感染嗜水气单胞菌鱼类组织病理变化与多组学分析的研究进展

嗜水气单胞菌感染引起的病害使我国鱼类养殖遭受了严重经济损失，制约了水产养殖业的健康发展。嗜水气单胞菌可产生多种毒力因子，致病过程及影响因素复杂，感染鱼类种类广。鱼类的肠道、脾脏、肝脏和肾脏具有重要的免疫功能，在抵御病原菌入侵中发挥重要作用，其中肠道菌群直接影响着宿主的免疫和炎症反应。本文着重阐述了嗜水气单胞菌感染后鱼类免疫相关器官的组织病理学变化、转录组水平基因的差异表达和通路富集及肠道微生物组成与结构改变，综述了嗜水气单胞菌感染后鱼类病理学和组学水平变化，为研究鱼类免疫应答机制及肠道菌群免疫调节功能提供参考依据。     

全同胞家系中生长差异翘嘴鳜肌肉转录组分析

翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)是中国重要的经济水产养殖品种,对翘嘴鳜基因表达模式进行研究有助于筛选优势个体,培育生长特性优良的品种。为了解体重明显差异翘嘴鳜个体的差异基因表达信息,为翘嘴鳜培育提供基因指导,本研究从同一家系中挑选体重明显差异的3月龄翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)个体进行肌肉转录组测序,研究不同体型个体间基因表达模式差异。结果显示,来自同一家系的翘嘴鳜个体在相同养殖条件下仍出现明显体重差异,养殖3个月后,极大个体(overweight)平均体重可达到极小个体(underweight)的4倍。分别对极大个体和极小个体的肌肉组织进行转录组测序,共获得73353个非重复序列基因(unigenes),通过基因表达量比较共获得8942个差异基因,对差异表达基因进行定义发现,GHR2、IGFR1、4ebp、Mhc、Mlc、Troponin等基因在极小个体中具有更高的表达水平。通过KEGG通路富集显示,蛋白质生成、蛋白质消化、RNA转运通路富集了大量差异表达基因。本研究发现体重差异明显的翘嘴鳜个体具有不同基因表达模式,转录组测序获得了大量差异表达基因信息,为翘嘴鳜生长研究提供了丰富的基因资源。     

团头鲂Toll样受体Ⅱ基因的克隆与表达分析

为了研究团头鲂(Megalobrama amblycephala)TLR2(ma TLR2)在抗嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)感染中的作用,本实验克隆了ma TLR2基因的c DNA全长。结果显示:ma TLR2基因c DNA的全长包括2923 bp,编码792个氨基酸。预测得到的ma TLR2的结构域包括一个信号肽、氨基端的亮氨酸重复基序(LRRs)、跨膜结构域(TM)和一个胞内的Toll/白介素(IL)-1受体区(TIR)。在嗜水气单胞菌感染后,团头鲂头肾中,TLR2的表达量在6 h时显著升高。TLR2下游相关的炎症细胞因子TNF-α的表达量也显著上调。结果表明ma TLR2在嗜水气单胞菌感染团头鲂后的免疫应答中起到了重要作用。     

六种必需氨基酸对翘嘴鳜摄食调控的影响

为探究6种必需氨基酸通过脑室注射短期内对翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)摄食调控的影响,采用荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)检测翘嘴鳜脑中食欲基因的表达,并用蛋白免疫印迹法(Western blotting)检测雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路下游蛋白S6的磷酸化水平。结果显示,组氨酸和精氨酸均使翘嘴鳜的摄食量增加,但它们调控摄食的机制不同,精氨酸可能不是通过鳜脑mTOR信号通路来调控摄食的,组氨酸却能激活鳜脑mTOR信号通路来上调胃饥饿素基因Ghrelin的表达,进而促进摄食;蛋氨酸和赖氨酸激活了鳜脑mTOR信号通路,进而引起食欲基因的广泛表达,但并没有使其摄食量发生变化。因此,组氨酸可能具有调节食物摄入的作用,与鳜脑mTOR信号通路、食欲控制基因具有相关性,而其他5种必需氨基酸通过脑室注射调控翘嘴鳜摄食的机制还需进一步研究。     

