丝光椋鸟转录组的测序与分析

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雀形目是鸟类最大的目,约占现存鸟类总数的60%,可分为亚鸣禽、鸣禽及新西兰鹪鹩(Acanthisittidae)。基于DNA-DNA杂交分析,Sibley等将鸣禽分为鸦小目(Corvida)和燕雀小目(Passerida),将燕雀小目进一步分为3个总科,即鹟总科(Muscicapoidea)、莺总科(Sylvioidea)和雀总科(Passeroidea)。诸多研究指出山雀科(Paridae)应从莺总科中分离出来,独立为一支。当前,上述4个科之间的系统发育关系依然存在较大的争议。转录组测序技术被大范围应用于植物、动物、微生物的生命科学基础研究中。丝光椋鸟(Spodiopsar sericeus)作为观赏鸟类的一种,属于鹟总科。我们使用illumina测序平台对丝光椋鸟进行转录组测序,联合本课题组已完成转录组测序和具有基因组信息的燕雀小目物种,基于核基因和线粒体基因构建系统发育树,进一步探讨燕雀小目系统发育关系争议。  鸟类作为病毒的宿主之一,体内常常携带有各种病毒。丝光椋鸟作为常见的笼养鸟,虽然尚未发现其携带病毒引起公共卫生安全事件,但是做好病毒的预防,了解并实时监测禽类病毒,特别是笼养观赏类,十分必要。病毒根据其来源不同分为内源性和外源性病毒。本研究通过转录组数据探测丝光椋鸟体内是否含有病毒,试图从转录水平探究鸟类体内携带病毒的种类。  本研究分别提取两只成年丝光椋鸟的大脑、小脑、心脏、肝脏、肌肉、肾脏和性腺等9种组织的总RNA,然后混合,进行转录组测序,尝试探讨以下科学问题:(1)丝光椋鸟转录组基本信息;(2)燕雀小目上述4个科的系统发育关系;(3)探究丝光椋鸟携带病毒的种类。主要研究结果如下:  1.丝光椋鸟的转录组测序、组装与功能注释  本研究使用双末端测序,纯净数据有59,438,036条,大小为8,419,481,836 bp,每条序列平均长度为141.7 bp。经组装形成的转录本序列有294,127条,大小为253,598 kb;unigene有238,254条,大小为146,513 kb。对unigene注释发现,unigene注释到Nt库,有85,880条被注释;unigene注释到Nr库,有61,587条被注释。40,255条unigene被注释到3个GO功能分类下:生物过程、细胞组分、分子功能。在KEGG注释中,有21,833个unigene被注释到320个KEGG代谢通路中。在KOG注释中,有14,834个unigene被注释到KOG的25个类别下。  2.丝光椋鸟转录组SSR初步分析  在丝光椋鸟转录本中,SSR共有53,393条,包含SSR序列数有42,736条。单碱基串联重复型有31,621条,占59.2%;双核苷酸串联重复型有4,872条,占9.1%;三核苷酸串联重复型有8,788条,占16.5%;四核苷酸重复型有1,061条,占2.0%;五核苷酸重复型有698条,占1.3%;六核苷酸串联重复型有197条。双碱基串联重复类型最多的CA/TG,最少为GC/GC。三碱基串联重复类型最多的为GGA/TCC,最少的为AAT/ATT。  3.燕雀小目系统发育争议的探讨  本研究利用丝光椋鸟的转录组数据,联合燕雀小目其它9个物种的转录组数据或基因组数据,以原鸡为外类群,基于21个Fox家族基因和13个线粒体蛋白编码基因构建系统发育树,得到的拓扑结构为:山雀科与鹟总科聚为一枝,最大似然法bootstrap值为90。雀总科与莺总科聚为一枝,最大似然法bootstrap值为92。  4.基于转录组数据的丝光椋鸟内源性和外源性病毒的探测  本研究筛选到内源性病毒转录本35条,包括内源性反转录病毒转录本32条和内源性非反转录病毒转录本3条。外源性病毒转录本3条,包括两种外源性病毒:禽类疱疹病毒和腺病毒。分析发现,和大部分鸟类体内腺病毒属于禽腺病毒属(Aviadenovirus)不同,丝光椋鸟体内的腺病毒属于Siadenovirus属。  综上所述,本研究运用高通量测序技术对丝光椋鸟进行了转录组测序,获得了丝光椋鸟初步分析结果;同时,利用丝光椋鸟转录组数据、联合燕雀小目其他物种组学数据,初步探讨了燕雀小目三个总科及山雀科的系统进化关系。另外,本研究从丝光椋鸟转录组中挖掘到内源性病毒转录本35条,外源性病毒转录本3条。挖掘到外源性病毒有两种类型:禽类疱疹病毒和腺病毒。鉴于鸟类体内腺病毒可引起多种禽类疾病,作为观赏鸟类的一种,本研究对于丝光椋鸟的喂养和疾病预防具有一定意义。
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