牙鲆(Paralichthys olivaceus) Activin 基因两种β亚基的启动子克隆及生物信息学分析

以牙鲆为研究对象,利用染色体步移(Genome walking)获得了 Activin 两个β亚基基因的上游部分启动子序列,并对其进行了转录调控元件的生物信息学预测分析。获得了 Activin βA 和βB两个亚基的启动子部分序列,长度分别约为2.7 kb 和2.4 kb;在预测的 Activin βB 转录起始位点(+1位)的上游31 bp 处有1个典型的 TATA box,而在 Activin βA 中未发现 TATA box 的存在。两个基因的启动子上发现了多个转录因子 Sp1、Oct-1、C/EBP、CREB、GATA-1、HNF-3、HNF-1、USF 等结合位点,还发现了与内分泌相关的 Pit-1、ER、PR、GR、RAR、RXR 等结合位点,但肌性转录因子 MyoD、myogenin 和雄性的性别决定基因 SRY 结合位点仅在 Activin βA 启动子中发现。生物信息学分析显示,牙鲆 Activin βA 和βB 表达受到多种潜在因子的调控,二者在调控上有所差异。     

干露胁迫对鼠尾藻生理生化影响的研究

鼠尾藻(Sargassum thunbergii)集生于中潮带和低潮带岩石上,在高、中潮带的水陆或石沼中,有的甚至在低潮时较长时间暴露于日光下。低潮露空下的干露胁迫是影响鼠尾藻生存的关键因子。本研究采集野生鼠尾藻为实验材料,在培养箱中分别失水干露0、1、3、6 h,并在海水中恢复培养,测定不同胁迫时间下藻体的失水率、叶绿素荧光参数和生化参数。结果显示,不同大小的鼠尾藻干露胁迫不同时间后的失水率显著不同,胁迫时间越短,藻体越大,失水率越低,大藻体鼠尾藻的保水能力高于小藻体;干露胁迫使鼠尾藻的叶绿素荧光值显著降低,同株鼠尾藻不同部位对干露胁迫的耐受程度显著不同,梢部耐受能力较差,基部耐受能力较强,小藻体和大藻体的梢部伤害较大,不能恢复,鼠尾藻基部可恢复正常生理状态,干露胁迫时,鼠尾藻以非调节性能量耗散机制为主;干露胁迫时,藻体梢部通过抗氧化酶类[(抗超氧阴离子自由基(ASAFR)、超氧化物歧化酶(SOD))和非抗氧化物质(可溶性糖、脯氨酸)共同作用来应对胁迫,藻体基部主要是通过上调蛋白、可溶性糖和脯氨酸等含量抵抗胁迫。高中潮带的鼠尾藻较易处于高温、强光和干露失水叠加的胁迫状态,同时,又因外部形态和生活环境的不同,藻体各部分的生理生化特性也有一定的差异。本研究探讨了鼠尾藻干露胁迫下的生理生化状态,对研究鼠尾藻抵抗环境胁迫的生态适应性具有重要的指导意义。     

栉孔扇贝夏季大规模死亡的神经网络预测模型

为了比较3种扇贝血液中的K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Cl⁻浓度,血氧(pO₂)和血二氧化碳(pCO₂)气体分压及血液酸碱度（pH）的差异情况,实验利用血气分析仪对栉孔扇贝、虾夷扇贝和海湾扇贝的血液生理指标进行测定。结果显示,扇贝的血液生理指标呈现显著的物种差异,其中栉孔扇贝血液的K⁺浓度[(15.74±1.47) mmol/L]、Na⁺浓度[(388.07±11.38) mmol/L]、Cl⁻浓度[(462.43±6.88) mmol/L]和pO₂ [(140.13±15.35) mmHg]最高。此外,栉孔扇贝和虾夷扇贝的Ca²⁺浓度和pCO₂含量较高,而海湾扇贝的pH最高。对相同月龄不同大小栉孔扇贝血液指标进行比较,发现栉孔扇贝的血液pH值与其壳高呈正相关(r=0.611),而生理指标与壳高呈负相关。随着温度的升高,栉孔扇贝血液的Ca²⁺浓度显著增加,而pO₂显著下降,K⁺、Na⁺和Cl⁻浓度先升高后恢复到初始水平,而pH和pCO₂保持相对稳定。研究结果为贝类血液生理研究提供参考,也为贝类生理状态的评估提供了一种新的思路与方法。     

