海洋线虫Litoditis marina低氧胁迫响应的转录组分析

全球气候变化导致海洋氧含量降低,海水低氧胁迫对海洋无脊椎动物的生长、发育和繁殖造成了严重的威胁。以海洋线虫Litoditis marina为实验对象,观察了其在不同氧浓度(21%、3%、1%和0.5%)条件下的生长发育速率,并对不同氧浓度条件下的L1幼虫样品进行了转录组测序和分析。实验结果表明,当环境氧浓度从21%下降至3%时,L.marina的发育成熟速度明显加快,进一步下降至1%时,产卵时间延长并和21%氧浓度接近,但当氧浓度为0.5%时,L.marina的产卵时间显著延迟。比较转录组分析表明,相比于21%氧浓度环境,3%、1%和0.5%低氧条件下L.marina的糖酵解、糖异生、硫代谢和线粒体碳代谢等通路相关基因的表达显著上调;而寿命调控通路、细胞色素P450代谢通路和ABC转运蛋白相关基因的表达显著下调。研究结果发现的海洋线虫应对氧浓度胁迫的基因表达变化模式,为深入理解海洋无脊椎动物应答低氧胁迫分子机制提供了重要参考。

海洋线虫Litoditis marina酸性pH胁迫响应的转录组分析

工业革命以来,二氧化碳排放导致了海洋酸化。海水pH下降对无脊椎动物的生长发育、繁殖、代谢和免疫等多个生命过程产生重要影响,但海洋无脊椎动物如何感知和响应酸性pH胁迫的分子机制还很不清楚。本研究以团队建立的海洋线虫Litoditis marina品系为模型,对其在不同酸性pH条件下的表型特征及转录组数据进行了分析。结果表明,当pH从实验室最佳生长条件5.92下降到5.33时,L.marina生长发育的速度明显减慢,但依然可以产卵繁殖;但当pH下降到4.33时,L.marina的生长受到严重影响,表现为不能长成成体且不能产卵繁殖。通过转录组数据分析,发现当pH从5.92下降到4.33时,海洋线虫L.marina脂肪酸β-氧化通路基因和不饱和脂肪酸合成相关基因表达上调;表皮相关基因表达则呈现差异变化,2个nas基因和6个ptr基因表达显著上调,表皮胶原基因col类基因的表达没有发生显著变化;细胞色素P450通路相关基因、凝集素C基因和HSP70家族基因的表达量显著上调。当pH从5.92下降到5.33时,上述提到的这些上调基因中的大多数没有发生显著变化。我们发现的海洋线虫应答酸化胁迫的主要调控模式,为理解生物体能够在低pH环境中生存的分子机制提供了参考,为筛选和识别生物体响应和适应酸化胁迫的关键基因奠定了基础。

海洋线虫Litoditis marina早期发育的转录组分析

全球气候和环境变化影响海洋动物的生长发育和繁殖等生命过程,探究环境因子调控发育的分子机制,需要深入了解海洋动物早期发育的生理和分子特征。以实验室驯化的潜在模式动物海洋线虫Litoditis marina为研究对象,对其胚胎期和孵化后发育早期2 h、4 h和6 h的L1幼虫样品进行了转录组测序和分析。结果表明,2 h、4 h和6 h的L1幼虫间差异较小,而三个L1幼虫样品与胚胎期相比,基因表达发生了显著变化。通过KEGG富集分析,发现与胚胎期相比,三个L1幼虫样品的多个通路如核糖体、核糖体生物发生、糖酵解/糖原异生、TCA循环和氧化磷酸化通路相关基因发生了显著上调。另外还发现多个神经递质和神经肽受体基因如dop-和npr-等在L1期转录水平显著上调。与胚胎期相比,L1幼虫的多个DNA复制和修复相关、Notch、Hippo和Hedgehog信号和剪切体等通路相关基因发生了显著下调。发现的L.marina早期发育转录组变化模式与已经发表的陆生模式生物秀丽线虫Caenorhabditis elegans从胚胎期到L1幼虫的转录组变化特征非常相似,但同一上调或下调通路中具体发生表达变化的基因有些不同。另外,L1幼虫显著上调的核糖体生物发生通路相关基因在秀丽线虫中发生了显著下调。进一步通过基因编辑等技术和方法深入研究发育调控关键基因的功能将为海陆近缘线虫间的发育进化机制、海洋线虫对潮间带环境适应以及全球气候变化应答的分子机制研究提供新认知。