本文關鍵詞：馬鹿（Cervus elaphus）鹿茸角頂端茸皮與軟骨組織轉錄組研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鹿茸角是唯一每年周期性表形態(tài)再生的哺乳動物附件器官,即遠端附件去除后還會完整地再生出來。因此鹿茸為研究再生的分子機理提供了一個獨有的動物模型。鹿茸角一個再生周期包括四個階段：快速生長期,鈣化期,茸皮(也稱為鹿茸)脫落期,以及硬角脫落期。在快速生長期,鹿角由軟骨和骨組成,滲透以血管和神經網絡,外覆茸皮。快速縱向生長始于每個鹿茸角頂端增生區(qū)。在此增生區(qū)內,在鹿茸軟骨膜(AP)內的祖細胞進行增殖和分化,向外形成包于外部的茸皮,向內形成排列于垂直小梁上的軟骨前體細胞和軟骨細胞。鹿茸角具獨有的茸性上皮,上分布有稀疏的絨毛,被稱為鹿茸(茸皮)。研究表明,茸皮并不是包裹于角柄外典型頭皮在鹿茸角部分上簡單的延伸。茸皮再生始于包裹角柄創(chuàng)面皮膚的傷口愈合過程。但是其特殊性在于,當創(chuàng)傷愈合上皮遷移穿過角柄骨膜(PP)遠端點后,皮膚從頭皮類型開始轉換成茸皮類型。相較于角柄皮膚(典型的頭皮),茸皮缺乏皮下疏松結締組織層,但有更厚的表皮層,并能形成新的毛囊。這些新形成的毛囊缺乏立毛肌和汗腺,但具有較大皮脂腺。在增生區(qū)向內側,雖然鹿茸軟骨基質生物化學性質上類似于其他透明軟骨,其獨特之處在于具有血管網絡。上述組織學特性使茸皮和軟骨組織與其他組織顯著不同,其中通過一系列的增殖、成型、分化事件,基因表達程序發(fā)生大規(guī)模的變化來形成新的結構。然而,我們對其轉錄組信息知之甚少。本論文對快速生長期馬鹿(Cervus elaphus)茸皮和軟骨進行了研究,通過自體轉錄組組裝,并對構成55,095,730條干凈短reads(測序序列)的總計長度為4,958,615,700核苷酸的序列進行了RNA-Seq分析。自體組裝序列利用BLASTX與NCBI nr、GO、 COG、KEGG數據庫進行比對和標注。結果表明：1. 利用Trinity軟件自體組裝共獲得63,550條All-Unigenes。其中,兩種組織共有的All-unigenes為33,295條,茸皮組織特有的All-unigenes為20,139條,軟骨組織特有的All-unigenes為10,116條。2.通過nr注釋,有33,471條All-Unigenes可以直接比對到Nr數據庫,占All-unigenes總數比例為52.67%；32,762條All-Unigenes比對到Swissport數據庫(51.55%)；25,577條All-Unigenes比對到KEGG數據庫；11,428條All-Unigenes比對到COG數據庫(17.98%)；此外,還有9,252條All-Unigenes比對到GO數據庫(14.56%)。其余序列用ESTscan軟件進行編碼區(qū)預測,有691條可能為新的蛋白編碼序列。3.功能分類及代謝通路分析結果表明,在茸皮和軟骨的生長發(fā)育過程中,參與細胞、細胞骨架、核糖體結構、細胞外基質等構成、核酸與蛋白質生物合成轉運、翻譯、催化活性和代謝過程、細胞增殖調控、抗細胞凋亡等相關基因和通路起到了重要調控作用。4.從茸皮轉錄組數據中共挖掘得到44種生長因子及26種生長因子受體。其中IGF2表達量最高。利用qPCR法對8種隨機選取的生長因子或受體進行基因表達水平的驗證。結果表明qPCR法與轉錄組分析結果基本一致。5.茸皮和軟骨各自特異性表達6961和2776條基因。在兩種組織共同表達基因中,有7,966條基因表達差異顯著(|log2Ratio|≥1且FDR≤0.001)。其中,茸皮較軟骨有5,779條All-unigenes表達顯著上調,而軟骨較茸皮有2,187條基因表達顯著上調。通過GO功能富集分析及KEGG通路富集分析,這些差異表達基因主要參與細胞結構、細胞代謝、蛋白質相互作用、催化活性等生物學進程。其中涉及注釋了5,328個基因的236條通路。上述數據結果是目前關于馬鹿鹿茸角頂端茸皮和軟骨再生最全面的基因序列。將為進一步研究鹿茸分子遺傳學和功能基因組學提供依據。
【關鍵詞】：馬鹿(Cervus elaphus) 鹿茸角 茸皮 軟骨 再生 快速生長期 轉錄組
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S825
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-38
• 1.1 測序技術引言12-13
• 1.2 Next Generation測序技術13-14
• 1.3 RNA-Seq測序14-27
• 1.3.1 樣品分離和文庫制備15-18
• 1.3.2 測序和成像18
• 1.3.3 從生物學到生物信息學的轉換18-19
• 1.3.4 基因組映射和Read裝配19-22
• 1.3.5 定量基因表達與異構體豐度22-26
• 1.3.6 差異表達26-27
• 1.4 NGS技術展望27
• 1.5 鹿茸角再生引言27-29
• 1.6 有尾類四肢再生概述29-30
• 1.7 鹿茸角再生基本概念及其與肢體再生比較30-33
• 1.8 鹿茸角再生是否涉及芽基形成?33-35
• 1.9 鹿茸角的表形態(tài)再生過程35-36
• 1.10 本論文研究的目的和意義36-38
• 2 馬鹿鹿茸增生區(qū)茸皮和軟骨轉錄組測序及數據庫建立38-49
• 2.1 材料與方法38-39
• 2.1.1 馬鹿鹿茸樣品采集38
• 2.1.2 茸皮與軟骨組織RNA提取與檢測38
• 2.1.3 NGS測序38-39
• 2.1.4 數據處理與裝配39
• 2.2 結果39-46
• 2.2.1 總RNA提取39
• 2.2.2 NGS測序產物產量39-40
• 2.2.3 Contig組裝結果40-43
• 2.2.4 Unigene組裝結果43-46
• 2.3 討論46-48
• 2.4 本章小結48-49
• 3 馬鹿鹿茸增生區(qū)茸皮和軟骨轉錄組功能注釋及代謝通路分析49-67
• 3.1 材料與方法49-50
• 3.1.1 All-Unigene表達量計算49
• 3.1.2 功能注釋49-50
• 3.2 結果50-63
• 3.2.1 蛋白數據庫比對結果50-51
• 3.2.2 COG功能分類51-55
• 3.2.4 CDS區(qū)的預測與分析55-56
• 3.2.5 KEGG通路分析56-61
• 3.2.6 茸皮中生長因子及其受體61-63
• 3.2.7 利用realtime-qPCR確認茸皮中生長因子及其受體表達63
• 3.3 討論63-66
• 3.4 本章小結66-67
• 4 馬鹿鹿茸增生區(qū)茸皮和軟骨轉錄組差異表達基因分析67-81
• 4.1 材料與方法67
• 4.2 結果67-77
• 4.2.1 鹿茸角中高豐度表達基因67-68
• 4.2.2 鹿茸組織特異性表達基因68
• 4.2.3 GO功能富集分析68-72
• 4.2.4 KEGG Pathway富集分析72-77
• 4.3 討論77-79
• 4.4 本章小結79-81
• 結論81-82
• 參考文獻82-93
• 附錄93-129
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文129-130
• 致謝130-131

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本文編號：374488