低氧胁迫下鲢miR-17a-5p及其靶基因分析

为了探究miR-17a-5p在鲢低氧胁迫下的功能,在前期鲢small RNA测序的基础上对鲢miR-17a-5p进行靶基因预测及功能富集分析,通过双荧光素酶活性验证其与HIF-1α的靶向关系,并检测低氧胁迫下miR-17a-5p和其靶基因在鲢肝脏、脑、心脏和鳃四个组织中的动态表达特征。结果显示,鲢miR-17a-5p在不同物种间高度保守,预测出381个miR-17a-5p的潜在靶基因显著富集在硫代谢、mTOR信号通路以及萜类骨架的生物合成3个KEGG信号通路上。miR-17a-5p可与HIF-1α mRNA的3′UTR结合,并降低HIF-1α mRNA水平,低氧胁迫下miR-17a-5p的表达呈下降趋势,而HIF-1α表达则呈上升趋势;3个显著富集KEGG通路中的11个miR-17a-5p潜在靶基因在低氧胁迫过程中的不同组织中的表达,尤其是肝脏中的表达,除SGK1外,均呈显著上升趋势。研究表明,低氧胁迫下鲢各组织中miR-17a-5p的表达下调减弱了其对靶基因的抑制作用,进而导致HIF-1α、ddit4和Lrp5等响应低氧胁迫的基因表达上调。本研究为低氧胁迫下鲢miRNA的表达与调控机...     

饥饿胁迫对拟穴青蟹大眼幼体的比较转录组分析

为了探究甲壳类幼体应对饥饿胁迫的分子机理，以拟穴青蟹(Scylla paramamosain)为研究对象，设置正常投喂组和饥饿组，处理3 d后对不同组别的拟穴青蟹大眼幼体进行转录组测序并开展生物信息学分析。De novo组装后共获得79 581个unigene,平均长度1 065.44 bp。Nr数据库共注释20 061个unigene。DESeq分析筛选出5 621个差异表达基因，饥饿组相比对照组2 641个上调、2 980个下调。基因本体论(GO)富集分析表明，共254条GO Term显著富集(矫正后的P值小于0.05)。京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析表明，共60条KEGG pathway显著富集(矫正后的P值小于0.05)。基于KEGG富集分析结果筛选了一系列与饥饿胁迫相关的代谢通路，如DNA复制、细胞凋亡、缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸代谢、亚油酸代谢、淀粉和蔗糖代谢。研究表明，饥饿胁迫干扰了拟穴青蟹大眼幼体的细胞分裂和凋亡，影响了体内的氨基酸代谢、脂质代谢和碳水化合物代谢。研究结果可为拟穴青蟹苗种的健康培育提供理论参考，并丰富拟穴青蟹的分子生物学基础数据。     

摄食不同种类饵料的鲤肝脏组织miRNA表达谱分析及验证

MicroRNA(miRNAs)是一类长度为18-25nt的内源性非编码单链小RNA,参与细胞增殖与凋亡、免疫、脂肪代谢等过程。本试验以三组投喂不同类型饵料的鲤(Cyprinus carpio)肝脏为研究材料,通过HiSeq 2500深度测序技术和生物信息学分析miRNA,鉴定出235个已知miRNAs。三种饵料组共表达的差异miRNAs有13个,随机挑选5个miRNA并采用qPCR进行验证,表达趋势在qRT-PCR结果和RNA测序结果中高度相似;对13个共表达的差异表达miRNAs进行靶基因预测,共预测到靶基因530个。对预测靶基因进行KEGG通路分析,结果显示参与2-羰基羧酸代谢,糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚定生物合成,柠檬酸循环(TCA循环)等通路的调节。本研究首次了解鲤摄食不同种类饵料的miRNAs表达特征,可以为深入了解miRNA对鲤摄食不同种类饵料过程的调控作用奠定基础。     

拟穴青蟹vasa基因cDNA的特征分析与性腺特异表达

vasa蛋白属于DEAD家族蛋白,是一种RNA解旋酶,在生殖细胞的分化中具有重要作用。本研究从拟穴青蟹卵巢中克隆得到vasa基因cDNA全长(将其命名为Sp-vasa),Sp-vasa序列长度为2 944 bp,其中开放阅读框(ORF)长度为1 899 bp,编码632个氨基酸,具有DEAD-box家族蛋白的7个高度保守的结构域。半定量RT-PCR结果显示,Sp-vasa只在卵巢和精巢中特异表达,在其它组织则未检测到表达。由此可见,vasa属于拟穴青蟹性腺特异表达基因。因此,Sp-vasa基因可有望作为有效的分子指标研究拟穴青蟹原始生殖细胞的起源、迁移以及生殖腺的发生。     

