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。     

红笛鲷头肾消减cDNA文库的构建与分析

应用抑制性消减杂交技术(SSH)构建红笛鲷(Lutjanus sanguineus)头肾消减cDNA文库,筛选红笛鲷免疫相关基因的EST.以哈氏弧菌(Vibrio harveyi)灭活疫苗体内诱导红笛鲷为实验组,以注射无菌生理盐水的红笛鲷为驱动组,通过SSH技术构建红笛鲷头肾消减.DNA文库.利用PCR技术和斑点杂交对文库进行筛选,从2 424个含插人片段的阳性克隆中筛选了680个克隆在上海生工进行了序列测定.使用BLASTx和BLASTn工具对获得的ESTs与GenBank数据库进行同源性比较并根据相似性序列的名称通过GO法对ESTs进行注释.结果获得了30个与红笛鲷免免疫防御相关基因的EST,如组织相容性抗原复合物基因(MHC I和MHCII),免疫球蛋白基因(IgH和IgL)、热休克蛋白基因(HSP10,HSP70和HSP90)等.本研究构建了哈氏弧菌灭活疫苗免疫后与正常组织差异表达的消减cDNA文库,并获得一批与红笛鲷免疫防御相关的ESTs,旨在为探讨红笛鲷分子免疫防御机制、筛选参与免疫防御调控相关的功能基因,揭示红笛鲷免疫抗病机制、提高机体抗病力、实现遗传改良奠定基础.     

罗非鱼免疫前后白细胞cDNA差减文库的构建及其表达序列标签初步分析

为筛选得到罗非鱼白细胞免疫相关基因，促进鱼类免疫防治进展，本研究应用抑制性差减杂交（SSH）技术成功构建了罗非鱼链球菌疫苗免疫前后正、反两个白细胞eDNA差减文库，富集了免疫过程中表达谱发生变化的白细胞基因。随机挑选阳性克隆PCR检测。显示插入片段在300～750bp。正反文库各随机挑选300个阳性克隆（共600个克隆）进行测序及EST初步分析。正库筛选得到18个免疫期间袁达丰度上调基因，其中2个与罗非鱼已知基因具有相似性，6个与其他鱼类已知基因相似，其他6个与其他物种已知基因具有相似性，4个为未知新基因。负库筛选得到22个免疫期间表达丰度下调的基因，其中4个与罗非鱼已知基因具有相似性，5个与其他鱼类已知基因相似，6个与其他物种已知基因具有相似性，7个为未知新基因。随着序列的进一步分析及利用RACE等技术得到罗非鱼抗菌或免疫相关全基因，深入开展鱼类功能基因研究奠定良好的基础。     

盐碱胁迫下青海湖裸鲤鳃基因表达差异

采用抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术,研究了青海湖裸鲤(Gymnocyprisprzewalskii)在高盐碱胁迫下转录水平上的基因表达差异,实验获得差异表达序列91条,其中成功注释60条。以同是鲤科鱼类的斑马鱼(Danio rerio)的基因ID作为参照,用DAVID软件对这些序列进行功能分类,结果从正向文库获得28条功能基因片段,反向文库获得14条。按功能将其分为10类,其中,催化活性、细胞、部分结合相关基因表达上调,结合、免疫相关基因表达下调。分析发现,高盐碱胁迫会改变鱼类的渗透压和酸碱平衡,对免疫系统产生一定的抑制作用,对此,鱼类通过增强离子调控、提高血清尿素氮浓度、合成应激蛋白等,来维持渗透压和酸碱平衡,缓解应激反应。     

