中华鳖StAR基因的克隆、表达及多克隆抗体制备

摘要 为探索StAR基因在中华鳖（Pelodiscus sinensis）性腺发育过程中的作用,利用RACE技术克隆获得中华鳖StAR基因全长cDNA,采用Real-time PCR分析其在不同组织及胚胎不同发育时期的表达情况,并制备多克隆抗体,采用western blot检测StAR在不同组织的表达,通过免疫组化对其在细胞中的表达进行定位,同时检测芳香化酶抑制剂来曲唑处理雄性中华鳖后StAR在精巢中的表达情况。结果显示：该基因全长2377bp,开放阅读框903bp,编码300个氨基酸。氨基酸序列比对及系统进化分析表明,中华鳖StAR与龟类亲缘关系最近。荧光定量PCR结果表明,StAR基因在精巢中表达量最高,显著高于其他组织;StAR基因于中华鳖胚胎发育16期已有表达,20期表达量最高,提示StAR可能参与中华鳖早期性腺分化;来曲唑处理的中华鳖精巢中,StAR表达量显著降低。本研究利用原核表达系统构建中华鳖StAR基因原核重组表达载体,经蛋白纯化后免疫小鼠,获得中华鳖StAR多克隆抗体。Western blot检测结果显示StAR在不同组织的表达量与荧光定量结果基本一致。免疫组化结果显示,StAR蛋白在卵巢间质细胞、精巢的间质细胞,精原细胞及胞质中表达。研究表明,StAR基因可能参与中华鳖性腺发育过程。     

Caspase-3在黄鳝性腺性逆转过程中的表达及定位分析

为探究黄鳝( Monopterus albus )Caspase-3在性腺性逆转发育过程中的功能和作用,实验扩增黄鳝 caspase-3 的部分序列,检测了其在不同发育时期性腺中mRNA表达水平、蛋白相对含量以及表达位置。通过PCR扩增获得黄鳝 caspase-3 基因cDNA序列,推导的氨基酸序列对比发现,黄鳝 caspase-3 与大黄鱼( Larimichthys crocea )和鳜( Siniperca chuatsi )亲缘关系最近。实时定量PCR ( qRT-PCR)结果显示, caspase-3 mRNA在黄鳝各发育时期性腺中均有表达,在卵黄生成期性腺中表达量最高,并伴随性腺向雄性发育表达量呈下降的趋势;而其蛋白相对含量在性腺性逆转过程中呈现逐渐上升的趋势,间性晚期最高。免疫组织化学染色结果显示,Caspase-3蛋白阳性信号定位于卵黄生成期卵母细胞细胞质、皮质小泡期卵母细胞的细胞核和颗粒细胞,以及各个发育时期性腺中初级生长期卵母细胞的细胞质和细胞核。综上,Caspase-3与黄鳝性逆转过程关系密切,推测其可能参与了性逆转过程中卵母细胞的凋亡过程。     

栉孔扇贝sox9基因的cDNA克隆及其在不同发育时期性腺中的表达特征

SOX9是SOX家族的SOXE亚族成员,在脊椎动物骨骼发育、胰腺发育、性别决定与分化以及肿瘤形成中发挥重要的作用。sox9在不同种类脊椎动物性腺中的表达存在差异,在无脊椎动物性腺中的表达特征尚不清楚。本研究利用RACE技术克隆了栉孔扇贝(Chlamys farreri)sox9(Cf-sox9)全长的c DNA序列,其长度为2835 bp,开放阅读框为1413 bp,编码470个氨基酸。预测的氨基酸序列具有SOX家族的HMG-box和SOXE亚族的高保守区域,但没有脊椎动物羧基端的Pro-Gln-Ser rich区域。原位杂交和免疫组织化学技术确定Cf-sox9 m RNA和Cf-SOX9蛋白均定位在栉孔扇贝精巢和卵巢的所有生殖细胞中,并且在不同发育时期性腺中呈现了类似的表达规律,即在精巢中,阳性信号在精母细胞中最强,在精子中最弱;在卵巢中,阳性信号在卵原细胞、卵母细胞以及成熟卵中呈现逐渐减弱的趋势。这一表达特征与脊椎动物性腺中多样的性别差异表达特征不同,提示sox9在贝类性腺发育和配子发生中的作用可能与大多数脊椎动物不同。     