海带孢子囊发育过程中的形态结构与生理生化变化研究

本研究以海带(Saccharina japonica)杂交品系“玉带1号”为研究对象,根据孢子囊形成过程中的外观形态,将孢子囊形成与发育过程分为5个阶段,系统观察了孢子囊形成过程中的外观形态和组织结构变化,研究了孢子囊发育不同阶段生理生化特征的变化规律。结果显示,在孢子囊发育过程中,孢子体表面依次出现光滑、磨砂、突起、破皮和光滑等表观现象,伴随着表皮细胞的突起、隔丝的伸长、孢子母细胞的分化与发育,以及游孢子的形成和释放等组织变化过程;另外,在孢子囊发育过程中,海带孢子体对氮的积累持续增加,蛋白含量呈先显著增加到释放游孢子阶段又有所降低的趋势;过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子含量的变化趋势相似,在孢子囊形成初期,其含量呈先上升到后期又有所下降;不同抗氧化酶在孢子囊形成过程中的活性变化存在差异,其中,超氧化物歧化酶(MDA)活性总体呈下降趋势,而抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均呈先上升后下降的趋势,丙二醛(MDA)含量无显著变化;在孢子囊发育过程中,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性呈先降低后升高的趋势,苹果酸脱氢酶(MDH)活性无显著变化。本研究有助于加深对海带杂交品种孢子囊形成过程及生理生化特征的理解,可为海带杂交品种孢子囊的人工诱导提供理论依据。     

栉孔扇贝Dmrt1的分子鉴定及表达模式分析

DMRT1是DMRT家族重要成员之一,主要参与动物性别决定和分化调控,但在不同动物中其表达和功能调控作用存在差异。本研究采用生物信息学方法分析了栉孔扇贝（Chlamys farreri）Dmrt1的序列特征,采用半定量RT-PCR技术确定了其mRNA在成体性腺、闭壳肌、外套膜、鳃和肾等组织中的分布,定量RT-PCR和原位杂交技术揭示了Dmrt1 mRNA在性腺中的时空表达特征。结果显示：栉孔扇贝Dmrt1序列中含有DMRT家族保守的DM结构域;其mRNA仅在栉孔扇贝性腺中表达,在精巢中的表达明显高于卵巢,并且以生长期精巢的表达水平最高;原位杂交检测Dmrt1阳性信号主要定位于生殖细胞的细胞质中。研究结果表明,Dmrt1在栉孔扇贝性腺中的表达特征与大部分动物性腺中的表达特征基本一致,推测其可能参与性别分化和精巢发育的功能调节。     

龙须菜新品系GL 家系F1 配子体的性状分析

本研究旨在为深入构建龙须菜(Gracilaria/Gracilariopsis lemaneiformis)育种体系提供基础数据。采用DTOPSIS综合评价法对实验室构建的龙须菜GL家系的F1配子体的性状进行分析与评价,以期把F1配子体的综合性状这一模糊量化指标转化为该株系对理想解的相对接近度Ci值的量化指标,进而对各藻株的综合性状优劣进行综合分析,为未来良种的杂交以及选育提供依据。所测的100株藻体中,线性生长速率变化范围为2.0~7.3%/d,变异系数为26.79%,标准差达到1.28,各藻株之间存在明显的差异。藻株的分枝数分布很不集中,变异极为显著,其平均数为1.93个,标准差为0.8,变异系数为41.17%,差异明显,变异幅度相对很大。主枝基部直径变化范围1.4~2.2 mm,标准差达到0.18,变异系数在3个性状中最小,为9.87%。线性生长速率、分枝数、基部直径等性状分布均呈现明显的正态分布特征,标准差分析显示,各性状相对本身参数变化幅度较大,说明F1配子体存在一定的性状变异,可以挑选性状差异大的藻种进行杂交以期获得优良藻种。DTOPSIS综合评价分析显示20、47、93、6、31株系综合性状的评价值比较高,为后期人工选育优良藻种提供依据。     

