地山雀与大山雀喙型差异的分子调控机制

【摘要】脊椎动物的颅面骨结构极其多变且具有物种特异性,尤其是鸟类的喙。鸟类喙型的变异被认为是“生态力”作用的产物,每个物种喙的形态对其生活方式和生存模式都至关重要。神经嵴细胞是引起喙变异的内在起源,家鸭和鹌鹑的移植实验也证明了这些细胞中包含着特异性信息。喙的组成结构中,FNP的发育是上喙变异的最直接原因,主要由BMP4、CALM1、TGFBR2、CTNNB1和DKK3的表达水平调控。喙型与其内在发育机制的关系非常微妙,相同的分子信号机制可能产生截然不同的喙型,形状相似的喙型也可能源于截然不同的分子调控机制,且各种机制相互作用。针对目前喙型调控研究类群少且只关注于基因表达水平的局限性,本文以地山雀(Parushumilis)和大山雀(Parusmajor)两种近缘物种为研究对象,采用几何形态学方法探讨喙的形态变化趋势以及适应性,继而应用新一代高通量测序技术RNA-Seq,从基因表达水平和结构变异两个层面来探索这两个近缘种截然不同喙型分化的分子调控机制。1)为了消除体重对地山雀与大山雀喙维度大小的影响,采用体重的立方根来进行标准化,线性测量数据的小提琴图分析、t检验和PCA分析显示,地山雀比大山雀具有更长且相对更尖的喙；同时结合标点法和半标点法的几何形态分析显示,地山雀比大山雀具有更加弯曲的喙；综合分析表明,喙由大山雀的短、钝和直的形态向地山雀的长、尖且弯曲的形态演变。根据地山雀与大山雀生境和行为的差异,我们推测,地山雀喙的变长和弯曲可能是适应高寒草甸环境下取食行为和掘洞行为的结果。2)为了减少假阳性基因的干扰,结合Cuffdiff2和DESeq两种方法取交集进行差异表达分析,cut-off值为P-value>0.01和|log2(foldchange)|>1,获得292个共有的差异表达基因。通过功能富集与聚类分析,最终筛选出41个可能与喙型相关的差异表达基因,其中上调基因15个,下调基因26个,分布于Wnt、TGF-β、MAPK、Calcium、OCD、Hedgehog、Notch和RAC等8个信号通路中,且包含这些通路的调控因子以及一些转录因子TFs。3)4个样本的SNP分析共检测359,748个SNP位点,外显子编码区有51,461个SNP位点,只占总数的14.305%,其中非同义替换位点15,371个,同义替换位点35,168个,具有非同义替换位点的基因共3,963个。Codeml和MYN法共计算出205个基因的Ka/Ks值大于1。功能富集后获得26个可能与喙型相关的正选择基因,分布于Wnt、TGF-β、MAPK、Calcium、Hedgehog、Notch和RAC等7个信号通路中,以及包含一些在发育过程中调控运动器官形态的基因。26个差异表达基因与12个正选择基因的蛋白互作关系表明,PDGFRA、PDGFC、PLCG1和GLI2的结构变异调控信号通路MAPK、OCD、Wnt和转录因子的表达水平,从而调控地山雀和大山雀特异性的喙型。FGF17、FGF13、OTX2、DLX2、SOX1/2、ASCL1、FOXG1、IRX6等上调基因调控喙变得更长且弯曲度增加；WNT5A、WIF1、FRZB、PRICKLE1、CALM3、ADCY2、NFATC1、ITGB3、BLNK、ZEB2和MEOX2等下调基因调控喙变得更短且更直。
【作者】程亚林；
【导师】雷富民；
【作者基本信息】安徽大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】地山雀；大山雀；喙型；RNA-Seq；调控机制；

【参考文献】
[1]孙晚霞.银纳米结构/氧化石墨烯复合材料的制备及其电催化性能的研究[D].北京化工大学,化学,2013,硕士.
[2]杨德珩.实芯光学参考腔及单模He-Ne激光器稳频系统特性研究[D].华东师范大学,光学,2013,硕士.
[3]刘晓.体育院校“艺术体育编导”人才培养的探索性研究[D].山东体育学院,体育教育训练学,2012,硕士.
[4]洪淼.论刑事司法审判中利益衡量的正确适用与制度完善[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[5]刘建军.循环对称结构的有限元分析[D].西北工业大学,机械电子工程,2004,硕士.
[6]王丹,路日亮.中国城镇化进程中的生态问题探析[J].求实,2014,05:58-62.
[7]黄克琴,杨节,陈和铁.冷连轧机张力调厚和压下调厚范围分析[J].冶金自动化,1987,05:48-51.
[8]方琳.泰国汉语教学中“语文并进”和“语文分开”教学模式实验报告[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[9]焦景民,付开忠,佘广夫,张芮,孙黎鸿,蔡少华,王登刚,雷洪刚,宋敏,李国涛.攀钢1450mm热连轧机自动宽度控制(AWC)技术[J].冶金自动化,2006,03:29-33.
