溶藻弧菌诱导马氏珠母贝血淋巴cDNA差减文库的构建及分析

为了探讨马氏珠母贝免疫防御机制,筛选免疫防御相关功能基因,以致病性溶藻弧菌人工感染的马氏珠母贝血淋巴为材料,采用抑制性差减杂交(SSH)技术,构建了溶藻弧菌诱导的马氏珠母贝血淋巴cDNA差减文库;以马氏珠母贝管家基因β-actin作为差减指标检测该文库的差减效率;对选取的600个阳性克隆进行测序及生物信息学分析。结果显示,该文库的差减效率可达210倍;PCR阳性检测显示差减片段为100~750 bp,对随机挑取600个克隆的测序结果显示,共获得414个有效EST序列;通过BLAST同源性比对,有167个EST序列(占40.34%)与NCBI数据库中已知功能蛋白质具较高同源性,其中7个EST序列(占1.69%)与免疫防御相关基因同源;此外,204个EST(占49.28%)在数据库中未发现同源序列。研究表明,SSH技术能有效富集马氏珠母贝血淋巴差异表达基因,研究结果为探索马氏珠母贝免疫基因作用机理和调控机制奠定了基础。     

红笛鲷头肾消减cDNA文库的构建与分析

应用抑制性消减杂交技术(SSH)构建红笛鲷(Lutjanus sanguineus)头肾消减cDNA文库,筛选红笛鲷免疫相关基因的EST.以哈氏弧菌(Vibrio harveyi)灭活疫苗体内诱导红笛鲷为实验组,以注射无菌生理盐水的红笛鲷为驱动组,通过SSH技术构建红笛鲷头肾消减.DNA文库.利用PCR技术和斑点杂交对文库进行筛选,从2 424个含插人片段的阳性克隆中筛选了680个克隆在上海生工进行了序列测定.使用BLASTx和BLASTn工具对获得的ESTs与GenBank数据库进行同源性比较并根据相似性序列的名称通过GO法对ESTs进行注释.结果获得了30个与红笛鲷免免疫防御相关基因的EST,如组织相容性抗原复合物基因(MHC I和MHCII),免疫球蛋白基因(IgH和IgL)、热休克蛋白基因(HSP10,HSP70和HSP90)等.本研究构建了哈氏弧菌灭活疫苗免疫后与正常组织差异表达的消减cDNA文库,并获得一批与红笛鲷免疫防御相关的ESTs,旨在为探讨红笛鲷分子免疫防御机制、筛选参与免疫防御调控相关的功能基因,揭示红笛鲷免疫抗病机制、提高机体抗病力、实现遗传改良奠定基础.     

败血症鲢肝与肾cDNA文库构建及MHC classⅠ的克隆与分析

采用CloneMinerTM cDNA文库构建试剂盒构建了患败血症的鲢(Hypophthalmichthys molitrix)肝和肾的cDNA文库.经检验,文库的滴度为1.34×107 cfu/mL,总库容为2.68×107 cfu,阳性克隆率为97.5％,平均插入片段大于1.2 kb.对80个随机挑选的克隆进行两端测序,结果显示有74个测序成功.经在GenBank上BLAST比对,其中57个为已知功能基因,属于45个不同基因,另外17个没有明显的同源序列.在已知功能的57个克隆中,含有全长编码区序列的克隆共有49个,全长cDNA比率为61.25％.采用PCR法对文库进行筛选,获得一个含MHC classⅠ完整编码区的序列,该序列具有典型的脊椎动物MHC class Ⅰ的序列特征.本研究完成鲢肝和肾较高质量的cDNA文库的构建,旨在为今后开展鲢功能基因研究奠定基础.     

