花鲈ncc、nkcc基因在海、淡水适应中鳃组织的表达与定位分析

为探究ncc、nkcc基因在花鲈渗透调节中发挥的作用,实验通过全基因组鉴定、多重序列比对、系统进化树构建以及蛋白结构预测对花鲈ncc进行了鉴定及序列分析,利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测ncc和nkcc在海水、淡水花鲈鳃组织中的表达水平,利用原位杂交技术确定ncc2和nkcc1a在海水及淡水花鲈鳃中的表达位置。结果显示,从花鲈中鉴定出2个ncc基因,即ncc1和ncc2,其编码序列(CDS)长度分别为2 691和3 120bp,编码896和1 039个氨基酸,在进化上具有保守性。ncc2在淡水花鲈鳃组织中的表达量显著高于海水,而nkcc1a在海水花鲈鳃组织中的表达量显著高于淡水,ncc1、nkcc1b、nkcc2在海淡水中的表达量则无显著差异。淡水适应过程中花鲈鳃组织中的ncc2的表达量逐渐上调,而nkcc1a的表达量逐渐下调;海水适应过程则呈现相反的表达趋势。此外,原位杂交结果显示,ncc2和nkcc1a基因分别位于淡水与海水中鳃组织的相邻鳃小片间的鳃丝上皮。以上结果表明,ncc2和nkcc1a基因分别编码淡水及海水花鲈鳃中重要的Na⁺及Cl     

卵形鲳鲹AQP1a分子特征及其对急性盐度胁迫的表达响应

水通道蛋白(aquaporin,AQPs)是由内在膜蛋白组成的超家族,介导水分子的跨膜运输,对渗透压调节具有重要作用。为研究AQP1a在急性盐度胁迫下对卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)的渗透压调节作用,该研究获得AQP1a基因。基因全长1 078 bp,开放阅读框786 bp,编码261个氨基酸,具有MIP家族特有序列(HINPAVTLG)和2个天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸蛋白基序。q RT-PCR结果显示,AQP1a在11个被测组织中均有表达,在性腺中的表达量最高,其次是鳃和肠,在肌肉中表达量最低。在急性盐度胁迫下,当转入淡水时,AQP1a在鳃的表达量在第4小时显著上升,而在肾和肠中没有显著变化;当转入盐度10和20海水时,鳃中AQP1a的表达量在第2和第4小时显著升高,然后下降趋于稳定;转入盐度10海水时,肠中AQP1a的表达量均上升,肾中AQP1a的表达量呈先上升后下降趋势;转入盐度20海水时,肠中AQP1a的表达量仅在第4、第8和第48小时显著上升,肾中AQP1a的表达量在第12小时达到最大;转入盐度40海水中,鳃中AQP1a的表达量明显下降,相反,在肾和肠中AQP1a的表达量均明显上调。这些结果反映了AQP1a在不同组织中的功能特异性,证实了AQP1a在卵形鲳鲹盐度适应中起重要作用。     

