我国淡水育珠蚌外套膜的组织学研究

<正> 贝类形成珍珠,是贝的外套膜外表皮细胞(即壳侧表皮细胞),进入贝的体内,形成珍珠囊,再由珍珠囊分泌珍珠质而形成珍珠。由于外套膜在形成珍珠和贝壳上具有重要作用,所以研究贝的外套膜,很早就引起了研究者们的高度重视。已从各方面进行了许多的研究。如在组织学方面,日本的小林等(1938)观察到珍珠囊表皮细胞与外套膜表皮细胞在形态上有显著差异;Kawakami,I.K.(1952)作过海产的马氏珠母贝外套膜的组织学观察;Kenny(1964)进行过美国的双壳类心脏组织的培养和细胞增殖的研究;町     

合浦珠母贝热休克蛋白hsp70基因的克隆与表达分析

采用同源克隆和RT-PCR技术对合浦珠母贝(Pinctada fucata)热休克蛋白hsp70基因进行了克隆和表达分析。获得cDNA全长序列2 365 bp,其中3’非编码区域(UTR)为318 bp,5’UTR为88 bp,开放阅读框(ORF)为1 959 bp,编码652个氨基酸,分子量约为71.39 kD,理论等电点为5.22,并含有3个HSP70家族的签名序列IDLGTTYS、DLGGGTFD和EEVD。同源性分析表明,合浦珠母贝HSP70的氨基酸序列与太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)等双壳贝类的相似性高达86%以上,基于氨基酸序列的聚类分析表明,合浦珠母贝与牡蛎属种类亲缘关系最近。高温、高盐刺激后,半定量RT-PCR检测发现hsp70基因的表达明显增加,高温刺激的表达量高于高盐刺激,高温刺激组不同组织的表达量由大到小依次为鳃、消化腺、外套膜、肌肉、性腺,高盐刺激组不同组织的表达量由大到小依次为鳃、外套膜、肌肉、消化腺、性腺,表明HSP70参与了机体对刺激的应答过程。该基因的克隆为进一步深入研究合浦珠母贝的抗逆机理及其遗传改良奠定了重要基础。     

高温胁迫条件下大菱鲆肾脏转录组研究

为探索大菱鲆(Scophthalmus maximus)耐高温的分子机制,筛选耐高温相关基因,采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq-2500)分别对5个不同高温处理组的大菱鲆肾脏组织开展转录组测序,进行生物信息学分析,包括GO(基因功能注释)、SSR(简单重复序列)分析等。结果显示,通过组装得到Unigenes总数目为68525,长度范围为201~23456 bp,平均长度为1124 bp,N50长度为2316 bp。将Unigenes分别在Nr、Swissprot、KEGG、KOG、GO数据库进行序列比对及功能注释,共注释25498条,其中,Nr数据库注释到的Unigenes最多;按GO功能分类,共分为细胞组分、分子功能及生物学过程3类,包括56个功能组,其中,大量Unigenes与细胞进程、代谢过程、催化活性、生物调节、应激反应相关。将Unigenes进行pathway注释,归属于218条代谢通路,分为5类KEGG途径：代谢途径、遗传信息处理、细胞过程、环境信息和生物系统。进行转录因子分析,共检测到65类转录因子,其中,C2H2锌指蛋白家族的基因数目最多。通过对不同温度胁迫下基因表达谱结果进行分析,不同温度组之间存在着显著差异,在不同温度胁迫组中,20℃组与28℃组存在差异最大,差异基因达到4734个,其中,上调基因3386个,下调基因1348个。本研究建立了大菱鲆热应激肾脏转录组数据库,为大菱鲆高温胁迫分子机理研究提供了参考数据。     

马氏珠母贝EST微卫星的筛选

构建了马氏珠母贝的血液、足、鳃、胃、肝、心脏、外套膜、珍珠囊和感染多毛虫马氏珠母贝的血液(血感)等9个组织的cDNA文库,测序获得了6979个EST序列,从中查找到了268个重复序列,隶属于243个EST,含微卫星的EST数占EST总数的3.48%.珍珠囊cDNA文库含微卫星的序列所占比例最高,为6.16%,血感的最低,为1.65%.双碱基重复序列130个,占48.5%,(AT/AT)n类型最常见;三碱基类型的83个,占约31%,其中(AAT/ATT)n和(AAG/CTT)n较多;四碱基重复的有30个,占11.2%,(AAAT/ATTT)n占了该类型的约50%.一共能够设计151对微卫星引物,有130对可以扩增,占合成引物总数的86.09%,其中,多态性引物45对.多态性EST-SSR的筛选将为马氏珠母贝的分子遗传学研究、种质鉴定和野生资源保护等提供可靠的工具.     

