性别逆转(sex reversal)是一种广泛存在于昆虫、两栖动物、爬行动物和鱼类等物种中复杂的生物学现象,在性别逆转使生物群体的性别比例发生改变,增加育种难度。半滑舌鳎是我国黄海区和渤海区重要的海水养殖品种之一,因其具有肉质鲜嫩可口,养殖周期短,经济价值高等优点受到人们的欢迎。半滑舌鳎为ZW型性染色体类型,两性差异明显,雌鱼的生长速度大约是雄鱼的2～4倍,在其生长发育到50-120日龄时,部分遗传雌鱼完全逆转成生理雄鱼,即伪雄鱼,且此逆转过程单向不可逆。导致群体中雌性率降低,增加了苗种成本和管理成本。本研究通过将转录组和蛋白组相结合的多组学分析方法对半滑舌鳎雌鱼和伪雄鱼性腺组织中基因和蛋白的表达进行详细功能分析,目的是揭示与性别逆转相关的基因及其调控网络。主要分析结果如下:1)转录组研究:采用Illumina Hi Seq Xten测序方法对雌鱼和伪雄鱼性腺进行转录组测序。测序结果共得到46,317个转录本和25,761个基因,本研究将log2FC≥2和pvalue<0.05作为筛选差异表达基因的条件,共筛选出差异表达基因1893个。在1893个差异表达基因中透明带上的精子结合蛋白(LOC103393374和LOC103396071)和Foxl2在雌鱼性腺中高表达,Foxl2基因在雌鱼中的表达量是伪雄个体的44.21倍,此数据表明Foxl2基因的表达水平与性腺分化有高度相关性;另外dmrt1和dmrt3两个基因在伪雄鱼性腺中高表达。功能富集分析和代谢通路富集分析表明雌鱼高表达基因主要在DNA复制起始,wnt信号传导途径,细胞发育和卵母细胞成熟等生物过程中富集,并在细胞周期,孕激素介导的卵母细胞成熟和卵母细胞减数分裂等通路中富集。伪雄鱼高表达基因主要富集到自噬的生物学过程和细胞质组分中,另外KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析发现伪雄鱼高表达基因在脂肪细胞因子信号传导途径和代谢途径显著富集。2)蛋白组研究:定量蛋白组学广泛应用于筛选和寻找各种因素引起的样本之间差异表达的蛋白,结合生物信息学分析可对某些关键蛋白进行定性和定量分析。本研究采用TMT(Tandem Mass Tags)定量标记技术来实现对雌鱼和伪雄鱼性腺中表达蛋白的定性和定量研究。以FC>1.5或FC<2/3和p-value<0.05为筛选标准,共筛选出324个差异表达蛋白,其中184个差异表达蛋白在伪雄个体性腺中高表达,140个差异表达蛋白在雌鱼性腺中高表达。雌性高表达蛋白在细胞质中的m RNA加工体组装,RNA加工和蛋白质聚集等过程富集;在RNA降解,剪接体和代谢途径中富集。但是,伪雄高表达蛋白富集最重要的术语是调控以DNA为模板的转录和延伸过程。内质网中的蛋白质加工,PPAR信号传导途径和脂肪酸生物合成是伪雄高表达蛋白富集最主要的三个途径。3)联合分析:通过转录组和蛋白组数据的联合分析可发现不同转录本的转录后调控作用的大小。本部分研究对m RNA序列和蛋白质的氨基酸序列做比对分析。从比对结果中后共筛选到52个基因,它们的m RNA序列和蛋白的氨基酸序列具有统一性。另外计算m RNA和蛋白质表达平均倍数变化的Spearman相关系数,表明这些基因在转录水平和蛋白水平上的表达量具有中等程度的相关性(相关系数ρ=0.59且p<0.05)。在这52个相关基因中,有46个差异表达基因的m RNA表达水平和蛋白质丰度变化趋势一致(包含33个基因在伪雄个体中上调表达,13个基因在伪雄个体中下调表达)。这个数据表明有88%的差异基因表现出转录水平和蛋白水平表达的一致性,其中转录和蛋白水平均上调的基因包括YOD1去泛素酶(yod1),ER降解中的泛素识别因子(ufd1),MINDY赖氨酸去泛素酶3(mindy3)。均下调表达的基因有arhgdia,zar1等。另外有6个基因在转录和蛋白水平的表达并不一致,这些结果表明m RNA和蛋白质之间存在着复杂的转录后调控机制。