玉足海参变态附着阶段转录组分析

吴晓鹏, 黄敏伟, 陈晓瑛, 彭凯, 赵吉臣, 钟平, 刘凤坤, 张业辉, 黄文

吴晓鹏, 黄敏伟, 陈晓瑛, 彭凯, 赵吉臣, 钟平, 刘凤坤, 张业辉, 黄文. 玉足海参变态附着阶段转录组分析[J]. 南方水产科学, 2023, 19(6): 84-96. DOI: 10.12131/20230105
引用本文: 吴晓鹏, 黄敏伟, 陈晓瑛, 彭凯, 赵吉臣, 钟平, 刘凤坤, 张业辉, 黄文. 玉足海参变态附着阶段转录组分析[J]. 南方水产科学, 2023, 19(6): 84-96. DOI: 10.12131/20230105
WU Xiaopeng, HUANG Minwei, CHEN Xiaoying, PENG Kai, ZHAO Jichen, ZHONG Ping, LIU Fengkun, ZHANG Yehui, HUANG Wen. Transcriptome analysis of metamorphosis stage of Holothuria leucospilota[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(6): 84-96. DOI: 10.12131/20230105
Citation: WU Xiaopeng, HUANG Minwei, CHEN Xiaoying, PENG Kai, ZHAO Jichen, ZHONG Ping, LIU Fengkun, ZHANG Yehui, HUANG Wen. Transcriptome analysis of metamorphosis stage of Holothuria leucospilota[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(6): 84-96. DOI: 10.12131/20230105

玉足海参变态附着阶段转录组分析

基金项目: 广东省农业科学院协同创新中心课题 (水产研究中心,XT202302);广东省基础与应用基础研究基金自然科学基金(2020A1515011115);广东省农业科学院“青年科技骨干”人才引进项目 (R2020YJ-QG001, R2022YJ-QG001)
详细信息
    作者简介:

    吴晓鹏 (1996—),男,硕士研究生,研究方向为水产动物遗传与育种。E-mail: 2012152036@qq.com

    通讯作者:

    黄敏伟(1991—),男,副研究员,博士,研究方向为水产动物遗传育种与基因组学。E-mail: huangminwei@gdaas.cn

    黄 文(1987—),男,研究员,博士,研究方向为水产动物遗传与育种。E-mail: huangwen549@126.com

  • 中图分类号: Q 953;S 917.4

Transcriptome analysis of metamorphosis stage of Holothuria leucospilota

  • 摘要:

    海参幼苗发育需要经历耳状幼体、樽形幼体、五触手幼体及幼苗阶段,而从浮游幼体变态发育至附着幼苗阶段的高死亡率是热带海参繁育中的共性问题,目前有关热带海参变态发育的调控机制仍不清楚。以玉足海参 (Holothuria leucospilota) 为研究对象,采集小耳幼体 (A)、中耳幼体 (B)、大耳幼体 (C) 和樽形幼体 (D) 4个时期样品进行高通量转录组测序分析,以探究其变态发育的分子机制。结果显示,共产生83.6 GB Raw reads,拼接获得93 528个Unigenes。对4个组测序文库的相邻组间 (A_vs_B, B_vs_C, C_vs_D) 进行两两比较,A_vs_B、B_vs_C和C_vs_D的差异表达基因数目分别为17 732、11 757和11 319 个。GO功能富集显示,差异基因主要富集于分子功能、催化活性等与细胞成长相关的GO功能。此外对KEGG通路进行了分析,结果显示差异基因显著富集于PI3K-Akt、细胞周期、癌症途径等与细胞分化增殖、凋亡相关的信号通路中,其中在幼体由浮游的大耳状幼体变态至附着的樽形幼体过程中,癌症途径的富集频率显著上升,表明其在幼体生长发育模式转换上发挥了关键作用。筛选的差异表达基因及预测的功能信息可为热带海参生长发育调控机制研究、人工繁育及分子改良应用提供参考。

    Abstract:

