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狼蜘蛛的大脑转录组,Schizocosa Ocreata

摘要

目标

蛛形纲动物具有迷人而独特的生物学特性,尤其是在性别差异和行为方面的问题上,这为在这一群体中发展强大的新兴模型创造了潜力。基因组技术的最新进展为非模式生物基因组研究的广度的显著增加铺平了道路。比较转录组学是一个正在发展的研究领域。当模型生物的系统发育关系已知时,比较基因组研究为同源基因和通路的分析提供了背景。本研究的目的是通过生成转录组并分析基因表达,为真节肢动物pyhlum Euarthropoda非模式生物狼蛛大脑性别差异的比较转录组学研究奠定基础。

数据描述

为了检查性差异基因表达,进行短读数转录物测序和de novo转录组组件。信使RNA与男性和女性亚地区的脑组织和成熟的狼蜘蛛(Schizocosa Ocreata).原始数据包括两性两个不同生命阶段的序列。对这些数据的计算分析包括从头转录组组装和差异表达分析。样本特异性和组合转录组、基因注释和差异表达结果在本数据注释中描述,并可从公共数据库获得。

目标

包括蜘蛛在内的蛛形纲动物具有多样而独特的生殖行为,包括性同类相食和雌性攻击,交配伤害,以及在形态和颜色上具有两性异型的精心求爱[123.45].植树体基因组资源的发展将允许不仅在基因组生物学中的关键比较,而且还允许在进化中和性生物学中进行性能。其他节肢动物课程中的蛛网和模型生物之间的比较研究可以提供更广泛的推论,超出了模型生物中学到的东西。例如,在果蝇中熟练地研究了连结伤口,雄腿装饰和精心求职,并且植物基因组比较研究可以揭示平行或分歧的机制[678910.11.12.13.14.15.].

最近可用的几种蛛网基因组和转录om,包括蜘蛛,螨虫和蝎子的转录瘤[16.17.18.].鉴于蜘蛛具有独特的性别行为,并且在开发阿拉氏基因组学时正在进行进展,我们的目标是使用来自狼蛛的男性和女性的mRNA产生转录om和基因表达数据,Schizocosa Ocreata.对狼蜘蛛在形态和行为上的性二型性的研究揭示了与教科书上的性二型性的有趣相似之处。19.20.21.22.23.24.25.].这些数据对于研究节肢动物大脑和行为的性别差异具有重要意义。

数据描述

从未成熟的脑样品(IMM;亚草地)和成熟(MAT;成人)男性和女性的mRNA分离mRNASchizocosa Ocreata,收集在内布拉斯加州兰开斯特县(见详细方法:NCBI基因表达综合[GEO]系列加入号GSE168766)。用从源自各个脑样本的mRNA产生的文库进行Illumina成对序列测序,每个性别/阶段的三次重复(数据集1; NCBI SRA:SRP302932)。处理序列读取以去除指数和低质量序列;提供质量评估(数据文件1;表1;GEO GSE168766)。

表1数据文件/数据集的概述

使用三位一体对每个样品进行转录体组件,然后进行CAP3 [26.27.].使用CAP3组装组合所有单独组件的共有转录组。根据从核心真核生基因映射方法(CEGMA)鉴定的保守蛋白质编码基因的数量和通用单拷贝正轨(BUSCO)节肢动物数据库的基准组(数据文件2;Geo GSE168766)[28.29.30.].CEGMA和BUSCO对齐都使用基本的本地对准搜索(BLAST)实用程序,默认阈值e-value为1E-20 [31.].在共识组件中,确定了99%的塞马和95%的Busco基因,展示了高集装质量。为了促进这种工作流程,开发了转录组流量(TFlow)管道(Python 2.7; Zenodo;数据文件6)。过滤每个单独的组装以去除污染物序列并上传到NCBI转录组霰弹枪组件(TSA)数据库(数据集2-11;表1).

通过转码器V5.3.0提取来自共识组件的推定蛋白质编码序列[32.].编码序列使用三辛酸地注释[33.[将编码序列(CDS)和预测的蛋白质序列对准几个数据库,包括UNIPROT(2018年10月),NCBI NR和Flybase黑腹果蝇V6.23草案基因组(数据文件3; Geo GSE168766)。这些对准用于鉴定蛋白质(PFAM)结构域,基因本体(GO)和基因和基因组(KEGG)标识符的京都百科全书[34.35.36.37.38.39.].

