河川沙塘鳢DMRT1基因的克隆及其表达分析

以河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)为研究对象,采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术对DMRT1的全长基因进行了克隆,并利用生物信息学技术分析其结构和功能;采用实时荧光定量PCR(qRTPCR)技术检测了河川沙塘鳢DMRT1基因在8种组织(鳃、肠、心、肌肉、脑、肝、脾、性腺)、胚胎发育的8个时期(受精卵期、桑椹胚期、原肠胚期、神经胚期、体节期、口裂期、出膜后1 d和出膜后3 d)以及性腺发育的4个时期(Ⅰ~Ⅳ期)中的表达变化。结果表明,河川沙塘鳢DMRT1基因c DNA序列的全长为2025 bp,编码297个氨基酸,其中包括894 bp的开放阅读框(ORF),73 bp的5'非编码区和1058 bp的3'非编码区。与已知物种的氨基酸序列比对后发现,河川沙塘鳢DMRT1的氨基酸序列与军曹鱼(Rachycentron canadum)、欧洲鲈鱼(Dicentrarchus labrax)的同源性最高。DMRT1基因在河川沙塘鳢的精巢组织大量表达,而在卵巢、肌肉、心以及肝4种组织中表达较少,在其它组织中几乎不表达; DMRT1基因在胚胎发育的各个时期都有表达,在原肠期的表达量最高;此外,DMRT1基因表达量在精巢发育的不同时期呈先下降后上升的趋势,在精子成熟期(Ⅳ期)达到最大值,而在卵巢发育的不同时期表达量较少且表达强度差异不明显,因而推测河川沙塘鳢DMRT1基因与精巢的发生和功能的维持有关。研究结果为解析河川沙塘鳢DMRT1基因的功能及其性别决定机制提供了基础资料,也为开展河川沙塘鳢单性育种奠定了基础。     

达氏鲟gdf11基因cDNA的克隆及组织表达特征分析

本研究克隆了达氏鲟(Acipenser dabryanus)生长转化因子gdf11(growth differentiation factor 11)基因cDNA。达氏鲟gdf11基因cDNA序列全长1 298 bp(不包括Poly A),开放阅读框为1 191 bp,编码396个氨基酸,5非编码区长19 bp;3非编码区长88 bp。通过Signal P软件预测含有N端21aa的信号肽。组织表达特征分析结果显示,gdf11在7种组织中均有表达,在眼和鳃中的表达量较高;不同水流条件下,鳃和心脏gdf11的表达量有显著性差异,静水中鳃gdf11表达量是流水(流速27.0±3.0 cm/s)的4.70倍,而心脏中的表达量是流水的2.72倍。这暗示了gdf11可能在呼吸代谢中发挥功能。     

西伯利亚鲟Sox17基因cDNA全长的克隆及其表达分析

采用RACE技术获得西伯利亚鲟(Acipenser baerii)Sox17基因cDNA全长,序列分析表明,西伯利亚鲟Sox17基因cDNA全长2 671 bp,包括588 bp的5'端非翻译区,901 bp的3'端非翻译区和编码393个氨基酸残基的1 183 bp开放阅读框。氨基酸序列比对显示,该基因具较高的保守性,与塞内加尔多鳍鱼(Polypterus senegalus)的相似度最高为72%。系统进化分析表明,西伯利亚鲟与塞内加尔多鳍鱼聚为一支,且支持率为95%。以延伸因子efla(elongation factor 1-alpha)作为内参基因,对Sox17基因在西伯利亚鲟各组织的相对表达量进行分析,发现Sox17基因在不同组织中均有表达,但表达具有明显的组织差异性。在脑中表达量最高,而在肾、血液、眼、肠和胸鳍5个组织中表达量均较低。同时,Sox17基因在西伯利亚鲟不同发育时期均有表达,但表达具有一定的时间差异性。在宽神经板期的表达量高,相当于表达量最低点11日龄仔鱼的167倍。本研究为量化西伯利亚鲟胚胎发育分化过程中相关基因提供了参照工具,同时可为今后深入研究西伯利亚鲟Sox17在胚胎发育过程中的作用提供基础参考资料。     