马氏珠母贝IGF2BP1基因的鉴定及对矿化相关基因表达的影响

胰岛素样生长因子2结合蛋白( IGF2BPs)是一种重要的RNA代谢调控因子,涉及多个不同的生物学过程。本研究鉴定了一个马氏珠母贝IGF2BP1基因,命名为PfIGF2BP1-1,该基因cDNA全长为7348 bp,ORF长 1818 bp,编码605个氨基酸。多序列比对和系统进化分析表明,PfIGF2BP1-1有2个RRM结构域和4个KH结构域,与其他物种来源的IGF2BPs同源。实时荧光定量PCR结果显示,PfIGF2BP1-1 在马氏珠母贝的8个组织中均有表达,在肌肉组织表达最高,其次为足和外套膜组织。利用pET-32a 原核表达载体构建了含有PfIGF2BP1-1成熟多肽区的重组质粒并成功表达蛋白。在IPTG浓度为0.5 mmol/L,37 ℃培养8 h的条件下诱导表达PfIGF2BP1-1蛋白最佳。PfIGF2BP1-1蛋白刺激马氏珠母贝外套膜原代细胞,引起壳基质蛋白基因Accbp、MSI7、Nacrein的表达水平显著上升(p < 0.05),表明PfIGF2BP1-1蛋白可诱导壳矿化相关基因的表达参与马氏珠母贝的生物矿化过程。     

转录组测序研究三角帆蚌珍珠颜色相关基因

为筛选影响三角帆蚌珍珠颜色的候选基因,采用转录组测序平台Illumina Hi Seq TM2500对蚌壳珍珠层颜色为紫色和白色的三角帆蚌中央膜组织进行高通量测序。所得序列经质控、组装后比对到NR、Swiss-Prot、COG、KOG、KEGG、GO和Pfam数据库中注释,并进行差异基因聚类分析。结果显示,获得干净数据共72 800 581 bp,拼接获得了89 529个Unigene,差异表达基因2644个,其中上调表达基因1323个,下调表达基因1321个。根据GO功能分类可分为分子功能、细胞组分、生物过程等3大类50分支;根据KEGG代谢通路分析可以分为187类。对差异表达基因分析发现,部分基因与色素合成(眼黄素、黑色素、喋啶色素)及金属离子转运相关,还有6个细胞色素P450,3个细胞色素b561和1个细胞色素b560。研究表明,这些基因可能在珍珠颜色形成中发挥作用。     

3种珍珠帆的外套膜小片外表皮细胞的超微结构

用透射电子显微镜对合浦珠母贝、大珠母帆和企鹅珍珠帆的外套膜小片表皮超微结构进行比较观察、发现都是单层柱状表皮,由３类细胞构成,即柱状表皮细胞,粘液细胞和嗜酸性粒分泌细胞。     

合浦珠母贝表皮生长因子样(EGF-like)基因的克隆与表达分析

为探究表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)在合浦珠母贝幼体发育以及组织生长过程中的作用,实验通过RACE技术克隆了合浦珠母贝EGF-like基因并做了相应的表达分析。实验结果获得cDNA全长序列4 107 bp,命名为Pf-egf1,开放阅读框(ORF)702 bp,编码234个氨基酸,包含一个信号肽序列和一个跨膜结构域,功能结构域分析发现Pf-egf1具有一个EGF-like结构域,有6个半胱氨酸残基,由3个二硫键维持,是表皮生长因子家族及其相关蛋白的特征结构域,但其余序列与现有相关基因序列差异较大,推测可能是一个新的EGF-like基因。表达结果显示,Pf-egf1 mRNA在合浦珠母贝外套膜、闭壳肌、鳃、肝胰腺、珍珠囊、肠和性腺中均有表达,在肠中的表达显著高于其他组织;在合浦珠母贝幼体发育的担轮期、D型期、壳顶期、眼点期和变态期的表达呈现逐渐升高的趋势,并且其在变态期的表达量极显著地高于其他时期。上述结果表明,Pf-egf1基因可能在合浦珠母贝肠道修复和幼虫变态发育阶段起着重要作用,为进一步开展育珠与生长调控奠定了基础。     

