合浦珠母贝BMP7b基因的克隆与表达分析

为了解骨形态发生蛋白(BMP)在贝类生物矿化方面的作用,该研究发现并克隆了合浦珠母贝(Pinctada fucata)BMP7的同源基因BMP7b,并对其进行了组织表达分析。结果显示,该基因c DNA长2 464 bp,其中ORF长1 194 bp,编码397个氨基酸。BMP7b蛋白无跨膜结构,含有1个信号肽(1~26 aa),1个TGF-β前肽结构域(25~240 aa)和1个TGF-β结构域(299~396 aa)。BMP7b在各组织和各胚胎发育时期中均有表达,在鳃和外套膜的表达量高,在肠和肝胰腺的表达量低;在担轮幼虫期的表达量远远高于其他时期。贝壳缺刻实验显示24 h后,BMP7b表达量显著上升。以上结果表明BMP7b可能在合浦珠母贝贝壳形成和修护过程中起重要作用。     

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。     

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。     

合浦珠母贝章鱼胺受体(OAR)基因的克隆与表达分析

章鱼胺受体(octopamine receptor,OAR)广泛存在于无脊椎动物中,具有调节神经肌源性节奏收缩、调节c AMP水平、参与磷酸化途径等多种重要功能,但其在贝类中的研究却很少。该研究克隆了合浦珠母贝(Pinctada fucata)OAR基因(pf OAR)的c DNA全长序列,比较分析了氨基酸序列的同源性,并采用荧光定量PCR技术检测了该基因在不同组织和幼体不同发育阶段的表达差异以及贝壳损伤后该基因在外套膜中表达水平的变化。结果显示:pf OAR的c DNA全长1 890 bp,开放阅读框1 659 bp,编码552个氨基酸,有7个跨膜结构域,具有G蛋白偶联受体的共性。pf OAR在6个被检测的组织中均有表达,且在外套膜中的表达水平显著高于其他组织;幼体发育过程中pf OAR表达水平逐渐升高,变态期的表达水平显著高于其他时期;人为损伤贝壳36 h后,pf OAR的表达水平显著升高。这些结果表明pf OAR在合浦珠母贝中可能具有多样化的功能,参与了贝壳的形成和修复,为进一步开展pf OAR的功能研究奠定了重要基础。     

泥蚶Smad1/5基因cDNA全全长克隆及时空表达特征分析

为了研究Smad1/5基因在泥蚶生长、发育过程中的调控作用,本文利用SMART RACE方法克隆得到泥蚶Smad1/5基因（Tg-Smad1/5）的cDNA全长序列,该序列全长2 424 bp,开放阅读框有1 386 bp,编码462个氨基酸。Tg-Smad1/5蛋白与合浦珠母贝Smad5、太平洋牡蛎Smad5和大西洋舟螺Smad1的同源性分别达到了92.3%,91.2%和80.4%,与脊椎动物的同源性都在70%以上;该蛋白包含MH1和MH2区两个较为保守的结构域,此结构与高等动物Smad1和Smad5蛋白极为相似,表明该基因在物种进化过程中比较保守。利用qRT-PCR技术,研究了Smad1/5基因在泥蚶6个组织和9个发育时期中的表达情况,结果显示,Tg-Smad1/5基因在泥蚶成贝6个组织中均有表达,而在斧足中的表达量最高,极显著地高于其他组织;在各发育时期中,Tg-Smad1/5表达量随发育进程呈逐渐升高的趋势,在眼点幼虫期达到最高,极显著高于其他时期,而在变态至稚贝时,表达量又极显著地下降。研究结果表明,Tg-Smad1/5具有类似于高等动物的分子结构,并在泥蚶不同组织、不同发育时期表达有所差异,这为进一步研究该基因在贝类中的功能和作用机制奠定了重要基础。     

马氏珠母贝TLR6基因的克隆、序列分析与表达

为了探究TLR6(Toll like receptor 6)在马氏珠母贝免疫反应中的作用,实验采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术获得了马氏珠母贝TLR6基因(Pm-TLR6)c DNA全长序列,并且运用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术检测了Pm-TLR6在马氏珠母贝各组织中的表达情况、哈维氏弧菌刺激后和植核移植后血淋巴中的表达模式。结果显示:Pm-TLR6c DNA全长2295 bp,其中5′非编码区(UTR)长94 bp,3′UTR长89 bp,开放阅读框(ORF)长2112 bp,编码703个氨基酸;多序列比对结果表明物种间TLR6具有较高的保守性;PmTLR6具有跨膜域、富含亮氨酸的重复序列(LRRs)和TIR域,符合TLRs家族特征。q RTPCR数据分析表明,Pm-TLR6在马氏珠母贝肝胰脏、血细胞、鳃、性腺、闭壳肌、外套膜中均有表达,其中肝胰脏中表达量最高;哈维氏弧菌刺激后,Pm-TLR6在2 h表达上调,约为对照组(0 h)的9倍,随后的6 h恢复至正常水平,直至16 h表达水平开始回升并于24 h达到最大表达量,是对照组的29.4倍,具有显著性差异;植核移植实验结果显示PmTLR6在植核后5和10 d表达水平没有显著性变化,15和20 d表达量出现上升趋势,但差异不显著,最后于30 d达到最大值,约为空白对照组(0 d)的5倍,具有显著性差异。研究表明,Pm-TLR6可能在马氏珠母贝免疫防御反应中担任着重要的角色。     