三疣梭子蟹甲基转移酶2基因克隆及在胚胎、幼体和性腺发育过程中的表达分析

本研究采用SMART RACE方法克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)Dnmt2(Pt Dnmt2)基因。该基因c DNA全长为1291 bp,开放阅读框为1203 bp,编码400个氨基酸。结构域分析显示,PtDnmt2基因有典型的C5-DNA甲基化酶结构域。同源分析表明,PtDnmt2氨基酸序列与其他物种有较高的同源性。系统进化分析显示,三疣梭子蟹PtDnmt2氨基酸序列与罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)Dnmt2关系最近。qRT-PCR结果显示,PtDnmt2基因在三疣梭子蟹所有组织中均有表达,在卵巢中表达量显著高于其他组织(P0.05)。PtDnmt2基因在胚胎和幼体发育过程中的表达量随发育时期而变化,其在受精卵和多细胞时期无表达,从囊胚期开始出现,随着胚胎的发育表达量逐渐上升。在性腺发育不同时期PtDnmt2基因表达量存在显著差异,其在卵巢II期表达量最高,之后逐渐下降;在精巢中该基因的表达量随着精巢的发育逐渐上升,在IV期达到峰值。本研究结果表明,PtDnmt2基因参与了三疣梭子蟹胚胎、幼体和性腺发育调控。     

金钱鱼抗缪勒氏管激素基因克隆及其在性腺发育不同时期mRNA表达水平的分析

为了解抗缪勒氏管激素基因(AMH)在金钱鱼性腺发育中的作用,本研究利用RACE技术克隆了AMH的cDNA序列全长,为2324 bp(GenBank登录号:KP718479),其开放阅读框为1631 bp,编码543个氨基酸。同源性分析显示金钱鱼AMH与花鲈相似性最高,为71.16%,与斑马鱼相似性仅为29.83%。系统进化树分析表明,该基因与鲈形目紧密聚为一支,与金钱鱼进化地位一致,说明AMH在进化中有一定保守性。氨基酸结构分析表明其1~28为信号肽序列,69~426为AMH-N区域,444~543为TGF-β结构区。实时荧光定量研究表明,金钱鱼成鱼中AMH基因在精巢中表达量显著高于其他组织,在肝和卵巢中也有表达。性腺不同发育时期分析表明,AMH基因在精巢发育Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ期均维持高水平表达,IV期表达水平有所降低,H.E染色结果显示这一时期精巢发育逐渐成熟,推测该基因在精巢发育和精子产生过程中有重要作用。在卵巢中,AMH在Ⅰ、Ⅱ期卵巢发育初期表达量较低,在Ⅲ、Ⅳ期卵母细胞大生长期及卵黄积累期表达量升高,推测其在卵母细胞的发育和功能维持上发挥作用。提示AMH基因在金钱鱼精巢、卵巢发育过程中均发挥重要作用。     

栉孔扇贝Cf-dmrt4-like基因的克隆、序列特征及表达分析

DMRT家族是一类转录因子,在性别决定与分化、器官形成等早期胚胎发育中起重要的作用。本研究采用简并PCR扩增和cDNA末端快速扩增技术(RACE),从栉孔扇贝(Chlamys farreri)精巢中克隆得到1个全长为2312bp的dmrtcDNA序列,其开放阅读框(Open reading frame,ORF)1110bp,编码369个氨基酸,具有dmrt基因家族共有的DM保守结构域。同源比对和系统进化分析结果显示,其为Cf-dmrt4-like基因。半定量RT-PCR结果显示,该基因从受精卵至匍匐幼虫各发育时期均有表达,卵裂期表达量较高;在雄性成体的鳃和精巢以及雌性成体的外套膜、鳃、肾和闭壳肌中表达,但卵巢中未见表达。qRT-PCR检测不同发育时期的精卵巢,以成熟期精巢表达量最高。由此推测,栉孔扇贝Cf-dmrt4-like基因参与个体的早期发育,并在两性成体中发挥着不同的作用。     

