利用iTRAQ蛋白质组技术筛选与鸡喙畸形相关的候选蛋白

【目的】中国地方鸡种如北京油鸡、清远麻鸡存在喙畸形现象,表现为上下喙咬合不全,呈交叉状。严重影响鸡饮水和采食,从而影响个体发育和生产性能的发挥,造成一定经济损失。笔者根据喙畸形个体的系谱记录,发现喙畸形的形成受到遗传因素的影响,但具体机制尚不明确。蛋白是行使各种生物学功能的最终形式之一,喙畸形个体的发生可能是由于核心蛋白或者相关调控蛋白代谢异常造成的。利用同位素标记相对和绝对定量（isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ）技术以及生物信息学分析方法,筛选鸡畸形喙与正常喙中差异表达的蛋白,作为喙畸形相关的重要候选蛋白,为进一步研究北京油鸡喙畸形的遗传机制奠定基础。【方法】挑选3只120日龄喙畸形的公鸡作为试验组,编号为W1、W2、W3,同时,挑选与试验组个体为同胞关系（全同胞或半同胞）的喙正常公鸡作为对照组,编号为Z1、Z2、Z3。将喙畸形与其同胞正常个体作为一个比对组,iTRAQ试验具体包含3个比对组,即W1 vs Z1,W2 vs Z2,W3 vs Z3。屠宰个体后,剔除喙组织周围肌肉和筋膜,分离得到喙上颌骨和下颌骨,提取总蛋白样品,应用6个 iTRAQ标签标记各蛋白样品,经过色谱层析预分离,联合液相串联质谱分析,采用Mascot 2.3.02软件对蛋白进行鉴定和定量分析。试验组（W）与其同胞对照组(Z)样本比较（W1 vs Z1,W2 vs Z2,W3 vs Z3）,选择肽段数≥2,表达差异值＞1.2（上调）或＜0.83（下调）,且P＜0.05的蛋白作为差异表达蛋白。【结果】利用iTRAQ技术一共在喙组织中鉴定到3 372个蛋白,鉴定到的特异性肽段有12 769个。其中原鸡蛋白1 869个,分子质量主要分布在10-100 kD之间。3个比对组共鉴定出159个表达量有显著差异的蛋白质,其中包含70个表达上调的蛋白,89个表达下调的蛋白。统计各比对组蛋白表达差异值发现,表达量差异较大的上调蛋白质有LPL、MLC-2、CO9A1、MATN3、HSP90B1等,表达量差异较大的下调蛋白质有MBP、RLA1、PRVM、HAPLN1等。结合已经报道的这些蛋白的生物学功能,其中CO9A1、MATN3、HAPLN1与软骨合成和软骨骨化相关,CO9A1是带状软骨纤维的组成物质,MATN家族是非胶原性细胞外基质蛋白家族,HAPLN1是软骨细胞外基质的重要组成成分;PRVM是细胞内钙离子结合蛋白,参与调控Ca2+离子信号通路;LPL是多功能酶,主要在脂质代谢和转运过程中起作用,参与调控PPAR信号通路。初步筛选出CO9A1、MATN3、HAPLN1、PRVM、LPL作为与鸡喙畸形相关的候选蛋白。【结论】差异表达蛋白的发现为鸡喙畸形形态的发生提供蛋白质水平上的理论依据。     

北太平洋2种鱿鱼类角质颚生长特性及其种类判别

根据2018年9—11月中国鱿钓船在北太平洋海域（41°05''N~43°45''N,154°05''E~159°43''E）采集的柔鱼（Ommastrephes bartramii）和北方拟黵乌贼（Gonatopsis borealis）样本,对样本的胴长（mantle length,ML）、体质量（body mass,BM）以及角质颚的12个形态学参数进行了测定,研究角质颚的生长特性。结果显示,两个种类在胴长和体质量上均存在极显著差异。主成分分析认为,上脊突长（UCL）最适合用来表征柔鱼角质颚的生长,UCL和下侧壁长（LLWL）最适合用来表征北方拟黵乌贼角质颚的生长。赤池信息量准则（akaike’s information criterion,AIC）认为：柔鱼的上头盖长（UHL）、下头盖长（LHL）、LLWL、下翼长（LWL）与胴长呈幂函数关系,UCL、上侧壁长（ULWL）、上翼长（UWL）、下脊突长（LCL）与胴长呈对数函数关系;北方拟黵乌贼的UHL、下喙长（LRL）和LLWL与胴长呈幂函数关系,UCL和LCL与胴长呈指数函数关系,上喙长（URL）、ULWL和LHL与胴长呈对数函数关系。逐步判别分析显示,上、下角质颚的判别正确率分别为92.70%和84.50%,并建立判别方程。研究认为,角质颚外部形态可较好地应用于2种头足类的判别。     

