三疣梭子蟹Apaf-1基因的克隆及其在低盐和病原胁迫后的表达分析

本研究利用RACE方法克隆获得三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)凋亡蛋白酶激活因子-1 (Apoptotic protease activating factor-1, Apaf-1)基因，该基因cDNA全长为2032 bp，其中，ORF为1050 bp，编码349个氨基酸，预测分子量为39.13 kDa，理论等电点为7.67。同源性和系统发育分析显示，Apaf-1与凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei) Apaf-1的同源性最高，为51.27%，并与凡纳滨对虾聚为一支。组织表达分析显示，Apaf-1基因的相对表达水平在肝胰脏最高，其次是肌肉、心脏、鳃和眼柄，血细胞和表皮最低。不同盐度胁迫后，Apaf-1在Ⅱ期幼蟹体内表达水平在3 h达到最大值，此后，呈先下降再上升趋势；Apaf-1在80日龄盐度20胁迫后三疣梭子蟹的鳃中呈上升趋势，在肝胰腺中为先上升后下降趋势，表明盐度改变能影响该基因在鳃和肝胰腺组织中的表达。不同病原感染实验结果显示，在血细胞中，注射副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)后Apaf-1的表达于48 h到达峰值，为对照组的2.76倍(P<0.05)，注射白斑综合征病毒(WSSV)后，仅在12 h表达水平上调，为对照组的1.25倍(P<0.05)；在肝胰腺中，注射副溶血弧菌后在72 h到达峰值，为对照组的5.44倍(P<0.05)，注射WSSV后在12 h到达峰值，为对照组的5.89倍(P<0.05)，整体呈上调表达趋势。本研究为进一步理解三疣梭子蟹Apaf-1基因的生理功能提供了参考。     

三疣梭子蟹GST基因的cDNA克隆及表达分析

取健康三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)‘黄选1号’80日龄幼蟹,体重(32.66±6.27)g。通过RT-PCR及Smart-TM Race技术,克隆了三疣梭子蟹谷胱甘肽S-转移酶(glutathiones-transferase,简称GST)基因c DNA全长序列(Gen Bank登录号:KF781517)。GST基因全长1 010 bp,编码一个由216个氨基酸组成的多肽,预测理论等电点PI为5.294,分子量为24.59 k D。氨基酸序列中含有GST基因家族特有GST-N结构域和GST-C结构域。同源性及系统进化分析表明,三疣梭子蟹GST基因与中华绒螯蟹(Eriocheir sinesis)和脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)的同源性分别为78%和63%。实时荧光定量PCR结果表明,GST基因在肝胰腺、鳃、肌肉、血淋巴、心脏和眼柄中均有分布,在肝胰腺中表达量最高(P0.05),其次是鳃(P0.05),在心脏中表达最少。三疣梭子蟹肌肉注射低、中、高3个剂量组的磺胺嘧啶后,GST基因表达较对照组都有表达,均呈现先升高后降低再升高的趋势。同时,随着药物浓度的增加,低、中、高3个剂量组峰值出现的时间越晚,分别为6 h、24 h和48 h。本实验结果表明,磺胺嘧啶可以诱导三疣梭子蟹GST基因表达,GST基因可能参与三疣梭子蟹的药物代谢反应。     

