刺参呼吸树抗氧化防御酶类基因在夏眠期的表达特征

以夏眠刺参呼吸树为研究材料,研究了刺参抗氧化防御酶类的基因表达特征,共获得夏眠刺参的5个基因片段序列:铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)、过氧化物还原酶5(PRDX5)及过氧化物还原酶6(PRDX6),完成基因序列初步分析;利用荧光定量PCR技术,以NDUFA13 (NADH dehydrogenase［ubiquinone］1 alpha subcomplex subunit 13)和 ACTB (beta actin)基因为多内参,定量分析实验各阶段刺参抗氧化防御酶类基因表达量。结果表明,刺参抗氧化酶类基因与近、远源物种同源性均较高;现场调查实验结果显示,相对5月非夏眠刺参样品,8月夏眠刺参呼吸树组织Cu/ZnSOD及PRDX5基因表达上调,CAT及PHGPx基因表达量均出现显著下降。温度诱导夏眠实验证实Cu/ZnSOD基因在实验第0天表达量显著上升至2.01倍,并一直保持较高水平;CAT基因表达在实验第0天下调,第5天时出现上调,而在第10天和40天表达量均出现显著下降;PHGPX基因表达实验期间均出现显著下调,在第40天时降到最低,为0.34倍;PRDX5基因表达在实验第0天出现显著上调至1.55倍,第5天回落后呈现上升,于第40天达到高值1.91倍;PRDX6基因表达在实验第10、20天出现显著下调。     

Cd对凡纳滨对虾血细胞活性氧含量(ROS)、细胞凋亡率及应激反应基因表达的影响

为探讨镉(Cd)对虾类血细胞的免疫毒性, 以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)为研究对象, 设置 0 mg/L 对照组和 10.5 mg/L Cd 处理组, 利用流式细胞仪检测血细胞中的活性氧含量(ROS)和细胞凋亡率, 并利用实时荧光定量 PCR 技术检测血细胞中抗氧化酶(Cu-Zn SOD、CAT 和 GPx)、金属硫蛋白(MT)、热休克蛋白(HSP60、HSP70 和 HSP90)以及 caspase-3 基因的表达量变化。结果显示, 与对照组相比, Cd 胁迫导致血细胞 ROS 含量在胁迫后 3~48 h 极显著升高(P<0.01), 在 24 h 达到最大值; 细胞凋亡率在 3 h 达到最大值 87.99 %(P<0.01), 在 12~48 h 显著升高 (P<0.05); Cu-Zn SOD 和 HSP60 基因表达水平分别在 3~48 h 和 12~48 h 显著升高(P<0.05); GPx 基因表达量在 12 h 和 48 h 显著上调(P<0.05); CAT、MT、HSP60 和 HSP90 的基因表达水平在胁迫 3 h 显著下降(P<0.05), 在胁迫后期显著升高(P<0.05); HSP70 表达量在 3~24 h 无显著变化(P>0.05), 在 48 h 显著上升(P<0.05); caspase-3 基因表达水平在 12~24 h 显著上升(P<0.05)。综上所述, Cd 诱导血细胞产生过量 ROS, 影响应激反应基因的表达水平, 最终促进细胞凋亡。     

低盐胁迫对刺参 4 个盐度调节相关基因表达丰度的影响

从刺参(Apostichopus japonicus)低盐转录组数据库中选取与应激(热休克蛋白70基因)和离子传递(甘氨酸转运蛋白基因、锌转运蛋白基因、神经乙酰胆碱受体基因)相关的4个差异表达基因,利用qRT-PCR技术分析这4个基因在不同组织中的表达水平及低盐对其表达丰度的影响.结果表明甘氨酸转运蛋白基因在刺参呼吸树中表达水平最高,肠次之,体腔液表达较低;锌指蛋白基因和神经乙酰胆碱受体基因均在体腔液中表达最高,肠次之,在呼吸树中不表达;热休克蛋白70基因在体腔液中表达量最高,其次是呼吸树和肠组织.低盐胁迫下这4种基因的表达量均随着胁迫时间的延长呈波动性增减,其中甘氨酸转运蛋白在体腔液中的表达低于正常表达水平,在胁迫后3h时达到最低表达量.神经乙酰胆碱受体基因除在体腔液中48 h出现明显的上调外,在体腔液其他时间点和肠组织中处于下调表达状态.低盐胁迫下这4个基因表达丰度的变化,说明这些基因或作为功能蛋白直接参与机体的代谢调节,或作为调控蛋白调节胁迫功能蛋白的表达和活性来提高刺参对低盐胁迫的耐受能力.研究结果可为刺参盐度调节适应机制的研究奠定基础.     

