转录组测序揭示棘胸蛙棘刺季节性变化的分子机制

棘胸蛙(Quasipaa spinosa)作为我国特有的经济两栖动物,兼具食用和药用价值.雄性棘胸蛙胸部的棘刺作为蛙类的性二态特征,对于提高抱对成功率有着重要意义,同时也是棘蛙类群的重要鉴别特征,对其产生和变化的分子机制研究,有助于阐明两栖动物棘蛙类群的系统进化关系.为了探究棘胸蛙棘刺季节性变化的分子机制,并挖掘棘刺形成的相关功能基因,本研究对雄性棘胸蛙繁殖期和繁殖后期胸部皮肤以及繁殖期腹部皮肤3组样本进行了高通量转录组测序,结果共获得100312条Unigenes,进行注释后发现多种角质化蛋白基因在繁殖期雄性棘胸蛙的胸部皮肤中表达量显著升高.在繁殖期与繁殖后期胸部棘刺皮肤的差异表达基因(differentially expressd genes,DEGs)中含有与细胞凋亡、细胞增殖、性激素合成等相关的基因,KEGG通路富集分析显示,多个差异表达基因富集于皮肤角质层胞间脂质代谢相关通路中.推测繁殖期角蛋白基因表达增加是棘刺形成的主要原因之一,皮肤角质层中的脂类物质合成减少以及细胞增殖减慢会促使棘刺形态变小.另外,性激素合成相关的基因在繁殖期到繁殖后期中表达减少,说明棘胸蛙棘刺的季节性变化可能受激素变化的调节.通过qPCR技术验证15个差异表达基因,结果表明转录组结果可靠.本研究阐明了棘胸蛙棘刺形成和季节性变化的分子机制,研究结果为棘蛙类群分类提供依据,相关候选基因和代谢通路为其他脊椎动物皮肤衍生物的季节性变化和性二态特征的分子机制研究提供参考.