水产动物基因转录组学研究进展.docx

水产动物基因转录组学研究进展 摘要：我国作为最大的发展中国家和传统的农业大国，农业有着巨大的应用空间和广阔的发展前景。而在农业中，水产方面又是一大类重要的发展方面。近年来，水厂养殖相关技术不断更新发展，我国的水产行业发展水平日新月异，而在相关研究中，分子生物学与水产的结合吸引了更多人的目光。本文将就分子生物学与水产养殖的结合进行综述，主要方面为外界环境条件改变、饲料营养成分改变对基因表达的影响以及转录组学技术在水产动物研究中的应用。 关键词：水产养殖；分子生物；基因表达；转录组学 1 基因转录组学在水产动物研究中的应用 近年来，转录组学技术及其在水产动物中的研究备受研究者的广泛关注。转录组学技术主要有基于杂交技术和测序技术为基础的两大类技术; 两类技术在水产动物的转录组学研究中均得到了广泛运用。以下就近年来水产动物在免疫应答、生长发育、生物进化和毒理学方面的转录组学研究进展进行整理。 转录组学、基因组学和蛋白质组学等各种组学技术在揭示水产动物抗病免疫、生长发育、系统进化和生物毒理过程及相应机理方面的研究中越来越重要。通过组学研究，可以深刻理解水产动物各种生命活动规律的内在联系和分子机制，并根据相应结果进一步运用到抗病育种、药物筛选、种质资源保护和环境监测等多个研究领域。转录组学是研究特定细胞、组织或器官在特定生长发育阶段或某种生理状况下所有转录本的科学。这所有的转录本就称之为转录组， 包括编码蛋白质的mRNA和非编码 RNA( rRNA，tRNA和其他 ncRNA)。与基因组相对稳定不同的是，转录组是随着生长发育阶段、生理状态和外界环境的改变而变化的。因此，转录组分析成为研究生物生长发育、应激生理、抗病免疫等作用机制的有力工具。 依据转录组学技术原理的不同，可以将其划分为两类技术，一种是基于杂交的转录 组学技术，如利用cDNA微阵列(cDNA microarray) 和DNA宏阵列( DNA macroarray) 进行检测的转录组学技术; 一种是基于测序的转录组学技术，如 cDNA 文库或表达序列标签 ( expressed sequence tags，EST) 文库测序技术，基因表达系列分析( serial analysis of gene expression，SAGE) 技术和大规模平行测序( massively parallel signature sequencing，MPSS) 技 术，以及近年来发展起来的下一代高通量测序技术( next generation sequencing，NGS) ，即RNA测 序( RNA sequencing，RNA-seq) 技术等。 其中RNA测序技术由于其不依赖于基因组序列信息，对于未知基因组序列信息的 非模式生物来说尤其具有应用价值。因此近年来RNA测序技术在水产动物的研究中得到了大量应用。水产动物是人类的优质蛋白源，在人类食谱中占据重要位置，对水产动物的研究历来受到研究者们的重视。来许多研究者在水产动物上开展了转录组学研究。 转录组学技术在水产动物免疫学中的运用 水产动物的免疫系统习惯上被分成先天性免疫(非特异性免疫) 和获得性免疫( 特异性免疫) 。先天性免疫通常先于获得性免疫而激活并决定获得性免疫的性质和特点，二者相互配合，共同维持机体的内稳态。因此在机体抵抗疾病的过程中先天性免疫发挥着更加重要的作用。目前转录组学在水产动物免疫方面的研究主要集中在细菌、病毒和寄生虫感染前后一些免疫相关基因的 差异表达和分子标记的发现等方面 在细菌性疾病转录组学研究方面，如有研究员运用混合分群结合转录组测序技术研究了斑点叉尾鮰( Ictalurus punctatus) 和长鳍叉尾鮰( Ictalurus furcatus) 抗肠道败血症相关候选基因和疾病相关的表达差异显著的单核苷酸多态性( SNP) 。结果发现在抗病鱼群和易感鱼群1255个差异表达的基因，在抗病鱼群中有130 个基因上调表达，94个基因下调表达; 而易感鱼群中有771个基因上调表达，469 个基因下调。这些差异表达的基因主要是一些急性期反应基因，如 CC 趋化因子，Toll 样受体，补体成分蛋白，MHC和TNF等。另外在易感鱼群和抗病鱼群的4 304 个非冗余基因序列上发现了56 419个显著的SNP。 在病毒性疾病转录组学研究方面，如有研究员利用转录组学技术研究了草鱼 ( Ctenopharyngodon idella) 感染出血病病毒后机体在2、 24、 48、 72、 96 和 120 h 时肠道、鳃、肝脏和脾脏的转录组图谱。结果表明，与对照组相比，草鱼感染病毒后的4种组织和6个时间点上共有9060条uniques差异表达。进一步GO功能分析，发现4 种组织中均发生了免疫反应，并且发现在草鱼感染病