刺獵蝽屬種間轉(zhuǎn)錄組比較分析

鄧美菁, 趙 萍

(1.南寧師范大學(xué), 環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院, 南寧 530100; 2. 南寧師范大學(xué), 地理與海洋研究院, 南寧 530100)

高通量測(cè)序技術(shù)獲得的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)及分析結(jié)果在昆蟲(chóng)生物化學(xué)、昆蟲(chóng)生理學(xué)、昆蟲(chóng)行為學(xué)及害蟲(chóng)防治等研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用(鄒德玉, 2013; 李振, 2017; 代惠潔, 2018; 趙樂(lè), 2018; 楊雪嬌等, 2020; 覃英燦等, 2021),并且可以應(yīng)用于相同物種的不同發(fā)育階段或雌雄個(gè)體和不同組織的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)比較(鄭茜茜, 2017; 王亞冰, 2020; 趙星, 2021),為昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)制奠定理論基礎(chǔ)。在生物分類和物種分化研究中,轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)也廣泛應(yīng)用于物種分化及其適應(yīng)性研究領(lǐng)域(王勝, 2018; 葉航, 2020; 韓潔, 2022; 李珺, 2022)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽成蟲(chóng)樣本分別采自貴州省雷山縣、貴州省興仁縣和廣西省龍州縣(表1)。使用成蟲(chóng)活體作為實(shí)驗(yàn)材料,各地成蟲(chóng)出現(xiàn)時(shí)期不同,采集時(shí)間不同,采集活體實(shí)驗(yàn)材料在實(shí)驗(yàn)室以果蠅Drosophilasp.活蟲(chóng)作為食物飼養(yǎng),統(tǒng)一送公司測(cè)序。

表1 實(shí)驗(yàn)材料信息Table 1 Information of experimental materials

1.2 cDNA文庫(kù)建立及高通量測(cè)序

本研究刺獵蝽屬3種9樣本的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和數(shù)據(jù)分析委托廣州基迪奧生物科技有限公司完成。利用QiaQuick PCR試劑盒構(gòu)建cDNA文庫(kù),使用Agilent 2100 Bioanalyzer和ABI StepOnePlus Real-Time PCR System質(zhì)檢合格后,通過(guò)Illumina HiSeqTM4000進(jìn)行測(cè)序。原始序列下機(jī)后,去除含有adaptor、N比例大于10%和低質(zhì)量的讀段,獲得高質(zhì)量序列,使用軟件Trinity v2.6.5(Grabherretal., 2011)進(jìn)行拼接和組裝,獲得unigene,NCBI序列號(hào):SUB12958005(Submission ID),PRJNA994979 (BioProject ID)。

1.3 生物信息學(xué)分析

通過(guò)blastx(Altschuletal., 1990)將齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽的轉(zhuǎn)錄組unigene比對(duì)到4個(gè)蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)Nr, Swiss-Prot, KEGG和COG/KOG(E-value<10-5),得到具有最高序列相似性的蛋白,從而得到該unigene的蛋白功能注釋信息、Pathway注釋、COG/KOG功能注釋、GO功能注釋等。

1.4 差異表達(dá)基因的篩選條件和方法

本研究使用edge R (Robinsonetal., 2010)進(jìn)行齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽種間差異表達(dá)基因分析統(tǒng)計(jì)。

使用每千個(gè)堿基的轉(zhuǎn)錄每百萬(wàn)映射讀取的片段(reads/fragments per kilobase per million reads/fragments, RPKM/FPKM)計(jì)算unigene的表達(dá)量(Mortazavietal., 2008),其計(jì)算公式為:RPKM/FPKM=(1 000 000×C)/(N×L/1 000),C為比對(duì)到基因的讀段數(shù),N為比對(duì)到所有基因的總讀段數(shù),L為基因的堿基數(shù)。

