朱鹮繁殖期羽色变化的皮肤转录组研究

论文摘要

朱鹮是一种珍稀鸟类,曾广泛分布于东北亚地区,20世纪80年代由于栖息地减少、食物缺乏及人类捕杀等原因在多个地区出现野外灭绝。目前仅存的少量人工种群中仍存在人工繁殖受精率低、存活率低等问题,限制了野外种群的重建工作,因此有必要加强有关朱鹮繁殖的研究。朱鹮具有与众不同的换羽方式,其在繁殖期通过水浴行为,将头颈部黑色皮肤分泌的黑色物质涂抹到羽毛上,从而使白色冬羽转变为灰色婚羽。该现象与朱鹮繁殖之间的关系目前还未有具体研究,因此对其涉及的分子机制进行分析,能够加深对朱鹮繁殖期生理活动情况的了解。本研究以四川省乐山市沙湾区踏水镇基地的朱鹮为对象,分别采集了非繁殖期与繁殖期的颈部黑色皮肤样品,通过转录组测序的手段对两个时期的基因表达情况进行比较,以期寻找到与朱鹮繁殖期羽色变化过程相关的分子机制。主要研究结果如下:(1)基于新获得的转录组数据,预测了2359个新蛋白编码基因,形成了由19435个基因组成的新基因集,其中有14808个基因是活跃表达基因。(2)在全局水平上对基因表达进行分析,发现与繁殖期皮肤相比,非繁殖期皮肤中有382个基因表达上调,136个基因表达下调。(3)对差异表达基因进行层次聚类分析,发现有部分基因富集在酪氨酸代谢通路与黑色素生成通路上。(4)对差异表达基因进行GO富集分析,发现朱鹮非繁殖期中下调的GO terms主要参与生物体内磷脂和脂肪的水解过程,而上调的GO terms主要与细胞骨架和细胞核膜上的物质运输有关。(5)对差异表达基因进行KEGG通路分析,发现与繁殖期皮肤相比,非繁殖期皮肤中与黑色素生成通路相关的TYR、TYRP1、DCT基因以及与促性腺激素释放激素信号通路相关的PLA2基因的表达量均出现显著下调。(6)根据差异表达基因在其他物种中较为保守的调控网络,预测并绘制了影响朱鹮繁殖期羽色变化的分子信号通路图。本研究初步探索了朱鹮繁殖期羽色变化过程中的分子调控机制,为将来进一步的研究奠定了基础,也为该物种的保护工作提供了理论参考。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 朱鹮的生物学背景
•     1.1.1 朱鹮的生物学特征
•     1.1.2 朱鹮的生活习性
•     1.1.3 朱鹮的历史与生存现状
•   1.2 朱鹮的羽色变化
•     1.2.1 朱鹮的换羽
•     1.2.2 朱鹮羽色变化的研究
•   1.3 鸟类的羽色变化
•     1.3.1 鸟类的换羽
•     1.3.2 鸟类的羽色变化
•       1.3.2.1 黑色素
•       1.3.2.2 类胡萝卜素
•       1.3.2.3 非常见色素
•       1.3.2.4 结构色
•   1.4 转录组学在鸟类羽色变化研究中的应用
•   1.5 研究目的及内容
• 第二章 朱鹮繁殖期羽色变化的皮肤转录组研究
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 实验样品
•     2.1.2 主要试剂及器材
•   2.2 实验方法与数据分析流程
•     2.2.1 朱鹮皮肤采样
•     2.2.2 RNA提取
•     2.2.3 转录组测序文库构建和测序
•     2.2.4 测序数据过滤和比对
•     2.2.5 新基因的预测和基因结构优化
•     2.2.6 基因表达水平计算与差异表达基因分析
•     2.2.7 GO功能和KEGG pathway的富集分析
•   2.3 RNA质量检测结果与测序数据概况
•     2.3.1 RNA提取与质量检测结果
•     2.3.2 mRNA测序数据概览及新基因鉴定
•     2.3.3 表达水平的归一化处理
•   2.4 朱鹮不同时期皮肤转录组的差异分析
•     2.4.1 差异表达基因的聚类分析
•     2.4.2 差异表达基因的GO分析
•     2.4.3 差异表达基因的KEGG分析
•       2.4.3.1 黑色素生成通路与酪氨酸代谢通路
•       2.4.3.2 血管内皮生长因子信号通路与促性腺激素释放激素信号通路
• 第三章 讨论
•   3.1 黑色素
•   3.2 性激素
•   3.3 羽毛毛囊
•   3.4 酪氨酸激酶受体
•   3.5 其他影响因素
• 第四章 主要结论、创新点、展望
•   4.1 主要结论
•   4.2 创新点
•   4.3 展望
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周彤

导师: 方盛国,万秋红

关键词: 朱鹮,转录组,羽色,繁殖期

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 浙江大学

分类号: Q953

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000569

总页数: 65

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