刺参主要卵黄蛋白MYP1、MYP2在不同幼体发育阶段、成体组织及温度胁迫条件下的相对定量表达

为探讨温度胁迫对刺参基因表达的影响,从已构建的刺参耐寒基因筛选cDNA文库中选取差异基因主要卵黄蛋白(major yolk protein,MYP):MYP1和MYP2,利用实时荧光定量PCR研究了其在刺参胚胎发生和个体发育9个阶段(受精卵、囊胚期、原肠期、小耳状幼体、中耳幼体、大耳幼体、樽形幼体、五触手幼体和稚参)、成体7种组织(呼吸树、体腔液、肠、纵肌、体壁、雄性性腺和雌性性腺)、长时温度胁迫(20℃、4℃,30 d)和低温短时胁迫(7℃、4℃、1℃、-2℃,12 h)成体肠组织中的表达量。结果发现,MYP1和MYP2表达模式基本相同:(1)在胚胎发育阶段樽形幼体时期开始表达,随后的阶段持续表达,到稚参阶段表达量最高;(2)在7种组织中,肠中的表达量最高,在体腔液中基本不表达,其余组织中均有表达;(3)在长时(30 d)温度胁迫下,肠组织中MYP表达量由高到低依次为4℃、12℃、20℃,且在4℃的表达量为20℃的6倍左右;(4)在低温短时胁迫(1℃、-2℃,12 h)条件下,肠组织中MYP表达量受到显著抑制,约为常温条件下的一半。研究表明,MYP在刺参胚胎发育的樽形幼体阶段开始合成,成体合成部位主要为肠,水温过低会抑制其表达。     

中国明对虾NHE3基因克隆及其在pH胁迫下的表达

为研究钠/氢交换体(Na+/H+-exchanger,NHE)在中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)响应pH胁迫过程中发挥的作用,首先采用静水毒性实验方法确定了中国明对虾酸碱半致死pH,然后利用RACE技术克隆了中国明对虾Na+/H+-exchanger isoform 3(命名为FcNHE3)基因,并通过荧光定量PCR及RNA干扰技术分析了其在pH胁迫下的表达特征及功能。结果显示,72 h酸性半致死pH和碱性半致死pH分别为5.2和9.1。克隆获得FcNHE3基因(Gen Bank:MF373587)cDNA序列全长3508 bp,开放阅读框2805 bp,编码934个氨基酸,具有信号肽和12个跨膜结构域;蛋白同源分析发现,FcNHE3与青蟹(Carcinus maenas)同源性最高,达到74%;系统进化分析显示,FcNHE3与三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)和青蟹亲缘关系最近。荧光定量PCR分析表明,FcNHE3基因在鳃组织中表达量显著高于其他组织(P0.05);酸性半致死pH(pH 5.2)胁迫下,FcNHE3基因在整个胁迫过程中显著上调表达(P0.05);碱性半致死pH(pH 9.1)胁迫下,FcNHE3基因在前48 h显著下调表达(P0.05),12 h表达量最低,仅在72 h出现上调表达。RNA干扰后,FcNHE3基因表达受到抑制,pH 5.2胁迫下对虾存活率相比对照组显著下降。研究表明相较于高pH胁迫,FcNHE3基因在中国明对虾响应低pH胁迫过程中可能发挥更重要的调节作用。     

