文蛤弧菌抗性相关基因表达性状的分析及其遗传力估计.docx

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1、文蛤弧菌抗性相关基因表达性状的分析及其遗传力估计文蛤(Meretrixpetechialis)是我国重要的经济养殖贝类之一。近年来,养殖过程中时有弧菌病和规模性死亡的发生,给文蛤养殖业带来了沉重的打击。这固然与养殖环境恶化、养殖密度增加等因素有关,但抗性优良品种的缺乏也是造成上述问题的重要原因。因此,通过遗传选育的方式培育抗病、抗逆的文蛤新品系具有重要的经济价值。然而,由于抗病性的遗传机制非常复杂,受环境影响较大以及抗性性状难以准确测量等原因,使得贝类抗性选育工作的进程十分缓慢。在抗性选育中,遗传参

2、数的准确估计是制定有效选育策略的前提和基础,而与弧菌抗性显著相关的分子标记的应用,可以加速抗性品系的培育进程。本研究通过建立的具有抗性差异的全同胞家系材料,基于文蛤的转录组测序数据,对文蛤的弧菌抗性和免疫基因的表达性状进行了关联分析,并估计了基因表达性状的遗传参数,研究结果将有助于指导文蛤的弧菌抗性选育工作。本研究的主要结果如下:1、本研究采用RNA-seq技术检测了文蛤感染弧菌后的肝胰腺中的基因表达变化。Illumina测序共获得了199,318,966条cleanreads,进一步拼接得到214

3、,577条转录本,其中,N50长度为1393bp的147,255条unigenes用于后续分析。经过GO分析共得到21个生物学过程亚类、15个细胞组分亚类和12个分子功能亚类。KEGG分析发现有8,358条unigenes映射到267个生物信号通路,其中有16个信号通路与免疫系统相关。通过差异表达分析,共得到206个差异表达基因(DEGs),包括113个上调的DEGs和93个下调的DEGs。在这些DEGs中,至少在一个数据库中有注释的基因为96个,注释率为46.60%。为了验证转录组数据的可靠性,选

4、取了15个DEGs进行qRT-PCR分析,结果表明有13个基因的表达模式与转录组分析的结果一致。在206个DEGs中,有14个被注释为与免疫相关的基因,我们进一步检测了其中4个基因(BIRC7、HSF、C1ql4和C1ql)在文蛤浸泡攻毒后的表达模式。这些研究结果丰富了文蛤的转录组数据库,并为研究文蛤感染弧菌后的免疫反应提供了基础数据。2、基于基因表达数据,筛选了可用于指示文蛤抗性表型的相关标记。实验选取23个全同胞家系的1772只文蛤进行弧菌感染实验,结果表明不同家系间存在显著的弧菌病抗性差异。从

5、表型稳定的抗性家系与敏感家系中各选取3个家系,用于抗性相关标记的筛选。对22个免疫相关基因进行弧菌感染分析,结果显示其中12个基因的表达水平在弧菌刺激后呈显著变化。进一步将这12个基因分别在3个抗性与3个敏感家系进行攻毒前后的表达定量分析,t检验和线性回归分析结果发现,在未攻毒的家系中有5个基因的基础表达水平与弧菌抗性具有显著相关性,分别为Big-Def、BIRC7、NFIL3、CTL9和Bax,表明其可作为抗性相关的候选标记。进一步选取了两个抗性不同的文蛤品系进行验证,结果证实了BIRC7和NFI

6、L3的基础表达水平与弧菌抗性表型相关。本研究还监测了文蛤在副溶血弧菌(Vibrioparahaemolyticus)攻毒过程中体内病原菌含量的动态变化,结果发现,浸泡感染24h后,文蛤肝胰腺内的副溶血弧菌载量达到了极高水平,随后载菌量开始下降,到第3d后一直维持在一个较低的水平。我们对高、低载菌量组中的抗性相关基因的表达水平进行了分析,发现抗性相关基因在高载菌量组中的表达水平显著高于低载菌量组。本研究整合了弧菌抗性表型、基因表达数据和载菌量以用于抗性评价,为文蛤弧菌高抗品系的遗传选育提供了可靠的分子

7、标记。3、采用部分因子设计构建全同胞家系估计文蛤免疫相关基因表达性状的遗传参数和遗传力。研究选取了5个弧菌抗性相关基因(Big-Def、BIRC7、NFIL3、CTL9和Bax)在文蛤肝胰腺样品中进行基因表达分析,结果显示所有基因表达数据均呈正态分布(P>0.05)。经亲本模型估计,文蛤中免疫相关的基因表达性状存在显著的加性效应。在这5个基因的表达性状中,有2个基因的表达性状(Big-Def和CTL9)表现出显著的父本效应,但所有5个基因表达性状都没有表现出显著的母本效应。5个基因表达性状的遗

8、传力分布在0.113-0.530不等。同时,在每个基因的表达性状和生长性状之间没有检测到显著的表型相关和遗传相关。此外,选取了F1代家系中的抗性家系No.47和No.60构建了F2代家系,弧菌感染实验表明,F2代的弧菌抗性显著提高,感染后的存活率较F1代提高了10%-15%,获得了良好的抗性遗传进展。上述研究表明,基因表达变异是可遗传的,并且与之相关的抗性性状也可以通过遗传选育得到改良。因此,抗性相关基因表达标记的开发为文蛤弧菌高抗品系的间接选育提供了参考。