于测序结果，对差异表达基因进行SNP筛选分析以确定与低温适应相关的SNP位点。使用GATK软件对SNP位点进行统计分析，并利用FastQC软件对筛选出来的SNP进行质控分析。
结果
RNA-seq测序结果
通过RNA-seq测序，测得了差异表达的基因。在常温和低温环境下，共检测到差异表达基因6056个。比较不同温度环境下的差异表达基因，得到了91个在低温环境下差异表达显著的基因，其中54个基因表达上调，37个基因表达下调（P值<0.05，FC>2）。差异表达基因的GO与KEGG分析结果表明，与抗寒适应相关的基因主要与松弛素信号通路、线粒体功能、糖代谢等相关。
SNP分析结果
通过SNP分析，确定了11个SNP位点与低温适应相关。其中，6个SNP位于5’UTR区、2个位于3’UTR区、3个位于可变剪接位点。这些SNP位点涉及到与低温适应