急性氨氮暴露对大弹涂鱼炎性反应相关基因表达的影响

为研究急性氨氮胁迫对大弹涂鱼炎性反应相关基因表达的影响,实验挑选初始体质量为(15.14±0.05) g的健康大弹涂鱼幼鱼180尾,进行96 h的急性氨氮胁迫实验。结果显示,大弹涂鱼96 h氨氮半致死浓度为8.99 mg/L总氨氮(0.11 mg/L非离子氨,T-AN);氨氮胁迫后TNF基因的mRNA表达量分别于12和96 h时显著上调,96 h时表达量达到0 h时的2倍;IL-1基因的mRNA表达量12 h时显著上调,为0 h时表达量的6倍;氨氮胁迫后IL-6基因的mRNA表达量分别于12和96 h时显著上调,表达量达到0 h时的1.5倍;氨氮胁迫后IL-8基因的mRNA表达量在24 h时出现显著下调。研究表明,大弹涂鱼96 h氨氮半致死浓度为8.99 mg/L总氨氮;半致死浓度的氨氮胁迫48 h后,TNF、IL-1、IL-6和IL-8基因的mRNA表达量持续升高,推测过度炎性应激可能是导致鱼类氨中毒死亡的原因之一。     

pH、氨氮胁迫对中国对虾HSP90基因表达的影响

研究了pH、氨氮胁迫对中国对虾Fenneropenaeus chinensis血细胞、肝胰腺、鳃和肌肉组织HSP90基因时空表达的影响.分别将中国对虾暴露于pH7.0、9.0的水体中148h和不同氨氮浓度的水体中96h,结果表明,pH（7.0,9.0）胁迫条件下中国对虾鳃、肌肉和血细胞HSP90基因表达均上调,肝胰腺HSP90基因表达对两种pH胁迫差异明显：pH7.0胁迫条件下,HSP90基因表达3h达峰值后明显降低;pH 9.0胁迫时,HSP90基因表达水平逐渐升高,整个胁迫过程中均显著高于对照组（P＜0.05）,说明中国对虾肝胰腺组织是高pH胁迫的响应器官.6mg/L氨氮浓度组鳃和肌肉组织HSP90基因表达水平24h达最高值,分别为对照组的5.46和1.55倍;各胁迫组肝胰腺和血细胞HSP90基因表达水平分别于6h和48h达到最高值,为对照组的1.33～2.08倍和2.20～5.45倍.肝胰腺组织对氨氮胁迫表现敏感,短时间内（6h）通过上调HSP90基因表达水平保护细胞;鳃组织HSP90基因表达波动范围最大,说明鳃组织需要更高表达量的HSP90保护细胞.当氨氮浓度持续48～96h维持在2～6mg/L,各组织HSP90基因表达水平显著降低.     

三疣梭子蟹PtDNMT1基因的克隆及其 在低盐适应中的表达分析

甲基转移酶是维持基因组甲基化状态的重要基因,本研究利用SMART-RACE技术克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)甲基转移酶基因(PtDNMT1)。PtDNMT1基因cDNA序列全长5919 bp,包括4832 bp的开放阅读框,编码1610个氨基酸,预测分子量为148.15 kDa,理论等电点为4.68。结构预测发现,Pt DNMT1有2个特殊的结构域,分别是锌指结构域(zf-CXXC)和甲基转移酶家族特有的Dcm结构域。进化树分析显示,PtDNMT1基因与昆虫类的DNMT基因聚为一支。组织表达分析发现,PtDNMT1基因在肝胰腺、鳃、卵巢、肌肉、胃、心脏、血液中均有表达,其中在肝胰腺中表达最高,卵巢和鳃次之。进一步研究了低盐胁迫后PtDNMT1基因在鳃、肝胰腺和肌肉组织中的表达变化规律为胁迫6 h时鳃组织中PtDNMT1基因的表达即达到峰值(5.3倍),并一直持续到12 h (4倍),随后逐步下降,在72 h时仍显著高于对照组(2.3倍);PtDNMT1基因在肝胰腺中的表达规律类似于鳃,然而其达到峰值的时间稍晚于鳃(24 h),且上调倍数高于鳃(8倍);低盐胁迫后Pt DNMT1基因在肌肉中的表达最初呈现下调趋势,之后(24h)上调表达至峰值(2.2倍),且一直上调表达至72 h。本研究首次克隆了PtDNMT1基因,根据其在各组织中的表达分布特征以及盐度胁迫后的表达变化情况,推测DNA甲基化在三疣梭子蟹低盐适应中发挥了重要作用。     