luxR基因调控嗜水气单胞菌耐药性的分子机制初探

LuxR家族蛋白是一类在革兰氏阴性细菌中发挥重要作用的调控蛋白,参与细菌多项重要生理活动。采用RNAi技术构建嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila) luxR05735稳定沉默菌株luxR05735-RNAi,并利用qRT-PCR检测基因沉默效果。结果显示,与野生株相比,沉默株中luxR05735的表达量降低了96.8%。药物敏感性实验表明,与野生株相比,luxR05735-RNAi对庆大霉素、诺氟沙星、卡那霉素、吡哌酸的耐药性显著降低。对野生株与沉默株luxR05735-RNAi的转录组数据进行分析发现,表达差异显著的基因共有1286个,其中,上调基因353个,下调基因933个;显著富集的通路4条,分别是核糖体通路、精氨酸生物合成通路、硫代谢通路、硒化合物代谢通路;在这4条通路中可能与嗜水气单胞菌耐药性相关的重要功能基因包括metE、glnA、rplB、rplX、rpsA、rpsJ等,这些功能基因编码的蛋白主要与细菌的生物成膜及核糖体蛋白合成相关。综合以上研究结果,可以推测嗜水气单胞菌的luxR05735通过调控细菌的生物膜形成相关基因及核糖体蛋白相关基因的表达,从而调控细菌对药物的耐受性。     

罗氏沼虾胞质锰超氧化物歧化酶的功能

为了解超氧化物歧化酶 (SOD)分子生物学特性和免疫功能,实验克隆了罗氏沼虾胞质锰SOD基因 (MrcMnSOD),制备多克隆抗体,并分析在嗜水气单胞菌感染下该基因的表达模式。结果显示,嗜水气单胞菌感染可显著诱导MrcMnSOD在转录水平和蛋白质水平进行高表达。为探究MrcMnSOD参与免疫应答的机制,进一步的抑菌实验表明,该蛋白质可显著抑制3种革兰氏阴性细菌 (大肠杆菌、副溶血性弧菌、嗜水气单胞菌)和2种革兰氏阳性细菌 (无乳链球菌、金黄色葡萄球菌)的生长,且抑制作用与蛋白质浓度的关系不显著。研究表明,MrcMnSOD可能作为一种免疫相关分子参与免疫应答反应。本研究初步探讨了MrcMnSOD的免疫生物学功能,旨在为深入研究罗氏沼虾SOD的功能奠定相关基础。     

吞噬作用在尼罗罗非鱼抵抗嗜水气单胞菌感染过程中的重要作用

罗非鱼是重要的经济鱼类,而嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila)是其主要病原菌之一,只有充分的掌握该病原菌的感染机制才能提供更好的预防和治疗手段。本研究首先通过转录组筛查尼罗罗非鱼(Oreochromisniloticus)脾脏中与细菌感染相关的基因,然后通过荧光定量PCR证实上述基因的表达变化,最后使用秋水仙素试验和交叉免疫试验进行验证。研究结果显示,尼罗罗非鱼在感染嗜水气单胞菌之后,吞噬作用发生显著增强。秋水仙素试验发现,微管蛋白的功能受到抑制可以显著降低罗非鱼对嗜水气单胞菌的防御能力。交叉免疫试验证实,通过迟缓爱德华菌(Edwardsiella tarda)激活吞噬作用也可以提高罗非鱼对嗜水气单胞菌的防御能力。本研究旨在了解吞噬作用在罗非鱼抵御嗜水气单胞菌感染过程中发挥重要作用,并试图通过交叉免疫试验为细菌疫苗的制备提供新思路。     

鲢补体C7基因的克隆、表达和序列分析

补体系统经活化形成末端补体复合物,C7是将此复合物与目的细胞的细胞膜结合的重要分子。本研究从已有的cDNA文库中克隆鲢(Hypophthalmichthys molitrix)补体C7的cDNA,其全长2 625 bp,编码821个氨基酸。同源性分析表明,鲢补体C7与草鲤鱼的氨基酸序列相同率最高(为93%)。与已报道的硬骨鱼类补体C7相同,鲢补体C7具有一些保守的结构,如TSP1、LDLRa、MACPF、EGF、TSP1、CCP。对12尾鲢补体C7进行遗传多样性分析发现有6个突变位点,其中5个是同义突变,另外一个是非同义突变,确定6个等位基因。在鲢正常组织和嗜水气单胞菌感染的免疫器官组织中,对C7基因进行了RT-PCR表达分析,结果显示,正常状态下,鲢补体C7基因只在脾中表达,在感染嗜水气单胞菌12 h后,鲢C7基因在脑、鳃、心、肾、肝、肠、脾7种组织中迅速表达,随着病原的清除,补体C7基因表达量也逐渐降低直至停止表达,说明补体C7是一个与抗嗜水气单胞菌感染相关的基因。     