采用FPKM作為衡量差異表達(dá)基因表達(dá)量的指標(biāo)(Mortazavietal., 2008),利用錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率(false discovery rate, FDR)與log2FC來(lái)篩選差異表達(dá)基因,篩選條件為FDR<0.05 且|log2FC|>1(即:差異表達(dá)基因表達(dá)量的變化倍數(shù)>2)(Benjamini and Hochberg, 1995)。前者差異表達(dá)基因的表達(dá)量高于后者,即兩者基因表達(dá)量的比值,以2為底求對(duì)數(shù)值,如果結(jié)果是正值(即差異表達(dá)基因表達(dá)量的變化倍數(shù)需要2倍以上),則種間差異表達(dá)基因?yàn)樯险{(diào)基因(up-regulated gene),否則為下調(diào)基因(down-regulated gene),累計(jì)上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基因數(shù),表現(xiàn)在差異表達(dá)基因統(tǒng)計(jì)圖中,紅色表達(dá)量上調(diào)和綠色表達(dá)量下調(diào),沒(méi)有差異不統(tǒng)計(jì)。得到差異表達(dá)基因之后,進(jìn)行GO功能注釋和KEGG通路富集分析。

1.5 差異表達(dá)基因表達(dá)模式聚類

本研究基于基因表達(dá)量,對(duì)樣本和基因間的關(guān)系進(jìn)行層級(jí)聚類,并使用熱圖來(lái)呈現(xiàn)聚類結(jié)果。首先對(duì)齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽9個(gè)樣本的轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)量以2為底求對(duì)數(shù)值,然后對(duì)不同樣品和基因進(jìn)行層級(jí)聚類分析,熱圖中每行代表1個(gè)樣品,每列代表1個(gè)基因,基因在不同樣品中的表達(dá)量用不同顏色表示。紅色為表達(dá)量上調(diào),顏色越紅表示表達(dá)量越高;藍(lán)色為表達(dá)量下調(diào),顏色越藍(lán)表示表達(dá)量越低。

另外，進(jìn)攻龍游的鬼子今天剛得手，驕兵必松。加上這一帶又是你們二十八軍的游擊區(qū)，假如遭遇上鬼子沒(méi)準(zhǔn)還多一些照應(yīng)?！?/p>

2 結(jié)果

2.1 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果統(tǒng)計(jì)

將齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組測(cè)序原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)過(guò)濾后,Q20堿基百分比在98%以上,Q30堿基百分比在95%以上,GC含量在33.80%～36.01%之間,這表明所測(cè)得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,可以用于后期組裝,也滿足后續(xù)分析的要求(表2)。

表2 齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Transcriptome sequencing data statistics of Sclomina erinacea, S. xingrensis and S. guangxiensis

組裝獲得42 215個(gè)unigenes,長(zhǎng)度為28 599 724 bp,N50長(zhǎng)度為1 024 bp,G+C含量約為36.72%,其中,最大unigene的長(zhǎng)度為14 702 bp,最小unigene長(zhǎng)度為201 bp,平均長(zhǎng)度為677 bp。N50unigene長(zhǎng)度為1 024 bp,拼接組裝結(jié)果良好。

通過(guò)對(duì)齒緣刺獵蝽、廣西刺獵蝽和興仁刺獵蝽3種刺獵蝽屬昆蟲(chóng)的9個(gè)樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,基于全體基因表達(dá)量,對(duì)樣本間的關(guān)系進(jìn)行層級(jí)聚類,得到樣本間的層級(jí)聚類關(guān)系(圖1),將不同樣本中表達(dá)模式相同或相似的基因聚為一類,表達(dá)模式相似的基因可能具有相似的功能,共同參與同一代謝過(guò)程或存在于同一細(xì)胞通路中。刺獵蝽屬的3個(gè)種在熱圖上反映了樣本間的轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá),聚類圖上各地樣本基本一致(僅齒緣刺獵蝽的雷山樣本LS-2重復(fù)性出現(xiàn)不一致),組內(nèi)樣本間的表達(dá)模式相似,說(shuō)明組內(nèi)樣本間差異較小。圖1中的XR-1-3與LZ-1-3兩個(gè)組之間存在著很大的差異,XR-1-3左側(cè)組基因大多呈現(xiàn)上調(diào),而右側(cè)組呈現(xiàn)下調(diào);LZ-1-3與XR-1-3相反。LS-1和LS-3與其他兩種刺獵蝽樣本有關(guān)系,在同位置均出現(xiàn)上調(diào)和下調(diào),但不如其他兩種之間明顯。