刺参响应灿烂弧菌侵染差异microRNAs鉴定及靶基因分析

microRNA参与基因的转录后调控,在真核生物的生长发育、细胞分化和免疫防御等过程中发挥重要作用。刺参(Apostichopus japonicus)病害问题已成为产业发展的主要限制因素之一,而其病害发生的分子机制尚待进一步完善。本研究以刺参重大疾病“腐皮综合征”的重要致病原灿烂弧菌(Vibrios splendidus)为侵染菌株,通过人工侵染实验制备患病刺参样本,采用miRNA-seq技术对侵染组(PT16S)和对照组(PT10H)各3头刺参的体壁组织进行miRNA测序,通过相关生物信息学软件对miRNAs进行鉴定和分析,筛选差异表达miRNAs (DEmiRNAs)并预测其靶基因,构建关键调控途径的miRNA-mRNA调控网络。结果显示,PT10H组平均得到5 902 588条有效序列,194个已知miRNA和19个新的miRNA;PT16S组平均得到5 053 529条有效序列,182个已知miRNA和42个新的miRNA。对2组鉴定到的miRNA进行差异表达分析,共筛选到2个上调和11个下调的具有显著差异的DEmiRNAs (P≤0.05),上调的DEmiRNAs靶基因预测结合到3010个靶基因,注释到585个GO terms及24条信号通路(P≤0.05),下调的DEmiRNAs靶基因预测到19 072个靶基因,注释到514个GO terms以及22条信号通路(P≤0.05)。对筛选到的DEmiRNAs进行实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证,显示miRNA-seq与qRT-PCR的一致率达到70%。根据KEGG分析结果构建泛素介导的蛋白水解途径和Notch信号通路的miRNA-mRNA调控网络,结果显示,13个DEmiRNAs分别靶向结合134个与泛素介导的蛋白水解相关的mRNAs和109个与Notch信号通路相关的mRNAs,Aja-miR-184、Aja-miR-2478和Aja-miR-9277p等DEmiRNAs可能参与对Notch信号通路和对泛素介导的蛋白水解的调控。相关研究结果将为刺参疾病发生调控网络建立和机制解析提供依据。     

拟穴青蟹Na+/H+ exchanger基因克隆及其在盐度胁迫下的表达分析

克隆了拟穴青蟹(Scylla paramamosain)Na~+/H~+-exchanger基因,其cDNA序列全长3 624 bp,开放阅读框(ORF)长2 886 bp,可编码961个氨基酸,预测蛋白质分子量和等电点分别为110.8 kDa和7.42,具有信号肽和典型的Na~+/H~+-exchanger蛋白结构域,含12个跨膜α螺旋。拟穴青蟹Na~+/H~+-exchanger的氨基酸序列与三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)的一致度最高,达到84.9%;该基因在卵巢中表达量最高,其次是精巢、鳃等;该基因在受精卵时期表达水平最高,大眼幼体时期次之。拟穴青蟹大眼幼体在低盐(盐度7和17)胁迫过程中,Na~+/H~+-exchanger基因在20 min表达水平最高,之后基本恢复到正常表达水平;在高盐(盐度37)胁迫(20 min～2 h)期间,该基因表达水平先下降再逐渐上升。Na~+/H~+-exchanger基因在拟穴青蟹大眼幼体阶段盐度适应中发挥着重要作用,且低盐显著诱导Na~+/H~+-exchanger基因的高表达,推测拟穴青蟹Na~+/H~+-exchanger基因在低盐环境下发挥重要的渗透调节功能。     

