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瓦氏黄颡鱼全基因组微卫星的分布特征及其定位的初步研究

彭冶 李杰 王涛 张凯 宁先会 暨杰 尹绍武

彭冶, 李杰, 王涛, 张凯, 宁先会, 暨杰, 尹绍武. 瓦氏黄颡鱼全基因组微卫星的分布特征及其定位的初步研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210168
引用本文: 彭冶, 李杰, 王涛, 张凯, 宁先会, 暨杰, 尹绍武. 瓦氏黄颡鱼全基因组微卫星的分布特征及其定位的初步研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210168
PENG Ye, LI Jie, WANG Tao, ZHANG Kai, NING Xianhui, JI Jie, YIN Shaowu. Preliminary study on distribution characteristics and positioning of microsatellites in whole genome of Pelteobagrus vachelli[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210168
Citation: PENG Ye, LI Jie, WANG Tao, ZHANG Kai, NING Xianhui, JI Jie, YIN Shaowu. Preliminary study on distribution characteristics and positioning of microsatellites in whole genome of Pelteobagrus vachelli[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210168

瓦氏黄颡鱼全基因组微卫星的分布特征及其定位的初步研究

doi: 10.12131/20210168
基金项目: 江苏省重点研发计划 (现代农业) 重点项目 (BE2017377);江苏省农业重大新品种创制项目 (PZCZ201742);江苏省农业科技自主创新资金项目 [CX(19)2034]
详细信息
    作者简介:

    彭冶:彭 冶 (1999—),男,硕士研究生,研究方向为鱼类种质资源与遗传育种。E-mail: 17839730970@163.com

    通讯作者:

    尹绍武 (1969—),男,博士,教授,从事鱼类种质资源与遗传育种研究。E-mail: yinshaowu@163.com

  • 中图分类号: S 917.4

Preliminary study on distribution characteristics and positioning of microsatellites in whole genome of Pelteobagrus vachelli

  • 摘要: 文章探究了瓦氏黄颡鱼 (Pelteobagrus vachelli) 全基因组微卫星的分布特征及其规律,旨在为相关功能性微卫星分子标记的筛选提供依据。利用MISA (MIcroSAtellite identification tool) 软件对其全基因组微卫星进行筛查和分析,并对外显子中含有微卫星的基因进行了GO (Gene Ontology) 注释和KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) 富集分析。在瓦氏黄颡鱼全基因组 (约663.53 Mb) 中筛查到6种完整型微卫星共计417 724个,相对丰度为630 pcs·Mb−1,在全基因组总长度中占比为1.48%。其中二碱基重复类型的微卫星个数最多,占微卫星总数的43.36%,其它依次分别是单碱基 (39.02%)、四碱基 (9.05%)、三碱基 (7.34%)、五碱基 (1.12%)和六碱基 (0.12%)。对筛选得到的完整型微卫星进行初步定位,发现其中10 924个微卫星分布在外显子区,共定位到5 788个基因上。GO分析表明注释到生物过程的基因数量最多,GO富集较为显著的条目为结合活性和细胞大分子代谢过程。KEGG富集表明这些基因共富集到273条通路,其中黄酮与黄酮醇生物合成等通路最为显著 (P=0)。联合分析预测瓦氏黄颡鱼定位到外显子上的微卫星和其体内的生物代谢过程密切相关。
  • 图  1  瓦氏黄颡鱼各类型微卫星核心序列数分布

    a. 单碱基重复;b. 二碱基重复;c. 三碱基重复;d. 四碱基重复;e. 五碱基重复;f. 六碱基重复

    Figure  1.  Distribution of different copy numbers of various types of microsatellites in P. vachelli

    a. Mononucleotide repeats; b. Dinucleotide repeats; c. Trinucleotide repeats; d. Tetranucleotide repeats; e. Pentanucleotide; f. Hexanucleotide repeats

    图  2  瓦氏黄颡鱼微卫星分布于外显子的基因GO功能注释

    分子功能:1. 结合;2. 催化活性;3. 转运活性;4. 核酸结合转录因子活性;5. 分子传感器活性;6. 信号传感器活性;7. 分子功能调节剂;8. 结构分子活性;9.转录因子活性、蛋白质结合;10. 翻译调节活性;细胞组分:11. 细胞;12. 细胞部分;13. 膜;14. 细胞器;15. 膜组分;16. 高分子复合物;17. 细胞器部分;18. 胞外区;19. 膜封闭腔;20. 膜外区部分;生物学过程:21. 细胞过程;22. 代谢过程;23. 单生物过程;24. 生物调节;25. 生物过程调节;26. 刺激应答;27. 信号;28. 定位;29. 细胞成分组织或生物发生;30. 多细胞生物过程;31. 发展过程;32. 生物过程的负调控;33. 生物过程的正调控;34. 生物黏附;35、运动活性

