三角帆蚌外套膜表达的免疫相关基因筛选

利用三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)外套膜cDNA文库EST序列,通过BLAST分析注释基因功能,发现35个与免疫防御功能相关的基因。根据其功能,这些免疫相关基因可划分为7类,即细胞免疫过程(2个)、蛋白酶和蛋白酶调节子(9个)、压力蛋白(7个)、抗菌肽(5个)、溶酶体酶(2个)、粘着蛋白(3个)及细胞凋亡和细胞周期调控相关基因(7个)。免疫相关基因在三角帆蚌外套膜中的广泛表达表明外套膜是重要的免疫组织。该研究为三角帆蚌外套膜分子免疫机理研究和抗病育种工作提供了基础性资料。     

海带雄性配子体差异表达基因片段的克隆及筛选

利用抑制消减杂交法（suppression subtractive hybridization,SSH）获得了海带雌、雄配子体差异表达的cDNA片段,将雄配子体差异表达的cDNA片段克隆于pGEM-T载体并转化大肠杆菌（Escherichia coli）JM109,构建雄配子体差异表达的cDNA消减文库。自750个阳性克隆中随机挑选100个进行PCR扩增鉴定,电泳图谱表明插入片段大小在200～1000bp之间。进一步经过Southern斑点杂交筛选后,选取10个阳性克隆进行测序和序列分析,有7个片段与GenBank数据库中已知基因序列无明显同源性,初步判断为新的基因序列,3个片段与已知脚基因和Lhcf6基因的同源性分别达到88％和98％。     

皱纹盘鲍外套膜耐维生素E缺乏消减cDNA文库的构建

为了克隆维生素E缺乏时皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)外套膜差异性表达的基因,本研究配制了维生素E缺乏水平(3.5 mg/kg)和正常添加水平(52.8 mg/kg)的人工饲料,喂养皱纹盘鲍幼鲍,初始体质量为(0.71±0.00)g,初始壳长为(15.49±0.04)mm,240 d后,采用抑制消减杂交法(Suppression Subtractive Hybridization,SSH)构建了维生素E缺乏组与正常组外套膜组织差异表达的cDNA消减文库。经检验,差异表达的基因均被富集了25-28倍,证明构建的cDNA消减文库具有很强的消减效率。从文库中随机挑取100个白色克隆摇菌液进行PCR鉴定,95%的克隆中均有100-900 bp的插入片段,这些片段可能是维生素E缺乏差异表达基因的cDNA片段。选取含插入片段大小不同的48个克隆测序,其中有16个新基因,10个谷胱甘肽转移酶的基因,5个谷胱甘肽过氧化物酶基因,2个过氧化氢酶基因,3个羟基类固醇脱氢酶基因,4个酪氨酸激酶基因,1个类甲状腺过氧化物酶蛋白基因,3个纤维素酶基因,1个cAMP效应元件结合蛋白基因,3个贝壳生物矿化相关蛋白的基因。总的来说,利用抑制消减杂交的方法构建差异表达cDNA文库,可以比较好地反映维生素E对皱纹盘鲍影响的基因信息,为研究其他营养素对皱纹盘鲍基因表达的影响提供了基础数据。     

三角帆蚌alpha-2巨球蛋白cDNA全长的克隆及表达特征

alpha-2巨球蛋白是河蚌体内重要的天然免疫因子,参与广泛的免疫防御和调节.通过RACE法克隆了三角帆蚌α2M全长cDNA序列,提交Genbank,获得核苷酸序列登陆号:DQ 993157.1.同时,采用生物信息学方法对alpha-2巨球蛋白进行了系统分析.该基因cDNA全长5 124 bp,其中编码区4 836 bp,5'端非编码区35 bp,3'端非编码区为253 bp(含polyA尾31 bp),该基因能编码1 611个氨基酸,其中前23个氨基酸残基为信号肽序列,成熟蛋白分子量为177 571.8 u,等电点为5.49.蛋白的不稳定系数为39.53,表明该蛋白是稳定的.在此基础上,以18 S作为内标,利用半定量RT-PCR法检测α2M基因在三角帆蚌不同组织和不同生理状态下的表达情况.结果表明,alpha-2巨球蛋白仅在血细胞中有表达,而在外套膜、闭壳肌、肠和性腺中没有表达.经注射大肠杆菌和嗜水气单胞菌12 h后,三角帆蚌体内α2M的表达水平都有一定量的升高,证明α2M是三角帆蚌基础免疫系统中的组成部分.本研究丰富了软体动物免疫学研究内容,为三角帆蚌抗病机理提供理论资料.     