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。     

溶藻弧菌诱导马氏珠母贝血淋巴cDNA差减文库的构建及分析

为了探讨马氏珠母贝免疫防御机制,筛选免疫防御相关功能基因,以致病性溶藻弧菌人工感染的马氏珠母贝血淋巴为材料,采用抑制性差减杂交(SSH)技术,构建了溶藻弧菌诱导的马氏珠母贝血淋巴cDNA差减文库;以马氏珠母贝管家基因β-actin作为差减指标检测该文库的差减效率;对选取的600个阳性克隆进行测序及生物信息学分析。结果显示,该文库的差减效率可达210倍;PCR阳性检测显示差减片段为100~750 bp,对随机挑取600个克隆的测序结果显示,共获得414个有效EST序列;通过BLAST同源性比对,有167个EST序列(占40.34%)与NCBI数据库中已知功能蛋白质具较高同源性,其中7个EST序列(占1.69%)与免疫防御相关基因同源;此外,204个EST(占49.28%)在数据库中未发现同源序列。研究表明,SSH技术能有效富集马氏珠母贝血淋巴差异表达基因,研究结果为探索马氏珠母贝免疫基因作用机理和调控机制奠定了基础。     

鲤的微卫星标记与体质量、体长、体高和吻长的相关分析

采用抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术研究皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai Ino.)Vc缺乏诱导的差异表达基因.实验用皱纹盘鲍成鲍初始体质量为(74.32±0.43)g,初始壳长为(84.36±0.24)mm.配制了Vc缺乏(0.0 mg/kg)和高剂量添加(4 967.5 mg/kg)2个水平的人工饲料进行饲喂.经过170d的养殖后,分别构建肝胰腺和肾脏Vc缺乏消减cDNA文库.消减杂交效率分析显示,差异表达的基因分别被富集了大约25和25～210倍.从两个文库中随机挑选阳性克隆进行测序.在肝胰腺消减cDNA文库中获得63个片段,其中已知功能基因占54.0%,Gene ontology(GO)按照功能将其分为4类:代谢相关基因占15.9%,细胞代谢相关基因占30.2%.生物调节相关基因占4.8%,其他功能基因占3.2%.未知功能基因占46.0%.在肾脏消减cDNA文库中获得39个片段,其中已知功能基因占53.8%,GO将其分为3类:代谢相关基因占5.1%,细胞代谢相关基因占28.2%,生物调节相关基因占20.5%.未知功能基因占46.2%.其中,获得了包括细胞色素c氧化酶、葡萄糖-1脱氢酶、α-葡萄糖苷酶、β-1,3-D-葡聚糖酶、纤维素酶、藻酸盐裂解酶以及铁蛋白等在其他动物中被证明与Vc合成相关的基因,为进一步研究皱纹盘鲍Vc的合成和代谢奠定了基础.     

皱纹盘鲍肝胰腺和肾脏维生素C缺乏诱导的差异表达cDNA文库的构建

采用抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术研究皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai Ino.)Vc缺乏诱导的差异表达基因。实验用皱纹盘鲍成鲍初始体质量为(74.32±0.43)g,初始壳长为(84.36±0.24)mm。配制了Vc缺乏(0.0mg/kg)和高剂量添加(4967.5mg/kg)2个水平的人工饲料进行饲喂。经过170d的养殖后,分别构建肝胰腺和肾脏Vc缺乏消减cDNA文库。消减杂交效率分析显示,差异表达的基因分别被富集了大约25和25～210倍。从两个文库中随机挑选阳性克隆进行测序。在肝胰腺消减cDNA文库中获得63个片段,其中已知功能基因占54.0%,Gene ontology(GO)按照功能将其分为4类:代谢相关基因占15.9%,细胞代谢相关基因占30.2%,生物调节相关基因占4.8%,其他功能基因占3.2%。未知功能基因占46.0%。在肾脏消减cDNA文库中获得39个片段,其中已知功能基因占53.8%,GO将其分为3类:代谢相关基因占5.1%,细胞代谢相关基因占28.2%,生物调节相关基因占20.5%。未知功能基因占46.2%。其中,获得了包括细胞色素c氧化酶、葡萄糖-1脱氢酶、α-葡萄糖苷酶、β-1,3-D-葡聚糖酶、纤维素酶、藻酸盐裂解酶以及铁蛋白等在其他动物中被证明与Vc合成相关的基因,为进一步研究皱纹盘鲍Vc的合成和代谢奠定了基础。     

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.     