芳香化酶抑制剂对暗纹东方鲀CYP19A、DMRT1基因表达及性腺分化的影响

采用组织学和分子生物学方法,研究了投喂芳香化酶抑制剂来曲唑(LE)后暗纹东方鲀(Takifugu obscures)初孵仔鱼CYP19A、DMRT1基因表达以及性腺的组织学变化,以期进一步了解P450芳香化酶(P450arom)在鱼类早期性别分化过程中的作用。RT-PCR结果显示,对照组样品CYP19A和DMRT1表达显示性二态,雌性表达CYP19A基因,雄性表达DMRT1基因。LE处理组在性别分化期间,雄性样品单一表达DMRT1,雌性样品则同时表达CYP19A和DMRT1。qRT-PCR结果显示:LE处理组雌性仔鱼CYP19A基因表达被显著抑;虽然在仔鱼出膜后22d(dph)的表达水平高于9 dph,但仅为同日对照组的2.11%。LE处理组雌性样品22 dph时DMRT1基因表达量上调,至150 dph时达对照组雄性水平。55 dph的性腺组织学结果表明,LE处理可导致暗纹东方鲀稚鱼原始卵巢退化,并向功能性精巢发育。150 dph的LE处理组性腺均为精巢,并与对照组精巢发育同步。结论认为,暗纹东方鲀性腺分化期间P450arom是卵巢形成和维持发育所必须的,抑制P450arom活性可导致雌性暗纹东方鲀发生雄性化逆转。     

大黄鱼sox9a/b基因的克隆与表达分析

为探究sox9基因在大黄鱼性别决定与分化过程中的作用,利用RACE方法克隆得到大黄鱼sox9a和sox9b 2个基因,采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析其在雌雄个体不同组织和不同发育阶段的表达规律,并检测了其在17β-雌二醇处理后的遗传雄性和17α-甲基睾酮诱导处理后遗传雌性幼鱼中的表达变化。结果显示,大黄鱼sox9a c DNA全长2 442 bp(NCBI登录号:MH996431),包含476 bp 5′UTR、466 bp 3′UTR、1 500 bp ORF,编码499个氨基酸。大黄鱼sox9b cDNA全长为2 199 bp (NCBI登录号:MH996432),包含335 bp5′UTR、415 bp 3′UTR、1 449 bp ORF,编码482个氨基酸。qRT-PCR分析显示,sox9a基因主要在性腺、眼、脑、肝脏中表达,精巢中的表达量显著高于卵巢;sox9b在大黄鱼各组织中广泛表达,但以精巢中表达量最高,而卵巢中只有痕量表达。在鱼苗性腺发育初期,sox9a/b的表达量都维持在较低水平;随着鱼苗长大,sox9a/b的表达量在84 dph、123 dph 2次达到高峰,随后开始下降,10 mph后又逐渐上升。17β-雌二醇处理能够显著下调遗传雄性大黄鱼sox9a和sox9b基因在性腺中的表达,17α-甲基睾酮处理则显著上调遗传雌性大黄鱼sox9a和sox9b基因在性腺中的表达。研究表明,sox9a/b基因与大黄鱼性别发育和分化过程密切相关,对大黄鱼精巢的发育与维持起重要的调控作用,而且两个基因的功能可能具有一定程度的分化。     