感染“褐色沉积症”虾夷扇贝的外套膜转录组测序及差异表达基因分析

为分析“褐色沉积症”形成分子机制,探究筏式养殖虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)贝壳内侧褐色沉积症状形成原因,采用Illumina高通量测序平台对感染“褐色沉积症”虾夷扇贝和健康虾夷扇贝外套膜组织进行转录组测序分析。结果显示,患病和健康扇贝外套膜分别获得43862251和41806737条clean reads。经参考基因组比对分析,患病和健康扇贝外套膜表达基因数量分别为17835个和16816个,差异表达基因208个,其中上调基因170个,下调基因38个。选取6个差异表达基因进行荧光定量PCR (q RT-PCR)验证,结果证明转录组测序分析可靠。GO功能富集发现差异基因主要富集在几丁质代谢、含氨基葡萄糖化合物代谢、几丁质结合和氨基糖代谢等与几丁质合成代谢相关的通路;KEGG通路富集分析发现差异基因主要参与内质网蛋白质合成、内吞作用、剪接体和谷胱甘肽代谢等途径;对差异表达倍数显著的前40个基因分析发现,编码类咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(caffeoyl-Co A O-methyltransferase-like,CCOAOMT-L)、类1-氨基环丙烷-1羧酸...     

草鱼miR-462通过靶向cx32.2、slc9a3.1和tbk1调控嗜水气单胞菌感染诱导的免疫应答

为探究miR-462在嗜水气单胞菌感染草鱼肾脏细胞(Ctenopharyngodon idella kideny,CIK)后的调控机制,实验利用荧光定量技术检测了CIK细胞感染嗜水气单胞菌后miR-462表达水平的变化;运用RNAhybrid软件预测miR-462的靶基因,利用双荧光素酶报告基因系统进行确定;此外还分析了miR-462对靶基因下游基因的调控作用。结果显示,在CIK细胞感染嗜水气单胞菌的过程中,miR-462的表达发生显著变化;cx32.2、slc9a3.1和tbk1的表达先降低后升高,与miR-462的表达模式呈负相关。双荧光素酶报告系统显示,miR-462可靶向cx32.2、slc9a3.1和tbk1的3′非编码区抑制其表达,过表达miR-462可以显著抑制cx32.2、slc9a3.1和tbk1的表达。转染miR-462模拟物后,下游slc4a4a、tnfrsf5、cxcl9和cxcl11基因的表达受到抑制。研究表明,miR-462参与调控嗜水气单胞菌感染后草鱼CIK细胞中的免疫应答。cx32.2、slc9a3.1和tbk1被鉴定为miR-462的靶基因。miR-462可通过靶向slc9a3.1和tbk1影响下游基因的功能。     

鲤多拷贝基因MRC1的全基因组鉴定及表达分析

甘露糖受体C1型基因(mannose receptor C-type 1, MRC1)是C型凝集素超家族的成员之一,其编码的甘露糖受体是一种模式识别受体,在先天免疫反应中发挥关键作用。MRC1基因在哺乳动物免疫反应中的作用被广泛研究,但在鱼类中的研究较少。近年来,随着高密度集约化养殖模式的发展,由病原微生物引发的疾病频繁暴发,其中,嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)是常见的致病菌之一。本研究首次在鲤(Cyprinus carpio)全基因组范围鉴定MRC1基因,共发现11个基因拷贝,并进行了功能域预测、共线性分析、多序列比对和系统进化分析,结果表明,MRC1基因在物种进化过程中保守程度较高。拷贝数比较分析发现,MRC1基因在不同物种中表现出不同程度的多拷贝现象,在多数鱼类中发现2个拷贝,而在鲤中发现多达11个拷贝。同时,比较了各拷贝在健康鲤脑、肌肉、肝脏和脾脏组织中的表达情况,发现在免疫相关组织脾脏中的表达量相对高于其他组织。进一步对感染嗜水气单胞菌4、12、24 h后在鲤脾脏中的表达进行差异比较分析,发现不同拷贝的表达特征各有差异,其中,HHLG13g0734在...     