    Figure  2.  GO function annotation of genes with microsatellites in exons in P. vachelli

    Molecular function: 1. Binding; 2. Catalytic activity; 3. Transporter activity; 4. Nucleic acid binding transcription factor activity; 5. Molecular transducer activity; 6. Signal transducer activity; 7. Molecular function regulator; 8. Structural molecule activity; 9. Transcription factor activity, protein binding; 10. Translation regulator activity; Cellular component: 11. Cell; 12. Cell part; 13. Membrane; 14. Organelle; 15. Membrane part; 16. Macromolecular complex; 17. Organelle part; 18. Extracellular region; 19. Membrane-enclosed lumen; 20. Extracellular region part; Biological process:21. Cellular process; 22. Metabolic process; 23. single-organism process; 24. Biological regulation; 25. Regulation of biological process; 26. Response to stimulus; 27. Signaling; 28. Localization; 29. Cellular component organizationor biogenesis; 30. Multicellular organismal process; 31. Developmental process; 32. Negative regulation of biological process; 33. Positive regulation of biological process; 34. Biological adhesion; 35. Locomotion

    表  1  瓦氏黄颡鱼基因组中不同类型微卫星统计

    Table  1.   Summary of different types of microsatellite in genome of P. vachelli

    重复类型
    Repeat type
    数量
    Total
    number/个
    占比
    Proportion/%
    总长度
    Total
    length/bp
    占比
    Proportion/%
    平均长度
    Average
    length/bp
    频率
    Frequency/
    (个·Mb−1)
    密度
    Density/
    (bp·Mb−1)
    单核苷酸 Mononucleotide 162 987 39.02 2 137 066 21.75 13.11 245.63 3 220.73
    二核苷酸 Dinucleotide 181 107 43.36 5 291 784 53.85 29.22 272.94 7 975.15
    三核苷酸 Trinucleotide 30 661 7.34 956 385 9.73 31.19 46.21 1 441.35
    四核苷酸 Tetranucleotide 37 787 9.05 1 228 528 12.50 32.51 56.95 1 851.49
    五核苷酸 Pentanucleotide 4 689 1.12 188 890 1.92 40.28 7.07 284.67
    六核苷酸 Hexanucleotide 493 0.12 23 472 0.24 47.61 0.74 35.37
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    表  2  次数排名前10的重复碱基类别

    Table  2.   Top 10 types of SSRs with most repeated copy numbers

    SSR类别
    SSR type
    SSR出现次数
    SSR occurrence
    占各碱基类型比例
    Proportion of each base type/%
    A 158 915 97.50
    AC 130 224 71.90
    AG 31 118 17.18
    AT 19 593 10.82
    AAT 17 101 55.77
    AAAT 9 490 25.11
    AATG 9 210 24.37
    ATC 4 106 13.39
    AGAT 3 755 9.94
    AAAG 2 865 7.58
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    表  3  瓦氏黄颡鱼基因组中排名前3的微卫星重复拷贝类别

    Table  3.   Top three dominant base classes in each base repeat type in P. vachelli genome

    单碱基
    Mononucleotide
    二碱基
    Dinucleotide
    三碱基
    Trinucleotide
    四碱基
    Tetranucleotide
    五碱基
    Pentanucleotide
    六碱基
    Hexanucleotide
    A
    (158 915)a
    97.50% b
    AC
    (13 002)
    71.90%
    AAT
    (17 101)
    55.77%
    AAAT
    (9 490)
    25.11%
    AATCT
    (365)
    7.78%
    GGGTTA
    (111)
    22.5%
    C
    (4 072)
    2.50%
    AG
    (31 118)
    17.18%
    ATC
    (4 106)
    13.39%
    AATG
    (9 210)
    24.37%
    AAAGA
    (305)
    6.50%
    CTAACC
    (73)
    14.8%
    AT
    (19 593)
    10.82%
    AAG
    (3 060)
    9.98%
    AGAT
    (3 755)
    9.94%
    AAAAT
    (210)
    4.48%
    TGTAAA
    (54)
    10.95%
    注:a为微卫星的个数,b为该种微卫星占其碱基类型的比例 Note: a represents the number of microsatellites, and b represents the proportion of the microsatellites in the base type.
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    表  4  瓦氏黄颡鱼微卫星分布于外显子的基因GO富集

