低盐胁迫下三疣梭子蟹蝗抗利尿肽基因的表达

本研究采用RACE技术克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)蝗抗利尿肽(neuroparsin,PtNP)基因。该基因全长1920 bp,5￠端非编码区237 bp,3￠端非编码区1373 bp,开放阅读框309 bp,编码102个氨基酸,预测分子量10.8 k D,理论等电点7.42。PtNP含有12个半胱氨酸残基,具十足目动物蝗抗利尿肽典型的特征。同源性和系统进化分析表明,PtNP与拟穴青蟹(Scylla paramamosain)NP4的同源性最高(89%),并且三疣梭子蟹与拟穴青蟹首先聚为一支。组织表达分析发现,PtNP基因在脑组织中的相对表达量最高,其次是鳃和眼柄,在卵巢、肌肉、心脏和肝胰腺中表达量较低或不表达。通过分析PtNP基因在低盐胁迫过程中的表达规律发现,低盐胁迫可显著改变PtNP基因在脑、鳃和眼柄组织中的表达模式,整体呈现上调表达趋势,其中在脑、鳃和眼柄中表达量分别最高上调至7.7倍、2.8倍和2.6倍,且存在显著差异(P0.05)。去除眼柄后该基因在鳃中的表达呈上升趋势,且去除双侧眼柄组的表达量显著高于去除单侧眼柄组(P0.05)。本研究结果表明PtNP基因在三疣梭子蟹盐度适应中可能发挥一定作用且受神经内分泌系统的调控。     

三疣梭子蟹心激肽基因克隆及在低盐适应中的功能验证

采用RACE技术克隆获得三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)心激肽(CCAP)基因。该基因全长606 bp, 5￠端非编码区72bp,3￠端非编码区108bp,开放阅读框426bp,编码141个氨基酸,预测分子量15.6kD,理论等电点9.55。同源性分析表明,三疣梭子蟹CCAP与拟穴青蟹(Scylla paramamosain)和蓝蟹(Callinectes sapidus)的CCAP同源性较高,分别为85%和82%。系统进化树分析显示,三疣梭子蟹与蓝蟹首先聚为一支,之后再与拟穴青蟹相聚。组织表达分析发现, CCAP基因在胸神经节中的相对表达量最高,其次是脑和眼柄组织。通过分析CCAP基因在低盐胁迫过程中的表达规律发现,低盐可显著改变CCAP在胸神经节中的表达模式,在24 h, 48 h和72 h实验组的表达量显著高于对照组(P0.05),分别为对照组的1.73, 2.16和2.19倍。体外注射CCAP多肽可降低三疣梭子蟹在低盐条件下的死亡率,并诱发钠钾ATP酶(Na~+/K~+-ATPase)和V型ATP酶(V-ATPase)酶活力显著提高。本实验结果暗示CCAP通过调控Na~+/K~+-ATPase和V-ATPase活力以达到盐度适应的作用。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3基因克隆鉴定及表达分析

为初步研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3的生物学功能,利用特异性引物扩增和SMARTTM RACE技术克隆获得三疣梭子蟹PtCht3基因全长cDNA序列,并对该序列进行分析.结果显示,三疣梭子蟹PtCht3基因全长为1409 bp,对PtCht3基因序列推导出的氨基酸序列进行分析可知,该基因编码由394个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为43.67 kDa,理论等电点为4.80.PtCht3蛋白亲水性总平均数为-0.097,属于稳定蛋白.同源性和系统进化分析发现,PtCht3与日本仿长额虾(Pandalopsis japonica)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶3的同源性分别为54％和53％,与其他甲壳动物几丁质酶3聚为一支.RT-PCR显示,PtCht3基因具有较强的组织表达特异性,在肝胰腺中的相对表达量最高,在三疣梭子蟹蜕皮前期表达上调,低盐胁迫后在鳃和肝胰腺中表达量出现了波动,总体呈先上升后下降的表达趋势.推测PtCht3可能在三疣梭子蟹消化和蜕皮过程中发挥重要作用,参与三疣梭子蟹渗透压调节进程.本研究为三疣梭子蟹几丁质酶的功能研究提供了重要信息.     