合浦珠母贝胸腺素β4(thymosin beta4)插核损伤和发育时期的表达研究

胸腺素β4(thymosinβ4)具有抗菌、抑制炎症和促进伤口愈合等作用。该研究克隆了合浦珠母贝(Pinctada fucata)胸腺素β4(Pfthymosinβ4)的基因序列。该基因长261 bp,其中开放阅读框(open reading frame,ORF)126 bp,编码42个氨基酸。生物信息学分析发现,胸腺素β4的蛋白理论分子量为4.78 ku;具有典型的"THY"特征模体和胸腺素β家族的特征序列;氨基酸序列保守性很高,与其他物种相似性达90%以上。荧光定量PCR结果表明,Pfthymosinβ4在各组织中均有表达,其中在血细胞中表达量最高,其次是足与鳃。插核手术后取血细胞和伤口组织,Pfthymosinβ4在血细胞和伤口组织的表达量显著升高,第6小时达到最高,推测表达量升高的原因是Pfthymosinβ4促进血细胞向伤口处移动来参与合浦珠母贝伤口的前期修复。在各个发育时期中Pfthymosinβ4均有表达,在变态期的表达量突然升高,推测其可能参与了合浦珠母贝的变态附着过程。     

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。     

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。     

合浦珠母贝组织蛋白酶L2基因的特征与组织表达分析

为了研究合浦珠母贝(Pincatada fucata)的先天免疫调控机制,利用cDNA文库筛选和重测序技术克隆了1个合浦珠母贝组织蛋白酶L的全长cDNA序列(命名为poCL2).poCL2 cDNA全长1 094bp,5'-非编码区(untranslated region,UTR)长21 bp,3'-UTR长80 bp,开放阅读框(Open reading frame,ORF)为993 bp,编码330个氨基酸组成的多肽链,分子量为37.1 kD,理论等电点为6.9.poCL2蛋白由信号肽(Met1-Ala16)、前体域(Arg17-Asp113)和成熟域(Leu114-Val330)三部分组成,存在-个潜在的糖基化位点(Asn97),6个底物结合位点(Leu182,Met183,Ala249,Leu275,Gly278和Ser324),1个由半胱氨酸(Cys138)、组氨酸(His277)和天冬酰胺(Asn297)残基构成的催化位点和2个组织蛋白酶L签名序列(E42X3RX3WX2NX3IX3N61和G74X1NX1YX1D80).同源性分析表明,poCL2氨基酸序列与其他物种高度保守,相似性在61.5%～73.9%之间,同源性在44.4%～59.8%之间.进化分析显示,poCL2与其他无脊椎动物的组织蛋白酶L聚为一支,和淡水螺(Radix peregra)亲缘关系最近.组织表达分析表明poCL2 mRNA在消化腺、外套膜、性腺、闭壳肌、肠、血淋巴和鳃组织中均表达,外套膜表达量最高.应激实验表明,经溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)或脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)刺激后,poCL2 mRNA在消化腺中的表达量显著上调,说明poCL2参与了合浦珠母贝的先天免疫应答反应,暗示其在合浦珠母贝先天免疫调控中发挥重要作用.     

双须骨舌鱼卵黄蛋白受体基因(vtgr)组织表达及生物信息学分析

为探究卵黄蛋白受体(Vitellogenin receptor,Vtgr)在双须骨舌鱼性腺发育的作用及组织表达规律,本研究运用RACE技术首次克隆获得双须骨舌鱼vtgr cDNA全序列,该序列全长为2 841 bp,开放阅读框(ORF)为2 556bp,编码氨基酸851个,5'端非编码区26 bp,3'端非编码区258 bp。生物信息学分析显示,vtgr蛋白分子质量为93.6 ku,等电点为4.78,含有8个低密度脂蛋白受体A结构域(LDLa),5个低密度脂蛋白受体YWTD结构域(LY),2个类表皮生长因子结构域(EGF),1个钙结合类表皮生长因子结构域(EGF-CA),1个跨度为23个氨基酸的跨膜结构域,属于极低密度脂蛋白受体(vldlr),是亲水性跨膜蛋白。多序列比对分析表明,双须骨舌鱼vtgr高度保守,与美丽硬仆骨舌鱼(Scleropages formosus)相似度最高为95.96%。系统进化树分析发现,与美丽硬仆骨舌鱼聚为一支,与鲽形目、鲤形目、鲑形目亲缘性较远。qRT-PCR结果分析发现,双须骨舌鱼vtgr在雌雄鱼的8个不同组织中均有表达,在卵巢和精巢中的相对表达量显著高于鳃、肝、脾、心脏、头肾、脑等组织(P0.05)。此外,vtgr在雌雄鱼性腺发育Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ期表达分析表明,在卵巢中vtgr相对表达量依次递减,且Ⅱ期显著高于Ⅲ和Ⅳ期(P0.05);精巢中3个时期vtgr表达无显著差异(P0.05),但Ⅱ和Ⅲ期表达量显著低于卵巢(P0.05)。研究表明,vtgr基因编码区序列有较高保守性。Vtgr在双须骨舌鱼前期卵巢发育中发挥着重要作用。     