    Development of sea cucumber larvae needs to go through stages of auricularia, doliolaria, pentactula and juvenile. High mortality rate from metamorphosis and development of planktonic larvae to attachment stage of seedlings is a common problem in tropical sea cucumbers breeding. However, the gene regulation mechanism underlying the metamorphosis development of tropical sea cucumber is still unclear. In this study, we chose larval Holothuria leucospilota from four periods of early auricularia (A), mid auricularia (B), late auricularia (C) and doliolaria (D) as samples for high-throughput transcriptome sequencing to investigate the molecular mechanism underlying its metamorphosis development. The results show that a total of 83.6 GB Raw reads were generated, and 93 528 Unigenes were obtained by splicing. Pairwise comparisons between adjacent groups of the four sequencing libraries show that the number of genes with significant differential expression in A_vs_B, B_vs_C and C_vs_D were 17 732, 11 757 and 11 319, respectively. GO function enrichment shows that differential genes were mainly enriched in GO functions related to cell growth, such as molecular function and catalytic activity. In addition, KEGG pathways were analyzed, and the results show that the differential genes were significantly enriched in pathways related to cell differentiation, proliferation and apoptosis, such as PI3K-Akt, cell cycle and cancer pathways. Among them, the enrichment frequency of the pathway in cancer significantly increased during the metamorphosis process, which indicates a key role in the transformation of larval growth and development mode. The screened differentially expressed genes and predicted functional information can lay a foundation for the research on the regulatory mechanism of growth and development, artificial breeding and molecular improvement application of H. leucospilota.

  • 美拉德反应 (Maillard reaction, MR),又称“非酶棕色化反应”,主要是指羰基化合物与氨基化合物之间的复杂反应[1]。该反应不仅给食品带来特殊的色泽与风味,还产生大量抗氧化活性物质,能有效延长食品的货架期[2-3]。目前已有关于氨基酸或多肽与不同种类还原糖的美拉德反应产物的抗氧化活性和特定香料的生产研究,但美拉德反应机制尚未明确[4]。方菲等[5]研究了鲷鱼鳞多肽-木糖的美拉德反应产物的结构与抗氧化活性,表明肽链结构发生变化,形成了新的化合物,反应产物抗氧化活性显著增加,且具有多酚氧化酶抑制活性。

    裂壶藻 (Schizochytrium limacinum),又称裂殖壶菌,属单细胞海洋真菌微藻[6]。裂壶藻富含油脂,占干质量的40%以上,目前已实现工业化生产DHA藻油[7],且异养发酵培养时绿色环保无污染。然而,裂壶藻经提取不饱和脂肪酸后会产生蛋白质含量高达干质量40%以上的藻渣,目前该藻渣大多被当作动物饲料或肥料使用,造成该蛋白资源高值化利用程度低。本实验以提取油脂后的裂壶藻渣为原料,采用复合蛋白酶对其进行水解,得到裂壶藻酶解物 (S. limacinum hydrolysate, SLH),加入还原糖对SLH进行美拉德反应修饰,通过单因素实验探究美拉德反应条件对SLH抗氧化活性的影响,再借助超滤、葡聚糖凝胶层析色谱等技术对SLH进行逐级分离纯化,测定不同分子量的美拉德反应产物 (Maillard reaction products, MRPs) 的抗氧化能力,并分析其氨基酸组成,为进一步实现裂壶藻藻渣的高值化和资源再利用提供理论依据和思路。

    裂壶藻渣购自广东润科生物工程有限公司。1,1-二苯基-2-三硝基苯肼 (DPPH, 美国Sigma公司)。复合蛋白酶、核糖、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、果糖、盐酸、无水乙醇、铁氰化钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、三氯乙酸、三氯化铁 (广州齐云生物技术有限公司)。

    BS224S型电子精密天平 (德国Sartorius公司);N & DN系列 (LCD) 超声波细胞粉碎机 (宁波新芝生物科技股份有限公司);THZ-82水浴恒温振荡器 (精达仪器制造有限公司);UV2550型紫外可见分光光度计 (日本岛津);SynergyH1型酶标仪 (美国伯腾仪器有限公司);超纯水系统 (德国Milipore公司);凝胶层析柱Sephadex G-25 (Φ=1.6 cm×78 cm, 瑞典Pharmacia);Alpha1-4 型冷冻干燥机 (德国Christ);Labscale TFF system小型切向流超滤系统 (德国Milipore公司);AvantiJ26XP型高速离心机 (美国Beckman Coulter);3K30型高速冷冻离心机 (德国Sigma公司);AKTA purifier UPC100型蛋白质纯化系统 (美国GE Healthcare)。

