科研思路｜FSI：转录组分析仿刺参产卵前后免疫能力的性别差异

论文信息

论文题目：Gender specific differences of immune competence in the sea cucumber Apostichopus japonicus before and after spawing

期刊：FIsh and Shellfish Immunology

IF：3.185

发表时间：2019

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免疫能力与动物性别之间的关系已经被大量研究证实，如果只是单纯比较不同性别仿刺参免疫能力的差异，创新性明显较低，但本文引入了另外的一个能够影响免疫能力的因素——繁殖过程，从而通过交叉比较更加细致的分析免疫能力与性别的关系，此研究思路简单有效、可操作性强，可以借鉴到各个其它方向的研究中。

研究背景

仿刺参由于其极高的营养和药用价值，是我国一种重要的海水养殖物种，但是仿刺参养殖过程中的疾病频发限制了其养殖产业的发展，仿刺参依赖于先天性免疫系统抵抗致病菌的侵染，因此，对于仿刺参免疫特性的研究对有效的预防和控制仿刺参疾病至关重要。

动物的免疫系统受到各种因素的迎新啊高，其中性别是一个关键的因素，但目前对仿刺参产卵前后免疫能力的性别差异还没有全面的了解。

技术路线

研究结果

1、为了获得雌性和雄性仿刺参的整体基因表达图谱，通过转录组测序分析了12个转录组文库，其分别为产卵前后的雌雄仿刺参个体，每个转录组文库获得的序列数目在39,733,394至55,594,720条之间，通过质量控制及参考基因组比对，得到了雌雄仿刺参产卵前后的基因表达图谱。

2、应用热图展示了不同基因表达图谱之间的Pearson相关性，从图中可以看出，同一组的样品具有更高的相关性，而不同组样品间相关性较差，说明性别和产卵过程会显著改变仿刺参的整体基因表达。

3、在产卵前，共鉴定到4538个差异表达基因，其中1767个基因在雌性中表达上调，2771个基因在雄性中表达上调。

4、在产卵后，共鉴定到8248个差异表达基因，其中4476个基因在雌性中表达上调，3772个基因在雄性中表达上调。

5、不同性别仿刺参中如此多的差异表达基因说明性别是影响仿刺参基因表达的重要因素。除此之外，产卵后不同性别仿刺参的差异表达基因数目要明显高于产卵前，说明产卵后仿刺参基因表达的性别差异更加明显。

6、选择9个差异表达基因通过实时定量PCR的方法验证转录组测序的准确性，结果表明，所选择的差异表达基因的相对表达水平与转录组测序结果十分相似。

7、3个与核酸形成的路径，包括嘌呤代谢、戊糖磷酸化以及糖胺聚糖降解在产卵前的雄性仿刺参中富集，这可能与雄性仿刺参精子合成有关。

8、一些与能量代谢相关的路径在产卵后的雄性仿刺参中富集，表明在产卵恢复过程中，雄性仿刺参需要消耗更多的碳水化合物。

9、多个与抵抗氧化压力相关的路径，例如蛋白酶体，N-聚糖生物合成和谷胱甘肽代谢在产卵后的雄性仿刺参中富集，这说明雄性仿刺参相比于雌性在产卵后具有更强的抗氧化能力。

10、在产卵后的雌性仿刺参中，多个与发育相关的路径得到了富集，说明雌性仿刺参在产卵后可能进入一个快速的生长期。

11、除此之外，多个与灭杀致病菌相关的路径在雌性仿刺参中富集，无论其处于何种生殖状态，说明与雄性相比，雌性仿刺参抵抗致病菌的能力更强。

12、对属于补体系统的差异表达基因进行分析，在产卵前，纤维胶凝蛋白和甘露聚糖结合凝集素在雌性仿刺参中上调表达，说明雌性仿刺参更易识别致病菌，然而补体3的表达在雌性中显著下调，这说明产卵前的雌性仿刺参中，补体系统的活性较低。

13、在产卵前的雄性仿刺参中，虽然补体3的表达显著上调，但是因子B和H的表达同样显著上调，说明产卵前雄性仿刺参的补体系统处于受控制状态。

14、而在产卵后，纤维胶凝蛋白、甘露聚糖结合凝集素、补体3和因子B在雄性仿刺参中上调，而因子H在雄性仿刺参中下调，说明产卵后的雄性仿刺参补体系统的活性要强于雌性。

15、对与细胞凋亡相关的差异表达基因分析进行分析，caspases和IkB在产卵前的雄性仿刺参中上调表达，而TRAF6和EDAR在产卵前的雌性仿刺参中上调表达，说明在产卵前，雄性仿刺参的细胞凋亡要比雌性严重。

16、在产卵后，caspases在不同性别仿刺参中的表达无明显差异，说明产卵后，雌雄仿刺参的细胞凋亡水平类似。

研究思路

该文章是一个完全依赖于转录组测序数据的研究论文，文章从整体的表导差异，通过多个步骤的分析和筛选，逐步获得特定功能的基因表达差异，从而得出研究结论，为转录组数据的分析提供了可参照性强的研究思路。

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