镉胁迫对凡纳滨对虾血细胞基因表达的影响

为探讨镉(Cd)胁迫下凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)血细胞的分子响应,以不同浓度的Cd2+(0,0.5 mg/L和5 mg/L)进行胁迫,于不同胁迫时间取血淋巴,测定血细胞中Trx 2、Grx 2、Grx 3和MGST 3的基因表达量变化。结果显示,Trx 2、Grx 3和MGST 3表达量在胁迫的中后期显著上调,Grx 2表达量在5 mg/L Cd2+胁迫6 h开始即有显著的升高,并持续至48 h。结果表明在Cd胁迫作用下,对虾血细胞中上调这四个氧化还原与抗氧化相关基因的表达水平,以进行胁迫防御;Grx 2对Cd胁迫较为敏感,在整个胁迫过程发挥作用,Trx 2、Grx 3和MGST 3主要在胁迫的中后期发挥作用;基因的表达响应具有一定浓度效应。     

高温胁迫对仿刺参抗氧化酶等指标的影响

在15、18、21、24、27、30℃水温下,分别制备仿刺参福建连江群体和辽宁大连群体的体腔和内脏团提取液,测定超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶活力及丙二醛含量。试验结果显示,仿刺参连江群体内脏团提取液超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和乳酸脱氢酶活力最大时的水温比大连群体分别提高了3~9℃;高温(24、27、30℃)胁迫下,连江群体体腔和内脏团提取液超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、乳酸脱氢酶活力均极显著高于大连群体(P0.01),其内脏团提取液谷胱甘肽过氧化物酶活力亦极显著高于大连群体(P0.01),其体腔液谷胱甘肽过氧化物酶活力在24℃和30℃时极显著高于大连群体(P0.01);仿刺参连江群体和大连群体体腔液碱性磷酸酶活性均在15℃时最大,内脏团提取液的碱性磷酸酶活性则均在18℃时最大;连江群体仿刺参体腔和内脏团提取液丙二醛含量在18~30℃下均显著低于大连群体(P0.05,P0.01)。研究表明,福建连江夏季高温驯化的仿刺参子二代群体,在高温胁迫试验中,其体腔和内脏团提取液中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶活力显著高于大连群体,丙二醛含量则显著低于大连群体,这些酶耐热性的提高,有利于仿刺参机体清除因高温胁迫产生多余的自由基,减少机体因高温胁迫造成的损害。     

干露胁迫对刺参体壁非特异性免疫的影响

研究了不同温度(4、8、12、16、20、24℃和温度突变)下干露对刺参体壁非特异性免疫的影响。结果表明,在温度20和24℃条件下干露24h后,刺参全部死亡,其余处理组刺参成活率为100%。刺参体壁水解酶类和抗氧化指标对于不同温度下干露胁迫具有不同的响应:(1)在本研究的温度范围内,刺参体壁酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)活性总体随温度升高而增高,随干露时间的延长而逐渐下降;(2)刺参体壁中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和总抗氧化(T-AOC)活性等抗氧化指标呈现随温度的升高先增强,再逐渐下降的趋势,以16℃为最高。对于干露胁迫时间的响应,抗氧化酶活性等则在低温时(4~16℃)呈现先升高,然后逐渐下降的趋势,在高温(20和24℃)干露胁迫下,则呈现持续下降的趋势。(3)而模拟干法运输的刺参非特异性免疫指标的响应,总体上与12~16℃下干露胁迫相当,而且4~24h之内,其AKP、SOD活性和T-AOC和MDA数值基本保持稳定。本研究结果表明,刺参干法运输中保持适当的低温可有效降低刺参的胁迫反应,提高刺参运输的成活率。     