    按照高颖等[8]的方法制备SLH。称取一定质量的藻渣于烧杯中,按料水质量比1∶12加入蒸馏水,混匀,超声处理25 min (功率调至70%) 后,将pH调至7.5,按酶总量质量分数0.5%加入复合蛋白酶,于50 ℃水浴锅恒温酶解3 h。酶解完成后,将酶解液置于沸水浴中灭酶10 min,冷却后以10 000 r·min−1离心15 min,冷冻干燥上清液后所得粉末即为SLH。

    采用单因素实验分别研究糖种类、糖肽质量比、反应pH、反应温度和反应时间对反应产物的影响,以MRPs褐变程度和抗氧化活性为指标,确定美拉德反应条件;选取核糖、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖和果糖作为参与美拉德反应的糖类,反应条件为糖肽质量比1∶1、pH 7.0、反应温度80 ℃、反应时间1 h,探讨单糖的种类对美拉德反应程度及其产物抗氧化活性的影响;以核糖作为美拉德反应修饰物,反应条件为pH 7.0、反应温度80 ℃、反应时间1 h,研究糖肽质量比 (1∶1、2∶1、1∶2) 对美拉德反应程度及其产物抗氧化活性的影响;以核糖作为美拉德反应修饰物,反应条件为糖肽质量比1∶1、反应温度80 ℃、反应时间1 h,研究不同反应pH (4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0) 对美拉德反应程度及其产物抗氧化活性的影响;以核糖作为美拉德反应修饰物,糖肽质量比为1∶1、pH为9.0、反应时间1 h来考察反应温度 (30、40、50、60、70、80、90、100 ℃) 对美拉德反应程度及其产物抗氧化活性的影响;以核糖作为美拉德反应修饰物,糖肽质量比1∶1、pH 9.0、反应温度100 ℃,考察反应时间 (1、2、4、6、8 h) 对美拉德反应程度和抗氧化能力的影响。

    美拉德反应的中间产物随反应的进行不断增加,使溶液颜色逐渐变深。将样品稀释至25~250倍,测定产物在294和420 nm处的吸光值来表示美拉德反应的程度[4]

    参照Zhang等[9]的测定方法加以修改。预实验以确定样品需要稀释的倍数。取0.5 mL样液于10 mL离心管中,再加入0.5 mL 2×10−4 mol·L−1的DPPH乙醇溶液,混匀后室温避光20 min,以10 000 r·min−1离心10 min,用酶标仪测定517 nm处的吸光度。DPPH自由基清除能力的计算公式为:

    $$ {\rm{DPPH}}{\text{清除率}}=\left( {1-\frac{{A}_{i}-{A}_{j}}{{A}_{0}}} \right)\times 100{\text{%}} $$ (1)

    式中Ai为样液与DPPH溶液混合后的吸光值;Aj为样液与乙醇混合后的吸光值;A0为不含样液的DPPH溶液的吸光值。

    参照李瑞杰等[10]的测定方法并略作修改。取1 mL待测样液于10 mL离心管中,分别加入1 mL 0.2 mol·L−1的磷酸盐缓冲液 (pH 6.6),1 mL质量分数1%的铁氰化钾溶液,振荡混匀后于50 ℃水浴保温20 min。取出,加入1 mL质量分数10%三氯乙酸,振荡混匀后以10 000 r·mim−1离心10 min。取1 mL上清液,加入1 mL去离子水和0.2 mL质量分数0.1%的氯化铁溶液,振荡混匀后于50 ℃保温10 min,溶液体系变为蓝色,用酶标仪于700 nm处测定吸光度。以去离子水代替样品作空白对照。

    将SLH依次通过截留分子量为50、10、5 kD的超滤膜,收集过完膜的组分,得到分子量为50 kD以下、10 kD以下及5 kD以下的多肽,经冷冻干燥后于−20 ℃备用。分别比较<5 kD (SLH-1)、<10 kD (SLH-2)、<50 kD (SLH-3) 组在美拉德反应前后的DPPH自由基清除能力及还原力。其中测量DPPH清除能力所用样品质量浓度为5 mg·mL−1,还原力所用样品质量浓度为2 mg·mL−1