卫星测高数据在渔情分析中的应用探索

通过对卫星测高数据的分析，结合日本和美国在海面高度与渔场关系方面的研究，根据海洋学和渔业资源学的理论进行分析和探讨，为卫星测高数据在渔情分析中的应用提供了理论依据、研究思路和基本方法。卫星测高数据与常规海洋外界环境因子有非常密切的关系，经过严格的数据质量控制后，可以应用到渔场探测和渔业资源评估中。测高数据的具体可以采用直接与间接两种方式：直接方式，即作为统计相关的参数，等同于温度、盐度、水色等；间接方式，即作为数理模型的输入或者控制参数。此外，利用卫星测高数据对渔业资源进行中长期评估也具有很好的研究前景。     

Tissue expression of PPAR-alpha isoforms in Scophthalmus maximus and transcriptional response of target genes in the heart after exposure to WY-14643

Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are involved in the regulation of lipid and carbohydrate metabolism and can be activated either by natural ligands as fatty acids or by synthetic ligands including several environmental chemicals. In this study, two PPARα isoforms (α1 and α2) were analyzed in turbot (Scophthalmus maximus) for a different tissue distribution. PPARα1 was ubiquitously expressed, while the PPARα2 was predominantly expressed in the heart. Following this result, turbot juveniles were exposed by injection to a synthetic selective PPARα agonist, WY-14643, for 14 days. Suppression subtractive hybridization (SSH) was performed with pools of heart samples of control and exposed fish to get insights into PPARα-regulated genes in the heart of juvenile turbot. Four genes were positively identified in the forward-subtracted and 12 genes in the reverse-subtracted cDNA SSH library, corresponding to the down-regulated and up-regulated genes in response to the WY-14643 treatment, respectively. The confirmation of these results in individual samples of juvenile turbot exposed to WY-14643 revealed a statistically significant mRNA induction of two cardiac muscle proteins (myosin light chain 2 and tropomyosin 4), which were shown to be involved in heart contraction and heartbeat regulation in other teleost species. Herewith, we showed for the first time that PPARα2 is predominantly expressed in the heart and that a PPARα agonist can induce the mRNA expression of cardiac muscle proteins in teleosts.     

施氏鲟精巢和卵巢差减cDNA文库的构建和差异表达EST的筛选

应用抑制差减杂交（SSH）技术构建了施氏鲟（Acipenser schrenckii）精巢和卵巢组织的SMART cDNA文库及其cDNA差减文库，从两个差减文库中随机挑取200个克隆进行PCR检测，随机挑选其中的123个cDNA克隆测序。将所测序列经GenBank检索和生物信息学比较，发现有55个cDNA片段序列在GenBank上无明显的同源性，68个片段与已报道的基因有较高的同源性，其中17个cDNA片断为精巢中特异表达的基因，而51个为卵巢中特异表达的基因。精巢中大量表达的主要为延长因子（EF-1）和脂肪酸连接蛋白等与精子生成发育有关的基因，而卵巢主要为ZPC、组蛋白和周期蛋白等与卵细胞发育成熟相关的基因。这些EST数据为进一步筛选和克隆鲟鱼性腺组织特异性表达基因提供了材料平台，为鲟鱼基因组数据增补了大量信息。     