[10]李芳.广州阳光国际旅行社导游人员绩效考核改进研究[D].湖南大学,工商管理,2011,硕士.
[11]何柳.欧盟反倾销调查中非市场经济地位问题研究[D].中国政法大学,比较法学,2013,硕士.
[12]杨柳.微生物复合驱菌种筛选及驱油效果评价[D].东北石油大学,油气田开发工程,2013,硕士.
[13]熊宇.快递呼叫中心排队模块分析与优化[D].湖南大学,软件工程,2013,硕士.
[14]傅庆玲.基础有机化学品国际贸易与环境影响转移研究[D].清华大学,环境科学与工程,2013,硕士.
[15]李震.地方环境保护执法难题与对策研究[D].天津大学,公共管理,2013,硕士.
[16]董弘毅.定额管理在Q烟草商业物流中的应用研究[D].华侨大学,工商管理,2013,硕士.
[17]杨微.上海市企业年金适度缴费率的研究[D].上海工程技术大学,社会保障,2010,硕士.
[18]段舒展.柴油机可靠性增长流程及加速寿命试验[D].上海交通大学,动力工程（专业学位）,2013,硕士.
[19]孙德文.玻璃断裂电和摩擦电实验研究[D].兰州大学,工程力学,2013,硕士.
[20]安永成,李泰桢.“创维”牌系列彩色电视机的设计特点[J].今日电子.1994(05)
[21]汪小姣.CLL-1在急性髓系白血病中的表达及其临床意义[D].郑州大学,内科学,2013,硕士.
[22]孙林,熊伟,管伟,王彦辉,徐丽宏.华北落叶松树体储水利用及其对土壤水分和潜在蒸散的响应:基于模型模拟的分析[J].植物生态学报,2011,04:411-421.
[23]许炯燊.现代温泉度假酒店功能构建与规划设计研究[D].湖南大学,建筑学,2013,硕士.
[24]连飞飞.钢桁架悬索桥静力分析及加劲梁吊装方案研究[D].大连理工大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[25]李梅芳.环保维权型群体性事件及其治理研究[D].湖南师范大学,政治学理论,2013,硕士.
[26]李文举.油膜附水滴绿色切削液雾化机理仿真及其切削性能试验研究[D].中北大学,机械工程,2014,硕士.
[27]陈雁.可见光遥感图像分割与提取研究[D].中国科学技术大学,2010.
[28]樊菲菲.光力振子与原子间量子纠缠和振子压缩的研究[D].华中师范大学,光学,2014,硕士.
[29]黄越球.臭氧氧化法合成洋茉莉醛的研究[D].浙江大学,化学工程,2003,硕士.
[30]秦毅.文化产业发展中文化认同研究[D].内蒙古大学,行政管理,2013,硕士.
[31]海旭.杜亚泉编撰自然科教科书的思想与实践[D].沈阳师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[32]孙春芳.基层法院审判监督工作实证研究[D].内蒙古大学,法律,2014,硕士.
[33]李亮.农村社区养老的模式建构探析[D].长春工业大学,社会学,2013,硕士.
[34]本刊编辑部.第八届世界石油会议简讯[J].石油地球物理勘探,1972,06:85-87.
[35]邢力仁.沁水盆地柿庄南区块煤层气有利储层预测[D].中国地质大学（北京）,石油与天然气工程,2014,硕士.
[36]袁晶.HPS融入高中物理教学的理论和实践研究[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[37]薛文科.企业人力资源管理系统设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[38]钟丽雪.GD农发行非物质激励作用下知识员工忠诚度研究[D].广东财经大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[39]王飞.潜流带氮素迁移转化过程的影响因素研究[D].吉林大学,环境工程（专业学位）,2013,硕士.
[40]张达.添加Ca元素对Mg-Nd合金时效硬化行为影响的研究[D].重庆大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[41]刘清秀.税收信用问题研究[D].河北大学,世界经济,2003,硕士.
[42]王辉.频率跟踪、恒功率超声波清洗机的研究与实现[D].河北农业大学,农业机械化工程,2004,硕士.
[43]王书婕.硫碘循环制氢系统流程模拟及本生反应试验研究[D].浙江大学,热能工程,2013,硕士.
[44]皮邵辉.基于RFID技术的冷链物流温控系统研究[D].长安大学,载运工具运用工程,2013,硕士.
[45]产思维.安徽濉溪县三铺地区矽卡岩型铁铜金矿成矿规律及找矿方向[D].中国地质大学（北京）,矿产普查与勘探,2013,硕士.
[46]刘庆珍.基于粗糙集理论和人工神经网络的电力电子电路故障诊断的研究[D].福州大学,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[47]杨红.拓扑绝缘体中的自旋劈裂[D].湘潭大学,2013.
[48]曹宇.碳纳米复合材料的制备与物性分析[D].浙江师范大学,2012.
[49]姚政.疗伤之旅：拉里·麦克穆特雷的《已故的小孩》[D].四川外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[50]吕睿.结合市场定位分析研究高层住宅套型设计[D].西安建筑科技大学,建筑设计与理论,2004,硕士.