    选取SLH-1组通过Sephadex G-25凝胶柱 (Φ=1.6 cm×78 cm) 纯化,将收集到的各峰冷冻干燥,得到不同分子量的多肽,将各个峰组分进行美拉德反应,对其产物DPPH自由基清除率和还原力大小进行测定。其中测量DPPH清除能力所用样品质量浓度为5 mg·mL−1,还原力所用样品质量浓度为2 mg·mL−1

    参考国标GB 5009.124—2016进行。

    在美拉德反应初期,氨羰缩合会产生酮、醛等无色小分子物质,这些小分子在294 nm处会有吸收,吸光值越大,中间产物越多;而美拉德反应最终产物——类黑精在420 nm检测有吸收值,吸光值越大,褐变程度越高[11]。褐变程度用来评价美拉德反应的程度。SLH与核糖的美拉德反应中间产物和终产物的含量最多,与葡萄糖、果糖反应得到的产物含量较少 (图1-a)。SLH与核糖的美拉德反应产物的抗氧化活性高于其他糖类,其还原力 (5 mg·mL−1) 和DPPH自由基清除率 (12.5 mg·mL−1) 分别为1.39和86.73% (图2-a)。还原糖的开链程度对美拉德反应进程和速率起着重要作用[12]。上述结果表明,核糖可能更易于裂解参与美拉德反应,生成更多的类黑精,增加褐变程度,从而产物抗氧化能力较高。这与其他研究结果[13-15]一致。因此,选用核糖作为与SLH进行美拉德反应的糖类。

    图  1  裂壶藻酶解物与不同糖、糖肽质量比、反应pH、反应温度和反应时间对美拉德反应产物吸光值的影响
    Figure  1.  Effect of SLH and different sugars, mass ratio of sugar to peptide, reaction pH, reaction temperature and reaction time on absorbance of Maillard reaction products
    图  2  裂壶藻酶解物与不同糖、糖肽质量比、反应pH、反应温度和反应时间对美拉德反应产物其还原力与1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率的影响
    Figure  2.  Effect of SLH and different sugars, mass ratio of sugar to peptide, reaction pH, reaction temperature and reaction time on reducing power activity and DPPH free radical scavenging rate of Maillard reaction products

    随着糖肽质量比的增加,SLH发生美拉德反应的程度和抗氧化活性均先增加后下降。糖肽质量比为1∶1时,在294和420 nm处吸光值达到最高值 (图1-b),表明美拉德反应最强烈,此时产物的还原力为1.35,DPPH自由基清除率为86.59% (图2-b)。反应底物的用量不同会影响美拉德反应进程,适当的糖肽用量比例可以减少副反应的发生。核糖分子与SLH之间的有效碰撞随核糖浓度的升高而增加,促进美拉德反应进行。然而,随着比例继续升高,核糖分子与多肽分子会受到空间阻碍,影响了美拉德反应进程,导致各项指标降低[16]。周冬香等[17]控制L-赖氨酸与还原糖质量比分别为1∶1、2∶1和1∶2,测得质量比为1∶1的美拉德反应产物的DPPH自由基清除效果相对最好。因此,美拉德反应时,核糖与SLH的质量比为1∶1较为适宜。

    美拉德产物的吸光值随着pH递增而逐渐上升,当pH>9时变化趋于平缓 (图1-c)。美拉德产物的抗氧化活性随着pH的增加而增强,反应pH为10.0时还原力和DPPH自由基清除率较高 (图2-c),说明pH为10.0时有利于美拉德反应的发生。这可能是由于氨基在酸性条件下以-NH3 +的存在阻碍了羰氨缩合,影响美拉德反应;而在碱性条件下,氨基态氮被游离出来参与反应,pH越高,越有利于美拉德反应[18]。这与康乐和宋焕禄[19]及胡礼等[20]的研究结果一致。由于pH 9.0同pH 10.0的各项指标无显著差异 (P<0.05),因此选择反应 pH为9.0较为适宜。