抑制差减杂交法克隆牙鲆变态早期差异表达的基因

为了克隆变态早期牙鲆头部差异表达的基因，采用抑制差减杂交法，以变态前的仔鱼头部表达的RNA作为驱动RNA，建立了牙鲆变态早期的差减cDNA文库，并利用相对定量RT-PCR对其进行了筛选。差减库的平均插入片段558bp左右，阳性率为81．8％。随机测定的45个克隆，在剔除假阳性克隆后，共得到22个不同的基因，其中13个为已知cDNA的同源基因，而另外9个为已知蛋白的同源基因，分别为prolactin receptor-like，COL1A1，M3-muscarinic receptor，Sfrs3，tropomyosin，ribosomal protein L27，ribosomal [rpteom S12，GAPDH，COL1A3。在所有22个基因中，COL1A1基因在差减库中的分布频率最高，为22．2％。RT-PCR检测结果表明，在所检测的11个基因中，所有基因在右眼移动前后的牙鲆头部均有表达，只是体现在表达水平上的不同。     

基于转录组测序技术挖掘长吻鮠生长关键基因

为挖掘我国名优鱼类长吻鮠 (Leiocassis longirostris)生长相关基因,本研究运用Illumina高通量测序技术比较分析了快速生长组[平均体质量为(534.02±53.68) g]和缓慢生长组[平均体质量为(108.41±4.96) g]各9尾长吻鮠的脑组织基因表达谱。测序共获得267 404 674个高质量测序片段(clean reads),通过2种不同生长速率长吻鮠脑组织转录组比较筛选出518个差异表达基因,其中,412 个基因表达量上调,106个基因表达量下调。对12个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证的结果与转录组测序结果一致。GO功能分类显示,大量差异表达基因富集到生长(growth)、生长因子活性(growth factor activity)和激素介导的信号通路(hormone-mediated signaling pathway) GO条目中。KEGG富集分析显示,一些差异表达基因在MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)、转化生长因子β信号通路(TGF-beta signaling pathway)、钙离子信号通路(calcium signaling pathway)和神经活性配体–受体相互作用(neuroactive ligand-receptor interaction)等途径中富集。根据GO功能注释和KEGG富集分析,筛选出gnrh、thr、egr1、fgf18、sst、gipr、cart和crf等基因是调控长吻鮠生长发育的关键候选基因。本研究结果为后续深入研究长吻鮠生长调控机制提供了重要的参考资料。     

抑制消减杂交（SSH）及其在鱼类基因克隆中的应用

和其它脊椎动物一样,在鱼类的生命进程中,某种特定类型的细胞中只有比例约为10%～15%的基因表达.由于这些基因的特异性决定了从受精卵到机体死亡的整个生命过程,所以这些基因的时空表达是受到严格调控的.在不同发育阶段,不同生理状态和不同类型的细胞中,表达的基因各不相同.因此,比较两种不同类型细胞中基因表达的差异,可以探究表型的遗传原因,了解生命过程的基本信息,从而找到与发育、疾病等相关的基因.     

A comparative study on the apparent digestibility of selected feedstuffs in hybrid catfish (Clarias macrocephalus × Clarias gariepinus) and Nile tilapia (Oreochromis niloticus)

The apparent digestibility (AD) of dry matter (DM), organic matter (OM), crude protein (CP) and essential amino acids (EAA) in five selected feedstuffs was evaluated in hybrid catfish and Nile tilapia. The AD of DM, OM and CP in cassava leaf meal (CLM) was lower (P < 0.05) than in groundnut meal (GNM), soybean meal (SBM), sesame husk meal (SSH) and shrimp head meal (SHM). The AD of DM, OM and CP among GNM, SBM, SSH and SHM was not different (P > 0.05). The AD of most EAA was higher in SSH (P < 0.05) than in CLM, GNM, SBM and SHM. The AD of most EAA among CLM, GNM, SBM and SHM was not different (P > 0.05). The AD of DM and OM in CLM was higher (P < 0.05) in hybrid catfish than in Nile tilapia, while there was no difference in the AD of CP in CLM between fish species. The AD of DM, OM, CP and EAA among GNM, SBM, SSH and SHM did not differ between hybrid catfish and Nile tilapia. In conclusion, there were only small differences in the nutritional properties between the selected feedstuffs in both fish species. Most EAA in the selected feedstuffs were equally well utilized by hybrid catfish and Nile tilapia.     