日本鳗鲡谷胱甘肽过氧化物酶 1 和 4 的克隆、分析和组织表达分布

采用RACE技术,克隆了日本鳗鲡(Anguilla japonica)谷胱甘肽过氧化物酶1和4(GPx1、GPx4)基因的完整编码序列(Complete coding sequence,CDS)。GPx1基因全长993bp,5′非编码区(UTR)29bp,CDS573bp,3′UTR372bp,PolyA19bp;第803-898位碱基(位于3′UTR)形成1个硒半胱氨酸插入序列(Selenocysteine insertion sequence,SECIS),协助144-146位密码子TGA编码Sec。GPX4基因全长1048bp,5′UTR115bp,CDS561bp,3′UTR346bp,polyA26bp,第766-863位碱基(位于3′UTR)形成1个SECIS,协助299-301位密码子TGA编码Sec。GPx1包含190个氨基酸,分子量21.4kD,等电点8.04,第21位氨基酸具有1个潜在的N-糖基化位点。GPx4包含186个氨基酸,分子量21.4kD,等电点8.85,第68位和153位氨基酸具有2个潜在的N-糖基化位点。GPx1、GPx4均具有Sec、Trp、Gln和Asn构成的催化四联体。日本鳗鲡与其他脊椎动物相比,GPx1的核苷酸序列一致性为42.7%～60.2%,氨基酸序列一致性为56.4%～80.4%;GPx4的核苷酸序列一致性为46.5%～60.2%,氨基酸序列一致性为59.9%～81.2%。进化分析显示,脊椎动物的GPx1、GPx4分别占据进化树的不同分支。利用Swiss-Model预测了日本鳗鲡GPx1、GPx4单体的3D模型,序列分析显示,GPx1可以形成1个同源四聚体。本研究在克隆日本鳗鲡β-actin基因部分CDS序列的基础上,采用Real-timeRT-PCR方法,检测了日本鳗鲡GPx1、GPx4基因表达,比较了GPx1、GPx4在鳃、皮肤、肌肉、肝、脾、肾、肠组织中的表达变化,发现在鳗鲡的肠、肌肉、肝脏等组织中GPx1、GPx4明显表达,并且GPx1的表达量高于GPx4。     

大菱鲆水通道蛋白(AQP1、AQP3)以及离子通道蛋白(CFTR、NHE1)对低盐胁迫的响应

在鱼类适应环境盐度变化的过程中,鳃、肾、肠是主要的渗透调节器官,而水通道蛋白(Aquaporins, AQPs)、囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)、钠氢交换体(NHE)又是这些器官中重要的渗透调节基因。为研究AQP1、AQP3、CFTR、NHE1在大菱鲆(Scophthalmus maximus)低盐胁迫过程中的渗透调节功能,本研究采用荧光定量PCR技术,对4种基因在盐度5和盐度10下大菱鲆鳃、肾、肠中表达量随时间的变化进行检测。结果显示,AQP1表达量在鳃中极少(P<0.05),在肾和肠中较高,低盐胁迫下,盐度5组和盐度10组在鳃中的表达量无显著变化,在肾和肠中均显著上升(P<0.05)。AQP3表达量在肾中极少(P<0.05),在鳃中较高,在肠中较少,低盐胁迫下,盐度5组和盐度10组在肾中的表达量无显著变化,在鳃和肠中均显著上升(P<0.05)。CFTR表达量在肾中极少,在鳃中较高,在肠中较少,低盐胁迫下,盐度5组和盐度10组在肾中的表达量无显著变化,在鳃和肠中均显著下降(P<0.05)。NHE1在鳃和肠中表达量较少,在肾中较高,低盐胁迫下,盐度5组和盐度10组在鳃中的表达量无显著变化,在肾和肠中均显著上升(P<0.05)。这些结果表明,4种基因表达水平因组织、盐度和时间的不同而不同,反映了这4种基因的功能特异性;在低盐胁迫下,4种基因积极响应,表达量均发生不同程度的变化,表明AQP1、AQP3、CFTR和NHE1在大菱鲆低盐环境适应中可能具有潜在的重要作用。另外,本研究结果可为大菱鲆半咸水养殖和淡化养殖提供理论依据,同时为培育适应低盐环境大菱鲆良种提供理论和技术支撑。     

斑节对虾Pellino基因的克隆及其在不同胁迫条件下的表达分析

Pellino蛋白家族,是一类高度保守的E3泛素连接酶,在泛素化和先天性免疫中发挥重要作用。该研究通过RACE技术得到斑节对虾(Penaeus monodon)泛素连接酶Pellino基因的c DNA全长。该基因序列全长1 961 bp,编码区序列长1 299 bp,编码432个氨基酸,5’非编码区(UTR)为89 bp,3’UTR为573 bp。通过qRT-PCR技术,研究了PmPellino基因在斑节对虾不同组织中的表达水平,并研究了其在不同浓度氨氮胁迫下和不同微生物刺激下的表达情况。结果显示,PmPellino基因在各组织中均有表达,在鳃组织中表达量最高。急性氮氮胁迫后,PmPellino在肝胰腺中的表达量显著上调(P<0.01),但在鳃中的表达被抑制(P<0.01)。哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)可显著激活PmPellino在鳃中的表达,抑制其在肝胰腺中的表达。鳗弧菌(V. anguillarum)可显著抑制PmPellino在肝胰腺中的表达,而对PmPellino在鳃中的表达无显著影响。金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)可以显著激活PmPellino在肝胰腺和鳃中的表达。结果表明PmPellino可以激活免疫应答通路,在免疫防御中发挥重要作用。     