PCR扩增特异性16SrDNA和溶血素基因检测致病性嗜水气单胞菌

根据已发表的气单胞菌16S rDNA基因序列及气单胞菌气溶素(aerolysin)基因序列，设计了2对引物，建立了检测致病性嗜水气单胞菌的PCR方法。通过对12株气单胞菌的检测，发现16S rDNA引物具有高度的特异性，仅对嗜水气单胞菌扩增阳性。而Aero基因引物检测结果与采用生物学方法(鲜血平板法)检测的结果符合率为97．2％，且具有高度的敏感性，可检测最低1fg的模板。将16S rDNA与Aero基因结合PCR方法检测致病性嗜水气单胞菌与用致病性嗜水气单胞菌检测试剂盒的符合率为94．4％。该方法的建立为致病性嗜水气单胞菌的检测提供了一种简便、快速的途径，是一种比较实用的致病性嗜水气单胞菌的检测方法。     

Effects of Pseudoloma neurophilia infection on the brain transcriptome in zebrafish (Danio rerio)

Laboratory zebrafish are commonly infected with the intracellular, brain-infecting microsporidian parasite Pseudoloma neurophilia. Chronic P. neurophilia infections induce inflammation in meninges, brain and spinal cord, and have been suggested to affect neural functions since parasite clusters reside inside neurons. However, underlying neural and immunological mechanisms associated with infection have not been explored. Utilizing RNA-sequencing analysis, we found that P. neurophilia infection upregulated 175 and downregulated 45 genes in the zebrafish brain, compared to uninfected controls. Four biological pathways were enriched by the parasite, all of which were associated with immune function. In addition, 14 gene ontology (GO) terms were enriched, eight of which were associated with immune responses and five with circadian rhythm. Surprisingly, no differentially expressed genes or enriched pathways were specific for nervous system function. Upregulated immune-related genes indicate that the host generally show a pro-inflammatory immune response to infection. On the other hand, we found a general downregulation of immune response genes associated with anti-pathogen functions, suggesting an immune evasion strategy by the parasite. The results reported here provide important information on host–parasite interaction and highlight possible pathways for complex effects of parasite infections on zebrafish phenotypes.     

流水式养殖动物中弧菌和嗜水气单胞菌的PCR法监测

为了解流水式养殖场养殖动物中弧菌和气单胞菌的感染状况,分别针对霍乱孤菌肠毒素A亚单位(ctxA)基因、0139和01群群特异基因、毒力协同调节菌毛A亚单位基因(tcpA)、中心调节蛋白基因(toxR)、副溶血弧菌不耐热溶血素基因(tlh)、创伤弧菌Vibrio vulnificus溶细胞素基因(vvhA)和嗜水气单胞菌的气溶素基因(aerA)设计引物,建立了聚合酶链式反应(PCR)检测技术,PCR产物经电泳,根据扩增条带的大小和数目,检测和区分霍乱孤菌、嗜水气单胞菌和副溶血孤菌.对南昌沿岸霍乱流行水域及附近养殖场的养殖动物进行了18个月的连续监测,对1 440份水产品的增菌液进行PCR检测,17份检出副溶血弧菌,25份检出霍乱弧菌,创伤弧菌和嗜水气单胞菌均未检出.扩增结果与传统培养检测法的结果一致.监测结果表明,南昌附近地区霍乱弧菌和副溶血弧菌检出率分别为1.74%和1.18%,总体感染状况处于较低水平,但个别养殖品种弧菌检出率较高.     