中华鳖Gper基因克隆、表达及其在精巢中的功能

G蛋白偶联雌激素受体（Gper）是一种膜雌激素受体,介导雌激素的非基因组途径。为研究G蛋白偶联雌激素受体基因（ cDNA全长序列,利用qRT-PCR分析其在不同组织及胚胎不同发育阶段的性腺中的表达模式,并通过来曲唑（letrozole）和Gper抑制剂G-15处理雄鳖初步分析Gper在精巢中的作用。结果显示,中华鳖 cDNA序列全长2023 bp,包含705 bp 5''非编码区、241 bp 3''非编码区和1077 bp开放阅读框,编码358个氨基酸,其氨基酸序列上有7个跨膜结构域和Asp-Arg-Tyr（DRY）三联体结构,基因编码蛋白分子量为41.084 kD,等电点为6.844。表达量变化呈相同趋势：16期表达量最高,随着性腺分化过程表达量显著降低。Letrozole处理组中2表达量明显升高;G-15处理组精巢中,精子发生与促细胞凋亡相关基因表达量显著升高。结果表明,可能参与中华鳖性腺分化早期过程,并调控雄性生殖细胞增殖。     

中华鳖GnRH 1基因cDNA克隆及表达特征

为了解GnRH基因在中华鳖(Pelodiscus sinensis)性腺和胚胎发育过程中的表达特征,采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术从中华鳖全脑中获得与生长生殖调控密切相关的GnRH1基因全长cDNA,并运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测GnRH1在成鳖不同组织和胚胎发育时期的表达水平。结果显示:中华鳖GnRH1基因cDNA全长546 bp,其中5′非编码区(5′UTR)99 bp,3′非编码区(3′UTR)168 bp,开放阅读框(ORF)279 bp,编码92个氨基酸,分子质量为10.23 ku,理论等电点pI为5.65,具有N端信号肽(1~23 aa)、核心十肽区域(24~33 aa)、断裂位点GKR(34~36 aa)及相关肽区域(37~92 aa),符合GnRH蛋白典型结构特征。系统进化树结果显示,中华鳖GnRH1基因和绿海龟(Chelonia mydas)、墨西哥箱龟(Terrapene carolina mexicana)及西部锦龟(Chrysemys picta bellii)GnRH1基因聚为一支。qRT-PCR结果表明,GnRH1基因在中华鳖雌雄个体的8个组织中均有表达,在脑和性腺组织中高表达,且具有性别差异,雄性中华鳖中的表达显著高于雌性(P<0.05);在10个胚胎发育时期均表达,且随发育时间的后移,表达量显著增加,在第16期达到峰值。GnRH1基因可能在中华鳖生长及性腺分化中具有重要作用。     

半滑舌鳎rimoc1基因在雌雄鱼中的差异表达

动物中普遍存在性别生长二态性,这种现象在海水鱼中更为明显。半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)性成熟雌鱼体重显著高于雄鱼,雌性个体的生长速度比雄性快2~4倍。本研究旨在探究rimoc1基因在半滑舌鳎雌、雄鱼中的表达差异及与性别和生长的关系。实时定量和原位杂交结果显示,rimoc1在雄性组织中未检测到表达,而在雌性组织中表达量最高的是卵巢和肌肉,在卵巢中表达相对稳定,在孵化后1.5年(1.5 yph)和3 yph的水平有所增加。在细胞系中通过siRNA干扰敲除rimoc1后,发现生长相关基因igf1、性别分化相关基因sox9b和foxl2的表达水平显著降低,而sox9a的表达升高。启动子活性分析显示,rimoc1启动子可能受到C/EBPdelta、Sox2和c-Jun等转录因子的调控。推测rimoc1可能在半滑舌鳎的性别分化和生长中发挥重要作用,为深入研究半滑舌鳎的性别生长二态性提供了基础。     

Sex steroid level and sexual dimorphism expression of genes in gonads of the great sturgeon Huso huso Linneaus, 1758 during maturity developmental stages