甘露糖受体结构、功能、表达和应用研究的新进展

甘露糖受体是先天免疫系统中重要的模式识别受体和内吞受体,主要存在于巨噬细胞和树突状细胞的细胞膜表面,在维持内稳态、识别病原、诱导细胞因子、抗原递呈等过程中发挥重要作用。有关甘露糖受体靶向药物与分子疫苗的研究不断深入,显示出良好的应用前景。斑马鱼（Danio rerio）、尼罗罗非鱼（Oreochromis niloti-cus）、舌齿鲈（Dicentrarchus labrax）、斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）的基因组中都预测有甘露糖受体基因。笔者首次克隆到团头鲂（Megalobrama amblycephala）甘露糖受体基因全长序列（JQ345719）和草鱼（Ctenopharyn-godon idellus）甘露糖受体基因部分序列（JX391027）。开展鱼类甘露糖受体的研究对深入了解养殖鱼类生理机能与抗感染免疫机制,开发鱼类甘露糖受体靶向新药和分子疫苗具有重要意义。     

尼罗罗非鱼雌雄鱼肌肉组织差异表达基因的筛选

应用引物退火控制技术(ACP)筛选尼罗罗非鱼雌雄鱼肌肉组织差异表达基因,寻找与雌雄鱼肌肉生长发育相关的候选基因。本实验从同等条件下养殖的尼罗罗非鱼群体中随机选取雌、雄鱼各5尾组成RNA池,采用引物退火控制技术,分析了两组个体肌肉组织差异表达基因。利用20对随机引物差异显示扩增,共获得8条ESTs,其中5个已知的ESTs分别为转录变体3(LOC100691543)、60S核糖体蛋白(RL3)、小白蛋白β样蛋白、肌型肌酸激酶M2-CK和转录因子Sox4,其余3个为未知的ESTs。实时定量PCR分析各差异表达基因在尼罗罗非鱼雌雄肌肉组织中的表达发现,8个差异表达基因中转录变体3与ACP6-Y在尼罗罗非鱼雄鱼肌肉组织中的表达均极显著高于雌鱼(P0.01),ACP3-X、60S核糖体蛋白(RL3)、小白蛋白β样蛋白、ACP15-X、肌型肌酸激酶M2-CK与转录因子Sox4在尼罗罗非鱼雌鱼肌肉组织中的表达均极显著高于雄鱼(P0.01)。结果表明,应用引物退火控制技术筛选获得了8个可能参与了雌雄鱼肌肉生长发育调控的ESTs,为进一步筛选雌雄鱼肌肉生长发育相关候选基因奠定了基础。     

Effects of population density on seabass (Dicentrarchus labrax, L.) gene expression

The issue of animal welfare in aquaculture is growing of interest and there is an increasing consumer demand for documentation of safe and ethically defendable food production. In this context, we have looked for molecular markers among those genes whose expression results modified by the different farming conditions. We have compared gene expression of seabass farmed at different population densities by differential display. We have obtained six bands differentially expressed whose sequences we have deposited in the public databases; two of them resulted suppressed by high population density, while four were induced by the treatment. Population density has, therefore, an effect at gene level by repressing or enhancing the expression of different genes. These genes can be used as biomarkers to rapidly detect, by polymerase chain reaction (PCR), the occurred exposure of the fish to the stressor.

We are certain that the new molecular techniques will find their place in the everyday management of fish farming; on the other hand, we are also aware that the scarcity of the genomic resources for some fish species, in spite of their economical interest, will retard the beneficial effects that modern biotechnology could bring to aquaculture industry. Therefore, an effort should be made to reduce, as far as it concerns genomics resources, the gap that separates farming species from “model organisms”.