三角帆蚌钙网蛋白基因cDNA的分子特征与表达分析

为研究淡水珍珠形成相关基因及调控机理,以三角帆蚌为研究对象,借助cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得了三角帆蚌的钙网蛋白基因(calreticulin,HcCRT) cDNA序列,该序列长1 437 bp,包含231 bp的5'非编码区(untranslated region,UTR)和615 bp 3'UTR以及591bp的开放阅读框(ORF),共编码196个氨基酸残基,包含一段由21个氨基酸组成的信号肽和一段由175个氨基酸的成熟肽,分子量约为22.4 ku,理论等电点5.01.氨基酸序列分析表明,该序列不存在跨膜结构,疏水性分析显示该蛋白整体为亲水性蛋白.氨基酸列比对分析显示,HcCRT具有保守的钙网蛋白家族结构,具有2个保守的钙网蛋白家族标签序列:KHEQNIDCGGGYLKVF和IMFGPDICG,与其他已知物种的CRT具有较高保守性,其中与斑马鱼的相似度为77％,与长牡蛎和马氏珠母贝的相似度为70％.对三角帆蚌HcCRT蛋白序列的二级结构和三级结构进行预测分析,显示该蛋白同时含螺旋和折叠.实时荧光定量PCR分析结果显示,HcCRT在外套膜、血液、鳃、斧足、肝脏、肾脏、肠和闭壳肌等8个组织中均有表达,其中在外套膜中表达量最高,血液次之,在其他组织的表达量极少.初步推测HcCRT参与了三角帆蚌珍珠形成的生物矿化过程.     

马氏珠母贝基质金属蛋白酶基因MMP-17的克隆及表达分析

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)是一种能够降解细胞外基质的蛋白水解酶。MMP-17是一种膜型基质金属蛋白酶,通过糖基磷脂酰肌醇连接于细胞表面,参与调控有机体的内环境稳定、宿主防御等多种生理过程。为研究MMP-17在马氏珠母贝免疫反应中的作用,实验运用RACE技术,克隆得到马氏珠母贝MMP-17(Pinctada martensii MMP,Pm-MMP-17)基因cDNA 全长序列,并对其序列特征及功能进行初步分析。结果显示,Pm-MMP-17基因cDNA全长2 794 bp,开放阅读框(ORF)为1 923 bp,编码640个氨基酸,5'UTR长156 bp,3'UTR长715 bp,分子量约为73.11 ku,等电点为8.98;多序列比对和系统进化树分析表明,Pm-MMP-17与其他物种的MMP具有较高的保守性,与长牡蛎的MMP-17相似性高达82%;功能结构域分析表明,Pm-MMP-17有5个高度保守的结构区域:N-末端的信号肽、前导区、催化区、铰链区和C-末端的类血红素结合蛋白区;荧光定量数据分析表明,Pm-MMP-17基因在马氏珠母贝的闭壳肌、珍珠囊、足、外套膜、血淋巴、肝胰腺、性腺、鳃等8个组织中均有表达,在血液中的表达量最高,闭壳肌和鳃次之;脂多糖(LPS)刺激后,Pm-MMP-17基因表达水平上调,12 h后达到最大值,之后又逐渐下调并恢复到正常水平。研究表明,Pm-MMP-17基因可能在马氏珠母贝的免疫反应中起着重要作用。     

Expression profiles of nine biomineralization genes and their relationship with pearl nacre thickness in the pearl oyster,Pinctada fucata martensii Dunker

Pinctada fucata martensii is an ideal animal for study of biomineralization. Although dozens of genes have been identified, the molecular mechanism of biomineralization remains still unclear. The purpose here was to discover the expression profiles of nine biomineralization genes in related tissues: mantle edge (ME), mantle centre (MC) and pearl sac (PS), and to explore the relationships between expression level and nacre thickness. The expression levels of seven genes (ACCBP, aspein, CaM, EFCBP, KRMP, nacrein and prismalin‐14) showed no significant difference between ME and MC, but were significantly higher than those in PS. The expression level of N19 was the same in ME and PS, significantly higher than that in MC. However, msi60 in ME, MC and PS showed no significant differences in expression level. In addition, the correlations of expression levels between ME, MC and PS were highly significant, indicating that there are some similar function and mechanism among the three tissues. Also the nine genes had significant correlation of expression levels between one another. Furthermore, no other genes from oysters which produced pearls of different grades showed significant difference in the expression level, except CaM in MC, which had significantly higher expression level in the medium pearl grade than in the plain nucleus grade. Moreover, the expression level of msi60 in MC of host oyster was significantly correlated with produced pearl layer thickness, suggesting that msi60 might play an important role in pearl formation and host oyster may also participate in the development of pearl.     

