【摘要】：中國綠水螅(Hydra sinensis)內胚層皮肌細胞內共生有單細胞綠藻是一種有較高科研價值的特殊生物學現(xiàn)象,其中宿主與共生藻間的共生關系以及二者間的相容、互作、代謝流與能量流等共生機制是相關研究的焦點。本課題組前期研究中通過特殊方法制備了被“敲除”共生藻的中國綠水螅無共生藻品系,該品系能通過喂食豐年蟲幼蟲而長期無性繁殖和存活,這說明共生藻不是中國綠水螅存活的必要條件,而是在食物缺乏等特殊情況下共生藻可能把部分光合作用產物傳遞給宿主細胞作為其營養(yǎng)補充。為從分子生物學層面證實這個假說,本研究在0L:24D(持續(xù)黑暗)、12L:12D(在一個24h周期內光暴露12h、黑暗12h)及24L:0D(持續(xù)光暴露)等3個不同的光周期條件下培養(yǎng)饑餓脅迫的中國綠水螅野生型品系(即含共生藻品系),再重點對光暴露處理組(光周期24L:0D組及12L:12D組)與黑暗處理組(光周期0L:24D組)進行了比較轉錄組和比較代謝組分析。主要研究結果總結如下:1.饑餓脅迫的中國綠水螅對不同光周期響應的轉錄組分析轉錄組測序共獲得155.7 Gb Clean Data,拼接到601,077條transcript,組裝出322,881條unigene。基于unigene表達量分析,在24L:0D組與0L:24D組間篩選出32,400個差異表達基因,包括8,969個表達上調基因和23,431個表達下調基因。根據這些差異表達基因富集到384個KEGG代謝通路,有479個差異基因(164個表達上調,315個表達下調)參與26個糖類代謝通路(Carbohydrate metabolism pathway),442個差異基因(143個表達上調,299個表達下調)參與32個脂類代謝通路(Lipid metabolism pathway),380個差異基因(139個表達上調,241個表達下調)參與22個含氮物質代謝通路(Nitrogenous compound metabolism pathway)。其中,按富集顯著性排序前50個代謝通路中包含10個糖類代謝通路、5個脂類代謝通路、7個含氮物質代謝通路、2個抗氧化相關通路及ABC轉運蛋白系統(tǒng)(ABC transporter)。另外,在12L:12D組與0L:24D組間篩選出28,825個差異表達基因,包括11,198個表達上調基因和17,627個表達下調基因。根據這些差異表達基因共富集到384個KEGG代謝通路,有461個差異基因(201個表達上調,260個表達下調)參與26個糖類代謝通路,433個差異基因(181個表達上調,252個表達下調)參與33個脂類代謝通路,369個差異基因(182個表達上調,187個表達下調)參與20個含氮物質代謝通路。其中,按富集顯著性排序前50個代謝通路中包含9個糖類代謝通路、4個脂類代謝通路、8個含氮物質代謝通路、3個抗氧化相關通路及ABC轉運蛋白系統(tǒng)。2.饑餓脅迫的中國綠水螅對不同光周期響應的代謝組分析采用氣相色譜-質譜聯(lián)用(GC-MS)技術對中國綠水螅24L:0D組、12L:12D組及0L:24D組進行了比較代謝組學分析,共檢測到1,156個物質峰(features),定性到402個物質。再采用多維分析和單維分析相結合的方法篩選組間差異代謝物,結果表明,24L:0D組與0L:24D組間差異代謝物197個,包含31個糖類物質(26個表達上調,5個表達下調)、52個脂類物質(29個表達上調,23個表達下調)及42個含氮物質(15個表達上調,27個表達下調);基于這197個差異代謝物富集到60個代謝通路,有24個差異代謝物(23個表達上調,1個表達下調)參與9個糖類代謝通路,33個差異代謝物(25個表達上調,8個表達下調)涉及15個脂類代謝通路,54個差異代謝物(20個表達上調,34個表達下調)參與18個含氮物質代謝通路。按富集顯著性排序,ABC轉運蛋白系統(tǒng)位于這60個代謝通路的第2位、抗氧化相關的谷胱甘肽代謝通路(Glutathione metabolism)位于第3位。另外,在12L:12D組與0L:24D組間篩選到差異代謝物166個,包含26個糖類物質(18個表達上調,8個表達下調)、36個脂類物質(21個表達上調,15個表達下調)及41個含氮物質(15個表達上調,26個表達下調);基于這166個差異代謝物富集到54個代謝通路,有19個差異代謝物(15個表達上調,4個表達下調)參與9個糖類代謝通路,27個差異代謝物(16個表達上調,11個表達下調)涉及13個脂類代謝通路,52個差異代謝物(22個表達上調,30個表達下調)參與16個含氮物質代謝通路。按富集顯著性排序,ABC轉運蛋白系統(tǒng)位于這54個代謝通路的第1位、抗氧化相關的谷胱甘肽代謝通路位于第12位。3.饑餓脅迫的中國綠水螅對光暴露處理(相對于持續(xù)黑暗處理)分子響應的生物學意義轉錄組及代謝組分析結果顯示了饑餓脅迫的中國綠水螅對于光暴露處理(相對于持續(xù)黑暗處理)有如下6個方面的分子響應:(1)糖類代謝活躍與共生藻傳遞其部分光合作用產物給水螅細胞以作為宿主的營養(yǎng)補充有關;(2)脂類代謝活躍暗示脂類物質可能也參與從共生藻到水螅細胞的營養(yǎng)輸送,但光合作用產物(主要是糖類物質)是在共生藻中轉變?yōu)橹愇镔|后再傳遞給水螅細胞、還是光合作用產物先傳遞給水螅細胞然后被轉變成脂類物質作為營養(yǎng)儲存尚有待研究;(3)基于差異表達基因及差異代謝物均富集到戊糖和葡萄糖醛酸內酯相互轉化代謝通路(Pentose and glucuronate interconversions)是中國綠水螅體內存在糖類與脂類互相轉化的直接證據;(4)含氮物質代謝活躍可能與水螅細胞要把“截留”在自己細胞質內的含氮廢物(正常細胞必須把含氮廢物排出細胞外)轉變成既對自己無害、又能順利傳遞給共生藻的含氮物質以保證共生藻作為植物必需的氮源營養(yǎng)物質供應有關;(5)ABC轉運蛋白系統(tǒng)活躍從側面證實了饑餓脅迫的中國綠水螅在光暴露處理時宿主與共生藻間存在一定規(guī)模的代謝流以維持二者間的共生關系;(6)共生藻光合作用產生的大量活性氧在共生泡較為封閉的結構中難以擴散到體外水環(huán)境,活性氧也能從共生藻被傳遞給宿主細胞,活性氧積累過多會傷害細胞,因此基于差異表達基因及差異代謝物均富集到的抗氧化相關通路可能參與控制和清除活性氧。
【學位授予單位】：安徽師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q958.8
【圖文】：