2.2 轉(zhuǎn)錄組基因功能注釋

齒緣刺獵蝽、廣西刺獵蝽和興仁刺獵蝽的轉(zhuǎn)錄組共有21 117個(gè)基因在4個(gè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中得到注釋,占比50.02%(圖2),其中,Nr數(shù)據(jù)庫(kù)注釋到的基因數(shù)最多,為20 522個(gè)(圖2, 3),其次是Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫(kù)注釋到15 550個(gè)基因(圖2),再次是COG/KOG數(shù)據(jù)庫(kù)注釋到13 969個(gè)基因(圖2, 4),注釋基因數(shù)最少的是KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)(圖2, 5),為10 850個(gè)。4個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)共同注釋到的基因共有9 556個(gè)(圖2)。僅在Nr數(shù)據(jù)庫(kù)中被注釋到的基因數(shù)最多,為4 385個(gè);其次依次為Swiss-Prot,425個(gè),COG/KOG,27個(gè),KEGG, 11個(gè)(圖2)。

圖2 齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組基因功能數(shù)據(jù)庫(kù)注釋韋恩圖Fig. 2 Venn diagrams of database function annotations for genes in the transcriptomes of Sclomina erinacea,S. xingrensis and S. guangxiensis

Nr數(shù)據(jù)庫(kù)20 522個(gè)unigenes的GO功能注釋結(jié)果表明(圖3):刺獵蝽屬轉(zhuǎn)錄組基因功能分為生物學(xué)過(guò)程(biological process)、細(xì)胞組分(cellular component)和分子功能(molecular function)三大類、56個(gè)功能亞類,注釋到生物學(xué)過(guò)程有23個(gè)功能亞類,注釋到細(xì)胞成分的21個(gè)功能亞類,注釋到分子功能的12個(gè)功能亞類。在生物學(xué)過(guò)程大類中注釋到代謝過(guò)程(metabolic process)功能亞類的基因最多;在細(xì)胞組分大類中注釋到細(xì)胞(cell)和細(xì)胞部分 (cell part)功能亞類的基因最多;在分子功能大類中注釋到結(jié)合(binding)功能亞類和催化活性(catalytic activity)的基因數(shù)最多。

圖3 齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組基因的GO功能注釋Fig. 3 GO functional annotations of genes in the transcriptomes of Sclomina erinacea, S. xingrensis and S. guangxiensis

齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組的42 215個(gè)unigenes均經(jīng)過(guò)COG/KOG數(shù)據(jù)庫(kù)的功能預(yù)測(cè)和分類,共有13 969個(gè)基因得到注釋(圖4),并被分為25個(gè)COG/KOG類(缺少X類),其中,共有4個(gè)COG/KOG類(J, O, R, T)包含2 000條以上的unigenes(圖4),僅一般功能預(yù)測(cè)(general function prediction only, R),超過(guò)4 000條基因,占比最多;其次是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制(signal transduction mechanisms, T),超過(guò)3 000條基因;再次是翻譯后修飾、蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和分子伴侶(posttranslational modification, protein turnover, chaperones, O);最后是翻譯、核糖體結(jié)構(gòu)和生物發(fā)生(translation, ribosomal structure and biogenesis, J),其余COG/KOG注釋情況如圖4所示。

齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組共有10 850個(gè)unigenes成功注釋到KEGG數(shù)據(jù)庫(kù),涉及到32個(gè)KEGG通路(圖5),其中,被注釋到的unigenes基因數(shù)超過(guò)1 000的通路包括:參與新陳代謝系統(tǒng)中全局和總覽(global and overview)通路的unigenes最多,為4 873個(gè);其次依次是翻譯(translation)通路,1 866個(gè),碳水化合物代謝(carbohydrate metabolism)通路,1 477個(gè),及氨基酸代謝(amino acid metabolism)通路,1 212個(gè)。除此之外,824個(gè)unigenes參與到了運(yùn)輸和分解代謝(transport and catabolism)通路中,其余通路unigenes基因數(shù)如圖5所示。

2.3 種間差異表達(dá)基因

由圖6可知,興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中表達(dá)量上調(diào)的基因有803個(gè),表達(dá)量下調(diào)的基因有2 587個(gè),差異基因表達(dá)總數(shù)3 390個(gè);興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中表達(dá)量上調(diào)的基因有6 639個(gè),表達(dá)量下調(diào)的基因有5 904個(gè),差異表達(dá)基因總數(shù)12 543個(gè);齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中表達(dá)量上調(diào)的基因有2 485個(gè),表達(dá)量下調(diào)的基因有1 095個(gè),差異表達(dá)基因總數(shù)3 580個(gè)。3組間比較,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中的上調(diào)和下調(diào)基因數(shù)量總和最大,其他兩組上下調(diào)基因數(shù)量總和接近。

2.4 種間差異表達(dá)基因GO功能注釋

將興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽、齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽的轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因進(jìn)行GO功能注釋,結(jié)果如圖7-9所示,差異表達(dá)基因被分類到分子功能、細(xì)胞組分和生物學(xué)過(guò)程三大類及各個(gè)功能亞類中。

由圖7可知,興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因從高到低分別被注釋到生物學(xué)過(guò)程、細(xì)胞組分和分子功能的代謝過(guò)程、細(xì)胞、細(xì)胞部分等50個(gè)功能亞類中;在生物學(xué)過(guò)程這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到代謝過(guò)程、細(xì)胞過(guò)程(cellular process)和單生物過(guò)程(single-organism process)在20個(gè)功能亞類中基因數(shù)較高;在細(xì)胞組分功能這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到細(xì)胞、細(xì)胞部分、大分子復(fù)合體(macromolecular complex)和細(xì)胞器(organelle)在19個(gè)功能亞類中所占基因數(shù)較高;在分子功能這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到結(jié)合(binding)和催化活性(catalytic activity)在11個(gè)功能亞類基因數(shù)較高。該組對(duì)比中,興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽的轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因明顯下調(diào),少數(shù)基因上調(diào)。

由圖8可知,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中的差異表達(dá)基因數(shù)從高到低依次分別被注釋到生物學(xué)過(guò)程、細(xì)胞部分和細(xì)胞等54個(gè)功能亞類中;在生物學(xué)過(guò)程這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到代謝過(guò)程、細(xì)胞過(guò)程和單生物過(guò)程在21個(gè)功能亞類中基因數(shù)較高;在細(xì)胞組分功能這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到細(xì)胞、細(xì)胞部分、大分子復(fù)合體和細(xì)胞器在21個(gè)功能亞類中基因數(shù)較高;在分子功能這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到結(jié)合和催化活性在12個(gè)功能亞類中基因數(shù)較高。該組對(duì)比中,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因存在明顯上調(diào)和下調(diào)。

圖8 興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因的GO功能注釋Fig. 8 GO functional annotation of differentially expressed genes in the Sclomina xingrensis vs S. guangxiensis transcriptomes

由圖9可知,齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因被分別注釋到生物學(xué)過(guò)程、細(xì)胞組分和分子功能中細(xì)胞、細(xì)胞部分和代謝過(guò)程等46個(gè)功能亞類中。在生物學(xué)過(guò)程這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到代謝過(guò)程和細(xì)胞過(guò)程在20個(gè)功能亞類中所占比例較高;在細(xì)胞組分功能這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到細(xì)胞和細(xì)胞部分在14個(gè)功能亞類中所占比例較高;在分子功能這一大類中,差異表達(dá)基因中注釋到結(jié)合和催化活性2個(gè)功能亞類中占比較高。該組對(duì)比中,轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因明顯上調(diào),略下調(diào)。