基于SSR和RSAP的龙须菜作图群体多态性标记 开发与亲本间遗传距离的估计与比较

遗传连锁图谱的构建是实现分子标记辅助育种与数量性状定位的必要手段,为构建龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)遗传连锁图谱提供多态性分子标记,本实验共采用400对SSR引物和91对RSAP引物对组合,对龙须菜两个F1代配子体作图群体的亲本进行了多态性标记筛选,并对4个亲本间的遗传距离进行了评估.得到的SSR多态性标记在GL-F3/GL-M8间为15个,GL-F6/GL-M9间为8个;多态性RSAP标记在GL-F3/GL-M8间为88个;GL-F6/GL-M9间为93个.分析了基于SSR、RSAP技术的两对亲本间的遗传距离,SSR结果显示GL-F3/GL-M8间遗传距离为0.071 2,GL-F6/GL-M9间的遗传距离为0.043 6;RSAP结果显示GL-F3/GL-M8间遗传距离为0.228 4,GL-F6/GL-M9间的遗传距离为0.253 7.结果表明,在引物组合平均覆盖的位点和引物组合平均产生的多态性方面,RSAP均远高于SSR,在GL-F3/GL-M8间RSAP分别是SSR的4.48与12.13倍,在GL-F6/GL-M9间RSAP分别是SSR的5.81与25.5倍,RSAP标记更适合应用于龙须菜的遗传距离估计和资源的遗传多样性研究.本研究揭示出作图群体亲本间遗传多样性特征,SSR与RSAP分子标记的开发为龙须菜遗传连锁图谱的构建奠定了基础.     

SCP3作为栉孔扇贝初级精母细胞标记分子的研究

为检验SCP3在无脊椎动物中是否可以标记特定的生殖细胞,实验利用RACE技术克隆了栉孔扇贝SCP3(Cf-SCP3)的全长cDNA序列,结果显示,其长度为1 033 bp,开放阅读框为726 bp,编码241个氨基酸。推导的氨基酸序列中包含SCP3保守的Cor1结构域和卷曲螺旋结构域。制备了Cf-SCP3地高辛标记的RNA探针和Cf-SCP3重组蛋白的多克隆抗体,采用原位杂交和免疫组织化学技术检测其细胞学定位,结果显示Cf-SCP3转录本和Cf-SCP3蛋白均特异性地定位在栉孔扇贝的初级精母细胞和未受精卵中,在精巢的其他类型细胞和卵巢中均未见表达信号。研究表明,Cf-SCP3蛋白可能与脊椎动物的SCP3蛋白一样,作为联会复合体的组成成分参与栉孔扇贝的配子发生,同时可以作为一个栉孔扇贝初级精母细胞的分子标记应用到体外诱导生殖细胞分化的研究。     

基于卷积神经网络的仿刺参非侵入式标记方法的初步研究

使用体外标记技术可对仿刺参(Apostichopus japonicus)进行种群和个体尺度上的时空行为学研究、种群动态研究、良种繁育、高效采捕方法的研究。由于仿刺参体壁柔软, 排异能力较强, 使得传统的侵入式标记方法留存率较低; 且传统标记对体壁的破坏会导致伤口溃烂, 影响仿刺参的正常生活。为研发非侵入性的仿刺参识别技术, 本研究利用深度学习中的卷积神经网络模型, 对仿刺参图像进行特征提取, 该特征能够表征个体独特的体表纹理模式。对 50 d 内连续拍摄的仿刺参图像进行特征提取并训练分类器后, 发现分类器在测试集上最高可达到 0.996±0.011 的精度; 而传统的侵入式标记方法最高只能达到约 0.75 的精度。对实验仿刺参个体进行个体识别跟踪, 使用前 25 d 的仿刺参图像进行特征提取并训练模型, 对后 25 d 的图像进行预测, 可达到 0.946±0.058 的精度。实验结果表明, 使用 ResNet50 卷积神经网络可有效地对仿刺参进行预测, 并在时间追踪任务中取得优于传统标记方法的精度。     

豹纹鳃棘鲈酪氨酸酶Tyr基因家族的结构特征及组织表达分析

酪氨酸酶蛋白家族(tyrosinase gene family)是一类调控黑色素合成的关键酶, 在黑色素细胞形成的过程中起着不可替代的作用, 然而 Tyr 基因家族在东星斑体色形成中的潜在机制尚不清楚。豹纹鳃棘鲈(Plectropomus leopardus)俗称东星斑, 是我国重要的热带经济养殖鱼类, 但是人工养殖的东星斑因环境等变化而逐渐出现体色变淡或者变黑的现象, 严重影响其品质和经济价值。本研究从东星斑全基因组中共筛选鉴定获得 5 个 Tyr 基因家族成员, 氨基酸序列比对结果显示不同物种间的同源基因保守性较高, 尤其是 Tyr 家族典型的酪氨酸酶功能域在不同物种各成员之间均具有高度保守性。系统发育和共线分析均显示东星斑 Tyr 基因家族进化过程中存在基因复制和丢失现象。此外, 荧光定量 PCR 结果表明 Tyr 基因家族所有成员在东星斑黑色个体的皮肤组织中表达量均显著高于红色个体(P＜0.05)。本研究初步鉴定和分析了东星斑 Tyr 基因家族在其体色形成中的作用, 旨为深入解析东星斑酪氨酸蛋白酶基因家族的进化及功能机制提供依据。