苔海綿和葉片山海綿轉錄組的拼接、注釋和分子標記挖掘.pdf

1、作為最原始的多細胞生物，海綿（多孔動物門，Porifera）已經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機制和生物礦化過程也是研究熱點。人們普遍認為海綿是現(xiàn)存最古老的多細胞種系，因此它在多細胞分化研究中的地位舉足輕重。雖然海綿可被利用的價值如此之高，但是關于海綿的基礎研究依然非常薄弱。
　　隨著測序技術的

2、迅猛發(fā)展，轉錄組作為一種有力的研究手段，已被廣泛地運用到數(shù)以千計個物種的研究中。目前關于海綿轉錄組的研究有兩篇報道，它們關注的焦點均是找出一批與海綿生活史相關的基因。轉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)新的分子標記。單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP)是指在DNA序列上，同一位點的不同等位基因之間核苷酸的差異，屬于第三代DNA分子標記。通過分析編碼序列區(qū)域的SNP，

3、可以計算非同義替代率與同義替代率的比值(SNPA/S)，進而研究物種的功能基因的選擇壓力。
　　本研究利用Illumina Hiseq2000對苔海綿和葉片山海綿的轉錄組進行高通量測序，并對這兩個轉錄組進行從頭拼接。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)庫對轉錄組進行基因注釋，并用GO條目進行功能注釋。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錄組在生化過程、

4、分子功能和細胞組分三方面的異同。從GO條目種類及每個條目的相對比例來看，四種海綿轉錄組的組成和結構彼此相近。此外，本文還利用這4種海綿的轉錄組挖掘出36個直系同源基因。根據(jù)基因注釋分析，這些同源基因可被細分成8大類。直系同源基因可被進一步開發(fā)成為新的分子標記，用于尋常海綿綱海綿的分類鑒定。最后，本研究通過對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化速率。為比較不同環(huán)境對海

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，推測葉片山海綿的本地群體更大或形成時間更長。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，這可能是因為這兩種海綿生態(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)