圖9 齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因的GO功能注釋Fig. 9 GO functional annotation of differentially expressed genes in the Sclomina erinacea vs S. guangxiensis transcriptomes

2.5 種間差異表達(dá)基因KEGG通路富集

齒緣刺獵蝽、興仁刺獵蝽和廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組的6 254個(gè)差異表達(dá)基因參與多個(gè)不同的KEGG代謝通路,包括代謝通路(metabolic pathways)、藥物代謝-細(xì)胞色素P450(drug metabolism-cytochrome P450)、不同環(huán)境下微生物代謝(microbial metabolism in diverse environments)、糖酵解/糖異生(glycolysis/gluconeogenesis)、脂肪酸降解(fatty acid degradation)、過(guò)氧化物酶體(peroxisome)、 芳香族化合物降解(degradation of aromatic compounds)和酪氨酸代謝(tyrosine metabolism)等(表3-5)。

表3 興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因(DEGs) KEGG通路富集(前10)Table 3 KEGG pathway enrichment of differentially expressed genes (DEGs)in the Sclomina xingrensis vs S. erinacea transcriptomes (Top 10)

興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因富集到164個(gè)KEGG代謝通路,被注釋的差異表達(dá)基因702個(gè)(表3)。興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因富集到201個(gè)KEGG通路,被注釋的差異表達(dá)基因2 091個(gè)(表4)。齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因富集到129個(gè)KEGG代謝通路,被注釋的差異表達(dá)基因865個(gè)(表5)。

表4 興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因(DEGs) KEGG 通路富集(前10)Table 4 KEGG pathway enrichment of differentially expressed genes (DEGs) inthe Sclomina xingrensis vs S. guangxiensis transcriptomes (Top 10)

表5 齒緣刺獵蝽vs 廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因(DEGs) KEGG 通路富集(前10)Table 5 KEGG pathway enrichment of differentially expressed genes (DEGs) inthe Sclomina erinacea vs S. guangxiensis transcriptomes (Top 10)

其中,有1 995個(gè)差異表達(dá)基因富集到代謝通路(metabolic pathways),占富集基因總數(shù)的31.9%。興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有349個(gè)差異表達(dá)基因富集到代謝通路,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有764個(gè),齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有221個(gè)。

有109個(gè)差異表達(dá)基因富集到藥物代謝-細(xì)胞色素P450,占富集基因總數(shù)的1.74%。興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有26個(gè)差異表達(dá)基因富集到藥物代謝-細(xì)胞色素P450通路,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有57個(gè),齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有15個(gè)。

有1 252個(gè)差異表達(dá)基因富集到核糖體(ribosome)通路,占富集基因總數(shù)的20.02%。興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有171個(gè)差異表達(dá)基因富集到核糖體通路,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有610個(gè),齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中有499個(gè)。

3 討論

轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以N50、Q30來(lái)評(píng)估轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的質(zhì)量。一般認(rèn)為N50值越大就表明得到的長(zhǎng)片段越多(賈新平等, 2014),且Q30值大于85%說(shuō)明測(cè)序結(jié)果可靠(Jinetal., 2016)。通過(guò)對(duì)齒緣刺獵蝽、廣西刺獵蝽和興仁刺獵蝽進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(表2),共獲得unigene序列42 215個(gè),平均長(zhǎng)677 bp,N50長(zhǎng)1 024 bp,Q30值都大于85%。從N50長(zhǎng)度和Q30值等方面均顯示本次拼接結(jié)果良好。將拼接好的unigene序列放入四大數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行功能注釋,結(jié)果表明,21 117個(gè)unigenes (50.02%) 被成功注釋,剩余的21 098個(gè)unigenes(49.98%) 未被成功注釋。未被注釋的原因可能是unigene 較短,未與公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的序列比對(duì)上(孟翔等, 2016),也有可能是存在很多功能未知的新基因(Houetal., 2011)。