拟穴青蟹Na+/H+ exchanger基因克隆及其在盐度胁迫下的表达分析

克隆了拟穴青蟹(Scylla paramamosain)Na~+/H~+-exchanger基因,其cDNA序列全长3 624 bp,开放阅读框(ORF)长2 886 bp,可编码961个氨基酸,预测蛋白质分子量和等电点分别为110.8 kDa和7.42,具有信号肽和典型的Na~+/H~+-exchanger蛋白结构域,含12个跨膜α螺旋。拟穴青蟹Na~+/H~+-exchanger的氨基酸序列与三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)的一致度最高,达到84.9%;该基因在卵巢中表达量最高,其次是精巢、鳃等;该基因在受精卵时期表达水平最高,大眼幼体时期次之。拟穴青蟹大眼幼体在低盐(盐度7和17)胁迫过程中,Na~+/H~+-exchanger基因在20 min表达水平最高,之后基本恢复到正常表达水平;在高盐(盐度37)胁迫(20 min～2 h)期间,该基因表达水平先下降再逐渐上升。Na~+/H~+-exchanger基因在拟穴青蟹大眼幼体阶段盐度适应中发挥着重要作用,且低盐显著诱导Na~+/H~+-exchanger基因的高表达,推测拟穴青蟹Na~+/H~+-exchanger基因在低盐环境下发挥重要的渗透调节功能。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3基因克隆鉴定及表达分析

为初步研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3的生物学功能,利用特异性引物扩增和SMART~(TM) RACE技术克隆获得三疣梭子蟹PtCht3基因全长c DNA序列,并对该序列进行分析。结果显示,三疣梭子蟹PtCht3基因全长为1409 bp,对PtCht3基因序列推导出的氨基酸序列进行分析可知,该基因编码由394个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为43.67 kDa,理论等电点为4.80。PtCht3蛋白亲水性总平均数为-0.097,属于稳定蛋白。同源性和系统进化分析发现,PtCht3与日本仿长额虾(Pandalopsis japonica)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶3的同源性分别为54%和53%,与其他甲壳动物几丁质酶3聚为一支。RT-PCR显示,PtCht3基因具有较强的组织表达特异性,在肝胰腺中的相对表达量最高,在三疣梭子蟹蜕皮前期表达上调,低盐胁迫后在鳃和肝胰腺中表达量出现了波动,总体呈先上升后下降的表达趋势。推测PtCht3可能在三疣梭子蟹消化和蜕皮过程中发挥重要作用,参与三疣梭子蟹渗透压调节进程。本研究为三疣梭子蟹几丁质酶的功能研究提供了重要信息。     

盐度胁迫下三疣梭子蟹热休克蛋白HSP90a的原核表达

为证明三疣梭子蟹HSP90a蛋白与盐度胁迫的相关性,实验根据GenBank上提供的三疣梭子蟹HSP90a基因蛋白编码区序列,构建pET28-HSP90a原核表达重组质粒在大肠杆菌DE3(BL21)中进行的盐度胁迫表达。结果显示,转重组质粒的大肠杆菌生存率明显高于转空载体的大肠杆菌,越接近大肠杆菌盐度耐受极限值,两者差异越显著,在盐度胁迫最高值(1 050 mmol/L)下,两者差异达到10.7倍,说明在盐度胁迫下三疣梭子蟹HSP90a对大肠杆菌有保护作用,能显著提高大肠杆菌对盐度胁迫的耐受力。由此推测,HSP90a蛋白可能参与了三疣梭子蟹盐度适应的生理过程。     

三疣梭子蟹核受体基因HR38的克隆及其在蜕皮中的表达分析

采用RACE技术,克隆出三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)核受体基因HR38的c DNA全长,命名为PTHR38。该基因c DNA序列全长为2950 bp,5′和3′非编码区(UTR)长分别为101 bp和551 bp,开放阅读框(ORF)长2298 bp。推测编码765个氨基酸,预测分子量为84.2 k D,理论等电点为6.3。生物学分析预测,PTHR38基因编码的蛋白属于不稳定蛋白,不具有跨膜结构域。同源性分析表明,PTHR38基因编码的氨基酸序列与大型溞(Daphnia magna)的同源性最高。实时荧光定量分析表明,PTHR38基因在蜕皮周期的各个组织中均有差异表达,在眼柄中表达差异最大。去除单侧眼柄后,PTHR38的表达量在整体上呈现不同程度的上升趋势。     