Species identification of <Emphasis Type="Italic">Pinctada imbricata</Emphasis> using intergenic spacer of nuclear ribosomal RNA genes and mitochondrial 16S ribosomal RNA gene regions

ABSTRACT:   For pearl production, pearl oyster seeds from foreign pearl oysters as well as hybrids between native and such foreign pearl oysters are produced in Japanese hatcheries. However, it is very difficult to identify these pearl oysters and hybrids based on morphological measurements. Thus, a molecular identification method for distinguishing Atlantic pearl oysters Pinctada imbricata from the Indian-Pacific pearl oyster group including P. martensii and P. fucata , was developed. The polymerase chain reaction (PCR) products of the partial intergenic spacer (IGS) of nuclear ribosomal RNA (rRNA) genes exhibited length polymorphism between P. imbricata (590 bp) and the other two species (427 bp). The restriction fragment length polymorphism analysis of the PCR products (PCR-RFLP) cleaved with Mse  I observed in the IGS of nuclear rRNA genes also gave different profiles between P. imbricata and the other two species. The difference in PCR-RFLP using Alu  I was also detected in the mitochondrial 16S rRNA gene regions between P. imbricata and the other two species. Thus, the method developed enables the distinction of P. imbricata from P. martensii and P. fucata .     

微胶囊饲料对马氏珠母贝育珠性能、生长基因和矿化基因表达的影响

本研究分析了自主研发的微胶囊饲料替代微藻对马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)育珠性能、生长相关基因和矿化相关基因表达的影响。共设置了3个实验组,其中,EG1组投喂亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis),EG2组投喂微胶囊饲料+亚心形扁藻,EG3组投喂微胶囊饲料。养殖170 d后,比较马氏珠母贝的育珠性能、闭壳肌生长相关基因EGFR、FGF18、GHITM和TβRI以及外套膜的中央膜和边缘膜矿化相关基因pearlin、DPT、pif177和N19的表达。结果表明:(1)各组间马氏珠母贝育珠贝的存活率、留核率不存在显著性差异(P0.05),所采收珍珠的珍珠层厚度及平均质量也不存在显著性差异(P0.05);(2)各实验组间马氏珠母贝闭壳肌中EGFR、FGF18、GHITM和TβR I的相对表达量不存在显著性差异(P0.05);(3)各实验组间马氏珠母贝中央膜中DPT和N19的相对表达量差异不显著(P0.05),EG2和EG3组pearlin的表达量显著性高于EG1组(P0.05),pif177在EG3组中的表达量显著性高于EG1和EG2组(P0.05);(4)各实验组间马氏珠母贝边缘膜中pearlin、DPT和N19的相对表达量差异不显著(P0.05),EG2和EG3组pif177的表达量显著高于EG1组(P0.05)。研究结果说明,该微胶囊饲料可以替代部分微藻进行育珠生产,为进一步研发马氏珠母贝的人工配合饲料及开展工厂化育珠积累了参考资料。     

育珠对合浦珠母贝N19和Prismalin-14基因表达水平的影响

为探讨育珠对壳基质蛋白基因表达的影响,开展了合浦珠母贝（Pinctada fucata）N19和Prismalin-14基因在育珠贝和非育珠贝中的荧光定量表达研究。结果显示,N19和Prismalin-14在育珠贝与非育珠贝的闭壳肌、肝胰脏、性腺、肠、鳃等组织中均无表达,在外套膜均有表达;N19在珍珠囊表达,而Prismalin-14则不表达。N19勺Prismalin．14在育珠贝外套膜的表达量均大于非育珠贝,表明育珠可能对某些壳基质蛋白的表达具有一定的促进作用。其中Prismalin-14在育珠贝外套膜的表达量最高（P〈0．01）,是非育珠贝外套膜Prismalin-14的1．23倍,是育珠贝外套膜N19的25．04倍,是非育珠贝外套膜N19的41．04倍,推测在珍珠贝生长过程中,对Prismalil7-14的需求量可能比N19大。N19在育珠贝珍珠囊中表达量最高（P〈0．01）,是育珠贝N19外套膜的11．58倍,是非育珠贝外套膜的18．97倍,推测在珍珠形成的过程中,对N19的需求量可能比贝壳自身生长对N19的需求量大。     