Little is known about molecular mechanisms involved in gonad differentiation in sturgeon species. In non‐mammalian vertebrates, sox9, dmrt1, cyp17a1 and ar are male specific genes in testicular differentiation and are highly conserved. In order to understand the mechanism underlying testicular development in sturgeon, we investigated sex steroids level of 11‐ketotestosterone (KT) and testosterone (T) and relative expression of sox9, dmrt1, cyp17a1 and ar in great sturgeon gonads during different stages of sexual maturity. The results showed all studied genes had dimorphic patterns in males. In immature gonads (stage I), only cyp17a1 expressed in male gonads, while other genes did not express, and KT and T levels were low. Dmrt1 showed dimorphic expression pattern in male gonads at maturity stage II, III and IV. Furthermore, sox9 and ar mRNA presented significant dimorphic expression pattern in male gonads only at maturity stage 4. Plasma androgens levels were significantly higher in males compared to females during maturity stages II, III and IV. The results showed that among these four genes, only cyp17a1 expressed in male gonads at maturity stage I (immature), suggesting that this gene may be applicable as a sex marker in recently differentiated male great sturgeon. Sexually dimorphic patterns in other studied genes (sox9, dmrt1 and ar) suggesting that these genes may be important for testicular development and differentiation in premature great sturgeon. The obtained results provide a foundation for further research on sex differentiation and developing strategies for the sexing of sturgeon for aquaculture.     

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。     

大黄鱼碱性磷酸酶基因的克隆及表达特征分析

碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)是一种广泛分布的单脂磷酸水解酶,是动物生物代谢过程中重要的调控酶。实验首次克隆了大黄鱼ALP基因cDNA全序列,命名为LcALP,其全长为2 345 bp,开放阅读框为1 629 bp,编码543个氨基酸。实时荧光定量PCR检测发现,LcALP在大黄鱼雌雄各组织中均有表达,其中在眼和头肾的表达量最高,雌性鳃和脑中LcALP表达量显著高于雄性,而在性腺和脾脏中的表达量则显著低于雄性;胚胎发育过程中,多细胞期、囊胚期和原肠期LcALP基因表达水平相对较低,在卵黄栓形成期明显提高,至孵出期达到峰值,而初孵仔鱼期则显著下调;大黄鱼肌肉细胞系经LPS处理后6 h LcALP表达量降低,12 h显著下调,而poly I:C处理后表达水平持续上升,24 h显著上调至峰值。研究表明,LcALP在大黄鱼胚胎发育调控以及机体免疫防御中发挥重要作用。     

Morphology,sex steroid level and gene expression analysis in gonadal sex reversal of triploid female (XXX) rainbow trout (<Emphasis Type="Italic">Oncorhynchus mykiss</Emphasis>)

In non-mammalian vertebrates, estrogens and expressions of cyp19a1 and foxl2 play critical roles in maintaining ovary differentiation and development, while dmrt1 and sox9 are male-specific genes in testicular differentiation and are highly conserved. In order to deeply understand the morphological change, sex steroids level and molecular mechanism of triploid female gonadal reversal in rainbow trout, we studied the ovary morphology, tendency of estradiol-17β (E2) and testosterone (T) levels and the relative expressions of dmrt1, cyp19a1, sox9 and foxl2 in juvenile and adult fish. Our results demonstrated that the development of triploid female gonads in rainbow trout went through arrested development, oocytes dedifferentiation, ovary reconstruction and sex reversal finally. During early gonadal development (154–334 days post-fertilization), the expressions of foxl2 and cyp19a1 increased linearly, while expressions of dmrt1 and sox9 were extremely suppressed, and E2 level was higher, while T level was lower. During the mid-to-late period of triploid female gonadal development (574–964 days post-fertilization), the expressions of dmrt1 and sox9 remained high and were very close to the quantity of diploid male genes, and T levels were even reaching diploid male plasma concentrations, while expressions of cyp19a1 and foxl2 were decreased, leading to decrease in E2 level. We realized that the development model of rainbow trout triploid female gonads was extremely rare, and the regulatory mechanism was very special. Genes involved in gonadal development and endogenous estrogens are pivotal factors in fish natural sex reversal.     