东海南部海域头足类群落结构特征及其与环境关系

为了研究杜氏枪乌贼(Uroteuthis duvaucelii)角质颚形态和生长特征,根据2015年9—10月在南海北部海域采集的样本,通过测定样本胴长(L_M)、体质量(M)和角质颚的形态值,建立胴长与体质量以及角质颚形态参数与胴长的关系,并利用方差分析法比较不同个体和性成熟度间杜氏枪乌贼角质颚形态的差异。结果表明,不同性别未成熟个体间胴长存在显著差异(P<0.01),雌性不同成熟度个体间体质量存在显著差异(P<0.01),胴长和体质量关系符合幂函数,未成熟和性成熟个体的生长系数b分别为2.22~2.25和1.75;性成熟与未成熟个体间角质颚形态值存在显著差异(P<0.01),不同性别未成熟个体间则不存在显著差异(P>0.05);选取的6个角质颚形态参数值与胴长的关系均符合线性生长模型;通过方差分析,认为不同胴长组之间,雌性杜氏枪乌贼角质颚形态存在显著差异(P<0.01),结合性成熟度分析,发现角质颚形态参数同时受到胴长与性成熟度间交互作用的影响(P<0.01)。     

利用角质颚形态判别东海两种常见枪乌贼

为了尝试利用角质颚对东海2种常见枪乌贼类种类进行判别,本研究对2015年11月采集的69尾中国枪乌贼和100尾杜氏枪乌贼的角质颚,采用主成分分析法、逐步判别分析法、傅里叶法对2种枪乌贼进行种类判别。结果显示,在所有12个形态参数的比较中,中国枪乌贼和杜氏枪乌贼都存在极显著差异,杜氏枪乌贼角质颚在雌雄群体间存在显著差异。采用逐步判别分析法对2种枪乌贼进行分类,中国枪乌贼判别正确率为92.4%,杜氏枪乌贼为85.3%,总判别正确率为88.2%。根据主成分分析结果,以2种枪乌贼主成分特征值大于1的因子中,负载值最高的形态参数比例指标构建判别函数,中国枪乌贼的判别正确率为98.5%,杜氏枪乌贼为84.2%,总判别正确率为90.1%。分雌雄对2种枪乌贼进行分类判别,雄性的总判别正确率为83.3%,雌性为97.8%。利用傅里叶法进行判别分析,基于上颚的判别总正确率为83.3%,基于下颚的判别总正确率为95.0%。研究表明,角质颚外部形态可用于2个枪乌贼种类的判别。     

6种大型海洋掠食性鱼类胃含物角质颚分类研究

为了研究大型海洋掠食性鱼类胃含物中角质颚的分类效果,于2017年10月,2018年3、5和11月,收集了南大西洋、中东太平洋和西印度洋海域的大型海洋掠食性鱼类的36个胃并分析其残留角质颚的形态。对采集的角质颚形态侧视图和顶视图进行种类鉴定,建立检索表,提取椭圆傅里叶描述子(EFDs)系数进行聚类分析。结果显示,通过对胃含物角质颚形态进行种类鉴定,共发现头足类2目10科17种。根据角质颚形态分类检索分析,17种头足类角质颚形态种间差异明显。枪形目(Teuthoidea)的13种头足类角质颚喙部形态分别为三角形和等腰三角形,侧壁为近似菱形,翼部发达;八腕目(Octopoda)的4种头足类角质颚有喙部发育,侧壁近似长四边形,有翼部发育。角质颚形态信息聚类分析在目级别区分效果显著。通过对胃含物角质颚形态进行分类研究,不仅可佐证胃含物头足类的识别,而且丰富了胃含物头足类的鉴定内容,也为大型海洋掠食性鱼类胃含物头足类分类鉴定体系奠定基础。     

基于角质颚形态的东海2种常见乌贼类的种类判别

为了尝试利用角质颚对东海2种常见乌贼类种类进行判别,根据2015年采集的47尾虎斑乌贼和87尾神户乌贼的角质颚,采用主成分分析、逐步判别分析等方法对两种乌贼进行种类判别。结果表明,在所有12个形态参数的比较中,除了下头盖长/胴长,虎斑乌贼和神户乌贼都存在极显著差异(P0.01),虎斑乌贼和神户乌贼角质颚在雌雄群体间均不存在显著差异(P0.05)。采用逐步判别分析法对两种乌贼进行分类,虎斑乌贼判别正确率为95.7%,神户乌贼为94.3%,总判别正确率为94.8%。根据主成分分析结果,以两种乌贼主成分特征值大于1的因子中,负载值最高的形态参数比例指标构建判别函数,虎斑乌贼的判别正确率为83.0%,神户乌贼为83.9%,总判别正确率为83.6%。分雌雄对两种乌贼进行分类判别,雄性的总判别正确率为93.8%,雌性为96.6%。研究认为,乌贼类角质颚形态同样可用于种类判别。