鲤脑组织cDNA文库的构建及脑室管膜素基因鉴定

用Gubler-Hoffman法构建了低温下鲤(Cyprinus carpio Linnaeus)脑组织cDNA文库,经测定库容量为5.7×105 CFU/mL,文库的重组率接近95%,平均插入片段长度约为1.5 kb,符合文库保存和筛选实验的要求.同时,根据鲤与低温相关消减cDNA文库中低温下特异表达基因片段序列,设计PCR引物在此cDNA文库中进行PCR检测和序列测定,使用BLAST软件将测序的10个cDNA序列同GenBank等数据库进行比对,结果显示8个阳性克隆有相关同源性,2个克隆为功能未知的基因,全长率近75%;以上结果说明本实验所构建的cDNA文库质量较高,可作为筛选与鲤低温性状相关的功能基因的重要资源.同时对其中一个与低温相关的基因脑室管膜素基因构建了表达载体,为进一步验证该基因在鱼类低温适应中所发挥的作用及其作用机理奠定了基础.     

黄鳝性腺抑制差减文库的构建和分析

应用抑制性差减杂交技术构建了黄鳝(Monopterus albus)Ⅳ期卵巢和间期性腺的差减cDNA文库.正向差减杂交以间期性腺为试验方,Ⅳ期卵巢为驱动方;反向差减杂交以Ⅳ期卵巢为试验方,间期性腺为驱动方.将获得的差减cDNA片段连接质粒载体,然后转化大肠杆菌DH5α,最后获得的正、反向差减文库分别含461、678个重组子.经PCR扩增鉴定插入片段范嗣为200～2000 bp.随机选取正、反文库共100个阳性克隆测序分析,得到90个有效基因片段,与GenBank进行BLASTx和BLASTn同源比对.进一步从文库中选取2个基因用于半定量RT-PCR,对文库质量进行验证.结果表明,所建文库能够达到富集这两期性腺差异表达基因的目的.黄鳝性腺差减文库的构建,为进一步分离、鉴定黄鳝性腺发育和性逆转的相关基因奠定了基础.     

仿刺参cDNA文库构建以及序列分析

应用Gubler-Hoffman cDNA Library Construction技术,构建仿刺参(Apostichopus japonicus)cDNA文库.测试结果表明,库容量为2.0×106 pfu/mL,利用PCR方法检测cDNA文库插入DNA片段的大小,其长度范围在0.5～4.1 kb,插入片段平均长度为1.3kb,表明该文库达到建库要求,可用来筛选低丰度mRNA的基因克隆.随机挑选100个1kb以上的cDNA克隆进行测序分析,发现有25条EST序列和网上公布的其他物种的序列相似性较高,这些基因与刺参能量代谢和蛋白水解相关.其中发现的几个重要基因,如编码遍在蛋白以及缬酪肽蛋白等的基因,可能与仿刺参自溶过程的蛋白酶水解和细胞凋亡事件相关,进一步的研究还在进行.另有49条EST序列相似性较低,推测可能是功能未知的新基因.仿刺参cDNA文库的成功构建,为下一步大量EST序列分析和功能性新基因的发现,以及从基因水平认识仿刺参这一特殊棘皮动物的生长、发育和代谢规律奠定了基础.     

应用RD-PCR技术构建溶藻弧菌的cDNA文库

应用限制性显示PCR(RD-PCR)技术构建溶藻弧菌poly(A)化mRNA的cDNA文库,筛选,收集巧妙地解决了由于细菌mRNA poly(A)化位点的高度多态性、用常规方法构建原核cDNA文库所遇到的文库大量重复冗余的难题。并进行筛选、收集cDNA片段进行测序,根据测序结果进行生物信息学分析和结果验证。实验结果表明,我们成功地构建了溶藻弧菌poly (A)化mRNA的cDNA文库,获得一百多个基因片段并对其中53个基因片段进行测序分析,获得了如细菌Ⅲ型分泌系统易位蛋白、趋药性传感器、类丝氨酸蛋白酶等毒力相关因子的基因片断。并且在一定程度上证实了poly(A)化在细菌中不是个别和偶然的现象。实验结果说明了我们所构建的溶藻弧菌poly(A)化mRNA的cDNA文库质量高,文库基因片段的重复性低,筛选基因片段效率高、目的性强。本文并探讨了限制性显示PCR技术在细菌poly(A)化mRNA的cDNA1文库构建中的应用价值。     