    反应温度对美拉德反应产物的抗氧化性影响较大,随着温度的升高,美拉德反应产物的吸光值增大,反应越来越强烈,100 ℃时产物在294和420 nm的吸光值分别为0.866、0.995 (图1-d)。随着温度的升高,美拉德反应产物的抗氧化活性增强,温度到达100 ℃时,还原力达1.17,DPPH清除率为88.02% (图2-d),表明高温有利于SLH进行美拉德反应且促进其抗氧化活性。这可能是温度的升高带来了焦糖化和美拉德反应速率的增加,使得褐变程度加深,同时也导致了肽的降解和交联发生[21]。杨璐等[22]在羊骨胶原肽与还原糖的美拉德反应体系中也发现在一定温度范围内,提升温度可使反应产物的抗氧化能力提高。因此在常压条件下,选取反应温度100 ℃较为合适。

    随着反应时间的延长,美拉德反应产物在294和420 nm的吸光值逐渐增加,当反应时间达6 h后吸光值变化缓慢 (图1-e)。产物的抗氧化活性随反应时间的增加而逐渐增强,反应6 h时其还原力和DPPH清除率分别为1.24 (5 mg·mL−1) 和88.62% (12.5 mg·mL−1),继续延长反应时间其抗氧化活性变化不显著 (图2-e)。这可能是由于SLH与核糖反应产生了大量具有还原性的酮类物质,因此随着时间的延长,其反应程度、还原力及清除DPPH自由基的能力迅速提升。当达到一定时间之后反应完全,继续增加反应时间,其反应程度、还原力及清除DPPH自由基的能力不再有太大的变化[23-24]。故选择反应时间为6 h较为合适。

    综上,美拉德反应的最佳条件确定为:SLH与核糖质量比为1∶1,反应pH为9.0,反应温度为100 ℃,反应时间为6 h,在此条件下的美拉德反应产物具有较好的抗氧化活性。

    分别比较其超滤组SLH-1 (<5 kD)、SLH-2 (<10 kD)、SLH-3 (<50 kD) 在美拉德反应前后的抗氧化活性。不同分子量的各组分及其MRPs之间的抗氧化活性存在显著性差异 (P<0.05,图3-a),其中SLH-1组及其MRPs的抗氧化活性均高于其他组。SLH-1组的美拉德反应前的还原力为0.561,DPPH自由基清除率为71.01%,其经过美拉德反应后的还原力为0.591,DPPH自由基清除率为74.81%。分析可知,裂壶藻不同分子量多肽均具有一定的抗氧化能力,小分子量的肽能更易在生物体内运转,可更有效地通过细胞膜,清除自由基,抗氧化能力更高[25],此结论与王传幸和李国英[26]及徐浩等[27]的结果一致;美拉德反应能够提高多肽抗氧化活性,尤指低分子量多肽易于和还原糖结合[28],与韩佳润等[29]对虾夷扇贝 (Patinopecten yessoensis) 生殖腺酶解物与核糖反应生成的MRPs的抗氧化实验的结论相似。为了获得更好的分离效果,本实验对SLH-1组继续分离纯化。

    图  3  不同超滤组分和Sephadex G-25凝胶柱层析组分的美拉德反应产物还原力和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率
    Figure  3.  Comparison of reducing power activity and DPPH free radical scavenging rate of Maillard reaction products prepared by different ultrafiltration fractions and Sephadex G-25 gel column separated fraction

    SLH-1组经葡聚糖凝胶分离出4个分离峰,分别记为SLH-1-I、SLH-1-II、SLH-1-III、SLH-1-IV (图4)。根据凝胶层析法原理可知组分SLH-1-I的分子量较大,SLH-1-IV的较小[30]。SLH-1-I组的抗氧化活性远高于其他3组,其对DPPH自由基的清除率为78.95%,还原力为0.715 (图3-b)。SLH-1-IV的抗氧化活性较差,其对 DPPH自由基的清除率为3.84%,还原力为0.198。经美拉德反应后,4个分离组的美拉德反应产物的抗氧化活性在一定程度上得到提升,其中SLH-1-I组的MRPs抗氧化活性最好,其对DPPH自由基的清除率达79.41%,还原力为0.741。肽的抗氧化活性与其分子量分布和氨基酸组成有关[31-32],一般认为小分子肽的抗氧化活性要高于大分子多肽或蛋白质,但Yu等[31]发现分子量较大的大豆多肽 (1~3 kD) 抗氧化活性较高,与本结果一致。同时美拉德反应的修饰提高了抗氧化性,可能是在加热过程中生成呋喃、还原酮、吡嗪等中间产物参与反应增强了其活性。

