基于转录组测序分析家蚕中肠、脂肪体和血淋巴组织可变剪接事件OA北大核心CSTPCD

可变剪接(alternative splicing, AS)在家蚕基因组中普遍存在,在基因转录后调控和蛋白质多样性方面发挥重要作用。为揭示家蚕物质吸收、循环、合成和代谢相关组织AS事件的特征,分析家蚕品种间抗氧化水平差异的形成机制,本研究采集预蛹期的东肥和彩4这两个家蚕品种的中肠、脂肪体和血淋巴组织样品进行转录组测序(RNA sequencing, RNA-seq),将测序数据比对到参考基因组后,采用rMAT软件进行AS事件分析和发生AS事件的基因(AS基因)鉴定,进一步解析AS基因发生AS事件的数量、类型和组织分布的特征,并对全部AS基因和品种间差异表达AS基因进行GO和KEGG功能富集分析。结果表明,家蚕中肠、脂肪体和血淋巴中分别检测到13 525、7 419、6 965个AS事件,对应发生在4 118、3 109和2 975个AS基因中。3′端可变剪接位点(alternative 3′splice sites, A3SS)、5′端可变剪接位点(alternative 5′splice sites, A5SS)、互斥外显子(mutually exclusive exons, MXE)、内含子保留(retained introns, RI)、外显子跳跃(skipping exon, SE)5种类型AS事件中,SE数量占比最高,在每个组织中的发生比例均不低于64.95%,RI数量占比最低,均不高于1.79%。每个组织中发生1种类型AS事件≤3个的AS基因数量占基因总数的81.14%~100%,单个AS基因发生1种类型AS事件的数量最高为66个。发生A3SS、A5SS、RI事件的AS基因有高达53.19%~61.75%和16.56%~20.57%的3组织和2组织重叠比例,发生SE、MXE事件的AS基因组织特异性高,单一组织独有的比例为43.99%和70.96%。每个组织AS基因总数量里,发生1个单独类型AS事件的基因约占63.40%~69.96%,同时发生3、4、5个类型AS事件的基因合计占比低于7.00%。GO功能注释、KEGG通路富集分析全部AS基因的功能主要为物质的合成、代谢和转运,能量代谢,细胞对刺激的反应和信号转导,基因表达和翻译的调控,蛋白质的加工、修饰和水解,磷酸转移酶和激酶活性等。两个家蚕品种差异表达AS事件在中肠、脂肪体和血淋巴分别为302、176、244个,对应的AS基因数量为266、137和186个,差异AS基因可富集到氧化-还原过程和含核碱基的化合物、芳香族化合物、杂环、有机环状化合物、大分子的生物合成过程。可见,家蚕3个检测组织内存在数量可观的AS事件和AS基因,AS事件发生数量和类型具有组织特异性,高、低抗氧化水平家蚕品种差异AS基因参与抗氧化活性物质的合成,可以为家蚕机体物质利用和转化的研究提供重要功能候选基因。