合浦珠母贝matrilin-1基因的克隆和表达分析

以合浦珠母贝(Pinctada fucata)转录组中的matrilin-1基因片段为基础,开展了matrilin-1的c DNA全长(Pfmatrilin-1)克隆和定量表达分析。Pfmatrilin-1基因c DNA全长2 036 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)1 194 bp,编码397个氨基酸,包括1个信号肽序列和2个血管性血友病因子A(von Willebrand factor A,VWA)样结构域。系统进化分析显示无脊椎动物的matrilins与脊椎动物的matrilins进化关系较远。荧光定量PCR表达分析结果显示,Pfmatrilin-1 mRNA在合浦珠母贝各个组织中均有表达,其中在血液中表达量最高(P0.05);Pfmatrilin-1从担轮幼虫期至变态期均有表达,眼点期表达量最高(P0.05),而贝类幼虫发育到眼点期就会开始附着,眼点期幼虫原壳生长停滞,次生壳形成,因此推测其可能与次生壳的形成有关。这些结果表明Pfmatrilin-1在合浦珠母贝生物矿化中发挥重要作用。     

企鹅珍珠贝和马氏珠母贝软体部脂肪酸组成

对企鹅珍珠贝和马氏珠母贝软体部脂肪进行了提取和测定。结果表明,企鹅珍珠贝和马氏珠母贝软体部脂肪含量分别为8.3%和9.6%。企鹅珍珠贝脂肪酸中DHA EPA的总含量为39.71%,比马氏珠母贝脂肪酸中DHA EPA的总含量(30.86%)高。2种珍珠贝软体部脂肪酸均具有重要的开发利用价值。     

马氏珠母贝Bcl-2-like基因克隆及其功能初探

B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma, Bcl-2)基因作为一种重要的细胞凋亡调控基因,在内源性细胞凋亡通路中发挥着重要的调控作用。实验利用c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆获得PmBcl-2-like基因cDNA全长序列,并对其序列进行生物信息学分析;利用实时定量PCR(qPCR)技术分析了PmBcl-2-like在马氏珠母贝不同组织、不同发育时期以及不同免疫刺激后的表达水平。结果显示,PmBcl-2-like cDNA全长为2 180 bp,开放阅读框长度为1 650 bp,共编码549个氨基酸,分子量为21.62 ku;结构域预测分析表明PmBcl-2-like含有Bcl-2家族典型的BH1-4结构域;多序列比对以及进化树构建结果表明,PmBcl-2-like与其他物种的相似度较高,保守性较强;荧光定量结果表明PmBcl-2-like在马氏珠母贝8个组织中均有表达,在鳃中表达量最高,其次为性腺,表达量最低为中央膜区;在胚胎期表达量较高,受精卵时期表达量最高。机体受到脂多糖(LPS)刺激后,相对表达量在24 h达到最高,72 h降到最低,最高约为最低的2.5倍;肽聚糖(PGN)刺激后,相对表达量在6 h达到最高,48 h降到最低,最高约为最低的7.28倍;聚肌胞苷酸(Poly:IC)刺激后,相对表达量在3 h达到最高,12 h降到最低,最高约为最低的6.49倍。研究表明,PmBcl-2-like可能在马氏珠母贝发育和免疫防御反应中担任着重要的角色。     

珠母贝属6个种的ITS 2分子标记研究

对珠母贝属的大珠母贝、珠母贝、白珠母贝、黑珠母贝、长耳珠母贝、黑珠母贝和合浦珠母贝6个种的内部转录间隔区2(ITS2)序列及其两侧的5.8S和28S的部分序列进行了比较分析。其中黑珠母贝的序列来自GenBank。PCR扩增片段大小为600bp左右,测序结果表明,ITS2长211～254bp,两端的5.8S和28S分别长84bp和272bp(均含引物)。序列比对分析结果表明,5.8S和28S序列高度保守,不适合于种类鉴定,而ITS2序列高度变异,270个比对位点中有146个位点发生突变,其中72个位点发生插入/缺失突变。除白珠母贝和黑珠母贝之间的遗传距离较小外,其余种类之间的遗传距离远远大于种内遗传距离。基因型分析表明,每个种具有各自特有的基因型。基因型和序列变异分析表明ITS2序列可作为珍珠贝种类鉴定的分子标记。可用于种间、杂交育种、幼体和珍珠贝肉等材料的种类鉴定与遗传分析。