三疣梭子蟹PtDNMT1基因的克隆及其 在低盐适应中的表达分析

甲基转移酶是维持基因组甲基化状态的重要基因,本研究利用SMART-RACE技术克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)甲基转移酶基因(PtDNMT1)。PtDNMT1基因cDNA序列全长5919 bp,包括4832 bp的开放阅读框,编码1610个氨基酸,预测分子量为148.15 kDa,理论等电点为4.68。结构预测发现,PtDNMT1有2个特殊的结构域,分别是锌指结构域(zf-CXXC)和甲基转移酶家族特有的Dcm结构域。进化树分析显示,PtDNMT1基因与昆虫类的DNMT基因聚为一支。组织表达分析发现,PtDNMT1基因在肝胰腺、鳃、卵巢、肌肉、胃、心脏、血液中均有表达,其中在肝胰腺中表达最高,卵巢和鳃次之。进一步研究了低盐胁迫后PtDNMT1基因在鳃、肝胰腺和肌肉组织中的表达变化规律为胁迫6 h时鳃组织中PtDNMT1基因的表达即达到峰值(5.3倍),并一直持续到12 h (4倍),随后逐步下降,在72 h时仍显著高于对照组(2.3倍);PtDNMT1基因在肝胰腺中的表达规律类似于鳃,然而其达到峰值的时间稍晚于鳃(24 h),且上调倍数高于鳃(8倍);低盐胁迫后PtDNMT1基因在肌肉中的表达最初呈现下调趋势,之后(24 h)上调表达至峰值(2.2倍),且一直上调表达至72 h。本研究首次克隆了PtDNMT1基因,根据其在各组织中的表达分布特征以及盐度胁迫后的表达变化情况,推测DNA甲基化在三疣梭子蟹低盐适应中发挥了重要作用。     

Large‐scale mortality and limited expression of heat shock proteins of aestivating sea cucumbers Apostichopus japonicus after acute salinity decrease

This study deals with the mortality and related physiological responses of aestivating sea cucumber Apostichopus japonicus to acute salinity decrease. Aestivating and active sea cucumbers were exposed to a decrease in salinity (from 30 to 20 psu) at a rate of 2.5 psu every 6 h, and then maintained at 20 psu for 96 h. The mortality of aestivating sea cucumbers was ~30%, which was significantly higher than that of active sea cucumbers (~10%). This result indicated that sea cucumbers in aestivation were more susceptible to hypo‐salinity stress. To elucidate the underlying physiological mechanisms, the osmotic pressure in coelomic fluid and the levels of hsp70 and hsp90 mRNA in aestivating and active sea cucumbers were measured. No significant difference in osmoregulation was observed between the two groups. The osmotic pressure of coelomic fluid in both groups changed with decrease in ambient salinity. There were significant differences in the time course and magnitude of hsp70 and hsp90 expression between the two groups. After exposure to decreased salinity, aestivating sea cucumbers showed a delayed up‐regulation of hsp70 and hsp90 expression compared with animals in active state, and these levels decreased rapidly to control values. The expression of hsp70 and hsp90 in aestivating sea cucumbers were significantly lower than those in active sea cucumbers after salinity change. The differences in hsp70 and hsp90 expression between the states may partly explain the higher mortality of sea cucumbers in aestivation when exposed to low salinity.     