鲤的微卫星标记与体质量、体长、体高和吻长的相关分析

采用抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术研究皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai Ino.)Vc缺乏诱导的差异表达基因.实验用皱纹盘鲍成鲍初始体质量为(74.32±0.43)g,初始壳长为(84.36±0.24)mm.配制了Vc缺乏(0.0 mg/kg)和高剂量添加(4 967.5 mg/kg)2个水平的人工饲料进行饲喂.经过170d的养殖后,分别构建肝胰腺和肾脏Vc缺乏消减cDNA文库.消减杂交效率分析显示,差异表达的基因分别被富集了大约25和25～210倍.从两个文库中随机挑选阳性克隆进行测序.在肝胰腺消减cDNA文库中获得63个片段,其中已知功能基因占54.0%,Gene ontology(GO)按照功能将其分为4类:代谢相关基因占15.9%,细胞代谢相关基因占30.2%.生物调节相关基因占4.8%,其他功能基因占3.2%.未知功能基因占46.0%.在肾脏消减cDNA文库中获得39个片段,其中已知功能基因占53.8%,GO将其分为3类:代谢相关基因占5.1%,细胞代谢相关基因占28.2%,生物调节相关基因占20.5%.未知功能基因占46.2%.其中,获得了包括细胞色素c氧化酶、葡萄糖-1脱氢酶、α-葡萄糖苷酶、β-1,3-D-葡聚糖酶、纤维素酶、藻酸盐裂解酶以及铁蛋白等在其他动物中被证明与Vc合成相关的基因,为进一步研究皱纹盘鲍Vc的合成和代谢奠定了基础.     

仿刺参体壁、肠和呼吸树全长cDNA文库的构建及部分ESTs初步分析

利用SMART cDNA文库构建试剂盒构建了健康仿刺参的体壁、肠和呼吸树的cDNA文库.检测结果表明,3个文库库容量分别为1.7×106、1.5×106和1.8×106;重组率均超过98%,插入片段平均长度均大于1 kb.证明所建cDNA文库的质量符合要求.对随机选取的6240个克隆进行5'端测序,得到5913条有效序列(体壁,2031,肠:1966,呼吸树:1916),去除低质量序列和小于100 bp的序列后,共得到5728条高质量的ESTs序列(体壁:1791,肠:1906,呼吸树:1851),序列平均长度为589 bp.经过软件拼接.共得到2613条单基因簇,包含495个序列重叠群和2118条单一序列.通过BLASTX搜索比对,获得基因注释序列853个(体壁:274个;肠:358个;呼吸树:221个),占总数32.6%,并进行了初步的功能分类.为进一步开展相关基因的克隆和分子标记的筛选莫定了基础.     

三角帆蚌外套膜表达的免疫相关基因筛选

利用三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)外套膜cDNA文库EST序列,通过BLAST分析注释基因功能,发现35个与免疫防御功能相关的基因。根据其功能,这些免疫相关基因可划分为7类,即细胞免疫过程(2个)、蛋白酶和蛋白酶调节子(9个)、压力蛋白(7个)、抗菌肽(5个)、溶酶体酶(2个)、粘着蛋白(3个)及细胞凋亡和细胞周期调控相关基因(7个)。免疫相关基因在三角帆蚌外套膜中的广泛表达表明外套膜是重要的免疫组织。该研究为三角帆蚌外套膜分子免疫机理研究和抗病育种工作提供了基础性资料。     

香鱼肝胰腺cDNA文库的构建和鉴定

以香鱼正常肝胰腺为材料,构建cDNA文库。初始文库库容大于1.3×107cfu/ml,扩增文库的滴度大于1.1×106cfu/ml,平均插入片段约为1.0 kb。从文库中随机挑选297个cDNA克隆测序,得到232个功能已知EST序列,功能包括代谢、蛋白质合成、细胞与机体防御、信号转导以及细胞结构与运动等5个方面。随机测序获得香鱼弹性蛋白酶(Elastase,ELA)编码序列,cDNA序列全长957个核苷酸,3’-末端具有polyA尾,编码一个由268个氨基酸组成28.7 ku大小蛋白。序列分析表明,香鱼ELA的N端15个氨基酸为信号肽,成熟肽具有丝氨酸蛋白酶家族的典型结构特征。香鱼ELA与斜带石斑鱼、大西洋鳕和金头鲷的ELA氨基酸序列同源性最高,达76%~77%。系统进化树分析表明,香鱼ELA与其他鱼类ELA紧密成簇。RT-PCR检测显示,香鱼ELA基因mRNA在香鱼肝胰腺、脾、肠组织中均大量表达。     