大黄鱼gsdf和amh基因的克隆及表达分析

该研究克隆了大黄鱼(Larimichthys crocea)gsdf(gonadal soma derived factor)和amh(anti-Müllerian hormone)基因的开放阅读框序列并对它们的表达进行分析。大黄鱼gsdf基因c DNA序列开放阅读框长为618 bp,可编码205个氨基酸,含有信号肽和TGF-β结构域。系统进化分析显示,大黄鱼Gsdf与其他鱼类Gsdf聚为一枝,而与TGF-β超家族其他成员分开。Amh基因c DNA序列开放阅读框为1 563 bp,可编码520个氨基酸,含有信号肽、AMH-N区域和TGF-β保守结构域。系统进化分析显示,大黄鱼Amh与舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)Amh进化关系最近。荧光定量PCR表达分析显示,gsdf和amh基因主要在大黄鱼性腺表达,在精巢中的表达量显著高于卵巢(P0.05),2个基因都在性腺分化前开始表达,在雄鱼精巢中表达量呈现先升高后下降的趋势,在卵巢的表达量很低。此外,相比于正常雌鱼,gsdf和amh基因在伪雄鱼(遗传性雌鱼)性腺中的表达量显著上调。这些结果表明,gsdf和amh基因在大黄鱼性腺分化过程中起到重要的作用。     

金钱鱼促性腺激素受体基因克隆及其在性腺发育不同时期mRNA表达水平的分析

为了解金钱鱼促性腺激素受体基因(GtHRs)在金钱鱼性腺发育中的作用,采用反转录PCR(Rt-PCR)与cDNA末端快速克隆(RACE)首次克隆了金钱鱼卵泡刺激素受体(FSHR)和促黄体生成素受体(LHR)的cDNA序列全长。FSHR的cDNA全长2538 bp,编码702个氨基酸,LHR的cDNA全长3315 bp,编码722个氨基酸,它们都含有属于糖蛋白激素受体(GHR)家族的典型跨膜螺旋结构区域(TM helix)。同源性分析显示金钱鱼GtHRs与欧洲鲈的相似性最高,且GtHRs在进化中具有一定的保守性。性腺不同时期表达分析表明,在卵巢Ⅰ期时,FSHR高水平表达,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期时在较低水平表达。在精巢中,FSHR的表达水平在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期逐渐升高并在Ⅲ期达到最高,Ⅳ期开始下降。LHR在金钱鱼卵巢和精巢的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期低水平表达,在Ⅳ期表达水平达到最高。研究表明,FSHR在金钱鱼性腺发育早期扮演重要作用,LHR与卵子和精子的成熟有关。     

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。     

海湾扇贝Dmrt1基因分子特征及功能分析

利用 PCR 技术和生物信息学方法获得了海湾扇贝(Argopecten irradians irradians) Dmrt1 基因(AiDmrt1)的 cDNA 序列。采用实时定量 PCR 技术确定 AiDmrt1 在不同组织、性腺发育阶段及胚胎和幼虫发育阶段的表达模式, 并结合 RNA 干扰(RNA interference, RNAi)技术敲降 AiDmrt1 表达后检测了精巢中性腺发育相关基因的表达特征。 结果显示, AiDmrt1 开放阅读框长度为 918 bp, 编码 305 个氨基酸, 其编码蛋白具有保守的 DM 结构域。AiDmrt1 的 mRNA 在精巢中特异性表达, 并在精巢发育至生长期表达水平最高。AiDmrt1 在囊胚期前表达量无显著差异, 但在原肠期表达水平显著升高(P＜0.01)。敲降 AiDmrt1 表达后, 精巢发育相关基因 Sox7、Sox11 和 Fem-1 显著上调表达(P＜0.05 或 P＜0.01), 而 Dmrt4 的表达显著下调(P＜0.05); 卵巢发育相关基因 FoxL2、Wnt4、β-catenin、GATA-1 和 GATA-3 均显著上调表达(P＜0.05 或 P＜0.01)。研究结果表明, AiDmrt1 是海湾扇贝精巢特异性表达基因, 参与调控海湾扇贝性腺发育与分化。