题名基于转录组的深海海参系统发育关系 及深海热液指参的适应性演化研究
作者蒲玉瑾
答辩日期2023-08-15
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院深海科学与工程研究所
导师张海滨
关键词海参 DNA 提取 转录组 系统发育关系 染色体基因组
学位名称理学博士
学位专业海洋生物学
英文摘要

海参纲是棘皮动物门中一个重要的类群,其形态多样,物种丰富,具有重要的生态价值和经济价值。近几十年来,深海探测技术发展迅速,越来越多的深海海参被发现并采集。随着深海海参新样品的补充和分子系统发育关系的应用,海参的形态分类系统被分子系统发育关系提出修正,目前仍然存在争议。此外,海参作为一类常见的大型底栖海洋无脊椎动物,能够很好地适应多种生境,从寒冷的两极到温暖的热带,从沿海潮间带到海斗深渊均有分布。其中,无足目指参科指参属海参(简称指参)是一类主要分布在深海化能合成生境的海参类群,可作为探索深海动物适应深海极端环境的一个典型案例。 本研究首先基于转录组重建更可靠海参系统发育树,厘清深海海参的系统发育关系,为深海海参的分子演化研究提供分析基础。其次,为解决深海海参基因组DNA提取困难的问题,比较了多种深海海参DNA提取方法。最后,以指参Chiridota heheva为例,进行比较基因组分析,探讨了海参适应热液环境的内在分子机制,主要发现包括以下三个方面: (1) 本研究首次应用转录组数据进行海参系统发育关系研究,以6个浅海海参和14个深海海参(覆盖6个目14个科20个属)的高质量转录组,与2个其他棘皮动物代表物种(海百合和紫海胆)的转录组,重建海参系统发育树。结果显示,OrthoFinder、RBH和YS这3种常见方法所构建系统发育树的拓扑结构基本一致,且具有很高的置信度;分化时间估算发现,海参纲起源于约466.32 Ma,即奥陶纪时期,无足目作为海参纲最古老的类群最先从发育树上分化出来,后面分化出的依次是平足目、海参目、枝手目、桃参目和辛那参目;在科水平上,支持幽灵参科从平足目转移到辛那参目的观点;4种深海海参新加入到系统发育研究中,其中深海参科的两种海参Laetmogone wyvillethomsoni和Pannychia moseleyi未聚为一支,深海参科为多系发生。本研究基于转录组获得了更为可靠的海参系统发育树,为进一步厘清深海海参的系统发育关系提供借鉴。 (2) 为获得高质量的深海海参DNA,本研究比较了6种常用提取方法。包括修改的CTAB法、Tiangen Biotech 试剂盒、Qiagen 试剂盒、Omega Bio-tek 试剂盒、Sangon Biotech 试剂盒和SDS法。在产量上,CTAB法、SDS法和Omega Bio-tek试剂盒法产量较高,适用于从少量或珍贵样品中获得大量的基因组DNA。在完整度上,CTAB法主带清晰,完整度高,而SDS法、Sangon Biotech试剂盒、Tiangen Biotech试剂盒和Qiagen试剂盒部分样品有主带,部分样品裂解弥散,适用于从保存质量好的组织中提取基因组DNA。在纯度A260/A280上,Qiagen Biotech试剂盒和Omega Bio-tek试剂盒纯度基本符合1.8-2.0,而CTAB法和SDS法接近1.5-1.8,纯度较好但受少量蛋白污染。可根据研究的目的及样品的质量选则适用的方法。 (3) 本研究首次报道了Kairei热液指参C. heheva高质量染色体水平基因组的组装及分析结果。该指参染色体基因组由19条染色体组成,大小为1.43 Gb,scaffold N50为53.24 Mb,BUSCO完整度为94.50 %。比较基因组分析发现,该指参的扩增基因主要参与铁的结合和转运、DNA损伤修复和维持膜脂流动性等,可能是热液指参对铁富集生境和深海高压等环境因素的响应;受到正选择的基因有28个,主要参与DNA的损伤修复;一些特有基因主要参与细胞内铁稳态的调节。综上,该热液指参的基因组是第一个报道的热液海参基因组,也是无足目中的第一个染色体基因组,本研究探讨了海参对热液环境的适应机制,为热液生物的适应性演化研究提供数据资源和参考依据

语种中文
内容类型学位论文
源URL[http://ir.idsse.ac.cn/handle/183446/10513]  
专题深海科学研究部_深海生物学研究室_海洋生物生态与进化研究组
推荐引用方式
GB/T 7714
蒲玉瑾. 基于转录组的深海海参系统发育关系 及深海热液指参的适应性演化研究[D]. 中国科学院深海科学与工程研究所. 中国科学院大学. 2023.
个性服务
查看访问统计
相关权益政策
暂无数据
收藏/分享
所有评论 (0)
暂无评论
 

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。


©版权所有 ©2017 CSpace - Powered by CSpace