虾夷扇贝外套膜和肾脏组织cDNA文库构建以及EST的初步分析

利用SMARTcDNA文库构建试剂盒首次构建了健康虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)外套膜和肾脏2种组织的cDNA文库。2个文库容量分别为2.30×106CFU/mL和1.20×106CFU/mL,重组率均超过98%,平均插入片段长度均大于1kb,文库质量符合标准要求。将随机选取的4009个克隆进行5′端测序,得到3884个有效序列(外套膜923个,肾脏2961个),测序成功率96.9%。经过质量控制和拼接,共得到2007条单基因簇(Unigenes),包含363个序列重叠群(Contigs)和1644条单一序列(Singletons)。通过BLASTx和BLASTn搜索比对,共有659个Unigenes(外套膜157个;肾脏502个)获得了基因注释(Ee-5),占Unigene总数的32.84%。对Unigene的功能和分类进行了初步分析,发现多种与免疫相关的基因,如凝集素、超氧化物歧化酶、溶菌酶、大防卫素等。利用SSRIT在线工具对2007条Unigene查找微卫星,发现有69个EST中含有微卫星序列,其中40个可以用于引物设计。虾夷扇贝cDNA文库的成功构建,为进一步的EST分析、功能基因的表达和克隆、多态性EST-SSR的筛选以及虾夷扇贝分子遗传学研究、种质资源评价和分子选育等奠定了基础。     

施氏鲟精巢和卵巢差减cDNA文库的构建和差异表达EST的筛选

应用抑制差减杂交（SSH）技术构建了施氏鲟（Acipenser schrenckii）精巢和卵巢组织的SMART cDNA文库及其cDNA差减文库，从两个差减文库中随机挑取200个克隆进行PCR检测，随机挑选其中的123个cDNA克隆测序。将所测序列经GenBank检索和生物信息学比较，发现有55个cDNA片段序列在GenBank上无明显的同源性，68个片段与已报道的基因有较高的同源性，其中17个cDNA片断为精巢中特异表达的基因，而51个为卵巢中特异表达的基因。精巢中大量表达的主要为延长因子（EF-1）和脂肪酸连接蛋白等与精子生成发育有关的基因，而卵巢主要为ZPC、组蛋白和周期蛋白等与卵细胞发育成熟相关的基因。这些EST数据为进一步筛选和克隆鲟鱼性腺组织特异性表达基因提供了材料平台，为鲟鱼基因组数据增补了大量信息。     

文蛤肠、外套膜和肝胰脏组织 cDNA 文库构建及其 ESTs 序列分析

利用SMART cDNA文库构建试剂盒构建了文蛤(Meretrix meretrix)肠、外套膜和肝胰脏组织的cDNA文库。经测定原始文库滴度分别为2.10×106、1.70×106和1.60×106,重组率高于95%,肠组织文库插入片段长度均大于1000bp,外套膜和肝胰脏组织文库的插入片段长度大于1kb的占87.5%,文库质量符合标准要求。随机选取文库的3168个克隆进行5′端测序,获得高质量表达序列标签(Expressed Sequence Tags,ESTs)3029个(肠:1005,外套膜:1019,肝胰脏:1005),测序成功率95.58%。经质量控制和拼接得到1796个单基因簇(Unigene),其中306个叠联群(Contigs),1490个单一序列(Singletons)。通过Blastx搜索比对、查询和注释分析,共得到已知基因696个(肠:216,外套膜:235个;肝胰脏:245个),占总数38.75%。在1796个单基因簇(Unigene)发现微卫星序列55条,这些存在微卫星位点的序列占整个ESTs数据库的3.1%。     