三疣梭子蟹心激肽基因克隆及在低盐适应中的功能验证

采用RACE技术克隆获得三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)心激肽(CCAP)基因。该基因全长606 bp, 5￠端非编码区72bp,3￠端非编码区108bp,开放阅读框426bp,编码141个氨基酸,预测分子量15.6kD,理论等电点9.55。同源性分析表明,三疣梭子蟹CCAP与拟穴青蟹(Scylla paramamosain)和蓝蟹(Callinectes sapidus)的CCAP同源性较高,分别为85%和82%。系统进化树分析显示,三疣梭子蟹与蓝蟹首先聚为一支,之后再与拟穴青蟹相聚。组织表达分析发现, CCAP基因在胸神经节中的相对表达量最高,其次是脑和眼柄组织。通过分析CCAP基因在低盐胁迫过程中的表达规律发现,低盐可显著改变CCAP在胸神经节中的表达模式,在24 h, 48 h和72 h实验组的表达量显著高于对照组(P0.05),分别为对照组的1.73, 2.16和2.19倍。体外注射CCAP多肽可降低三疣梭子蟹在低盐条件下的死亡率,并诱发钠钾ATP酶(Na~+/K~+-ATPase)和V型ATP酶(V-ATPase)酶活力显著提高。本实验结果暗示CCAP通过调控Na~+/K~+-ATPase和V-ATPase活力以达到盐度适应的作用。     

三疣梭子蟹水通道蛋白 1 cDNA 及其盐度胁迫下的表达分析

采用RACE技术克隆获得总长为1 712 bp的三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)水通道蛋白基因全长cDNA序列,命名为PtAQP基因.该基因5'和3'非编码区分别为153 bp和788 bp,开放阅读框为771 bp,推测编码256个氨基酸,预测分子量为27.0 kD,理论等电点为8.26.生物信息学分析表明,PtAQP含有6个跨膜区和2个NPA单元,具有与MIP家族匹配的保守氨基酸序列,属于稳定蛋白;同源性和系统进化分析表明,三疣梭子蟹PtAQP氨基酸序列与可口美青蟹(Callinectes sapidus) AQP1的同源性最高(87％),与可口美青蟹紧密聚为一支;荧光定量RT-PCR分析表明,PtAQP基因在各组织中均有表达,而在胃中的相对表达量最高.通过分析PtAQP基因在盐度胁迫中的表达规律发现,盐度胁迫可显著改变PtAQP基因在三疣梭子蟹鳃和肝胰腺中的表达模式,整体呈先下降后上升最后下降到初始水平的表达趋势.该研究结果表明,PtAQP基因在三疣梭子蟹渗透压调节中发挥重要作用.     

低盐胁迫下三疣梭子蟹蝗抗利尿肽基因的表达

本研究采用RACE技术克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)蝗抗利尿肽(neuroparsin,PtNP)基因。该基因全长1920 bp,5￠端非编码区237 bp,3￠端非编码区1373 bp,开放阅读框309 bp,编码102个氨基酸,预测分子量10.8 k D,理论等电点7.42。PtNP含有12个半胱氨酸残基,具十足目动物蝗抗利尿肽典型的特征。同源性和系统进化分析表明,PtNP与拟穴青蟹(Scylla paramamosain)NP4的同源性最高(89%),并且三疣梭子蟹与拟穴青蟹首先聚为一支。组织表达分析发现,PtNP基因在脑组织中的相对表达量最高,其次是鳃和眼柄,在卵巢、肌肉、心脏和肝胰腺中表达量较低或不表达。通过分析PtNP基因在低盐胁迫过程中的表达规律发现,低盐胁迫可显著改变PtNP基因在脑、鳃和眼柄组织中的表达模式,整体呈现上调表达趋势,其中在脑、鳃和眼柄中表达量分别最高上调至7.7倍、2.8倍和2.6倍,且存在显著差异(P0.05)。去除眼柄后该基因在鳃中的表达呈上升趋势,且去除双侧眼柄组的表达量显著高于去除单侧眼柄组(P0.05)。本研究结果表明PtNP基因在三疣梭子蟹盐度适应中可能发挥一定作用且受神经内分泌系统的调控。     

