通过比较转录组学和适应性进化分析探索对虾的盐度适应性机制

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基本信息

  • 批准号:
    41506189
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

As an important environment factor, salinity plays an important role in affecting shrimps growth, survival, respiratory metabolism and immune defense. Shrimps living in seawater or freshwater must have different salinity adaption mechanisms, and also generate a cluster of genes with adaptive features. Most penaeid shrimps are euryhaline species, which is superior than freshwater shrimps in adaption to the salinity variations. However, present researches on shrimps salinity adaptation mechanisms are limited in differential expression analysis on the genes of single species, but rarely on the differential expression pattern and adaptive evolution analyses between freshwater and seawater shrimps. In this project, we decide to perform transcritpome sequencing on freshwater and seawater shrimps with different salinity stress, and find the differences of expression patterns between them. Besides, adaptive evolution analysis will also perform on all the orthologous unigenes of shrimps with transcriptome data. Then, several important osmoregulation related genes with the characters of positive selected and differential expressed will be collected. Finally, real-time quantitative PCR and gene silencing experiments can be implemented to prove the crucial function of these genes in shrimps salinity adaptation. This study will contribute to the eclucidation of salinity adaptation mechanisms in penaeid shrimps, and provide a theoretical basis for resistant breeding and hypohaline culture of shrimps.
盐度是对虾养殖过程中影响其生长、存活、呼吸代谢和免疫防御的一个非常重要的环境因子。对虾普遍属于广盐性物种,相比淡水虾具有更强的盐度适应能力。为了适应各自的水环境,海水虾和淡水虾都会诞生出各自的盐度适应性机制,也会产生一批适应性进化的基因。然而目前对于对虾盐度适应性机制的研究仅限于单一物种盐度胁迫前后的差异表达分析,对于海水虾和淡水虾基因表达模式的差异以及基因的适应性进化却鲜有报导。本项目将对海水虾和淡水虾进行盐度胁迫转录组测序,通过比较转录组学手段,探索两类虾表达模式的差异;然后结合已公布虾类转录组数据进行全基因组范围基因的适应性进化分析,挑选其中受正选择作用且盐度胁迫差异表达的渗透调控相关基因,通过定量PCR和RNA干扰实验,验证其在对虾不同盐度环境适应中的关键作用,为揭示对虾盐度适应机制奠定基础,进而为对虾的抗逆选育及淡化养殖提供理论依据。

结项摘要

为了适应各自的水环境,海水虾和淡水虾都会诞生出各自的盐度适应性机制,但是其各自的渗透调控机制还不是很清楚。本课题对凡纳滨对虾、中国明对虾、脊尾白虾三种虾类进行了盐度耐受实验和转录组测序,发现了三种虾类盐度耐受的差异,通过对差异基因表达模式的分析,发现了三种虾类各自独特的渗透调控机制。对虾主要通过自由氨基酸来调节渗透平衡,而脊尾白虾则通过热激蛋白(HSP70)的应激响应来进行渗透调控。基于已有转录组数据,我们进行了海水虾和淡水虾适应性进化分析,找到了各自渗透调控相关的正选择基因,揭示了海水虾渗透调控系统趋同进化的特征。最后,通过实验对部分关键渗透调控基因在不同组织应对急性和适应盐度胁迫过程中的作用进行了验证,揭示了这些基因在鳃和触角腺的渗透调控过程中的重要作用。本研究通过比较转录组学和适应性进化分析手段,鉴定了部分关键渗透调控基因,为虾类渗透调控机制的解析提供了宝贵的数据基础,初步探索了不同虾类独特的渗透调控机制,为经济虾类水产养殖和遗传育种的研究提供了基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genomic resources and comparative analyses of two economical penaeid shrimp species, Marsupenaeus japonicus and Penaeus monodon
日本对虾和斑节对虾两种经济对虾的基因组资源及比较分析
  • DOI:
    10.1016/j.margen.2017.12.006
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Marine Genomics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Jianbo Yuan;Xiaojun Zhang;Chengzhang Liu;Yang Yu;Jiankai Wei;Fuhua Li;Jianhai Xiang
  • 通讯作者:
    Jianhai Xiang
Actin genes and their expression in pacific white shrimp, Litopenaeus vannamei
凡纳滨对虾肌动蛋白基因及其表达
  • DOI:
    10.1007/s00438-017-1397-y
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Molecular Genetics and Genomics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang Xiaoxi;Zhang Xiaojun;Yuan Jianbo;Du Jiangli;Li Fuhua;Xiang Jianhai
  • 通讯作者:
    Xiang Jianhai
Convergent Evolution of the Osmoregulation System in Decapod Shrimps
十足目虾渗透调节系统的趋同进化
  • DOI:
    10.1007/s10126-017-9729-9
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    MARINE BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Yuan Jianbo;Zhang Xiaojun;Liu Chengzhang;Duan Hu;Li Fuhua;Xiang Jianhai
  • 通讯作者:
    Xiang Jianhai
Comparative genomics analysis of decapod shrimps in the Pancrustacea Glade
全甲壳类空地十足目虾的比较基因组学分析
  • DOI:
    10.1016/j.bse.2015.11.019
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Biochemical Systematics and Ecology
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yuan Jianbo;Zhang Xiaojun;Liu Chengzhang;Sun Xiaoqing;Sivaramasamy Elayaraja;Li Fuhua;Xiang Jianhai
  • 通讯作者:
    Xiang Jianhai
Genome Sequences of Marine Shrimp Exopalaemon carinicauda Holthuis Provide Insights into Genome Size Evolution of Caridea.
海虾 Exopalaemon carinicauda Holthuis 的基因组序列提供了对 Caridea 基因组大小进化的见解
  • DOI:
    10.3390/md15070213
  • 发表时间:
    2017-07-05
  • 期刊:
    Marine drugs
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Yuan J;Gao Y;Zhang X;Wei J;Liu C;Li F;Xiang J
  • 通讯作者:
    Xiang J

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  • 通讯作者:
    张起森
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    --
  • 发表时间:
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    --
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
    2012
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    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    相建海

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袁剑波的其他基金

简单重复序列在对虾盐度适应中的功能和调控机制的研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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