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硬壳蛤生长性状差异解析

文献类型：学位论文


作者	梁斌
答辩日期	2024-05
文献子类	硕士
授予单位	中国科学院海洋研究所
授予地点	中国科学院海洋研究所
导师	张涛
关键词	硬壳蛤，生长，性腺，差异，转录组
学位名称	理学硕士学位
英文摘要	硬壳蛤（Mercenaria mercenaria），又称小圆蛤、北方帘蛤或美洲帘蛤，是一种体型较大的海洋双壳埋栖贝类。由于其贝壳坚硬、具有耐温耐盐的特性，在引进我国后非常适合大部分池塘的养殖，单个个体可达200克以上。目前，硬壳蛤已经成为沿海池塘养殖产业中重要一部分，养殖面积已经达到近百万亩。随着养殖规模的扩大，提高产量和效益成为发展硬壳蛤养殖业的首要任务。因此，迫切需要选育出生长快速、遗传稳定的硬壳蛤新品种以满足国内外广大的市场需求。然而目前尚不清楚生长速度方面的差异特点，因此深入探究这些特点对于后续选育生长速度快的硬壳蛤优良新品种具有重要意义。本研究选取生长速度具有显著差异的同龄硬壳蛤成贝作为研究对象，首先，利用转录组测序技术，研究了生长速度快慢个体之间的基因表达差异，对生长差异硬壳蛤转录组所富集的关键通路进行基因筛选及分析，探究可能影响硬壳蛤生长速度的关键通路；其次，运用分光光度法验证生长速度差异硬壳蛤个体的关键酶活力差异；最后，通过对生长差异硬壳蛤性腺营养物质的分析，探究个体生长缓慢的硬壳蛤不易受精的原因。以下是本研究的主要研究结果： 1. 在基因表达水平上，本研究采用高通量测序以及KEGG通路富集等分析方法，针对两组同龄生长速度相差显著的硬壳蛤进行了基因表达水平的研究。结果表明，不同生长速度的硬壳蛤个体在基因表达上存在显著差异。KEGG富集分析揭示了差异基因在脂肪降解和吸收、精氨酸和嘌呤代谢等营养物质消化吸收相关通路，以及过氧化物酶体、溶酶体和凋亡等免疫相关通路的显著富集现象；进一步的分析显示，编码过氧化物蛋白酶、组织蛋白酶以及蛋白磷酸酶等基因在生长快速个体中显著上调（p<0.05），不同硬壳蛤个体免疫能力的差异可能是影响其生长速度的一个重要因素；编码3-酮酰基-CoA硫解酶、乙酰胆碱脂酶以及丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶等基因在生长快速个体中显著上调（p<0.05），意味着不同硬壳蛤个体消化能力的差异可能是影响其生长速度的另一个关键因素。 2. 在生理生化水平上，利用考马斯亮蓝法对两组生长速度不同的硬壳蛤（分别为D组和X组）进行了消化及免疫相关酶表达情况的检测。结果表明，消化酶（如纤维素酶、胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶）在生长速度较快的个体中表达活性显著上调（p<0.05），而生长缓慢个体消化能力较差，说明不同生长速度硬壳蛤个体的消化能力存在显著差异。此外，免疫酶（如溶菌酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶）的表达活性也存在显著差异（p<0.05），而生长缓慢个体免疫能力较弱，表明不同生长速度硬壳蛤个体的免疫能力也存在较大差异。 3. 在性腺营养水平上，本研究通过对两组硬壳蛤性腺收集，利用液相色谱法分别测量两组硬壳蛤精卵营养成分差异。结果表明，硬壳蛤性腺中维生素E和维生素B的含量较少可能是造成硬壳蛤生长缓慢个体不易受精的原因之一。此外，在硬壳蛤精子成熟过程中，部分硬壳蛤中精氨酸和赖氨酸含量的不足也可能导致硬壳蛤配子难以受精或受精卵不能孵化。另外，硬壳蛤难以自身合成的脂肪酸在性腺中的含量也可能影响硬壳蛤卵母细胞的受精能力。
语种	中文
目次	目  录   第1章绪论........................................................................................ 1 1.1 海洋贝类产业与硬壳蛤养殖产业介绍............................................................ 1 1.2 生长性状研究进展............................................................................................ 2 1.2.1 生长性状..................................................................................................... 2 1.2.2 生长性状的影响因素................................................................................. 2 1.2.3 生长性状的选育方法................................................................................. 3 1.3 转录组技术及其在遗传育种中的应用............................................................ 4 1.4 本研究目的意义及研究思路............................................................................ 6 1.4.1 目的及意义................................................................................................. 6 1.4.2 科学问题..................................................................................................... 6 1.4.3 研究内容及技术路线................................................................................. 7 1.4.4 预期成果..................................................................................................... 7 1.5 本章小结............................................................................................................ 7 第2章硬壳蛤生长速度差异转录组分析......................................... 9 2.1 引言.................................................................................................................... 9 2.2 材料及方法........................................................................................................ 9 2.2.1 样品收集..................................................................................................... 9 2.2.2 RNA提取................................................................................................... 11 2.2.3 转录组组装与基因功能注释................................................................... 11 2.2.4 参考基因组mapping和基因表达水平分析........................................... 11 2.2.5 基因差异表达分析................................................................................... 11 2.2.6 基因表达水平的量化............................................................................... 11 2.2.7 KEGG 功能富集分析............................................................................... 