刀鲚水通道蛋白1的分子克隆及高盐作用下的表达分析

采用cDNA末端快速扩增技术(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)克隆获得了刀鲚(Coilia nasus)水通道蛋白1(AQP1)全长cDNA序列。其碱基序列全长为1299 bp,5′端、3′端非翻译区(untranslated regions,UTR)长度分别为107 bp和458 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为777 bp,共编码258个氨基酸。理论等电点是6.13,蛋白分子量为27.1 kD。结构分析表明,刀鲚AQP1具有水通道蛋白家族典型结构特征,包括6个跨膜结构域,2个天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸(NPA)特征序列,同时还具有AQP1抑制剂含汞化合物的半胱氨酸结合位点。序列同源性及系统进化分析表明,其与同属鲱形目的大西洋鲱的同源性最高(93%),并且与其聚为一支。实时荧光定量分析结果表明,刀鲚AQP1基因在多种组织中有表达,包括脑、鳃、肝、前肠、后肠、中肾、肌肉。高盐度作用后,AQP1在渗透调节作用关键组织鳃、中肾、肠中的表达水平有显著差异(P0.05),体现了AQP1在刀鲚渗透调节中的重要作用。本研究结果可为今后进一步探讨刀鲚渗透调节相关基因的调控机制提供理论参考。     

圆斑星鲽促性腺激素释放激素基因克隆及表达特性

采用RACE技术,在圆斑星鲽(Verasper variegatus)脑中克隆到3种GnRH基因的cDNA序列: cGnRH-Ⅱ、sGnRH和sbGnRH.每种GnRH都包括1个信号肽、1个Gly-Lys-Arg连接序列和1个GnRH相关肽.其中, cGnRH-Ⅱ的cDNA全长为568 bp,编码85个氨基酸, ORF为255 bp,5′UTR为141 bp,3′UTR为169 bp.sGnRH的cDNA全长为457 bp,编码90个氨基酸, ORF为270 bp,5′UTR为41 bp,3′UTR为143 bp.sbGnRH的cDNA全长为381 bp,编码98个氨基酸, ORF为294 bp,5′UTR为48 bp,3′UTR为36 bp.分析了3种GnRH基因的编码氨基酸序列与其他脊椎动物的同源性,圆斑星鲽 GnRH 与鲽形目鱼类氨基酸同源性最高,其次为鲈形目鱼类.对3种 GnRH 基因的系统进化分析表明,圆斑星鲽 GnRH 基因与其他鲽形目鱼类亲缘关系最近,其次为鲈形目、鲑形目和鳗鲡目鱼类.荧光定量PCR分析表明,3种GnRH基因都在脑中表现出最高表达水平且具有性别特异性表达模式:雌性中不同组织的 GnRH mRNA 表达水平都相应高于雄性.组织表达分析表明, cGnRH-Ⅱ的 mRNA 仅在脑中表达,而sbGnRH在各个组织都有表达, sGnRH仅在脑、垂体和性腺中表达.脑中sbGnRH mRNA的表达水平在卵巢成熟过程中变化显著(P<0.05),而其他两种GnRH的mRNA表达水平变化不显著(P>0.05).本研究首次在圆斑星鲽脑中克隆到3种GnRH基因,其组织和季节表达水平变化表明sbGnRH可能是圆斑星鲽生殖调控的关键GnRH类型,本结果可为圆斑星鲽生殖调控机制和人工繁育技术研究提供理论支撑.     

