多鳞白甲鱼越冬期及繁殖期非编码小RNA的比较研究

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秦岭有着丰富经济动物种质资源,多鳞白甲鱼(Onychostoma macrolepis)是其中具有代表性的土著旗舰鱼类,其种质资源保护与人工快速繁育迫在眉睫。多鳞白甲鱼有望成为陕西省第一个向外输出鱼种的鱼类,深入开展该鱼类的研究,有利于加强该珍稀鱼类野生资源的保护,维护秦岭生态平衡;同时,有利于促进多鳞白甲鱼产业化开发,推进陕西省特色经济鱼类产业发展。多鳞白甲鱼属鲤科、鲃亚科、白甲鱼属,是我国特有鱼类,在陕西秦巴山区为优势种群。其具有独特的入泉越冬习性,为非典型洞穴鱼类。每年10月至次年3月是入泉越冬期;5月下旬至6月下旬是繁殖期,但是关于其越冬和繁殖行为的调控机理不清楚。本研究利用高通量测序和生信分析揭示了多鳞白甲鱼非编码小RNA(sncRNA)在不同时间(越冬期和繁殖期)和空间(肝脏和卵巢)上的表达模式,解析了sncRNA在越冬和繁殖过程中的作用,为阐明非典型洞穴鱼类的独特越冬生态和繁殖生理特征提供了新的思路。本研究得出的主要结果如下:1、肝脏sncRNA中,miRNA(62.42%)最多,其次是tsRNA(25.21%)和piRNA(10.66%),而snRNA衍生RF、sdRNA和rsRNA的占比均小于1%。卵巢sncRNA中,miRNA(39.76%)和piRNA(39.98%)最多,其次是tsRNA(9.34%)和rsRNA(9.83%),其他sncRNA(2.09%)的丰度较低。此外,肝脏和卵巢的大部分核tsRNA来源于五种tRNA:tRNA-Gly-GCC、tRNA-Lys-CTT、tRNA-Glu-CTC、tRNA-Glu-TTC和tRNA-Asp-GTC。2、sncRNA表达尽管在越冬前、中和后期之间的差异较小,但在越冬期与繁殖期之间存在明显的差异。与繁殖期相比,越冬期的肝脏rsRNA和miRNA以及卵巢rsRNA的整体表达水平上调;与越冬期相比,繁殖期的肝脏tsRNA以及卵巢miRNA的整体表达水平上调。3、肝脏中,一些在越冬期显著上调的sncRNAs,如mi R-30-1和tiRNA5-Asp-GTC-1,可能影响ATP酶、GTP酶和丙酮酸激酶的活性,调节线粒体和核糖体的功能,减少细胞能量消耗;而一些在繁殖期上调的sncRNAs,如let-7-1和tiRNA5-Lys-CTT-1,可能促进肝细胞增殖和组织发育,以及糖、脂质和蛋白质的合成和代谢。卵巢中,一些在越冬期显著上调的sncRNAs,如mi R-125-1和t RFi-Lys-CTT-1,可能抑制生物分子代谢和增强应激耐受性;而一些在繁殖期上调的sncRNAs,如mi R-146-1和t RFi-Gly-GCC-1,可能促进卵母细胞增殖和成熟以及卵巢发育。综上所述,sncRNA是多鳞白甲鱼越冬和繁殖过程中重要的调控因子,而且不同sncRNA类型可能具有相似的功能,协同调控肝脏和卵巢的发育及其他生理过程。本研究的成果对多鳞白甲鱼种质资源保护和人工繁育具有重要意义。
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