链状亚历山大藻抑制消减杂交文库的构建及分析

为了筛选链状亚历山大藻特异表达的发光相关基因,应用抑制消减杂交技术,构建了链状亚历山大藻特异表达的cDNA消减文库,共获得500个克隆,通过基因PCR初步筛选表明插入片段的大小主要集中在250～1000 bp,随机挑选10个阳性克隆进行双向测序和序列比对分析,有2个克隆基因片段与已知基因序列高度同源,分别为荧光素结合蛋白和羧化酶/加氧酶,另有8个克隆基因片段在GenBank中未查找到相应的同源基因,可能为未知新基因序列.这些基因的获得为进一步研究链状亚历山大藻特异表达基因,阐明其发光机理及建立特异甲藻的新型检测方法提供重要依据.     

“黄海1号”中国明对虾抗逆性状SRAP标记

采用序列相关扩增多态性(sequence-related amplified polymorphism,SRAP)分子标记技术,结合分群分析法(bulk segregate analysis,BSA)对中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)高氨氮和高pH胁迫敏感组和耐受组进行分析研究,筛选出与高氨氮或高pH耐受性相关的遗传标记.应用110对SRAP引物进行筛选研究,根据在BSA基因池产生的差异,筛选出与高氨氮耐受相关引物77对,与高pH耐受相关引物102对,以用于验证分析.根据片段在群体中出现频率和变化规律,筛选出6个可能与高氨氮耐受性相关的分子遗传标记,其中耐受高氨氮负相关标记1个,正相关标记5个;7个可能与高pH耐受性相关的分子遗传标记,其中耐受高pH负相关标记2个,正相关标记5个.对获得的13个序列片段进行回收,连接于pMD-18T载体后转化于大肠杆菌TOP10感受态细胞,进行了克隆和测序.将测序结果进行了BLAST分析比对,发现测得片段序列与数据库中序列同源性较低(一般都低于15％),未找到与之同源性较高的功能基因,推论这些特异性序列片段标记可能与高氨氮或高pH耐受性性状密切相关,后续群体验证工作正在进行,以期筛选出与中国明对虾抗逆性状密切相关的序列特征性片段扩增区域(sequence characterized amplified region,SCAR)分子标记,为分子标记辅助育种提供技术支持.     

绿色巴夫藻cDNA文库的构建及EST序列分析

将绿色巴夫藻(Pavlova viridis)培养液逐种加入氨苄青霉素、硫酸庆大霉素、硫酸阿米卡星3种抗生素处理,经检验后无杂菌污染。以该藻种为实验材料,以λTriplEx2为载体,利用SMART技术构建其cDNA文库。经测定文库滴度为6×106pfu/mL,重组率为98%。利用PCR方法检测cDNA文库插入DNA片段的大小,其长度为0.5~2 kb,表明该文库达到建库要求,可用来筛选低丰度mRNA的基因克隆。对cDNA文库中的阳性克隆进行随机PCR扩增,挑选插入DNA片段较大的克隆,进行5’末端单向序列测定,测序结果与NCBI数据库进行BLAST比对,获得了200个有研究价值的EST序列和cDNA克隆,为进一步研究和开发绿色巴夫藻的功能基因奠定了基础。     

正常与性早熟中华绒螯蟹的Y-器官转录组分析

性早熟是中华绒螯蟹养殖过程中普遍存在的一个问题。为发掘中华绒螯蟹性早熟相关的重要功能基因,实验采用Illumina Hiseq 2000高通量测序技术获得了正常与性早熟雌蟹的Y-器官转录组数据,并进行比较分析。结果显示,测序分别获得44 619 538和43 052 958个clean reads,比对发现2655个差异表达基因,Gene Ontology(GO)功能分类分析将文库中的差异表达基因归类到3大功能(生物过程、细胞组分和分子功能)的42个类别中。KEGG富集分析将文库中的差异表达基因富集到134条特定的KEGG代谢途径,其中4条是显著性富集,包括酮体合成和降解、丁酸甲酯代谢、神经营养因子信号通路和碱基切除修复通路。通过RNA-seq技术获得了丰富的中华绒螯蟹Y-器官转录组信息,为中华绒螯蟹新基因克隆、性早熟成因与预防和Y-器官的研究提供有价值的数据。