4種類の性腺組織の比較トランスクリプトーム解析

Comparative transcriptome analysis on four types of gonadal tissues of blotched snakehead (Channa maculata).

• Mi Ou
• Kunci Chen
• Dandan Gao
• Yanduo Wu
• Zhen Chen
• Qing Luo
• Haiyang Liu
• Jian Zhao

抄録

中国では経済的に重要な淡水魚であり、オスはメスよりもはるかに早く成長する。性分化と生殖腺発生の分子機構を明らかにするために、生後6ヶ月の正常XX雌（XX-F）、正常XY雄（XY-M）、XY性反転雌（XY-F）、YY超雄（YY-M）の生殖腺における性関連遺伝子と経路をRNA-Sequencingにより同定した。解析の結果、XY-MやYY-Mとは異なるXY-FやXX-Fでは多くの差異発現遺伝子（DEG）が同様の発現パターンを示しており、qRT-PCRにより、XY-MやYY-Mの精巣ではAmh、Dmrt1、Sox9が比較的高発現であることが示された。Amhを例にとると、XX-Fでは1.0倍、XY-Fでは2.1倍、XY-Mでは36.1倍、YY-Mでは26.0倍の相対的な倍数変化があった。Cyp19a1a、Figla、Foxl2は、XX-FとXY-Fの卵巣で高い発現を示した。Figlaを例にとると、XX-Fでは557倍、XY-Fでは304.5倍、XY-Mでは5.6倍、YY-Mでは4.4倍の相対的な変化がありました。KEGG解析により、性分化、ステロイドホルモン合成、成長などに関連する経路に多くのDEGが分布していることが明らかになった。また、qRT-PCRによる相対発現量の有意な変化と傾向は、RNA-Sequencingによる発現量と一致していた。スネークヘッドのトランスクリプトームが体系的かつ統合的に調査されたのは、これが初めてである。性分化、生殖腺の発達、成長二型に関与する候補遺伝子を大量に同定した。本研究は、性分化や成長二型を理解するための有用なリソースを提供し、養殖におけるスネークヘッドの単性生産を支援する可能性を秘めています。

Blotched snakehead (Channa maculata) is an economically important freshwater fish in China, of which males grow much faster than females. To illuminate the molecular mechanism of sex differentiation and gonad development, RNA-Sequencing was performed to identify sex-related genes and pathway in gonads of 6-month-old normal XX females (XX-F), normal XY males (XY-M), XY sex reversal females (XY-F) and YY super-males (YY-M). The analysis showed that many differentially expressed genes (DEGs) had similar expression patterns in XY-F and XX-F, which were different from XY-M and YY-M. qRT-PCR indicated that Amh, Dmrt1, and Sox9 had relatively high expression in testes of XY-M and YY-M. Taking Amh as an example, there was a relative fold change of 1.0 in XX-F, 2.1 fold change in XY-F, 36.1 fold change in XY-M, and 26.0 fold change in YY-M. Cyp19a1a, Figla, and Foxl2 were highly expressive in ovaries of XX-F and XY-F. Taking Figla as an example, there was a relative fold change of 557 in XX-F, 304.5 fold change in XY-F, 5.6 fold change in XY-M, and 4.4 fold change in YY-M. KEGG analysis revealed many DEGs distributed in pathways related to sex differentiation, steroid hormone synthesis and growth, etc. Significant variation and trends in relative expression levels tested by qRT-PCR were consistent with those recorded by RNA-Sequencing. This is the first time that transcriptome of snakehead has been investigated systematically and in an integrated way. Large quantities of candidate genes involved in sex differentiation, gonad development and growth dimorphism were identified. The study provides useful resources for understanding sex differentiation and growth dimorphism, potentially assisting mono-sex production of snakehead in aquaculture.

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