拟穴青蟹14-3-3基因全长cDNA的克隆及组织表达分析

采用RT-PCR及RACE技术,从拟穴青蟹眼柄组织中克隆获得14-3-3基因cDNA全序列.序列分析结果表明:拟穴青蟹14-3-3基因全长1112bp,开放阅读框长744 bp,编码由247个氨基酸组成的蛋白,分子量为28.086 ku,等电点为4.675.与其他物种14-3-3基因氨基酸序列进行同源性比较分析显示,拟穴青蟹14-3-3基因与斑节对虾14-3-3基因同源性最高(95％),依次为墨吉对虾(93％)、苜蓿切叶蜂(92％).聚类分析表明,拟穴青蟹14-3-3基因氨基酸序列与斑节对虾、墨吉对虾紧密聚为一支.经荧光定量检测,拟穴青蟹14-3-3基因在肝胰腺和肌肉中的表达量较高,其次为鳃、眼柄、心脏和肠,在胃中表达最少.盐度骤变实验结果表明:盐度胁迫24 h后,盐度的下降(5)或者上升(15、20、25、30)都引起了14-3-3基因在鳃中的表达量极显著上升(P＜0.01),盐度变化的幅度越大,14-3-3基因的表达量越多.实验结果为进一步深入研究14-3-3基因的功能及调控机理奠定基础.     

三疣梭子蟹Toll4基因克隆及其在病原和低盐胁迫中的表达特征分析

采用RACE技术克隆得到三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)TLRs家族的一个新基因,将其命名为Pt Toll4。该基因c DNA全长为4276 bp,5?和3?非编码区分别为339 bp和1252 bp,编码一个含有895个氨基酸、分子量为102.5 k Da、理论等电点为6.03的蛋白质。Pt Toll4蛋白是一个跨膜蛋白,存在胞外区LRR、LRRCT结构域及保守的胞内区TIR结构域。同源性及系统进化分析显示,Pt Toll4氨基酸序列与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)Es Toll2的同源性最高,为61%。实时荧光定量PCR结果显示,Pt Toll4基因在血细胞中的表达量最高,在肝胰腺中的表达量最低。利用副溶血弧菌(Vibrio parahemolyticus)和对虾白斑综合征病毒(WSSV)对三疣梭子蟹进行注射感染,结果显示,经WSSV感染后,Pt Toll4基因在血细胞中的表达量显著提高,在6 h时出现峰值,为对照组的5.03倍(P0.01)。经副溶血弧菌感染后,Pt Toll4基因仅在48 h略微出现上调,其余时间点与对照组无显著差异。由此推测,Pt Toll4基因在三疣梭子蟹应答WSSV的免疫过程中发挥了重要功能。此外发现,低盐胁迫显著抑制了Pt Toll4基因在三疣梭子蟹血细胞中的表达,这可能是导致低盐环境下三疣梭子蟹等甲壳类动物免疫力下降的原因之一。由此推测,Pt Toll4基因在三疣梭子蟹先天免疫过程中发挥了重要功能,本研究为深入开展三疣梭子蟹和其他甲壳动物的免疫调控机理研究提供了数据支持。     

三疣梭子蟹F型ATP酶β亚基(F-ATPaseβ)基因的克隆、组织表达及在家系近交中的变化

采用RACE技术(cDNA末端快速扩增技术)克隆获得三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)F型ATP酶β亚基(F-ATPaseβ)基因,命名为ptF-ATPaseβ。该基因cDNA全长为1965 bp,5'和3'非编码区分别为571 bp和341 bp,开放阅读框为1053 bp,推测编码350个氨基酸,预测分子量为37.9 kDa,理论等电点为4.86。ptF-ATPaseβ氨基酸序列含有F1-ATPaseβ标志性蛋白结构域、AAA结构域和ATP-synt-ab-C结构域。同源性及系统分析显示,ptF-ATPaseβ氨基酸序列与斑节对虾(Penaeus monodon)、凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)同源性高达89%。实时荧光定量PCR显示,ptF-ATPaseβ基因在肝胰腺、肌肉、心脏、鳃、胃、肠、精巢和卵巢中均有表达,其中,在肝胰腺和心脏中表达量最高,在肠中最少。随着近交系数的增加,各代ptF-ATPaseβ基因的表达量在肝胰腺和心脏中均下降且显著低于F0代(P0.05)。酶活检测结果显示,心脏中的ATP合酶活性从F6代开始出现下降且显著低于F0代(P0.05),但肝胰腺中ATP合酶活性无显著变化。本研究结果表明,近交造成了三疣梭子蟹ptF-ATPaseβ基因表达及ATP合酶活力的衰退。     