17圖 2-1 本課題組維持的中國綠水螅單克隆無性繁殖系（A，每個培養(yǎng)盒內約有 6,000 只綠水螅個體）、中國綠水螅個體形態(tài)（B）、冰凍切片示共生微藻位于內胚層皮肌細胞（C）.Fig.2-1 The monoclonal clones of Hydra sinensis maintained by our research group (A, there areapproximately 6,000 green hydra in each culture box), the morphology of H. sinensis (B), and frozen

數據過濾的標準主要包括：1）采用 Cutadapt 去除 3'端的接頭，去除的部分與已知接頭有至少 10 Overlap（AGATCGGAAG），允許 20%堿基錯配；2）去除平均質量分數低于 Q20 的 Reads。

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2 和振武;許人和;;我國首次發(fā)現(xiàn)綠水螅[J];河南師范大學學報(自然科學版);1987年01期

3 朱軍,楊秀玲,孫國娜,樓柏丹,范學銘;變形蟲對水螅的危害及防治初探[J];生物學通報;2005年08期

4 王哲娟;崔思榮;范學銘;;苯、苯酚、硝基苯對綠水螅的聯(lián)合毒性[J];徐州工程學院學報(自然科學版);2010年02期

5 趙汝英;;水螅和淡水水母[J];生物學通報;1955年03期

6 鄭欣;閆振廣;劉征濤;劉婷婷;王曉南;武江越;王偉莉;;水生生物水質基準研究中輪蟲、水螅、渦蟲類受試生物的篩選[J];生態(tài)毒理學報;2015年01期

7 王哲娟;史小航;范學銘;劉yN男;;水污染物對水螅構成脅迫的論述[J];徐州工程學院學報(自然科學版);2009年01期

8 周瑤;;綠水螅體細胞染色體的初步研究[J];科技通報;2013年12期

9 和振武;;水螅[J];生物學通報;1963年05期

10 朱慧賢;水螅的采集和培養(yǎng)[J];玉溪師專學報;1990年05期

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本文編號：2729818