三角帆蚌钙网蛋白基因cDNA的分子特征与表达分析

为研究淡水珍珠形成相关基因及调控机理,以三角帆蚌为研究对象,借助cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得了三角帆蚌的钙网蛋白基因(calreticulin,HcCRT) cDNA序列,该序列长1 437 bp,包含231 bp的5'非编码区(untranslated region,UTR)和615 bp 3'UTR以及591bp的开放阅读框(ORF),共编码196个氨基酸残基,包含一段由21个氨基酸组成的信号肽和一段由175个氨基酸的成熟肽,分子量约为22.4 ku,理论等电点5.01.氨基酸序列分析表明,该序列不存在跨膜结构,疏水性分析显示该蛋白整体为亲水性蛋白.氨基酸列比对分析显示,HcCRT具有保守的钙网蛋白家族结构,具有2个保守的钙网蛋白家族标签序列:KHEQNIDCGGGYLKVF和IMFGPDICG,与其他已知物种的CRT具有较高保守性,其中与斑马鱼的相似度为77％,与长牡蛎和马氏珠母贝的相似度为70％.对三角帆蚌HcCRT蛋白序列的二级结构和三级结构进行预测分析,显示该蛋白同时含螺旋和折叠.实时荧光定量PCR分析结果显示,HcCRT在外套膜、血液、鳃、斧足、肝脏、肾脏、肠和闭壳肌等8个组织中均有表达,其中在外套膜中表达量最高,血液次之,在其他组织的表达量极少.初步推测HcCRT参与了三角帆蚌珍珠形成的生物矿化过程.     

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。     

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.     

魁蚶过氧化氢酶基因克隆及表达分析

采用RT-PCR和c DNA末端快速扩增技术(rapid amplification of c DNA ends,RACE)克隆出魁蚶过氧化氢酶(Sb CAT)基因c DNA全长序列,该基因全长为2181 bp,包括1431 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),96 bp的5'端非翻译区(UTR)和654 bp的3'-UTR。其中ORF编码477个氨基酸,预测分子量为54 ku,理论等电点为8.03。Sb CAT氨基酸序列与其他所选动物的氨基酸序列具有较高的相似性,其相似度为68%~96%,Sb CAT氨基酸具有CAT基因家族的特征性序列,包括CAT活性位点,1个亚铁血红素结合位点及3个催化位点残基。此外,Sb CAT还具有保守的亚铁血红素结合口袋与还原型辅酶Ⅱ(NADPH)结合位点。采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测了Sb CAT的组织表达特征。结果显示,Sb CAT m RNA在所检测的6种组织中均有表达,在外套膜中表达量较高,在肝胰腺和红细胞中表达量较低。经鳗弧菌和金黄色葡萄球菌刺激后,鳗弧菌刺激组的外套膜表达量一直较低,其他组织均表现出先上升再下降的趋势。研究表明,Sb CAT可能在魁蚶免疫防御中发挥重要作用。     

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。     

半滑舌鳎StAR基因克隆及其在不同组织的时空表达分析

利用半滑舌鳎性腺转录组测序获得的StAR基因部分序列,设计RACE引物,克隆了半滑舌鳎StAR基因的cDNA序列,全长为1 294 bp,5'端UTR为132 bp,3'端UTR为310 bp,开放阅读框(ORF)为852 bp,共编码283个氨基酸。将半滑舌鳎StAR基因与其他物种StAR基因进行氨基酸同源性分析,结果显示,半滑舌鳎StAR与塞内加尔鳎、大口黑鲈、花鲈、金头鲷的同源性都达到了85%,与虹鳟、斜带石斑鱼及日本鳗鲡的同源性分别为81%、83%和76%。雌、雄鱼不同组织StAR基因的表达分析表明,StAR基因在雄鱼性腺中高表达,在雄鱼的肝脏、脑及心脏中表达量较低,而在雄鱼的其他组织中不表达;在雌鱼肠中不表达,在其他组织(卵巢、肝脏、脾脏、脑、垂体、肌肉、心脏、肾脏)中微量表达。荧光定量PCR分析不同组织与不同时期性腺表达谱表明,雄鱼性腺中StAR基因的表达量显著高于雌、雄鱼其他各组织(P0.05),提示StAR基因对雄鱼精巢发育起重要作用。雄鱼不同时期表达谱分析结果显示,StAR基因在66天前的精巢中不表达,在150天时表达量急剧增加,至2龄时表达量最高,3龄时表达量下降,说明该基因在精巢发育成熟过程中起重要作用。原位杂交结果显示,StAR基因主要在雄鱼精巢的精子细胞中表达,而在雌鱼的卵巢中不表达。研究表明,StAR基因在半滑舌鳎精巢发育中发挥作用,且可能在精子形成中发挥重要作用。     