将注释的编码序列基于通过全VS-所有BLASTN分析确定的序列相似性,在ZENODO上归档(数据文件7)。除去鉴定为污染物的序列并将CDS序列上载到TSA数据库(数据集12:TSA GizQ000000)。为了分析差异表达,读取与共有CDS序列对齐并分配给基因簇,表达估计为每种基因的读数(数据文件4; Geo GSE168766)。使用挖掘机轮式对准器(BWA-MEM,版本0.6.1-R104)进行读取对齐[4041.].使用默认(M值修剪平均值,TMM)归一化的默认(修剪3.1.2)中的Linear模型适用于Edger(版本3.1.2)的GLMLRT函数[42.43.44.].似然比检验构建了以下数据的比较:(1)未成熟与成熟成人数据的性别差异;(2)所有未成熟数据vs所有成年数据;(3)各阶段男女数据;(4)所有男性和所有女性的数据来自两个阶段。计算出的日志fold-change (logFC)、每百万日志计数(logCPM)、似然比(LR)、p值和错误发现率(FDR)调整后的p值被报告(数据文件5;GEO GSE168766)。r脚本已经在Zenodo上存档(数据文件8)。

限制

在读取处理和质量评估之后,由于低序列覆盖率,从进一步的分析中排除了两个文库(未成熟的女性1和成年男性1)。这限制了检测相应比较中差异表达的力量。通过在将来的工作中通过长读取测序数据耦合这些数据,可以改善转录om的质量。自本研究完成以来,已停止了CEGMA注释数据库。TFlow软件包是在Python2.7中编程语言开发的,这些语言不再积极支持。Python2.7的归档版本可用于执行TFLOW,或者可以使用Python版本-更新包执行该软件将此软件转换为当前支持的Python版本。

数据和材料的可用性

在访问号码SRP302932下的NCBI SRA数据库上可以自由且公开地访问此数据说明中的数据(https://identifiers.org/ncbi/insdc.sra:SRP302932);BIOPROJECT加入号码下的NCBI TSA数据库PRJNA694130(https://idtifiers.org/bioproject:prjna694130.;完整的加入表1);和登录号GSE168766下的NCBI GEO数据库(https://identifiers.org/geo:GSE168766)[45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.].用于转录组合组件和质量评估的计算管道通过DOI下的Zenodo获得:https://doi.org/10.5281/zenodo.381747558.].用于聚类和差异表达分析的脚本可通过DOI下的Zenodo获得:https://doi.org/10.5281/zenodo.433073859.].请参见表1和参考[45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.]有关详细信息和链接数据。

缩写

CEGMA:

核心真核基因映射方法

车身:

普遍单拷贝原子的基准套装

爆破:

基本的局部比对搜索工具

BWA:

burrows - wheeler对准器

CD:

编码序列

罗斯福:

错误发现率

走:

基因本体论

地理:

基因表达综合

IMM:

不成熟

KEGG:

Kyoto基因和基因组的百科全书

logCPM:

日志计数 - 每百万

logFC:

日志叠化

LR:

可能性比率

垫:

成熟

信使rna:

信使RNA

NCBI:

国家生物技术信息中心

包含了:

蛋白家族

TMM:

m值的裁剪平均值

RNA-SEQ:

RNA测序

TSA:

转录组霰弹枪组装

SRA:

顺序读取存档

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下载参考

致谢

我们感谢Gary Tyson教授在佛罗里达州立大学的计算机科学中支持DS。

资金

本研究得到了佛罗里达州立医学院(授予MNA)和国家科学基金会(NSF) 1751296资助(授予RMG)的研究启动资金的支持。

作者信息

隶属关系

作者

贡献

该项目被MNA构思。JD通过MR利用由eh设计的协议收集的脑组织进行了illumina测序文库。DS和PLC开发了利用并执行计算分析的软件。CAC创建了聚类分析。DS,PLC,RMG和MNA执行了数据解释和稿件写作。所有作者都提供了知识反馈,并审核了稿件提交。所有作者阅读并认可的终稿。

通讯作者

对应到Michelle N. Arbeitman

伦理宣言

伦理批准并同意参与

不适用。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

作者声明没有竞争利益。

附加信息

出版商的注意事项

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Stribling, D., Chang, p.l., Dalton, J.E.等等。狼蜘蛛的大脑转录组,Schizocosa OcreataBMC RES笔记14,236(2021)。https://doi.org/10.1186/s13104-021-05648-y

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关键词

  • Schizocosa Ocreata
  • 狼蜘蛛
  • 基因表达
  • 转录om.
  • 性别二形态
  • Sex-differential基因表达
  • 性偏见表达
  • 脑和中枢神经系统
  • de novo转录组组件