三角帆蚌CAT基因cDNA全长克隆及表达分析

采用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)首次克隆了三角帆蚌过氧化氢酶(CAT)基因的cDNA全长序列,为2 804 bp,包含112 bp的5′非翻译区(untranslated region,UTR),1 303 bp的3′UTR和1 388 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF)。ORF区共编码462个氨基酸,推算的分子量约为52.7 ku,理论等电点为6.35。多序列比对结果显示,有一段CAT氨基酸高度保守的催化位点序列FDRERIPERVVHAKGAG。三角帆蚌CAT基因有12个与还原型辅酶Ⅱ(NADPH)结合的氨基酸残基,分别是Asp107、His153、Phe157、Ser160、Arg162、Asn172、Try174、Lys196、Val261、Trp262、His264和Try317,其中第261位和第264位的氨基酸在不同物种间有所区别。比对结果得到的三角帆蚌CAT基因的氨基酸序列,与软体动物的CAT基因相似性高达99%,与虾类、鱼类、两栖类、哺乳类的CAT基因相似性也达到98%~99%,可推断属于CAT3。利用CAT基因推断得到的氨基酸序列构建NJ系统树,分析显示三角帆蚌首先与软体动物聚在一起,再与虾类聚在一起,然后依次与鱼类、两栖类和哺乳类聚在一起。荧光定量结果显示,CAT基因在三角帆蚌的7个组织均有表达,其中在肾中的表达量极低,在血液中表达呈上调趋势且明显区别于其他组织,在另外5个组织中总体上呈现不统一的先上调后下调的趋势。     

抑制消减杂交技术在鲤鱼抗寒研究中的应用

用抑制性消减杂交技术（SSH）研究与鲤鱼（Cyprinus carpio）抗寒性状相关的基因。通过对荷包红鲤抗寒品系（Cyprinus carpio wuyanensis Tchang）和柏氏鲤（Cyprinus pellegnini Tchang）杂交F2代进行降温诱导实验，获得不同温度下的实验材料。利用抑制消减杂交技术构建了一个低温下差异表达基因的消减cDNA文库，共含有2000个克降。对其叶1480个克隆进行斑点杂交筛选，共得到60个阳性克隆，选取其中29个克隆测序。通过序列分析比对，13个克隆与已知基因序列高度同源，同源性为85％-98％；另外的13个克隆为未知新基因序列。在13个同源性较高的克隆序列巾，有brevican基因、AMP—acid连接酶、CFL2基因、催产素基因、主要组织兼容复合体（MHC）Ⅱβ链、锌指蛋白、细胞色素氧化酶、EPD-1基因、透明质酸结合蛋白多糖类、核受体／类视色素信号调节器等，其中9个基因上调表达，另有4个则抑制表达。这些基因的获得可为研究鱼类抗寒性状以及从分子水平上阐明其机制提供重要依据。     

三角帆蚌微卫星富集文库的构建、鉴定及多态性分析

通过磁珠富集法构建了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)微卫星富集文库。共获得800个阳性克隆,其中的100个阳性克隆经测序分析,共获得微卫星序列54个。利用这些微卫星序列可设计33对引物,经过PCR扩增筛选获得了25对可用引物。利用聚丙烯酰胺凝胶电泳,对洞庭湖1个种群的30只三角帆蚌进行扩增,发现13对引物呈现多态性,等位基因数在4～9。观测杂合度在0.2543～0.9827,期望杂合度在0.3629～0.8217,信息多态含量平均为0.5198。由于存在无效等位基因,两个微卫星基因座(GenBank登录号为GQ302651和GQ302658)明显地偏离哈代-温伯格平衡,但没有发现连锁不平衡现象。这说明利用磁珠富集法构建的三角帆蚌微卫星文库质量较好,13对多态性微卫星引物可为三角帆蚌微卫星连锁图谱构建、分子进化和系统发育研究、分子标记辅助育种以及经济性状的QTL定位提供帮助。     