青虾Ran基因的克隆、表达及其在卵巢发育中的功能

本研究应用RACE技术克隆了青虾(Macrobrachium nipponensis)Ran(Ras related nuclear protein,Ras相关核蛋白)基因全长cDNA序列,该基因cDNA全长1191 bp,包括218 bp的5'UTR,648 bp的开放阅读框(ORF),405 bp的3'UTR,编码215个氨基酸。青虾Ran基因属于P-loop-NTPase超级家族,拥有PTZ00132跨结构域,多肽分子量约为24.57 kDa,理论等电点7.13。系统进化树分析表明,在动物界进化中非常保守的青虾Ran多肽与罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)聚为一支,具有最近的亲缘关系。使用荧光定量PCR技术检测Ran基因在成体青虾不同组织和卵巢不同发育期的表达差异,结果显示,Ran基因在青虾不同组织中均有表达,其表达量在卵巢中最高,是精巢表达量的7~8倍;随着卵巢的发育,Ran基因的表达水平呈现上升趋势,在卵巢消退期又恢复到较低水平。RNA干扰后,实验组Ran基因表达量显著低于对照组(P0.05),同时卵巢发育关键基因Vg(vitellogenin)在卵巢中的表达量也显著低于对照组(P0.05),推测Ran基因参与雌性卵巢发育过程并对Vg基因的表达起到调控作用。     

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。     

文蛤粪卟啉原Ⅲ氧化酶基因克隆及与壳色性状的相关性分析

粪卟啉原Ⅲ氧化酶(coproporphyrinogen-III oxidase,CPOX)是卟啉类化合物合成过程中的关键酶,而卟啉是形成机体色素的重要化合物。采用RACE方法克隆获得文蛤粪卟啉原Ⅲ氧化酶基因(MmCPOX)的cDNA序列,该序列全长1490 bp,其中开放阅读框1173 bp,编码390个氨基酸,预测分子量为12.04 ku,理论等电点为5.05;预测该酶含有跨膜结构域和Coprogen-oxidas结构域;从构建的系统进化树来看,软体动物门的文蛤、加州海兔和太平洋牡蛎首先聚在一起,显示出较近的亲缘关系。qRT-PCR结果显示,MmCPOX基因在文蛤早期发育的各个时期均有表达,但在D形幼虫期以后表达量显著升高;在文蛤成贝的7个组织中,外套膜和血液中表达量显著高于其他组织,表明其与血卟啉合成和壳色卟啉形成相关;在不同壳色文蛤中,红壳文蛤、暗纹文蛤、细纹文蛤的外套膜中表达量显著高于黑斑文蛤和白壳文蛤,表明其参与形成红色和褐色壳色。     

半滑舌鳎Shh基因的克隆与表达及甲基化分析

通过RACE方法获得半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)Hh基因家族的Shh基因,该基因全长1 922 bp,其中5′UTR 266 bp,3′UTR 360 bp,ORF1 296 bp,编码431个氨基酸,经预测该多肽的相对分子质量为47.28 k D,理论等电点6.95,具有Hh基因家族特有的保守结构域。氨基酸序列分析表明,半滑舌鳎Shh与牙鲆的同源性最高,为82%,与其他鱼类同源性为74%~81%,与非洲爪蟾的同源性为61%,与人和鼠的同源性为63%~64%。甲基化结果显示,Shh基因在1龄卵巢中的甲基化程度普遍低于雄鱼与伪雄鱼精巢。基因表达分析显示,Shh基因在胚胎期的囊胚期表达显著高于其它时期(P0.05),在雌雄成鱼8个组织器官均表达,在雌性性腺分化的关键期孵化后50 d,雌性性腺中表达量较前期升高,且显著高于同时期雄性性腺中的表达(P0.05),在雄性性腺分化的关键期80~95 d,Shh基因在雄性中的表达水平显著升高(P0.05),在8月龄、1龄及2龄雌鱼性腺中表达显著高于雄鱼与伪雄鱼。本研究表明,半滑舌鳎Shh基因在进化中高度保守,与胚胎分化、组织器官形成、雌雄性腺分化及性腺发育密切相关。