枯草芽孢杆菌对氨氮应答的转录组及sRNA分析

为探索枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)脱氮的分子机制,筛选枯草芽孢杆菌对氨氮的分子生态学应答相关候选基因及small RNA(sRNA),本研究对处于富含氨氮环境和对照组的枯草芽孢杆菌R47进行原核链特异性转录组及sRNA分析,并采用Real-timePCR方法检测差异表达基因的相对表达量。结果显示,平均每个测序样本得到约1.40×10⁷条reads。对照组与处理组DESeq2分析得到3918个差异表达基因,并富集在KEGG数据库中的176个信号通路,其中,包括8个与适应富含氨氮环境相关的信号通路(细菌双组分系统通路、精氨酸生物合成、嘌呤代谢等),同时发现,epsA、tasA、sinR、glnR、glnA、tnrA和ureABC基因可能参与枯草芽孢杆菌对氨氮的应答过程。经sRNA分析获得已注释的枯草芽孢杆菌sRNA 62条。对sRNA靶基因的分析结果显示,其有3960个对应的潜在靶基因,主要参与碳水化合物运输和新陈代谢、氨基酸转运和代谢、转录过程,其中,sRNA2073和sRNA2182对应的靶基因分别为sinR和tnrA。Real-time PCR结果显示,argH、codY、argG、glnA和glnR基因的相对表达量变化与转录组测序结果一致。本研究为进一步探究枯草芽孢杆菌污水脱氮的分子机理提供参考数据。     

拟穴青蟹GRP78基因的克隆与应激表达

葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78 ku,GRP78)是热休克蛋白70家族成员之一,在调节蛋白质折叠和维持内质网稳态过程中起着分子伴 侣作用。采用RT-PCR、RACE等技术,首次从拟穴青蟹获得了GRP78的cDNA全长序列。该序列全长2 284 bp,开放阅读框(ORF)为1 962 bp,编码653个氨基酸残基。 同源分析显示,该基因编码的蛋白含有HSP70家族的签名序列,C末端为内质网蛋白滞留信号KDEL,与其他物种具有很高相似性。实时荧光定量PCR结果表明,GRP78 基因在拟穴青蟹多个组织中均有表达。第一期仔蟹在不同的温度和盐度下暴露12 h后,GRP78基因表达量随环境温度升高而增加;在高盐(30)条件下GRP78表达量 较高,进而推测拟穴青蟹GRP78参与蛋白质折叠和环境胁迫的应答。     

高蛋白配合饲料替代饲喂对拟穴青蟹肠道菌群的影响

为探明蟹公寓养殖模式下,高蛋白配合饲料替代杂鱼饲喂对拟穴青蟹菌群的影响,采用16S rRNA高通量测序技术,比较分析养殖过程中不同饵料组拟穴青蟹的肠道菌群结构。结果显示,各饵料组中优势菌群均为变形菌门、厚壁菌门、梭杆菌门和拟杆菌门,占操作分类单元总数85.84%以上。不同饵料组共有细菌操作分类单元(695个)占总数的18.92%,其序列数占总序列数的95.39%。主坐标分析显示不同饵料组肠道菌群的群落结构未产生显著分化。共现性网络分析显示,随养殖过程推进,微生物互作网络复杂度降低。功能预测分析显示,细菌次生代谢产物的生物合成、转运和分解代谢等功能主要在养殖前期出现显著性差异,而养殖后期饵料组间无显著性差异。试验结果表明,蟹公寓养殖过程中,不同饵料会对拟穴青蟹的肠道菌群造成影响。与杂鱼组相比,高蛋白配合饲料在维持肠道菌群多样性方面有一定优势,同时未显著影响肠道细菌群落结构和功能。     

拟穴青蟹Cactus基因的cDNA克隆、序列及生物学功能

为获取拟穴青蟹Cactus基因cDNA全长、分析基本生物学信息,并初步探索其在病原物刺激下的免疫反应,实验采用RACE技术获得了拟穴青蟹Cactus(SpCactus)基因的cDNA全长序列,其cDNA全长为2035 bp,开放阅读框(ORF)1311 bp,编码436个氨基酸,分子量为46.01 ku。对蛋白理化性质进行预测发现,SpCactus为亲水性蛋白,等电点pI为4.91。经预测,SpCactus与其他物种的IκB蛋白具有相似的功能结构域。同源性比对结果显示,SpCactus与凡纳滨对虾和中国明对虾的Cactus蛋白同源性均高达62%,相似度为73%。系统进化树分析显示,SpCactus与甲壳动物聚为一支,与无脊椎动物聚为一大支。实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测发现,SpCactus基因在拟穴青蟹不同组织中均有表达,肌肉中的表达量最高,其次为心脏、眼柄、血液和鳃,肝胰腺中的表达量最低。LPS和金黄色葡萄球菌刺激均能显著诱导SpCactus基因的表达。本实验成功扩增了SpCactus基因全长,并进行了生物信息学分析、理化性质预测,初步探讨了其生物学功能,为进一步研究其在免疫反应中的生物学功能提供参考依据。