三角帆蚌EFCB1基因cDNA序列克隆及表达研究

为了发掘更多三角帆蚌具有EF-hand结构域的功能基因及其蛋白质,本研究运用RACE-PCR技术,克隆得到了三角帆蚌包含EF-hand结构域钙结合蛋白1基因(EF-hand calcium-binding domain-containing protein 1,EFCB1)的cDNA全长并进行了生物信息学分析;通过real-time Q-PCR技术,分析了EFCB1基因在三角帆蚌10个组织,以及内脏团、外套膜插核后不同时间点的时空表达特点。结果表明三角帆蚌EFCB1基因cDNA序列全长981 bp,ORF为531 bp,编码176个氨基酸残基,5'-UTR 239 bp和3'-UTR 211 bp。EFCB1分子式为C₈₇₇H₁₃₄₈N₂₃₈O₂₇₀S₁₀,分子量约19.9 ku,等电点为4.70,不稳定系数为62.65,属亲水蛋白。其序列无信号肽序列,存在1个跨膜区域和2个EF-hand结构域,EF-hand模块分别为DLNDDKLISPEE(98-109)和DTNGDDKLDGEE(129-140)。荧光定量结果显示三角帆蚌EFCB1基因在各组织中均有表达,其中在肠和鳃中表达量最高(P<0.05),外套膜中表达量显著高于内脏团(P<0.05)。EFCB1基因在插核后不同时期的外套膜和内脏团育珠部位组织中表达具有显著差异(P<0.05),在外套膜中的表达量均显著高于内脏团(P<0.05),在插核后第20 天时表达量显著高于各时期(P<0.05)。研究表明,EFCB1在三角帆蚌Ca²⁺的吸收过程中发挥调节作用,在珍珠囊形成过程中以及珍珠形成初期具有重要功能。     

链状亚历山大藻抑制消减杂交文库的构建及分析

为了筛选链状亚历山大藻特异表达的发光相关基因,应用抑制消减杂交技术,构建了链状亚历山大藻特异表达的cDNA消减文库,共获得500个克隆,通过基因PCR初步筛选表明插入片段的大小主要集中在250～1000 bp,随机挑选10个阳性克隆进行双向测序和序列比对分析,有2个克隆基因片段与已知基因序列高度同源,分别为荧光素结合蛋白和羧化酶/加氧酶,另有8个克隆基因片段在GenBank中未查找到相应的同源基因,可能为未知新基因序列.这些基因的获得为进一步研究链状亚历山大藻特异表达基因,阐明其发光机理及建立特异甲藻的新型检测方法提供重要依据.     

三角帆蚌HcCUBDC基因cDNA的全长克隆与表达分析

利用cDNA末端快速扩增（Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE）方法,获得了三角帆蚌HcCUBDC基因的全长cDNA序列,共5158bp,开放阅读框（ORF）1920bp,编码639个氨基酸,5′端非编码区576bp,3′端非编码区2662bp,GeneBank登陆号为KP067952。生物信息学分析表明,三角帆蚌HcCUBDC蛋白含有一个由19个氨基酸组成的信号肽和4个CUB结构域,但未能比对上已知的蛋白。经荧光定量PCR检测,HcCUBDC基因在紫色和白色蚌前端缘膜、后端缘膜、中央膜、鳃、斧足、肝胰腺、肠和肾8个组织中均有表达,并且都是肝胰腺表达量最低。在紫色蚌中,后端缘膜表达量极显著高于前端缘膜;在白色蚌中,前端和后端缘膜之间表达差异不显著。HcCUBDC基因在紫色蚌后端缘膜中的表达量极显著高于白色蚌,在紫色和白色蚌前端缘膜中的表达量差异不显著。外套膜原位杂交结果显示,HcCUBDC基因主要在缘膜外上皮细胞中表达。研究表明,HcCUBDC基因在三角帆蚌内壳色形成中发挥作用,可为进一步深入研究该基因在珍珠颜色形成过程中的功能及其调控机理提供基础资料。     

三角帆蚌种质资源研究进展

三角帆蚌是我国优良的淡水育珠蚌,具有重要的经济价值。本文从我国三角帆蚌种质资源调查、搜集与保护出发,介绍了三角帆蚌RAPD、SSR及线粒体基因片段等不同分子标记开发状况,重点讨论了这些分子标记分析三角帆蚌遗传多样性的情况。比较了我国五大淡水湖泊三角帆蚌种质及3个优秀种质9个F1后代的生长性能,比较了三角帆蚌雌雄生长差异。简述了三角帆蚌珍珠质形成相关基因、免疫相关基因、贝壳及珍珠颜色相关基因的研究现状。从三角帆蚌与其他蚌类种间杂交、三角帆蚌种内杂交,介绍了培育康乐蚌新品种的过程及三角帆蚌家系选育的进展情况。对今后进一步开展三角帆蚌种质资源研究提出了意见和建议,为三角帆蚌遗传改良提供了基础资料。     

