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中国绿水螅饥饿胁迫响应的转录组、蛋白质组及代谢组分析

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2.2 转录组实验步骤

2.2.1 用于转录组分析实验的中国绿水螅的处理和分组

2.3 蛋白质组实验步骤

2.3.2 用于蛋白质组分析实验的中国绿水螅的处理和分组

2.4 代谢组实验步骤

2.4.1用于代谢组分析实验的中国绿水螅的处理和分组

从上述中国绿水螅单克隆无性繁殖系中取约16000只水螅个体每d喂食3次,连续喂食和维持30 d后分成

3.1 转录组实验结果与分析

3.1.1 总RNA的质量监控

3.1.2 高通量测序Clean data的获得

3.1.3 Unigene的组装

3.1.4 Unigene功能注释

3.1.5 Unigene结构分析

3.1.5.1 简单重复序列分析

利用MISA(MIcroSAtellite identification tool)软件对筛选得到的

3.1.5.2 单核苷酸多态性分析

各样品单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)位点分析

3.1.6 Unigene表达量分析

3.1.7 差异表达分析

图中每一个图案表示一个KEGG通路。横坐标为富集因子(Enrichment Factor),表示差异

3.2 蛋白质组实验结果与分析

3.3 代谢组实验结果与分析

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摘要

单细胞藻共生在动物细胞内是一种有较高科研价值的特殊生物学现象,其中宿主细胞与共生藻之间的相容、互作、物质与能量交换等共生机制是相关研究的关注点。中国绿水螅(Hydra sinensis)是动物-单细胞绿藻共生体研究合适的模式生物,在实验室通常用丰年虫幼虫喂食中国绿水螅以保证其大规模培养和无性繁殖。共生藻光合作用产物以何种形式传递给宿主细胞?来自共生藻的营养物质对宿主细胞的贡献率有多大?宿主细胞为了消化和利用来自共生藻的营养物质其代谢途径是否有适应性的改变?诸如此类的问题有待破解。基于此,本研究以宿主与共生藻间营养交流关系为切入点,对中国绿水螅进行了60d的饥饿处理,再对饥饿组和喂食组进行了比较转录组、比较蛋白质组及比较代谢组分析,主要研究结果总结如下: 1.中国绿水螅饥饿胁迫响应的转录组分析 转录组测序共获得72.16Gb Clean Data,组装出83,565条unigene。基于unigene表达量分析共筛选出中国绿水螅饥饿组与喂食组之间差异表达基因2280个,其中表达上调基因1470个,表达下调基因810个。基于2280个差异表达基因总共富集到168个KEGG代谢通路。其中,按富集显著性排序前20个代谢通路中有氧化磷酸化、碳代谢、糖酵解和糖质新生、果糖和甘露糖代谢及柠檬酸循环等5个糖代谢相关代谢通路,还有脂肪酸降解、脂肪酸代谢及脂肪酸延伸等3个脂肪酸代谢相关代谢通路。另外,在按富集显著性排序20名后的代谢通路中,还有5个糖代谢相关通路和5个脂肪酸代谢相关通路。 2.中国绿水螅饥饿胁迫响应的蛋白质组分析 通过双向电泳技术分别对中国绿水螅饥饿组及喂食组的蛋白质组进行了分离,再使用PDQuest8.0软件对2-DE图像进行分析,筛选出中国绿水螅饥饿组与喂食组间差异表达蛋白斑点120个。差异表达蛋白斑点经胶内酶解、基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析,基于得到的肽指纹图谱(peptide mass fingerprint,PMF)在Swiss-Prot及NCBInr数据库中检索鉴定差异表达蛋白质,共成功鉴定差异表达蛋白点114个。合并注释功能相同的蛋白质后,最终得到有效差异表达蛋白71个,其中表达水平上调蛋白质42个,表达水平下调蛋白质29个。基于差异表达蛋白共富集到27个KEGG代谢通路,其中碳代谢通路及柠檬酸循环等6个代谢通路涉及糖代谢,不饱和脂肪酸的生物合成及脂肪酸延伸等3个代谢通路直接与脂肪酸代谢相关。 3.中国绿水螅饥饿胁迫响应的代谢组分析 采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对中国绿水螅饥饿组及喂食组进行了比较代谢组学分析。使用NIST和Fiehn数据库对代谢物进行定性结果表明共检测到的1606个物质峰(features),总共检测到472个物质。再采用多维分析和单维分析相结合的方法筛选到中国绿水螅饥饿组与喂食组之间差异代谢物219个,差异代谢物按饥饿组物质含量与喂食组物质含量间比值排序前20名代谢物中有L-苏阿糖(L-threose)及葡萄糖(glucose)。值得注意的是,在219个差异代谢物中一共有18种糖类物质,其中11种糖类含量饥饿组高于喂食组。 把差异代谢物映射到KEGG数据库,共富集到代谢通路54个。其中,按富集显著性排序前10个代谢通路中有3个代谢通路可能与水螅细胞-共生藻共生关系相关,其中有与糖代谢密切相关的柠檬酸循环(5个差异代谢物参与)及淀粉和蔗糖代谢(6个差异代谢物参与)这两个代谢途径,另外就是由10个代谢物参与的ABC转运蛋白体系。富集显著性排序第10名后还有氧化磷酸化及半乳糖代谢等8个与糖代谢相关代谢途径,除此之外,还有鞘脂类代谢及甘油酯代谢等6个脂肪酸代谢相关途径。 4.中国绿水螅饥饿胁迫导致糖代谢及脂肪酸代谢水平增强的生物学意义 转录组、蛋白质组及代谢组分析结果均显示中国绿水螅饥饿胁迫后其体内糖代谢及脂肪酸代谢水平明显增强。中国绿水螅被饥饿处理60d后共生藻输送的光合作用产物是其唯一营养来源,前期一些研究显示共生藻可能是以多糖或单糖的形式传递营养给宿主细胞,本研究发现的饥饿胁迫后绿水螅糖代谢水平提高应该与此相关,因为绿水螅活跃的糖代谢途径利于消化和利用来自共生藻的糖类物质。另外,本研究还揭示饥饿胁迫后绿水螅脂肪酸代谢水平提高,这一现象暗示糖类可能不是共生藻传递营养给水螅细胞的唯一载体,脂类物质也可能参与其中,值得深入探讨。

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