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。     

黄鳝PLA2基因的克隆及表达分析

利用同源克隆技术和RACE技术克隆黄鳝(Monopterus albus)磷脂酶A2(PLA2)基因的cDNA全长;并采用荧光定量RT-PCR法检测PLA2基因在黄鳝各组织中的表达量情况。结果显示:黄鳝PLA2基因全长cDNA大小为2 606 bp(Gen Bank登录号:KX852397),其中开放阅读框2 205 bp,编码736个氨基酸,预测分子大小为83.623 kD,理论等电点5.84;5'和3'非编码区长度分别为208 bp和193 bp。该蛋白序列没有信号肽和跨膜结构。氨基酸序列比对和系统树分析显示,黄鳝PLA2基因的结构十分保守,黄鳝与大黄鱼和金头鲷的PLA2基因亲缘关系最近,与鼠类和蟾蜍的亲缘关系较远。RT-PCR分析表明,PLA2基因在组织中的表达具有组织特异性,在消化器官前肠组织中的表达最高,在性腺及肌肉组织中表达很少。     

牙鲆dazl基因的克隆与表达分析

dazl(deleted in azoospermia-like)基因是多种物种精子发生的重要调控因子,为探讨该基因在牙鲆(Paralichthys olivaceus)性腺发育分化中的作用,本研究采用同源克隆和RACE技术克隆了牙鲆dazl基因的cDNA序列,利用生物信息学方法分析了其序列结构,并利用实时荧光定量PCR技术检测了该基因在牙鲆成体组织和早期发育阶段的表达情况。结果发现:牙鲆dazl cDNA序列全长2 031 bp,包括105 bp的5'端非翻译区,1 275 bp的3'端非翻译区和编码217个氨基酸残基的651 bp开放阅读框;氨基酸同源序列比对显示该序列存在一个高度保守的RRM(RNA recognition motif)结构域,且该结构域在鱼类中具有100%的序列一致性;荧光定量PCR结果显示dazl基因主要在牙鲆性腺中表达,且在精巢中的表达高于卵巢;在牙鲆早期发育阶段,dazl基因在未受精卵、受精卵及囊胚期均有较高的转录本,而在原肠胚期表达开始降低,至孵化后3 d一直保持较低的水平,这些丰富表达的母源性dazl mRNA可能参与了胚胎发育中原始生殖细胞的形成。本研究为进一步阐明dazl基因在牙鲆生殖发育中的功能奠定了基础。     

缢蛏IGFBP基因结构及生长性状相关SNP筛选

类胰岛素生长因子结合蛋白(IGFBP)是IGF系统的一部分,主要参与IGF的运输、定位和生物活性调节。本研究采用RACE技术和长PCR技术,克隆了缢蛏IGFBP基因的cDNA和DNA全长序列,应用荧光定量PCR技术分析了缢蛏不同发育时期和不同组织中IGFBP mRNA的表达特征,并进一步筛选了IGFBP基因与生长性状相关的SNP位点。序列分析表明,缢蛏IGFBP cDNA序列全长631 bp,包括5'端非编码区60 bp,3'端非编码区136 bp和开放阅读框435 bp,编码144个氨基酸。该基因含有保守的IGFBP-N端,包含12个半胱氨酸残基,其中1～18个氨基酸为信号肽,属于分泌型蛋白。IGFBP DNA全长3 122 bp,其中包含1个内含子(2 687 bp)和2个外显子(200和235 bp)。荧光定量PCR结果显示,IGFBP mRNA在消化腺组织中表达量最高;在缢蛏的稚贝期,IGFBP mRNA呈现高表达,而在其他发育时期表达量低。在IGFBP基因中筛选到4个SNP位点,其中1个SNP位点与缢蛏的壳长和体质量呈显著相关。     