三疣梭子蟹几丁质酶基因1的克隆及功能鉴定

为丰富三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶基因家族的组成，进行了几丁质酶基因1(PtCht1)的研究。PtCht1基因cDNA全长为2220 bp，编码583个氨基酸。结构域比对发现，PtCht1含有甲壳动物几丁质酶GH18家族基因的基本结构及保守序列，且进化树显示，三疣梭子蟹Cht1与拟穴青蟹(Scylla serrata)等物种的Cht1聚为一类，同源性最高，达92.80%。由此确定，PtCht1为甲壳动物GH18家族Group1基因，也是三疣梭子蟹该分类下的首个基因。此外，全组织表达分析结果显示，PtCht1在肝胰腺中较特异性高表达，且在蜕皮间期的肝胰腺中的表达量显著高于前期和后期(P<0.05)。低盐度胁迫处理后，在肝胰腺中，PtCht1基因的表达量在3 h快速升至峰值，为对照组的2.72倍；在鳃中，除12 h外，PtCht1基因的表达量均呈显著上调表达(P<0.05)，最高上调9.96倍。结果表明，PtCht1基因能够参与机体对几丁质类食物的消化过程，并且在渗透压的调控等方面发挥重要作用。本研究可为三疣梭子蟹几丁质酶GH18家族Group1基因的研究奠定基础，为解析盐度影响三疣梭子蟹生长提供参考。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3基因克隆鉴定及表达分析

为初步研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3的生物学功能,利用特异性引物扩增和SMART~(TM) RACE技术克隆获得三疣梭子蟹PtCht3基因全长c DNA序列,并对该序列进行分析。结果显示,三疣梭子蟹PtCht3基因全长为1409 bp,对PtCht3基因序列推导出的氨基酸序列进行分析可知,该基因编码由394个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为43.67 kDa,理论等电点为4.80。PtCht3蛋白亲水性总平均数为-0.097,属于稳定蛋白。同源性和系统进化分析发现,PtCht3与日本仿长额虾(Pandalopsis japonica)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶3的同源性分别为54%和53%,与其他甲壳动物几丁质酶3聚为一支。RT-PCR显示,PtCht3基因具有较强的组织表达特异性,在肝胰腺中的相对表达量最高,在三疣梭子蟹蜕皮前期表达上调,低盐胁迫后在鳃和肝胰腺中表达量出现了波动,总体呈先上升后下降的表达趋势。推测PtCht3可能在三疣梭子蟹消化和蜕皮过程中发挥重要作用,参与三疣梭子蟹渗透压调节进程。本研究为三疣梭子蟹几丁质酶的功能研究提供了重要信息。     

三疣梭子蟹14-3-3基因的克隆及其在低盐和病原胁迫后的表达分析

本研究利用cDNA末端快速扩增技术(RACE)克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus) 14-3-3基因(Pt14-3-3)。Pt14-3-3基因cDNA序列全长为2510 bp，包含开放阅读框741 bp，编码由247个氨基酸组成的蛋白，分子量为27.98 kDa。序列比对结果显示，Pt14-3-3基因与中华绒螯蟹14-3-3基因同源性最高(100%)。系统进化树分析表明，Pt14-3-3氨基酸序列与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)紧密聚为一支。组织表达分析显示，Pt14-3-3基因在肝胰腺、肌肉、鳃、心脏、眼柄、血淋巴中均有表达，其中，在肝胰腺中的表达量最高。低盐胁迫后，Pt14-3-3基因在鳃和肝胰腺中的表达量分别于48 h和12 h显著上调并达到最大值，分别为对照组的1.34倍(P<0.05)和7.54倍 (P<0.05)。人工感染副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)和白斑综合征病毒(WSSV)后，Pt14-3-3基因在肝胰腺和血细胞中整体均呈显著上调表达，最高上调17.52倍(P<0.05)。本研究结果表明，Pt14-3-3基因可能在三疣梭子蟹低盐适应和免疫反应中发挥重要作用。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3基因克隆鉴定及表达分析