    图  4  Sephadex G-25 凝胶柱层析图谱
    Figure  4.  Sephadex G-25 gel column chromatography

    裂壶藻蛋白肽经美拉德反应修饰时主要是氨基酸参与反应,这可能会导致氨基酸组成发生较大变化,通过比较美拉德反应前后的氨基酸组成可以反映出各种氨基酸参与美拉德反应的程度[33-34]。美拉德反应会导致裂壶藻蛋白肽中的酪氨酸 (Tyr)、赖氨酸 (Lys)、组氨酸 (His)、精氨酸 (Arg)、色氨酸 (Trp) 等氨基酸含量显著降低 (P<0.05,表1),其中Arg和Lys含量降幅最大,分别减少了71.88%和70.56%,表明Arg和Lys是参与美拉德反应的主要氨基酸,这极有可能是因为在反应过程中,与核糖或其降解产物之间的相互作用 (交联) 大量消耗了体系中的氨基酸[21]。从美拉德反应前后的必需氨基酸含量来看,其含量由反应前的34.97%变为反应后的33.09%,变化不显著 (P>0.05),表明美拉德反应并未明显降低裂壶藻蛋白肽的营养价值。

    表  1  美拉德反应前后的氨基酸含量比较
    Table  1.  Comparison of amino acid content before and after Maillard reaction
    氨基酸种类
    Amino acid type
    含量 Content/%
    美拉德反应前
    Before Maillard reaction
    美拉德反应后
    After Maillard reaction
    天冬氨酸 Asp 10.46±0.61 11.74±0.54
    苏氨酸* Thr 5.12±0.30 5.77±0.38
    丝氨酸 Ser 4.70±0.21 4.78±0.33
    谷氨酸 Glu 20.18±2.13 24.07±2.69
    脯氨酸 Pro 4.32±0.20 6.17±0.39
    甘氨酸 Gly 6.22 ±0.31 6.76±0.27
    丙氨酸 Ala 8.64±0.42 8.75±0.33
    缬氨酸* Val 5.82±0.36 6.76±0.41
    蛋氨酸* Met 2.33±0.24 2.19±0.17
    异亮氨酸* Ile 4.24±0.23 4.78±0.37
    亮氨酸* Leu 7.08±0.44 6.96±0.30
    酪氨酸 Try 3.30±0.28 1.83±0.10
    苯丙氨酸* Phe 4.21±0.32 4.78±0.29
    赖氨酸* Lys 4.45±0.25 1.31±0.08
    组氨酸 His 1.82±0.09 1.29±0.06
    精氨酸 Arg 5.37±0.36 1.51±0.11
    色氨酸* Trp 1.72±0.16 0.54±0.04
    必需氨基酸
    Essential amino acids
    34.97±2.31 33.09±2.05
    注:*. 必需氨基酸Note: *. Essential amino acids
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    本研究采用单因素实验分别考察了还原糖种类、糖肽质量比、pH、反应温度和反应时间对SLH发生美拉德反应的影响。研究表明当参与反应的糖为核糖、糖肽质量比为1∶1、pH为9、反应温度为100 ℃、反应时间为6 h时,MRPs生成量较多,其还原力和DPPH清除率分别为1.24 (5 mg·mL−1) 和88.62% (12.5 mg·mL−1)。此外,采用超滤与葡聚糖凝胶柱对SLH-1超滤组进行分离纯化后发现SLH-1-I组的抗氧化活性最好,且该组的MRPs抗氧化活性也最高,其还原力 (2 mg·mL−1) 为0.741、DPPH自由基清除率 (5 mg·mL−1) 为79.41%。由于在美拉德反应过程中会产生呋喃、噻唑和噻吩等杂环类挥发性物质,SLH-1-I组的电子转移能力 (DPPH自由基清除活性) 和还原铁氰化钾的能力 (还原力) 均得到了提升。对比美拉德反应前后的氨基酸含量发现,美拉德反应导致了裂壶藻蛋白肽中的Tyr、Lys、His、Arg、Trp等氨基酸的含量降低,但对其必需氨基酸总含量的影响不大,未明显降低其营养价值。本研究结果可为裂壶藻渣蛋白资源的高值化利用以及抗氧化产品的开发提供一定参考。