三角帆蚌贝壳基质蛋白研究进展

贝壳和珍珠是碳酸钙在有机基质调控下形成的结构高度有序的生物矿化物。贝壳有机基质包括贝壳基质蛋白、糖和少量的脂类,其中贝壳基质蛋白对贝壳和珍珠的形成过程具有重要的调控作用。三角帆蚌是我国重要的淡水育珠蚌,三角帆蚌贝壳基质蛋白的研究对于揭示淡水珍珠形成机理和培育高品质淡水珍珠具有重要意义。本文介绍了已发现的与三角帆蚌棱柱层和珍珠层形成相关的26个基质蛋白,包括氨基酸组成、一级结构、高级结构等结构特征,以及参与贝壳碳酸钙沉积、贝壳有机框架形成、晶体形貌调控、贝壳着色调控及与珍珠重量性状的关联性等生物矿化功能方面的最新研究进展,为进一步提高珍珠质量提供参考。     

转录组测序研究三角帆蚌珍珠颜色相关基因

为筛选影响三角帆蚌珍珠颜色的候选基因,采用转录组测序平台Illumina Hi Seq TM2500对蚌壳珍珠层颜色为紫色和白色的三角帆蚌中央膜组织进行高通量测序。所得序列经质控、组装后比对到NR、Swiss-Prot、COG、KOG、KEGG、GO和Pfam数据库中注释,并进行差异基因聚类分析。结果显示,获得干净数据共72 800 581 bp,拼接获得了89 529个Unigene,差异表达基因2644个,其中上调表达基因1323个,下调表达基因1321个。根据GO功能分类可分为分子功能、细胞组分、生物过程等3大类50分支;根据KEGG代谢通路分析可以分为187类。对差异表达基因分析发现,部分基因与色素合成(眼黄素、黑色素、喋啶色素)及金属离子转运相关,还有6个细胞色素P450,3个细胞色素b561和1个细胞色素b560。研究表明,这些基因可能在珍珠颜色形成中发挥作用。     

三角帆蚌hcSRCR1基因的克隆及在不同壳色选育系中的表达模式

清道夫受体(SR)是一类对化学修饰的脂蛋白具有很强结合活性的糖蛋白家族。本研究通过RACE方法克隆得到三角帆蚌hcSRCR1基因cDNA序列,该序列全长1 000 bp,其中开放阅读框819 bp,编码272个氨基酸,预测分子量为28.16 ku,理论等电点为5.55;预测含有2个SRCR结构域和6个保守的半胱氨酸残基。qRT-PCR和Western blot结果显示,hcSRCR1 mRNA和蛋白表达模式基本相同,均在三角帆蚌外套膜中表达量最高,在其他组织中的表达量普遍较低,且在紫色选育系外套膜组织中的表达量显著高于白色选育系。外套膜原位杂交结果显示,hcSRCR1基因主要在外套膜外褶的内、外上皮细胞层以及腹膜处的上皮细胞层中表达。研究表明,三角帆蚌hcSRCR1基因与贝壳珍珠质颜色形成具有一定相关性,可为进一步研究该基因在珍珠颜色形成过程中的调控机理提供基础资料。     

体外培养条件下三角帆蚌胚胎早期发育观察及胚胎发育生物学零度和有效积温分析

为了探寻三角帆蚌胚胎体外培养方法,本实验以解剖获得的雌雄配子为材料,使用与三角帆蚌体液等渗的平衡盐溶液(BSS)进行人工体外受精和体外培养,观察各阶段胚胎的形态特征,并分析计算不同胚胎发育阶段的生物学零度和有效积温。结果显示,在温度为(25±1)℃的BSS培养条件下,受精卵发育至第二极体排放、二细胞期、四细胞期、八细胞期、十六细胞期和桑葚期的时间分别为1.8、2.8、5.6、10.5、13.9和17.3 h,胚胎最长发育至桑葚期后停止发育。另外,池塘平均水温分别为26.5、28.1和29.2℃时,三角帆蚌胚胎发育至成熟钩介幼虫分别需要10、9和8 d,计算得出三角帆蚌胚胎发育的生物学零度为14.81℃,根据生物学零度计算胚胎发育至卵裂期、囊胚期、原肠期、膜内钩介幼虫期和成熟钩介幼虫的有效积温分别为12.95、25.99、42.27、69.21和118.14℃×d。研究结果初步尝试对三角帆蚌受精卵进行体外培养,并根据胚胎发育水温和时间获得三角帆蚌早期胚胎发育的生物学零度和有效积温,可为突破三角帆蚌全人工繁育技术奠定基础,对淡水贝类现代生物育种技术研发和种质资源保护具有重要意义。     