通過(guò)種間的層級(jí)聚類關(guān)系(圖1)分析興仁刺獵蝽、齒緣刺獵蝽和廣西刺獵蝽的每個(gè)基因的表達(dá)量情況,同種表現(xiàn)出相近的基因表達(dá)模式;不同種的表達(dá)模式相同或相似的基因聚為一類,表達(dá)模式相似的基因可能具有相似的功能,共同參與同一代謝過(guò)程或存在于同一細(xì)胞通路中,為今后進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。

生物信息學(xué)分析表明 (圖2-5),Nr 數(shù)據(jù)庫(kù)的GO注釋到生物學(xué)過(guò)程基因數(shù)量最多,注釋到細(xì)胞組分的次之,注釋到分子功能的最少。COG/KOG注釋結(jié)果表明(圖4): 42 215個(gè)基因中有13 969個(gè)得到注釋,被分為 25個(gè)COG/KOG功能類,其中,共有4個(gè)COG/KOG功能類包含2 000個(gè)以上的基因,分別是:僅一般功能預(yù)測(cè)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制、翻譯后修飾、蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和分子伴侶和翻譯、核糖體結(jié)構(gòu)和生物發(fā)生。KEGG注釋結(jié)果表明(圖5):共有10 850個(gè)基因注釋到KEGG數(shù)據(jù)庫(kù),其中參與新陳代謝系統(tǒng)中全局和總覽的最多。

種間差異表達(dá)基因分析發(fā)現(xiàn)(圖6),興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽的差異表達(dá)基因3 390個(gè),上調(diào)803個(gè),下調(diào)2 587個(gè),主要表現(xiàn)在下調(diào);興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽的差異表達(dá)基因12 543個(gè),上調(diào)基因數(shù)為6 639,下調(diào)基因數(shù)5 904,上調(diào)和下調(diào)均較多;齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽的差異表達(dá)基因3 580個(gè),上調(diào)基因數(shù)2 485,下調(diào)的基因數(shù)1 095,主要表現(xiàn)在上調(diào)。3組間比較,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽的上調(diào)和下調(diào)基因數(shù)量總和最大,體現(xiàn)出興仁刺獵蝽與廣西刺獵蝽的親緣關(guān)系較遠(yuǎn),與基于DNA 條形碼COI序列數(shù)據(jù)的系統(tǒng)發(fā)育和物種界定結(jié)果(Zhaoetal., 2021)一致。其他兩組上下調(diào)基因數(shù)量總和接近。通過(guò)上述差異比較,由基因?qū)用嬉策M(jìn)一步支持了齒緣刺獵蝽、廣西刺獵蝽和興仁刺獵蝽的遺傳差異。

興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽,興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽和齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因KEGG通路顯著富集分析表明(表3-5):通過(guò)KEGG代謝通路分析共得到6 254個(gè)差異表達(dá)基因,各種的差異表達(dá)基因參與不同的代謝通路。興仁刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中富集到KEGG通路差異表達(dá)基因數(shù)最高,興仁刺獵蝽vs齒緣刺獵蝽和齒緣刺獵蝽vs廣西刺獵蝽轉(zhuǎn)錄組中富集到KEGG通路差異表達(dá)基因數(shù)不確定。

刺獵屬昆蟲(chóng)是廣泛分布在我國(guó)南方地區(qū)特有的森林生態(tài)系統(tǒng)中常見(jiàn)的天敵昆蟲(chóng),它們隨著地理分布改變,各地居群分化顯著,是研究中國(guó)昆蟲(chóng)物種分化的理想材料,刺獵蝽屬與懸鉤子屬植物保持著緊密的關(guān)系,但是還有更多未知進(jìn)化生存策略不為人們所知。本研究利用高通量測(cè)序技術(shù)獲得刺獵蝽屬的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),為后續(xù)探索該屬物種的進(jìn)化規(guī)律奠定了分子基礎(chǔ)。