为初步研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3的生物学功能,利用特异性引物扩增和SMARTTM RACE技术克隆获得三疣梭子蟹PtCht3基因全长cDNA序列,并对该序列进行分析.结果显示,三疣梭子蟹PtCht3基因全长为1409 bp,对PtCht3基因序列推导出的氨基酸序列进行分析可知,该基因编码由394个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为43.67 kDa,理论等电点为4.80.PtCht3蛋白亲水性总平均数为-0.097,属于稳定蛋白.同源性和系统进化分析发现,PtCht3与日本仿长额虾(Pandalopsis japonica)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶3的同源性分别为54％和53％,与其他甲壳动物几丁质酶3聚为一支.RT-PCR显示,PtCht3基因具有较强的组织表达特异性,在肝胰腺中的相对表达量最高,在三疣梭子蟹蜕皮前期表达上调,低盐胁迫后在鳃和肝胰腺中表达量出现了波动,总体呈先上升后下降的表达趋势.推测PtCht3可能在三疣梭子蟹消化和蜕皮过程中发挥重要作用,参与三疣梭子蟹渗透压调节进程.本研究为三疣梭子蟹几丁质酶的功能研究提供了重要信息.     

中华绒螯蟹EcR基因全长cDNA克隆及表达分析

为了研究蜕皮激素受体(EcR)在中华绒螯蟹蜕皮和性腺发育过程中的作用,本实验采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)以及cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆了中华绒螯蟹EcR基因全长cDNA序列。运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法,分析该基因在不同组织、蜕皮过程及卵巢发育阶段的表达特征,并研究了甲基法尼酯(MF)对卵巢中EcR的调控作用。结果显示,中华绒螯蟹EcR cDNA全长2 156 bp,编码422个氨基酸,其序列与招潮蟹相似性最高,为89%。荧光定量PCR结果显示,EcR在Y器官中表达量最高;在卵巢和肌肉中少量表达;在肝胰腺、鳃、心脏、胃、肠、胸神经节和脑神经节中微量表达。在中华绒螯蟹不同蜕皮时期中,Y器官中EcR表达量在D期和E期的表达量最高;肝胰腺中EcR表达量从AB期到D期有上升的趋势,到E期有所降低;肌肉中EcR表达量在AB期最高;鳃中EcR表达量在D期最高。在中华绒螯蟹卵巢发育过程中,EcR在卵巢发育Ⅰ~Ⅳ期的表达量有上升趋势,到Ⅴ期表达量降低;体外注射实验中,MF1(注射1μg)组的EcR表达量与对照组和生理盐水组无显著差异,而MF2(注射2μg)组的EcR表达量显著上升;离体培养实验中,MF1组(10-8mol/L)和MF2组(10-7mol/L)显著高于对照组和生理盐水组。研究表明,EcR基因在中华绒螯蟹蜕皮和卵巢发育过程有重要作用,MF可以调控EcR基因在卵巢中的表达。     

三疣梭子蟹PtDNMT1基因的克隆及其 在低盐适应中的表达分析

甲基转移酶是维持基因组甲基化状态的重要基因，本研究利用SMART-RACE技术克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)甲基转移酶基因(PtDNMT1)。PtDNMT1基因cDNA序列全长5919 bp，包括4832 bp的开放阅读框，编码1610个氨基酸，预测分子量为148.15 kDa，理论等电点为4.68。结构预测发现，PtDNMT1有2个特殊的结构域，分别是锌指结构域(zf-CXXC)和甲基转移酶家族特有的Dcm结构域。进化树分析显示，PtDNMT1基因与昆虫类的DNMT基因聚为一支。组织表达分析发现，PtDNMT1基因在肝胰腺、鳃、卵巢、肌肉、胃、心脏、血液中均有表达，其中在肝胰腺中表达最高，卵巢和鳃次之。进一步研究了低盐胁迫后PtDNMT1基因在鳃、肝胰腺和肌肉组织中的表达变化规律为胁迫6 h时鳃组织中PtDNMT1基因的表达即达到峰值(5.3倍)，并一直持续到12 h (4倍)，随后逐步下降，在72 h时仍显著高于对照组(2.3倍)；PtDNMT1基因在肝胰腺中的表达规律类似于鳃，然而其达到峰值的时间稍晚于鳃(24 h)，且上调倍数高于鳃(8倍)；低盐胁迫后PtDNMT1基因在肌肉中的表达最初呈现下调趋势，之后(24 h)上调表达至峰值(2.2倍)，且一直上调表达至72 h。本研究首次克隆了PtDNMT1基因，根据其在各组织中的表达分布特征以及盐度胁迫后的表达变化情况，推测DNA甲基化在三疣梭子蟹低盐适应中发挥了重要作用。     