  • 图  1   玉足海参幼体 4 个发育时期的形态

    注: a. 小耳幼体 (A期); b. 中耳幼体 (B期);c. 大耳幼体 (C期);d. 樽形幼体 (D期)。

    Figure  1.   Morphology of H. leucospilota larva at four developmental stages

    Note: a. Early auricularia (Stage A); b. Mid auricularia (Stage B); c. Late auricularia (Stage C); d. Doliolaria (Stage D).

    图  2   NR 数据库比对统计图

    Figure  2.   Comparison chart of NR database

    图  3   Unigene GO 功能注释结果

    Figure  3.   GO annotation results of unigene

    图  4   Unigene KEGG 功能注释结果

    Figure  4.   KEGG annotation results of unigene

    图  5   相邻组间差异表达基因火山图

    注:A_vs_B. B期以A期为参照基准比较;B_vs_C. C期以B期为参照基准比较;C_vs_D. D期以C期为参照基准比较。后图同此。

    Figure  5.   Volcano map of differentially expressed genes between adjacent groups

    Note: A_vs_B. Stage B was compared with Stage A; B_vs_C. Stage C was compared with Stage B; C_vs_D. Stage D was compared with Stage C. The same case in following figures.

    图  6   相邻组间差异表达基因 KEGG 通路分析

    Figure  6.   KEGG pathway analysis of differentially expressed genes between adjacent groups

    图  7   qRT-PCR 验证 RNA-seq 结果

    Figure  7.   RNA-Seq results verified by qRT-PCR

    表  1   引物信息

    Table  1   Primer information

    基因 ID    
    Gene ID    
    正向引物
    Forward primer
    反向引物
    Reverse primer
    U_57660 CACTCACGCAGAAGATGT CCAGCAATTCCAAGTTCAAT
    U_166100 CCTCATCCTTGCTGCTATT GTCACTCCAACACCAACA
    U_10254 AGTCACAGAACAGAGGTAAT CGAACGGTCCACATATCA
    U_21303 ACACCGAACACAGGAATC CCGTTAAGGAGTAAGAGTCA
    U_27749 TCATTGTTCGGATTGATTGC AACTGCTGACATTGACCAT
    U_179808 GGATGGCAAGATGAATACTG CGTCGCTATTAAGATTAGGAG
    β-Actin GTCAGGTCATCACTATCGGCAAT AGAGGTCTTTACGGATGTCAACGT
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    表  2   转录本组装结果统计分析

    Table  2   Statistics analysis of transcript assembly results

    项目类型
    Item type
    数量
    Number
    总序列数 Total sequence number 93 528
    碱基总数 Total base 287 791 031
    最长转录本长度 Maximum transcript length 9 920
    最短转录本长度 Minimum transcript length 133
    转录本平均长度 Average transcript length 3 077.06
    N50 长度 N50 length 3 608
    E90N50 长度 E90N50 length 3 575
    GC 百分比 GC percent 38.67%
    Mapped 率 Mapped percent 73.71%
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    表  3   相邻组间差异表达基因 GO 富集分析 (前 5)

    Table  3   GO enrichment analysis of differentially expressed genes between adjacent groups (Top five)