三疣梭子蟹14-3-3基因的克隆及其在低盐和病原胁迫后的表达分析

本研究利用cDNA末端快速扩增技术(RACE)克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus) 14-3-3基因(Pt14-3-3)。Pt14-3-3基因cDNA序列全长为2510 bp，包含开放阅读框741 bp，编码由247个氨基酸组成的蛋白，分子量为27.98 kDa。序列比对结果显示，Pt14-3-3基因与中华绒螯蟹14-3-3基因同源性最高(100%)。系统进化树分析表明，Pt14-3-3氨基酸序列与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)紧密聚为一支。组织表达分析显示，Pt14-3-3基因在肝胰腺、肌肉、鳃、心脏、眼柄、血淋巴中均有表达，其中，在肝胰腺中的表达量最高。低盐胁迫后，Pt14-3-3基因在鳃和肝胰腺中的表达量分别于48 h和12 h显著上调并达到最大值，分别为对照组的1.34倍(P<0.05)和7.54倍 (P<0.05)。人工感染副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)和白斑综合征病毒(WSSV)后，Pt14-3-3基因在肝胰腺和血细胞中整体均呈显著上调表达，最高上调17.52倍(P<0.05)。本研究结果表明，Pt14-3-3基因可能在三疣梭子蟹低盐适应和免疫反应中发挥重要作用。     

三疣梭子蟹几丁质酶基因1的克隆及功能鉴定

为丰富三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶基因家族的组成，进行了几丁质酶基因1(PtCht1)的研究。PtCht1基因cDNA全长为2220 bp，编码583个氨基酸。结构域比对发现，PtCht1含有甲壳动物几丁质酶GH18家族基因的基本结构及保守序列，且进化树显示，三疣梭子蟹Cht1与拟穴青蟹(Scylla serrata)等物种的Cht1聚为一类，同源性最高，达92.80%。由此确定，PtCht1为甲壳动物GH18家族Group1基因，也是三疣梭子蟹该分类下的首个基因。此外，全组织表达分析结果显示，PtCht1在肝胰腺中较特异性高表达，且在蜕皮间期的肝胰腺中的表达量显著高于前期和后期(P<0.05)。低盐度胁迫处理后，在肝胰腺中，PtCht1基因的表达量在3 h快速升至峰值，为对照组的2.72倍；在鳃中，除12 h外，PtCht1基因的表达量均呈显著上调表达(P<0.05)，最高上调9.96倍。结果表明，PtCht1基因能够参与机体对几丁质类食物的消化过程，并且在渗透压的调控等方面发挥重要作用。本研究可为三疣梭子蟹几丁质酶GH18家族Group1基因的研究奠定基础，为解析盐度影响三疣梭子蟹生长提供参考。     

三疣梭子蟹C-JUN氨基末端激酶基因克隆及在病原胁迫后的表达特征分析

C-JUN氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)作为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)超家族的重要一员，在细胞增殖、凋亡和免疫应激等过程中发挥着重要作用。为深入研究JNK基因的免疫防御机制，本研究从三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)转录组数据库中筛选到JNK基因的EST序列，利用RACE扩增技术克隆得到该基因全长序列，命名为PtJNK，cDNA全长为3240 bp，开放阅读框(ORF)为1380 bp，编码459个氨基酸，具有TPY磷酸化位点的S_TKC保守结构域，是JNK基因家族典型特征。组织表达分布结果显示，PtJNK基因在所有组织中均有表达；Real-time PCR检测不同病原刺激下PtJNK基因的表达水平，结果显示，注射副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)后，该基因显著下调表达(P<0.05)；而注射白斑综合征病毒(WSSV)后，该基因显著上调表达(P<0.05)。综上所述，PtJNK基因是一种广泛表达基因，且在不同的病原感染情况下，该基因的表达模式存在差异，在免疫防御过程中具有重要作用。     