12 2.3 结果与分析...................................................................................................... 12 2.3.1 转录组测序质量....................................................................................... 12 2.3.2 硬壳蛤转录组生长速度差异基因筛选................................................... 12 2.3.3 差异基因功能注释分析........................................................................... 14 2.3.4 差异基因富集分析................................................................................... 14 2.3.5 转录组分析免疫相关酶的基因表达差异............................................... 15 2.3.6 转录组分析消化相关酶的基因表达差异............................................... 16 2.4 讨论.................................................................................................................. 18 2.4.1 硬壳蛤差异个体免疫相关差异............................................................... 18 2.4.2 硬壳蛤差异个体消化相关差异............................................................... 19 2.5 本章小结.......................................................................................................... 19 第3章硬壳蛤生长速度生理生化差异分析................................... 21 3.1 引言.................................................................................................................. 21 3.2 材料及方法...................................................................................................... 22 3.2.1 实验材料的收集....................................................................................... 22 3.2.2 样品收集及制备....................................................................................... 22 3.2.3 差异硬壳蛤酶活测量及操作流程........................................................... 23 3.3 实验结果.......................................................................................................... 27 3.3.1 不同生长速度硬壳蛤免疫相关酶活性差异比较................................... 27 3.3.2 不同生长速度硬壳蛤消化相关酶活性差异比较................................... 28 3.4 讨论.................................................................................................................. 30 3.4.1 硬壳蛤差异个体免疫酶相关差异分析................................................... 30 3.4.2 硬壳蛤差异个体消化酶相关差异分析................................................... 30 3.5 本章小结.......................................................................................................... 32 第4章不同生长速度硬壳蛤性腺营养物质差异分析.................... 33 4.1 引言.................................................................................................................. 33 4.2 材料及方法...................................................................................................... 34 4.2.1 样品采集................................................................................................... 34 4.2.2 统计及分析............................................................................................... 35 4.3 实验结果.......................................................................................................... 36 4.3.1 硬壳蛤性腺维生素含量分析................................................................... 36 4.3.2 硬壳蛤性腺部分氨基酸含量分析........................................................... 36 4.3.3 硬壳蛤性腺部分脂肪酸酸含量分析....................................................... 37 4.4 讨论.................................................................................................................. 39 4.4.1 维生素含量与硬壳蛤性腺发育关系....................................................... 39 4.4.2 氨基酸含量与硬壳蛤性腺发育关系....................................................... 39 4.4.3 脂肪酸含量与硬壳蛤性腺发育关系....................................................... 40 4.5 本章小结.......................................................................................................... 40 第5章总结与展望.......................................................................... 41 5.1 研究总结.......................................................................................................... 41 5.2 主要创新点...................................................................................................... 