【摘要】：體色對于養(yǎng)殖魚類至關重要,是評估其商品價值的重要指標。對于觀賞型魚類,體色鮮艷可以升高其商品價值,而對于食用型魚類,體色出現(xiàn)異常的商品魚會造成價值的減少。早前研究魚類體色方法主要以觀察表型和雜交等傳統(tǒng)遺傳學手段為主,自高通量測序技術出現(xiàn)之后,針對魚類體色的研究,已經(jīng)從發(fā)育和分子遺傳角度得到了一些初步結果。而我國魚類體色研究多集中在一些體色豐富的品種,如錦鯉、甌江彩鯉等,針對黃河鯉以及鱘魚的體色遺傳機制研究幾乎為空白。在本研究中我們分別從全基因組和轉(zhuǎn)錄組層面對兩種魚類差異體色樣本進行研究,在生物信息學基礎上對數(shù)據(jù)進行分析,以Plink、Popoolation2、BWA、SAMtools、Trinity和Blast等主要軟件處理數(shù)據(jù)并得到色素合成相關基因。在黃河鯉體色研究中以基因組數(shù)據(jù)分析手段為基礎,先對黃河鯉家系F1代子代中的紅色和黑色個體使用鯉魚高通量SNP分型芯片進行全基因組關聯(lián)分析(GWAS),掃描得到的SNP位點使用Plink軟件的logistic回歸模型和Bonferronit統(tǒng)計檢驗方法尋找其中的差異顯著性位點,得到總計34,124個SNP位點,定位到參考基因組找到189個功能基因,但沒有明顯和色素合成相關的基因。因而采用BSA方法,借助高通量測序進一步對F2子代中的紅色和黑色個體混合池進行分析。經(jīng)測序并清洗數(shù)據(jù)后得到總計610,997,044條讀數(shù)(read),比對到鯉魚參考基因組,比對率最低也達到95%。比對結果使用Popoolation2進行同步化處理并計算等位基因頻率差異,再經(jīng)過費舍爾精確檢驗,最終篩選出極顯著位點(-logP值大于8)15,016個,定位到513個功能基因,經(jīng)過檢索找到五個和黑色素合成相關基因,其中三個基因分別是:MITF負責啟動酪氨酸酶的轉(zhuǎn)錄;CREB1負責啟動MITF的轉(zhuǎn)錄;ASIP抑制真黑色素并促進褐黑色素的形成,另外兩個基因表達細胞膜上蛋白GNAS和OCA2,前者與MC1R偶聯(lián)后激活CREB1和MITF開啟酪氨酸酶的轉(zhuǎn)錄,后者輔助黑色素合成底物進入黑素小體。本研究提示黃河鯉紅色群體與黑色群體相比其真黑色素合成過程可能被抑制,色素合成以褐黑色素為主。在第二部分中我們對正常黑色表型和白化表型的俄羅斯鱘進行比較轉(zhuǎn)錄組分析。通過對這兩群體以及混合之后總共三個樣本的測序,獲得了總計277,268個contig作為參考轉(zhuǎn)錄組序列,并將組裝序列與3個主要蛋白庫進行比對并注釋,得到32,965個基因。在對這兩群體分析差異基因表達時,總共發(fā)現(xiàn)785個基因表達顯著不同。在正常黑色群體中有400個基因上調(diào),在白化群體中有385個基因上調(diào),之后我們隨機選出16個基因進行定量RT-PCR驗證,結果與轉(zhuǎn)錄組表達量一致�；蚬δ茴悇e(GO)注釋中17,058個基因得到注釋,包括所有差異基因;在GO富集分析中有35個與色素合成相關基因顯著富集;KEGG通路分析中差異基因匹配的148條通路中有3條與黑色素合成相關。結合文獻檢索和本研究的數(shù)據(jù),我們鎖定了包括Dct、Tyrp1、SLC45A2、MC1R、CNTS、PMEla、PMElb、CD63和BLOC1S3在內(nèi)的9個基因。在這些基因的表達產(chǎn)物中,3個基因表達以酪氨酸為底物催化成真黑色素過程的關鍵酶,2個基因調(diào)節(jié)黑素小體的pH值,3個基因參與黑素小體的形成,1個基因表達負責運輸黑色素合成所需酶。本研究結果提示白化俄羅斯鱘與正常鱘魚相比可能存在黑色素和黑素小體的缺陷。我們通過以上分析為其黃河鯉以及俄羅斯鱘體色變異的進化和遺傳學研究提供基因組證據(jù),以及為這兩種魚類的品種選育提供分子遺傳學基礎。
【圖文】：

12圖 2-1 黃河鯉黑、紅兩色群體全基因組關聯(lián) SNP 分型曼哈頓圖Fig.2-1 Manhattan plot of genome-wide association SNP genotyping2.2 BSA 分析結果2.2.1 測序數(shù)據(jù)比對結果測序數(shù)據(jù)與鯉魚參考基因組數(shù)據(jù)比對，選用 BWA 中的 mem 參數(shù)，，即將70bp-1Mbp 的序列通過 BWA-MEM 算法比對到基因組，這種算法通過最大精確比對（MEMs）法進行種子比對，再經(jīng)過 Smith-Waterman 算法對種子進行擴增。相較于

上海海洋大學碩士(博士)學位論文250,459 個顯著差異的 SNP，曼哈頓圖結果顯示 11 號 12 號染色體上差異 SNP 位點顯著高于其他染色體(圖 2-3)。在篩選-log P 值大于等于 8 的 SNP 位點中總共得到 15,016 個 SNP，定位到參考基因組的 513 個基因。在 KEGG mapper 搜索通路結果中顯示有 5 個基因與黑色素合成相關，分別是 MITF、CREB1、ASIP、GNAS、和 P蛋白（OCA2）。
【學位授予單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S917.4

【參考文獻】

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本文編號：2614750