三疣梭子蟹Toll4基因克隆及其在病原和低盐胁迫中的表达特征分析

采用RACE技术克隆得到三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)TLRs家族的一个新基因,将其命名为Pt Toll4。该基因c DNA全长为4276 bp,5?和3?非编码区分别为339 bp和1252 bp,编码一个含有895个氨基酸、分子量为102.5 k Da、理论等电点为6.03的蛋白质。Pt Toll4蛋白是一个跨膜蛋白,存在胞外区LRR、LRRCT结构域及保守的胞内区TIR结构域。同源性及系统进化分析显示,Pt Toll4氨基酸序列与中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)Es Toll2的同源性最高,为61%。实时荧光定量PCR结果显示,Pt Toll4基因在血细胞中的表达量最高,在肝胰腺中的表达量最低。利用副溶血弧菌(Vibrio parahemolyticus)和对虾白斑综合征病毒(WSSV)对三疣梭子蟹进行注射感染,结果显示,经WSSV感染后,Pt Toll4基因在血细胞中的表达量显著提高,在6 h时出现峰值,为对照组的5.03倍(P0.01)。经副溶血弧菌感染后,Pt Toll4基因仅在48 h略微出现上调,其余时间点与对照组无显著差异。由此推测,Pt Toll4基因在三疣梭子蟹应答WSSV的免疫过程中发挥了重要功能。此外发现,低盐胁迫显著抑制了Pt Toll4基因在三疣梭子蟹血细胞中的表达,这可能是导致低盐环境下三疣梭子蟹等甲壳类动物免疫力下降的原因之一。由此推测,Pt Toll4基因在三疣梭子蟹先天免疫过程中发挥了重要功能,本研究为深入开展三疣梭子蟹和其他甲壳动物的免疫调控机理研究提供了数据支持。     

致病性粪肠球菌对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)免疫相关基因表达的影响

为了研究致病性粪肠球菌(Enterococcus faecalis)对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)免疫相关基因表达的影响,分别对健康脊尾白虾注射生理盐水和粪肠球菌,测定了不同时间点血细胞和肝胰腺中酚氧化酶原(proPO)、C型凝集素(CTL)、超氧化物歧化酶(SOD)、组织蛋白酶D(Cat D)和组织蛋白酶L (Cat L)基因的相对表达量变化.结果显示,与对照组相比,感染粪肠球菌后,血细胞和肝胰腺中proPO基因表达量均于6h达到最大值(P＜0.05),随后逐渐降低至对照组水平;血细胞和肝胰腺中CTL基因表达量分别于12h和6h上升至最大值,随后逐渐降低;血细胞中CTL基因表达量于72 h虽有降低,但仍显著高于对照组(P＜0.05);血细胞和肝胰腺中SOD基因表达量分别于6h和3h达到最大值,随后逐渐降低,并于72 h达到正常水平;血细胞和肝胰腺中Cat D基因表达量变化趋势基本一致,呈现先降低后升高、然后显著降低再升高的趋势;血细胞和肝胰腺中Cat L基因表达量分别于6h和3h显著降低,随后逐渐升高至最大值,并于72 h达到对照组水平.研究表明,长时间的粪肠球菌感染对脊尾白虾免疫相关基因表达影响显著,本研究所用免疫相关基因均可作为粪肠球菌感染疾病的监测指标.     