枯草芽孢杆菌B2的生长及其对仿刺参的益生特性

从大连湾地区健康的仿刺参养殖池塘沉积物中分离得到一株芽孢杆菌菌株B2,经16SrDNA鉴定以及形态学分析确定其为枯草芽孢杆菌。该菌株生长适宜温度为15~35℃,适宜pH为6~8,适宜盐度为30~50。电镜观察发现,枯草芽孢杆菌B2周围有明显可见的芽孢。枯草芽孢杆菌B2可产淀粉酶和蛋白酶,但不具有产脂肪酶的能力。将枯草芽孢杆菌B2按照仿刺参体质量的0.1%、0.2%和0.3%配成不同密度的菌液,添加至饲料中,投喂7d后发现,该菌株可有效提高仿刺参肠道内的消化酶以及体腔液中多种非特异性免疫酶的活性。结果表明,枯草芽孢杆菌B2可作为益生菌剂的基础菌株添加至仿刺参饲料中。     

Combined effects of acute thermal and hypo-osmotic stresses on osmolality and hsp70, hsp90 and sod expression in the sea cucumber Apostichopus japonicus Selenka

The combined effects of acute temperature and salinity on osmolality, expressions of heat shock proteins mRNA (hsp70, hsp90a and hsp90b) and superoxide dismutase mRNA (sod) were investigated in the sea cucumber Apostichopus japonicus Selenka. There were 12 treatments (combinations of temperature at 16, 20, 24 and 28 °C and salinity at 22, 27 and 32 ppt). In low salinity environments, the osmolality of the sea cucumber’s coelomic fluid decreased immediately and reached osmotic balance within 6 h. The decline of osmolality after 2 h of hypo-osmotic stress was faster at high temperatures (28 °C) than that at low temperatures (16 and 20 °C). Cellular level stress was indicated by up-regulation of hsp70, hsp90s and sod mRNA, and the maximal expression of all genes occurred at 6 h after stresses. The up-regulation of hsps and sod mRNA indicated the emergence of protein denaturation and oxidative damage and also suggested an increase in energy consumption at high temperature and low salinity. These results indicated that high temperature and low salinity could change biochemical pathways and energy budgets and then potentially impair the osmoregulation of the sea cucumber. Therefore, effective ways should be taken (e.g., draining off the upper freshwater, exchanging water and adding man-made sea water) to prevent the damage to sea cucumber culture caused by low salinity induced by rainstorms, especially at high temperature.     

低盐胁迫下松江鲈HSPB1、HSPB7和HSPB11基因的表达变化规律

为了探究小分子热休克蛋白基因HSPB1、HSPB7和HSPB11在松江鲈(Trachidermus fasciatus)应对低盐胁迫过程中的调节作用,本研究基于前期转录组数据,获取3个目标基因的序列信息并进行了系统进化分析,利用实时荧光定量PCR技术检测了3个基因在两种低盐胁迫处理下不同时间点(0 h、12 h、24 h和48 h)在鳃、肠、肾和肝组织中的表达水平。系统进化分析结果表明, HSPB1、HSPB7和HSPB11基因分别聚类形成独立分支;在各基因分支中,松江鲈与已报道的鲈形目、鲤形目和鳉形目等鱼种共同聚为硬骨鱼类分支。在两种低盐胁迫处理下, 3个基因在鳃组织中的表达量均在12h显著升高,而在肠、肾和肝组织中的表达量则呈现不同的变化趋势。肠组织中,HSPB7和HSPB11在盐度渐变低盐胁迫(盐度变化速率1.1/h)下表达量均显著升高, HSPB1表达量在48 h显著降低;盐度骤变低盐胁迫(盐度变化速率27/h)下HSPB1和HSPB7表达量在24 h显著升高, HSPB11表达量显著降低。肾组织中,HSPB1、HSPB7和HSPB11表达量均仅在盐度渐变低盐胁迫24h显著升高;盐度骤变低盐胁迫下HSPB1表达量显著降低, HSPB7和HSPB11表达量则显著升高。肝组织中, HSPB7无表达; HSPB1表达量在盐度渐变低盐胁迫下无显著变化,但在盐度骤变低盐胁迫下则显著升高;HSPB11表达量在两种处理下均显著升高。本研究比较分析了HSPB1、HSPB7和HSPB11基因在松江鲈应对不同低盐胁迫时表达变化规律的异同,相关结果为探讨小分子热休克蛋白在鱼类应激调节过程中的作用及洄游性鱼类适应盐度变化的分子调控机制提供了理论依据。