摄食配合饲料的鱼密度和EM菌对蚌鱼综合养殖系统中浮游植物的影响

通过93 d围隔实验比较了增加摄食配合饲料的鱼(草鱼和银鲫)密度和添加EM菌对三角帆蚌、草鱼、银鲫、鲢和鳙综合养殖系统中浮游植物群落和初级生产力的影响。采用2×2实验设计,设4个处理:LF0(20尾草鱼+10尾银鲫)、LFA(20尾草鱼+10尾银鲫+EM菌)、HF0(40尾草鱼+20尾银鲫)和HFA(40尾草鱼+20尾银鲫+EM菌)。所有处理中三角帆蚌、鲢和鳙密度相同,均为每个围隔内40只蚌、8尾鲢和2尾鳙。实验期间围隔内不换水,每天分2次投喂配合饲料;定期向LFA和HFA围隔内泼洒EM菌。结果显示,围隔内出现浮游植物超过81种,分别隶属7门、32科、73属;实验前期浮游植物优势种为微囊藻和栅藻,后期转为微囊藻、平裂藻和腔球藻;浮游植物生物量平均为3.2×108～8.3×108个/L;摄食配合饲料的鱼密度和EM菌对浮游植物种类组成和多样性无显著影响,但高密度草鱼和银鲫组(HF0和HFA)中浮游植物生物量和群落呼吸强度较高,初级生产力较低;添加EM菌可降低蓝藻在浮游植物生物量中的比例,增加初级生产力。研究表明,在蚌鱼综合养殖中放养摄食配合饲料的鱼密度不宜过高。     

池蝶蚌组织蛋白酶L1-like基因的克隆及表达特征分析

为了解淡水贝类是否存在组织蛋白酶L的亚型及其亚型的免疫相关作用,本实验利用已构建的池蝶蚌血细胞全长c DNA文库,筛选获得与之同源的EST序列,结合RACE技术进一步克隆了池蝶蚌一个新的组织蛋白酶L基因的c DNA全长,命名为Hs Cts L1-like基因(Gen Bank登录号为KF015273)。该序列全长为1280 bp,5′-非翻译区(5′UTR)为31 bp,3′-非翻译区(3′UTR)为256 bp,开放阅读框区(ORF)为993 bp,编码330个氨基酸,预测蛋白相对分子量为36.86 ku,理论等电点为6.23。序列分析结果显示,Hs Cts L1-like与其他软体动物相对应序列具有共同结构特征,包含信号肽、前肽抑制域和成熟肽三部分,在其他物种中已鉴定的Cts L签名序列标签(ERF/WNIN、GNFD、GCXGG和QCHN等)在Hs Cts L1-like中均可找到。其氨基酸序列同缢蛏Cts L1(AGL33704.1)同源性最高,达67%;与报道的三角帆蚌Cts L(ADV03094)和池蝶蚌中另一个Cts L(AEX88474)仅均为52.91%;系统进化分析表明,Hs Cts L1-like与缢蛏、长牡蛎和合浦珠母贝的Cts L1聚为一分支,推测Hs Cts L1-like属于Cts L家族中的亚型1。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测显示,Hs Cts L1-like m RNA在肝脏中表达量最高,其次是卵巢和精巢。注射鳗弧菌后,血细胞和肝脏Hs Cts L1-like m RNA转录水平显著升高,暗示其是一个免疫有关的基因,参与了池蝶蚌的先天免疫应答反应。     

四种微藻投喂对三角帆蚌生长、产珠性能、内壳层颜色和微量元素的影响

为筛选三角帆蚌集约化养殖优质的饵料微藻,本实验采用单因子实验方法,探究投喂不同藻(小环藻、小球藻、二形栅藻、旋转单针藻和混合藻)对三角帆蚌生长、产珠性能和内壳珍珠层颜色的影响。结果显示,投喂不同藻对三角帆蚌的生长影响显著,投喂小环藻组三角帆蚌的体质量增重率、壳长、壳宽和壳高增长率最佳。二形栅藻组次之,但壳长增长率略高于小环藻组。小球藻组、旋转单针藻组和混合藻组生长较差。珍珠增重率以小环藻组最佳,显著高于其他4组。小环藻和二形栅藻组珍珠正圆率显著高于旋转单针藻组。不同饵料微藻对斧足和外套膜微量元素含量影响显著,投喂小环藻组斧足中Ca元素含量最高(12 637.30±624.39) mg/kg。不同饵料微藻对内壳色影响显著,小环藻组内壳色亮度最低、色差最小、饱和度较大;混合藻组内壳色亮度最高、色差最大、饱和度最小;二形栅藻组各值处于中间水平。综合考虑,小环藻是三角帆蚌最佳的饵料微藻,二形栅藻次之。