圆斑星鲽sox9基因的克隆与表达

本研究筛选到圆斑星鲽(Verasper variegatus)的性别相关基因sox9,并通过RACE技术获得了全长序列,基因全长为3287 bp,包括1431 bp的ORF,编码477个氨基酸,368 bp的5¢ UTR和1488 bp的3¢ UTR。在3¢ UTR中有多聚腺苷酸尾和加尾信号AATAAA。通过荧光定量PCR测定了sox9基因在圆斑星鲽成鱼不同组织中的表达水平,发现sox9基因在圆斑星鲽的脑、眼、鳃、心、肝、胆、肠、精巢、卵巢、肾和肌肉等各个组织中都有不同程度的表达。在鳃、脑和精巢组织中检测到较高水平的sox9转录,其中精巢中的转录水平显著高于其他组织,sox9基因在性腺中的表达显示出性别两相性差异。其在精巢中的表达水平要显著高于卵巢,说明sox9基因与雄性性腺发育相关。通过测定sox9基因在圆斑星鲽幼鱼不同发育时期(20、30、40、50、60、70和80日龄)的表达水平,发现其在20~50日龄表达量逐渐下降,在60日龄时表达量上升,推测表达量上升可能与幼鱼性腺分化相关。     

斑节对虾天门冬氨酸转氨酶基因的克隆及氨氮胁迫条件下的表达分析

为了探索天门冬氨酸转氨酶(AST)在斑节对虾(Penaeus monodon)氨氮(NH3-N)解毒代谢中的作用,该研究利用RACE技术获得了斑节对虾AST基因(PmAST)的cDNA全长序列,进行了相关生物信息学分析,在此基础上采用荧光定量与氨氮胁迫实验的方法研究了PmAST基因在斑节对虾的不同组织以及不同浓度氨氮胁迫过程中差异表达情况。该序列全长1 957 bp,开放阅读框(ORF)为1 242 bp,3'非编码区(UTR)为584 bp,包括含有30个碱基的poly(A)尾,5'非编码区(UTR)为131 bp。ORF可编码413个氨基酸,预测分子量为45.852 kD,理论等电点为8.85。序列含有1个AAT-like超家族结构域、15个磷酸化位点和2个糖基化位点。PmAST的mRNA在斑节对虾各组织中都有表达,在肝胰腺中表达量最高,其次为鳃组织,在胃和脑组织中的表达量最低。96 h氨氮胁迫后荧光定量PCR分析结果表明,PmAST在肝胰腺和鳃组织中都具有不同程度的表达上调,显著高于对照组(P0.05)。研究结果表明斑节对虾的PmAST基因在氨氮胁迫条件下会出现表达上调,并且氨氮浓度越高其上调幅度也越大,所以PmAST参与了斑节对虾的急性氨氮胁迫应答。     

团头鲂铁蛋白基因的克隆及其在嗜水气单胞菌感染下的表达

利用cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆团头鲂Megalobrama amblycephala铁蛋白基因c DNA全长序列;同时研究经嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila攻毒后团头鲂肝组织中铁蛋白表达的变化,了解铁蛋白基因在团头鲂免疫应答中的作用。结果表明:团头鲂铁蛋白c DNA全长序列包括150bp的5’末端序列(untranslated region,UTR),270bp的3’UTR,以及522bp编码174个氨基酸的开放阅读框(open reading frame,ORF)。这些氨基酸序列同其他鱼类铁蛋白M链氨基酸序列同源性较高。团头鲂铁蛋白基因在5’非编码区核甘酸序列124~154的位置有个特殊的结构,即铁反应元件(iron response element,IRE)。荧光定量PCR分析表明:铁蛋白基因在团头鲂肌肉、心脏、鳃、肝胰脏、脑和肾脏等组织器官中都有表达,在肝胰脏的表达量最高,脑组织表达量最低。经嗜水气单胞菌急性感染后,团头鲂肝胰脏组织中铁蛋白基因表达量显著上调。上述结果表明:团头鲂铁蛋白M亚基在团头鲂免疫应答过程中起重要作用。     