斑点叉尾TLR5和TLR5S基因在不同病原诱导下的表达特征

分别用迟钝爱德华氏菌Edwardsiella tarda、嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila、链球菌Streptococcus iniae和斑点叉尾(鱼回)呼肠孤病毒(channel catfish hemorrhage reovirus,CCRV)对斑点叉尾(鱼回)Ictalurus punctatus进行感染实验,取感染后0h、12h、24h、48h、72h和7d的头肾、肠、肝脏和脾脏,采用实时定量PCR方法检测了TLR5和TLR5S基因在这4种免疫相关组织中的时空表达特征,探讨它们与斑点叉尾(鱼回)先天免疫反应的关系.结果表明,链球菌和迟钝爱德华氏菌能够引起TLR5和TLR5S强烈的上调表达,其中以感染链球菌12h后TLR5S在头肾中的表达上调量最为显著,与对照组相比提高了132倍(P＜0.01).在感染嗜水气单胞菌后的24h内TLR5和TLR5S基因的表达量上升,但随后却显示出了明显的下调趋势,而斑点叉尾(鱼回)呼肠孤病毒在TLR5和TLR5S基因表达中起到了明显的抑制作用,于大部分组织中表达下调.在感染12h的脾脏中,TLR5基因的表达量仅为对照组的0.017倍(P＜0.01),而TLR5S基因表达量达到最低,仅为对照组的0.01倍(P＜0.01).从不同的组织来看,TLR5在肠中的表达上调幅度最大,而TLR5S在头肾中的表达增幅最明显,如感染链球菌和迟钝爱德华氏菌12h后,TLR5在肠中的表达量分别增加了50.4倍(P＜0.01)和14.8倍(P＜0.01),TLR5S在头肾中的表达量分别上升了52.8倍(P＜0.01)和132倍(P＜0.01).以上结果进一步证明了TLR5和TLR5S基因在斑点叉尾(鱼回)先天免疫反应过程中发挥着非常重要的作用,同时在抗病原侵袭过程中表现出了一定的组织特异性和病原特异性.     

一株分离自团头鲂的嗜水气单胞菌病原学及其与ST251型菌株的全基因组比较

为确定湖北仙桃一团头鲂(Megalobrama amblycephala)专养池塘的发病病原体及病原特征,并从全基因组层面初步分析该病原菌的毒力和耐药特征,本研究从患病团头鲂的肝脏分离得到一株病原菌LHW39,经理化性状及16S rRNA鉴定,表明LHW39为嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila).多...     

鳜IRAK4基因的克隆、组织表达及病毒感染后表达分析

为了研究鳜IRAK4生物学特性及其在抗病毒免疫应答中的作用,根据鳜转录组数据中筛选出的IRAK4 unigene序列设计引物,利用SMART-RACE技术克隆得到CDS全长为1389 bp的c DNA(命名为Sc IRAK),编码462个氨基酸,含有1个N端死亡结构域和1个保守的中央蛋白激酶结构域。采用荧光定量RT-PCR方法分析了Sc IRAK4在健康鳜各组织中的表达差异及病毒感染后在脾脏中的表达变化,结果显示,健康鳜中Sc IRAK4在肝脏中表达量最大,与其他组织差异显著,而在血液、脑和胃中表达量最低;传染性脾肾坏死病毒(infectious spleen and kidney necrosis virus,ISKNV)感染鳜后Sc IRAK4的表达量呈现下调趋势,24 h脾脏中的表达量达到最低,为对照组的45%;而鳜弹状病毒(siniperca chuatsi rhabdovirus,SCRV)感染鳜后Sc IRAK4的表达量呈现上调趋势,12 h脾脏中Sc IRAK4的表达量达到最高,为对照组的8.17倍,表明Sc IRAK4在抗ISKNV和SCRV的免疫应答中可能发挥不同的作用。本研究为进一步揭示Sc IRAK4的抗病毒免疫反应机制提供了依据。     

患病草鱼肠道病原菌的分离鉴定及毒力研究

自环洞庭湖区精养鱼池患病草鱼肠道中分离获得4种病原菌,进行16S rRNA基因和gyrB基因序列测定和在线比对,并对草鱼进行回归感染。随后进行4种病原菌的药敏特征、溶血活性试验,并利用PCR方法检测了6种毒力因子的携带情况。试验结果表明,病原菌分别为温和气单胞菌、异常嗜糖气单胞菌、类志贺邻单胞菌和格氏乳球菌;4种病原菌回归感染草鱼,均能使草鱼患病致死,自死亡的草鱼体内均能分离得到相应感染的病原菌;4种病原菌对多种抗生素具有耐药性,且在脱纤维绵羊血血平板上检测到了温和气单胞菌、异常嗜糖气单胞菌AaB007的溶血活性;PCR结果表明,4种病原菌携带多种毒力因子。研究结果可为环洞庭湖区草鱼精养鱼池健康养殖及病害防治提供科学依据。