中国明对虾MKK4基因克隆及其在氨氮胁迫下的表达分析

为初步研究中国明对虾MKK4的生物学功能,采用RACE技术克隆获得中国明对虾MKK4基因全长cDNA序列,并对该序列进行分析。结果显示,中国明对虾MKK4基因全长为2 064 bp,开放阅读框长1 221 bp,5'非编码区长214 bp,3'非翻译区长629 bp。将该基因命名为FcMKK4。推测该基因编码406个氨基酸,预测分子量为45.94 ku,理论等电点为8.50。同源性和系统进化分析发现FcMKK4与肩突硬蜱和印度跳蚁的同源性分别为80%和78%,与其他节肢动物MKK4聚为一支。荧光定量RT-PCR结果表明,FcMKK4基因在肌肉中的相对表达量最高,其次为肝胰腺。氨氮胁迫后该基因在中国明对虾肌肉、肝胰腺、血细胞、鳃、心脏、肠和胃中的表达量均显著增加,并有不同的时空表达谱式,表明FcMKK4可能参与中国明对虾非生物胁迫的应答反应。     

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。     

拟穴青蟹丝裂原活化蛋白激酶激酶（MAPKK）基因的克隆与表达分析

采用qRT-PCR、RACE等方法,获得了拟穴青蟹丝裂原活化蛋白激酶激酶(MAPKK)基因cDNA全长序列。该基因全长1 558 bp,开放阅读框长度为1 224 bp,编码407个氨基酸残基。同源分析显示,该基因编码的蛋白与昆虫的相似性高达70%,推测MAPKK基因在节肢动物具有较高的保守性。经荧光定量PCR检测,MAPKK基因在拟穴青蟹多个组织中有表达,且在脑神经节和卵巢中表达量较高。在拟穴青蟹卵巢发育过程中,MAPKK基因在卵巢发育期(Ⅲ期)表达量最高,发育期为卵母细胞快速生长期,推测MAPKK具有促进卵母细胞快速生长的作用。     

马氏珠母贝基质金属蛋白酶基因MMP-17的克隆及表达分析

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)是一种能够降解细胞外基质的蛋白水解酶。MMP-17是一种膜型基质金属蛋白酶,通过糖基磷脂酰肌醇连接于细胞表面,参与调控有机体的内环境稳定、宿主防御等多种生理过程。为研究MMP-17在马氏珠母贝免疫反应中的作用,实验运用RACE技术,克隆得到马氏珠母贝MMP-17(Pinctada martensii MMP,Pm-MMP-17)基因cDNA 全长序列,并对其序列特征及功能进行初步分析。结果显示,Pm-MMP-17基因cDNA全长2 794 bp,开放阅读框(ORF)为1 923 bp,编码640个氨基酸,5'UTR长156 bp,3'UTR长715 bp,分子量约为73.11 ku,等电点为8.98;多序列比对和系统进化树分析表明,Pm-MMP-17与其他物种的MMP具有较高的保守性,与长牡蛎的MMP-17相似性高达82%;功能结构域分析表明,Pm-MMP-17有5个高度保守的结构区域:N-末端的信号肽、前导区、催化区、铰链区和C-末端的类血红素结合蛋白区;荧光定量数据分析表明,Pm-MMP-17基因在马氏珠母贝的闭壳肌、珍珠囊、足、外套膜、血淋巴、肝胰腺、性腺、鳃等8个组织中均有表达,在血液中的表达量最高,闭壳肌和鳃次之;脂多糖(LPS)刺激后,Pm-MMP-17基因表达水平上调,12 h后达到最大值,之后又逐渐下调并恢复到正常水平。研究表明,Pm-MMP-17基因可能在马氏珠母贝的免疫反应中起着重要作用。     

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。