    Table  4.   GO enrichment of genes with microsatellites located in exons in P. vachelli

    条目
    Term
    GO ID输入数
    Input number/个
    背景数
    Background number/个
    P值
    P value
    结合 Binding GO: 0005488 2 660 8 375 7.20×10−17
    细胞大分子代谢过程 Cellular macromolecule Metabolic process GO: 0044260 976 2 782 1.49×10−14
    核 Nucleus GO: 0005634 371 920 3.38×10−14
    大分子代谢过程 Macromolecule metabolic process GO: 0043170 1 095 3 196 3.70×10−13
    细胞膜结合细胞器 Intracellular membrane-bounded organelle GO: 0043231 475 1 263 5.81×10−12
    细胞代谢过程 Cellular metabolic process GO: 0044237 1 134 3 353 6.36×10−12
    膜结合细胞器 Membrane-bounded organelle GO: 0043227 486 1 306 2.13×10−11
    基因表达调控 Regulation of gene expression GO: 0010468 364 939 3.10×10−11
    RNA生物合成过程 RNA biosynthetic process GO: 0032774 375 972 3.13×10−11
    转录、DNA模板化 Transcription, DNA-templated GO: 0006351 374 970 3.65×10−11
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    表  5  瓦氏黄颡鱼微卫星分布于外显子的基因KEGG富集

    Table  5.   KEGG enrichment of genes with microsatellites in exons in P. vachelli

    功能分类   
    Functional classification  
    通路
    Pathway
    输入数
    Input number/个
    背景数
    Background number/个
    P
    P value
    机体系统
    Organismal system
    甲状腺激素信号通路
    Thyroid hormone signaling pathway
    66 147 1.45×10−5
    胰岛素信号通路
    Insulin signaling pathway
    73 173 7.57×10−5
    神经营养因子信号通路
    Neurotrophin signaling pathway
    64 156 4.83×10−4
    昼夜节律
    Circadian rhythm
    22 46 2.18×10−3
    背腹轴形成
    Dorso-ventral axis formation
    16 32 3.61×10−3
    细胞过程
    Cellular process
    粘合连接
    Adherens junction
    59 115 1.51×10−7
    内吞作用
    Endocytosis
    135 345 1.86×10−5
    粘着
    Focal adhesion
    104 280 1.29×10−3
    凋亡-果蝇
    Apoptosis-fly
    29 63 1.37×10−3
    自噬-酵母
    Autophagy-yeast
    32 75 4.08×10−3
    环境信息处理
    Environmental information processing
    ErbB信号通路
    ErbB signaling pathway
    54 115 1.52×10−5
    Hedgehog 信号通路-果蝇
    Hedgehog signaling pathway-fly
    21 34 1.70×10−5
    Hippo信号通路
    Hippo signaling pathway
    84 200 3.07×10−5
    FoxO信号通路
    FoxO signaling pathway
    76 179 4.34×10−5
    Notch信号通路
    Notch signaling pathway
    35 69 4.48×10−5
    代谢
    Metabolism
    黄酮与黄酮醇生物合成
    Flavone and flavonol biosynthesis
    1 1 0.00
    单巴坦生物合成
    Monobactam biosynthesis
    2 2 0.00
    角质的生物合成
    Cutin,suberine and wax biosynthesis
    1 1 0.00
    安莎霉素的生物合成
    Biosynthesis of ansamycins
    2 2 0.00
    香叶醇降解
    Geraniol degradation
    2 2 0.00
    遗传信息处理
    Genetic information processing
    mRNA监控通路
    mRNA surveillance pathway
    42 96 7.33×10−4
    基础转录因子
    Basal transcription factors
    19 38 1.90×10−3
    剪接体
    Spliceosome
    49 124 4.54×10−3
    RNA转运
    RNA transport
    63 168 6.96×10−3
    真核生物核糖体的生物合成
    Ribosome biogenesisin eukaryotes
    30 74 1.22×10−2
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-04
  • 修回日期:  2021-06-30
  • 录用日期:  2021-07-23
  • 网络出版日期:  2021-08-05

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