溶藻弧菌对三疣梭子蟹溶菌酶和磷酸酶活性的影响

将健康的三疣梭子蟹（平均体重176±21.3g）分别注射生理盐水和溶藻弧菌,在感染后0、24、48和72h分别采集不同处理组梭子蟹的血淋巴、肌肉和肝胰腺组织,测定其中的溶菌酶（LSZ）、酸性磷酸酶（ACP）及碱性磷酸酶（ALP）活性,研究溶藻弧菌对三疣梭子蟹体内免疫相关酶活的影响。结果表明,感染组梭子蟹血淋巴LSZ活性在感染后24h显著高于对照组（P〈0.05）,随后活性显著降低（P〈0.05）;肌肉和肝胰腺组织中LSZ活性在感染24h有稍微上升的趋势,但是随着感染时间的延长其活性又逐渐下降,且在感染48h后分别显著低于对照组（P〈0.05）。感染组梭子蟹不同组织中ACP和ALP酶活随着感染时间的延长均呈下降的趋势,且感染48h后显著低于对照组（P〈0.05）。试验表明,三疣梭子蟹感染溶藻弧菌后对机体免疫相关酶活指标的影响较大,导致机体免疫防御能力的减弱。     

Cloning of the Ecdysone Receptor Gene from the Chinese Mitten Crab,Eriocheir sinensis,and Sexually Dimorphic Expression of Two Splice Variants

The ecdysone receptor (EcR), a member of the nuclear receptor superfamily, plays an important role in molting in crustaceans and insects. Here, we report the cloning of the full‐length cDNA of the EcR gene from Eriocheir sinensis (EsEcR). A 477 bp alternatively spliced intron was identified, with two splice variants. One, EsEcR‐L, is 2522 bp long and encodes a 577 amino acid protein. The second, EsEcR‐S, is 2045 bp long and encodes a 422 amino acid protein. Among eight different tissues, the expression of EsEcR was highest in the hepatopancreas and lowest in the heart. EsEcR was expressed during different embryonal developmental stages, and its expression reached the highest level at the original zoea stage. EsEcR‐L was specifically expressed in testis among eight examined tissues and was also the predominantly expressed form in testis, while in other tissues the predominantly expressed form was EsEcR‐S, indicating different roles of these splice variants in males and females. EsEcR‐L was also expressed in embryos. The responses of EsEcR and EsEcR‐L after eyestalk ablation (ESA) were investigated in four tissues, including hepatopancreas, muscle, testis, and ovary. The expression of EsEcR was upregulated after ESA in hepatopancreas, muscle, and ovary, while the expression of EsEcR‐L was downregulated after ESA.     

低盐胁迫对刺参 4 个盐度调节相关基因表达丰度的影响

从刺参(Apostichopus japonicus)低盐转录组数据库中选取与应激(热休克蛋白70基因)和离子传递(甘氨酸转运蛋白基因、锌转运蛋白基因、神经乙酰胆碱受体基因)相关的4个差异表达基因,利用qRT-PCR技术分析这4个基因在不同组织中的表达水平及低盐对其表达丰度的影响.结果表明甘氨酸转运蛋白基因在刺参呼吸树中表达水平最高,肠次之,体腔液表达较低;锌指蛋白基因和神经乙酰胆碱受体基因均在体腔液中表达最高,肠次之,在呼吸树中不表达;热休克蛋白70基因在体腔液中表达量最高,其次是呼吸树和肠组织.低盐胁迫下这4种基因的表达量均随着胁迫时间的延长呈波动性增减,其中甘氨酸转运蛋白在体腔液中的表达低于正常表达水平,在胁迫后3h时达到最低表达量.神经乙酰胆碱受体基因除在体腔液中48 h出现明显的上调外,在体腔液其他时间点和肠组织中处于下调表达状态.低盐胁迫下这4个基因表达丰度的变化,说明这些基因或作为功能蛋白直接参与机体的代谢调节,或作为调控蛋白调节胁迫功能蛋白的表达和活性来提高刺参对低盐胁迫的耐受能力.研究结果可为刺参盐度调节适应机制的研究奠定基础.