    相邻组间
    Intergroup
    GO IDGO 分类
    GO Term
    频率
    Frequency
    P
    P value
    类型
    Type
    A _vs _B GO: 0071840 细胞成分组织或生物发生
    Cellular component organization or biogenesis
    0.072 0.091 233
    GO: 0016043 细胞成分组织
    Cellular component organization
    0.068 0.303 803
    GO: 0044281 小分子代谢过程
    Small molecule metabolic process
    0.066 0.000 836 生物过程
    Biological process
    GO: 0007017 基于微管的过程
    Microtubule-based process
    0.039 0.000 702
    GO: 0019752 羧酸代谢过程
    Carboxylic acid metabolic process
    0.037 0.000 818
    GO: 0005575 细胞组分
    Cellular_component
    0.661 0.081 363
    GO: 0110165 细胞解构实体
    Cellular anatomical entity
    0.594 0.061 953
    GO: 0005576 细胞外区
    Extracellular region
    0.053 0.000 702 细胞组分
    Cellular component
    GO: 0042995 细胞投影
    Cell projection
    0.031 0.000 858
    GO: 0099080 超分子复合物
    Supramolecular complex
    0.030 0.001 038
    GO: 0043167 离子结合
    Ion binding
    0.325 0.014 108
    GO: 0016787 水解酶活性
    Hydrolase activity
    0.170 0.000 939
    GO: 0036094 小分子结合
    Small molecule binding
    0.163 0.000 962 分子功能
    Molecular function
    GO: 1901265 核苷磷酸结合
    Nucleoside phosphate binding
    0.151 0.001 825
    GO: 0000166 核苷酸结合
    Nucleotide binding
    0.151 0.001 825
    B_vs_C
    GO: 0044281 小分子代谢过程
    Small molecule metabolic process
    0.063 0.097 450
    GO: 0005975 碳水化合物代谢过程
    Carbohydrate metabolic process
    0.030 0.000 614
    GO: 0019637 有机磷代谢过程
    Organophosphate metabolic process
    0.026 0.289 465 生物过程
    Biological process
    GO: 0044283 小分子生物合成过程
    Small molecule biosynthetic process
    0.021 0.076 630
    GO: 0006091 前体代谢物和能量的产生
    Generation of precursor metabolites and energy
    0.018 0.011 235
    GO: 0005575 细胞组分
    Cellular_component
    0.676 0.001 002
    GO: 0110165 细胞解构实体
    Cellular anatomical entity
    0.597 0.085 132
    GO: 0031224 膜的内在成分
    Intrinsic component of membrane
    0.307 0.071 058 细胞组分
    Cellular component
    GO: 0016021 膜的组成部分
    Integral component of membrane
    0.306 0.087 041
    GO: 000557 6 细胞外区
    Extracellular region
    0.067 0.000 566
    GO: 0043169 阳离子结合
    Cation binding
    0.204 0.134 971
    GO: 0046872 金属离子结合
    Metal ion binding
    0.204 0.121 753
    GO: 0016491 氧化还原酶活性
    Oxidoreductase activity
    0.090 0.002 897 分子功能
    Molecular function
    GO: 0005215 转运蛋白活性
    Transporter activity
    0.075 0.029 888
    GO: 0005509 钙离子结合
    Calcium ion binding
    0.073 0.000 626
    C_ vs _D GO: 0005975 碳水化合物代谢过程
    Carbohydrate metabolic process
    0.025 0.162 444
    GO: 0044283 小分子生物合成过程
    Small molecule biosynthetic process
    0.023 0.022 217
    GO: 0007166 细胞表面受体信号通路
    Cell surface receptor signaling pathway
    0.022 0.113 132 生物过程
    Biological process
    GO: 0006790 硫化合物代谢过程
    Sulfur compound metabolic process
    0.021 0.000 184
    GO: 0032259 甲基化
    Methylation
    0.020 0.014 144
    GO: 0031224 膜的内在成分
    Intrinsic component of membrane
    0.325 0.000 333
    GO: 0016021 膜的组成部分
    Integral component of membrane
    0.325 0.000 332
    GO: 0005576 细胞外区
    Extracellular region
    0.063 0.000 185 细胞组分
    Cellular component
    GO: 0005581 胶原蛋白三聚体
    Collagen trimer
    0.031 0.000 184
    GO: 0005615 细胞外空间
    Extracellular space
    0.019 0.000 207
    GO: 0003674 分子功能
    Molecular_function
    0.820 0.000 312
    GO: 0043169 阳离子结合
    Cation binding
    0.214 0.000 417
    GO: 0046872 金属离子结合
    Metal ion binding
    0.214 0.000 382 分子功能
    Molecular function
    GO: 0140096 催化活性,作用于蛋白质
    Catalytic activity, acting on a protein
    0.113 0.020 871
    GO: 0016491 氧化还原酶活性
    Oxidoreductase activity
    0.095 0.000 247
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-18
  • 修回日期:  2023-07-17
  • 录用日期:  2023-07-20
  • 网络出版日期:  2023-08-06
  • 刊出日期:  2023-12-04

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