脊尾白虾14-3-3 基因cDNA 全长的克隆和表达分析

利用本实验室构建的脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)血细胞cDNA文库中脊尾白虾14-3-3巨球蛋白基因EST序列,采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆获得脊尾白虾14-3-3基因c DNA全长,命名为Ec14-3-3。该基因全长2905 bp,包含744 bp的开放阅读框,编码247个氨基酸组成的蛋白质,分子量为27.95 kD,理论等电点为4.65。同源性分析表明,脊尾白虾Ec14-3-3氨基酸序列与斑节对虾(Penaeus monodon)14-3-3的同源性最高,达到98%。荧光定量PCR分析结果表明,Ec14-3-3基因在血细胞、卵巢、肝胰腺等组织中均有表达,其中血细胞中Ec14-3-3相对表达量最高。感染鳗弧菌和WSSV后6 h,脊尾白虾血细胞和肝胰腺中Ec14-3-3基因的表达量较对照组均显著增加(P0.05),且具有明显的时间差异性。本研究结果表明,Ec14-3-3基因在脊尾白虾免疫反应中发挥重要作用。     

Glycoproteins isolated from scallop shells inhibit differentiation of 3T3-L1 preadipocyte cells

We previously demonstrated that the organic components isolated from scallop shells (scallop shell extract) inhibit the differentiation of 3T3-L1 preadipocyte cells. In this study, we show that a pronase-treated scallop shell extract inhibited differentiation, but degradation of sugar chains in the scallop shell extract with trifluoromethane sulfonic acid resulted in the loss of the differentiation-inhibiting activity, suggesting that the sugar chain modifications were responsible for the inhibitory activity. To identify the bioactive substance in the scallop shell extract, we isolated glycoproteins from the scallop shell extract via affinity chromatography using concanavalin A (Con A), wheat germ agglutinin, lens culinaris agglutinin (LCA), and ricinus communis agglutinin. LCA and Con A binding fractions inhibited the differentiation of 3T3-L1 preadipocyte cells. In addition, a glycoprotein with a molecular weight of 16 kDa that was purified from the LCA binding fraction reduced lipid accumulation in 3T3-L1 cells during differentiation. The glycoprotein inhibited differentiation-associated mitotic clonal expansion and suppressed the expression of an adipocyte-specific protein, fatty acid binding protein. These results suggest that the sugar chains of glycoproteins in the scallop shell extract inhibit the differentiation of 3T3-L1 preadipocyte cells.     

K~+、SO_4~(2-)和碳酸盐碱度对大银鱼仔鱼存活的影响

本试验观察了K~+、SO~(2-)_4和碳酸盐碱度对大银鱼仔鱼存活的影响。大银鱼仔鱼在K~+浓度10～302.4mg/L中96h成活率为95～100％;在SO~(2-)_4384～1920mg/L中96h成活率为100％,并且它们能正常生长;碳酸盐碱度低于14me/L时96h成活率为100％,当碱度升到22me/L时其成活率为80％。     

Protective effect and antibody response of DNA vaccine against salmonid alphavirus 3 (SAV3) in Atlantic salmon

This work reports the effect of two DNA vaccines against salmonid alphavirus 3 (SAV3) in Atlantic salmon. Presmolts were vaccinated by intramuscular injection of plasmids encoding the SAV3 structural polyprotein C‐E3‐E2‐6K‐E2 (pCSP), E2 only (pE2), or plasmid without insert (pcDNA3.3). E2 is expressed at the surface of cells transfected with pCSP and internally in cells transfected with pE2. A commercial vaccine based on inactivated SAV (NCPD) was used for comparison. At 10 weeks post‐vaccination, only fish vaccinated with pCSP showed antibody against E2 and virus‐neutralizing activity. Vaccinated fish were infected with SAV3 to determine protection by virus quantitation in serum after 7 days and scoring of pathological changes after 21 days. Fish vaccinated with both pCSP and NCPD vaccines showed significant virus reduction in serum, while fish vaccinated with pE2 did not. All fish vaccinated with pcDNA3.3 and pE2 showed pathological changes in organs typical of PD, 60% of fish vaccinated with NCPD showed PD pathology, while fish vaccinated with pCSP did not show PD pathology. Taken together, DNA vaccination with pCSP provided strong protection for salmon against SAV3 infection, which in part may be due to production of virus‐neutralizing antibodies.