中华绒螯蟹细胞色素CYP2基因的克隆与表达分析

为研究细胞色素CYP2基因在中华绒螯蟹蜕皮及生长发育中的作用,本试验通过逆转录聚合酶链式RT-PCR反应以及cDNA末端快速扩增RACE技术获得了中华绒螯蟹CYP2基因cDNA全长。用实时荧光定量PCR技术,分析该基因在中华绒螯蟹蜕皮过程中各组织的相对表达量。试验结果显示,中华绒螯蟹CYP2的cDNA全长1772bp,编码491个氨基酸序列,包括一个84bp的5′端非编码区,一个212bp的3′端非编码区、一个1475bp的开放阅读框,经BLAST比对,该核苷酸序列与岸蟹、三疣梭子蟹的相似性分别为66%、64%。实时荧光定量PCR结果显示,中华绒螯蟹蜕皮前,CYP2基因在鳃中的表达量相对最高;在肝胰脏、肌肉中表达量略低于鳃;在Y器官、眼柄、胸神经节、脑神经节、肠中少量表达;在心和胃中表达量最低。中华绒螯蟹在不同的蜕皮时期中,通过荧光定量试验得出,肝胰脏中CYP2基因表达量在蜕皮前期和蜕皮期最高;眼柄中CYP2基因表达量从蜕皮期到蜕皮后期有上升趋势;鳃中CYP2基因表达量在蜕皮前期最高;Y器官、脑神经节和肠中CYP2基因表达量在蜕皮期最高;肌肉中CYP2基因表达量在蜕皮前期最高;胸神经节和胃中CYP2基因表达量在蜕皮后期最高;Y器官中CYP2基因在蜕皮前期表达量高于蜕皮后期和蜕皮期。以上试验结果表明,CYP2对中华绒螯蟹蜕皮生长中的调控可能起到重要作用。     

三疣梭子蟹蜕皮激素受体EcR基因的cDNA克隆及表达分析

通过简并引物扩增及Smart TM Race技术,首次克隆了三疣梭子蟹Portunus trituberculatus蜕皮激素受体EcR基因cDNA全长序列。该基因全长2 996bp,编码一个由503个氨基酸组成的多肽,预测理论等电点pI为7.33,分子量大小为55.69kDa。同源性及系统进化分析表明,三疣梭子蟹EcR基因与青蟹、拟穴青蟹、大西洋招潮蟹、陆地蟹、美洲螯虾、褐虾、日本对虾的同源性分别为94%、90%、88%、84%、82%、73%、66%。荧光定量RT-PCR结果表明,EcR在肝胰腺、卵巢、肌肉、眼柄、鳃和心脏中均有分布,在肝胰腺中表达量最高,在心脏中最低。高盐(45)胁迫下,EcR基因的表达量在24h后显著低于对照组(P0.05),总体呈下降趋势;低盐(11)胁迫条件下,EcR转录组的表达量呈现先降低后上升的趋势,在12h达到最低,之后逐渐上升,在48h之后显著高于对照组(P0.05)。     

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。     

三疣梭子蟹Sox基因HMG盒的克隆分析

利用能扩增人类SRY基因HMG盒的一对简并引物,分别对三疣梭子蟹雌雄个体基因组DNA进行扩增,均得到216 bp和约400 bp的两条带,不存在性别差异,通过PCR-SSCP分析,未发现雌蟹或雄蟹所特有的Sox基因。对216 bp的带进行克隆测序得到6个Sox基因,分别命名为PTSox21、PTSox12、PTSox11a、PTSox11b、PTSox11c和PTSox4。其中,PTSox21、PTSox12和PTSox4氨基酸序列与人类Sox21、Sox12和Sox4基因的同源性分别为90%、66%和63%,PTSox11a、PTSox11b和PTSox11c氨基酸序列均与人类Sox11基因有63%的同源性。此外,PTSox11a和PTSox11b的氨基酸序列之间的同源性达到了98.6%,只在第44位氨基酸残基不同。与其他物种Sox基因氨基酸序列的同源性比较发现,PTSox21与饰纹姬蛙Sox2a有92%的同源性,而PTSox12、PTSox11a、PTSox11b和PTSox11c均与意大利蜜蜂的Sox1有73%的同源性,PTSox4与意大利蜜蜂的Sox1有72%的同源性。