42 5.3 存在问题.......................................................................................................... 42 5.4 研究展望.......................................................................................................... 42 参考文献............................................................................................... 45 致  谢................................................................................................... 51 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果..... 53                   图目录   图 1‑1技术路线..................................................................................... 7 图 2‑1生长快速及生长缓慢硬壳蛤.................................................... 10 图 2‑2转录组基因注释情况统计图.................................................... 13 图 2‑3 两组生长速度差异硬壳蛤（D vs X）差异基因表达量差异火山图........................................................................................................... 13 图 2‑4两组生长速度差异硬壳蛤（D vs X）差异基因KEGG注释分析图........................................................................................................... 14 图 2‑5两组生长速度差异硬壳蛤（D vs X）KEGG通路富集分析图.............................................................................................................. 14 图 2‑6蛋白磷酸酶基因表达TPM统计图.......................................... 15 图 2‑7组织蛋白酶基因表达TPM统计图.......................................... 16 图 2‑8过氧化物蛋白酶基因表达TPM统计图.................................. 16 图 2‑9 3-酮酰基-CoA硫解酶基因表达TPM统计图......................... 17 图 2‑10乙酰胆碱脂酶基因表达TPM统计图.................................... 17 图 2‑11丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶基因表达TPM统计图................ 17 图 3‑1差异硬壳蛤溶菌酶活力差异.................................................... 27 图 3‑2差异硬壳蛤碱性磷酸酶活力差异............................................ 27 图 3‑3差异硬壳蛤酸性磷酸酶活力差异............................................ 28 图 3‑4差异硬壳蛤纤维素酶活力差异................................................ 28 图 3‑5差异硬壳蛤胰蛋白酶活力差异................................................ 29 图 3‑6差异硬壳蛤脂肪酶活力差异.................................................... 29 图 3‑7差异硬壳蛤淀粉酶活力差异.................................................... 29 图 4‑1差异生长速度硬壳蛤性腺维生素B含量差异........................ 36 图 4‑2差异生长速度硬壳蛤性腺维生素E含量差异........................ 36 图 4‑3差异生长速度硬壳蛤性腺精氨酸含量差异............................ 37 图 4‑4差异生长速度硬壳蛤性腺赖氨酸含量差异............................ 37 图 4‑5差异生长速度硬壳蛤性腺亚油酸含量差异............................ 38 图 4‑6差异生长速度硬壳蛤性腺亚麻酸含量差异............................ 38 图 4‑7差异生长速度硬壳蛤性腺二十碳五烯酸含量差异................. 38 图 5‑1硬壳蛤生长性状调节机制示意图............................................ 42                     表目录   表1‑1 经济贝类潜在选育性状（引自 ward et al., 2005）.................. 4 表2‑1 速生硬壳蛤硬壳蛤取样数据统计表........................................ 10 表2‑2 生长缓慢硬壳蛤取样数据统计表............................................ 10 表2‑3 转录组测序质量概况............................................................... 12 表 3‑1 速生硬壳蛤取样数据统计表................................................... 22 表 3‑2 生长缓慢硬壳蛤取样数据统计表........................................... 22 表 3‑3 碱性磷酸酶提取操作表........................................................... 23 表 3‑4 酸性磷酸酶提取操作表........................................................... 24 表 3‑5 纤维素酶提取操作表1............................................................ 24 表 3‑6 纤维素酶提取操作表2............................................................ 25 表 3‑7 胰蛋白酶提取操作表.............................................................. 25 表 3‑8 脂肪酶提取操作表.................................................................. 26 表 3‑9 淀粉酶提取操作表.................................................................. 26
源URL	[http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/185290]
专题	中国科学院海洋研究所海洋研究所_海洋生态与环境科学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	梁斌. 硬壳蛤生长性状差异解析[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院海洋研究所. 2024.

入库方式： OAI收割

来源：海洋研究所

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