AFLP-based genetic linkage map of marine shrimp Penaeus (Fenneropenaeus) chinensis

This paper presents the genetic linkage map of the Chinese shrimp Penaeus (Fenneropenaeus) chinensis constructed with 472 AFLP markers. A hundred F₁ progeny from an intercross between a female from the new variety “Yellow Sea No. 1” and wild caught male used for the mapping study. Two separate maps were constructed for each parent. The female linkage map consisted of 197 marker loci forming 35 linkage groups and spanned a total length of 2191.1 cM, with an average marker space of 13.5 cM. The male map consisted of 194 marker loci mapped to 36 linkage groups and spanned a total length of 1737.3 cM, with an average marker spacing of 11.0 cM. The level of segregation distortion observed in this study was 12.2%. The estimated genome length of P. chinensis was 3150.3 cM for the female and 2549.3 cM for the male, respectively. The observed genome coverage was 69.6% for the female and 68.1% for the male map. The linkage maps constructed in this study provide basic information for further linkage studies on Chinese shrimp, and more importantly, the construction of the maps are part of the work of the genetic breeding programs which will be used for growth discovered in the QTL analysis of P. chinensis.     

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。     

大黄鱼雌雄性腺长链非编码RNA的挖掘与差异分析

为探究长链非编码RNA在大黄鱼性腺发育与分化中的作用,从雌雄各3尾大黄鱼(Larimichthys crocea)的性腺中提取总RNA,进行去除rRNA的链特异性转录组建库和二代测序。将测序数据比对到大黄鱼参考基因组,经比对、组装共得到来自31675个基因的66088个转录本,严格筛选得到来自3984个基因位点的5162条lncRNA。进一步分析获得了在大黄鱼雌雄性腺中差异表达的mRNA9341个,lncRNA2782个,高度相关的lncRNA-mRNA对1227个;有多个lncRNA靶向已知的性别分化和发育相关基因,其中lncRNA MSTRG.24346与大黄鱼的性别决定候选基因dmrt1距离相近,且相关性极显著。该研究表明lncRNA可能在大黄鱼性别分化中起到重要作用,值得深入研究阐明机制。     

中华绒螯蟹蜕皮激素受体基因（Ers-EcR）的克隆和组织表达分析

蜕皮激素受体(ecdysteroid receptor,EcR)介导调控甲壳动物蜕皮生长、附肢再生等重要生命活动。为了解EcR在人工控制甲壳动物的繁殖和生长中的作用,采用RACE方法结合同源克隆技术,首次从中华绒螯蟹Y-器官中克隆得到蜕皮激素受体基因全长cDNA序列(Ers-EcR,登录号:KF736985),并进行了结构解析和组织表达分析。结果发现,Ers-EcR编码基因全长2 176 bp,开放阅读框为1 638 bp,编码545个氨基酸,具有DNA结合域(DBD)和配体结合域(LBD)等典型的核受体超家族结构域,但不具有信号肽结构。其中,DBD含有8个保守的Cys残基,可以形成2个锌指结构(C156-C159-C173-C176、C192-C198-C208-C211),是典型的DBD特征。多重序列比对分析表明,Ers-EcR氨基酸序列与拳手招潮蟹同源性最高,达到91%。荧光定量PCR结果显示成体中华绒螯蟹ErsEcR基因在Y-器官和肌肉组织中表达量最高,在血液、肠道、卵巢、眼柄、心脏和肝胰腺中有一定表达,在鳃、胸神经节和精巢表达量较低。这表明Ers-EcR基因在中华绒螯蟹各组织器官中的表达不具有典型的特异性,提示Ers-EcR基因可能参与体内多种生命活动的调控。     

Expression of dmrt1 and sox9 during gonadal development in the Siberian sturgeon (Acipenser baerii)

The sex differentiation period of the Siberian sturgeon was investigated through expression profiling of two testicular markers (dmrt1 and sox9). At the molecular level, a clear sexual dimorphism of dmrt1 and sox9 was observed in 3-year-old fish with immature gonads, in which males showed higher expression of these genes. Among 16-month-old sturgeons cultured in Uruguay, gonad morphology analyses showed one group of fish with undifferentiated gonads and a second group which had started their histological differentiation into ovaries or testes. dmrt1 showed a significantly higher expression in testes of recently differentiated fish, but this was not the case for sox9. In undifferentiated fish, we observed two clearly different groups in terms of expression: one group of fish over-expressing male markers (dmrt1, sox9) and another group of fish showing very low expression of these genes. This suggests that fish undergoing male differentiation can be identified by their profiles of gene expression before they undergo morphological differentiation.     

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。