翡翠贻贝外套膜转录组及贝壳珍珠质层和肌棱柱层蛋白质组分析

贝类贝壳在生物材料学及仿生学研究中占据着重要地位。贝壳基质蛋白质是贝壳中的主要有机质成分,对贝壳的形成以及贝壳的力学性能至关重要。翡翠贻贝(Perna viridis)贝壳主要由肌棱柱层和珍珠质层两种微观结构组成,其结构层次较简单,是研究贝壳基质蛋白质及其与贝壳形成关系的极好材料。为深入研究翡翠贻贝贝壳基质蛋白质的分子组成以及分布特点,首先采用扫描电子显微镜,观察翡翠贻贝贝壳内表面珍珠质层和肌棱柱层的微观结构;采用刮取法获得贝壳内表面珍珠质层和肌棱柱层的粉末;对不同层次的贝壳粉末,利用酸溶法去除碳酸钙成分,所获得的有机质组分通过离心将其分为酸可溶性组分和酸不溶性组分。采用Illumina深度测序技术对翡翠贻贝外套膜组织进行大规模测序和序列组装,在此基础上,采用LC-MS/MS质谱技术结合外套膜转录组数据库搜索,对翡翠贻贝肌棱柱层和珍珠质层贝壳基质蛋白质开展组学分析。扫描电镜观察结果表明,翡翠贻贝贝壳有两种不同形貌结构的层次,其中珍珠质层为片状堆叠结构,而肌棱柱层为柱状结构。翡翠贻贝外套膜转录组测序共计获得 69 859 条Unigene。蛋白质组学鉴定结果表明,翡翠贻贝贝壳中总计鉴定到蛋白质54种,其中38种为肌棱柱层所特有蛋白质,3种珍珠质层特有蛋白质,另有13种在珍珠质层和肌棱柱层均被鉴定到。肌棱柱层特有蛋白质的分子多样性明显强于珍珠质层。上述研究为进一步探讨贝壳不同微观层次的形成机制,以及贝壳基质蛋白质对贝壳不同结构层次的调控作用机制奠定了基础。     

厚壳贻贝一种新型贝壳胶原蛋白的重组表达与功能分析

贝壳是一种具有优异力学性能的生物硬组织,贝壳基质蛋白质对贝壳的形成具有重要意义。厚壳贻贝(Mytilus coruscus)贝壳中发现一种类似胶原蛋白质的新型贝壳基质蛋白质,命名为collagen-like protein 2（CLP-2）。然而,该蛋白质的结构与功能以及对贝壳形成的影响机制尚不清楚。为此,本研究对CLP 2开展了序列分析;进一步采取密码子优化结合原核重组表达策略,开展了CLP-2的重组表达;在此基础上分析了重组CLP-2对酸钙结晶的诱导、结晶速率抑制以及碳酸钙结合能力。对CLP-2的序列分析结果表明,该蛋白质序列中含有信号肽及两个Von Willebrand factor A（VWA）结构域。CLP-2在数据库中尚无高同源性蛋白质存在,表明这是一种较为新颖的贝壳基质蛋白。所获得的重组CLP-2对碳酸钙体外结晶表现出明显的诱导作用,扫描电镜以及傅里叶红外光谱结果表明,重组CLP-2可诱导碳酸钙晶体的形貌由立方体形转化为球形,并在高浓度下进一步转化为哑铃形;同时,重组CLP-2可促使碳酸钙晶体的晶型由方解石型向文石型转化;重组CLP-2在体外具有碳酸钙晶体结合作用;此外,重组CLP-2能显著抑制碳酸钙晶体的结晶速度（P<0.01）,并具有浓度依赖性。上述结果表明,厚壳贻贝贝壳CLP-2蛋白质在贝壳,特别是文石型肌棱柱层的生物矿化过程中具有重要作用。上述研究为深入了解贻贝贝壳的形成机制,以及胶原类蛋白质对生物矿化过程的影响奠定了基础。     

第一类鱼抗冻蛋白对冰晶生长界面层结构的影响

根据冰晶在水溶液中生长的基本热力学性质,应用多层界面模型,分别得到了冰晶在纯水及抗冻蛋白溶液中生长界面层的吉布斯自由能.由冰晶生长界面层的吉布斯自由能,分析了冰晶在三种不同第一类鱼抗冻蛋白分子溶液中,热平衡状态下生长界面层的微观平衡结构,发现冰晶在抗冻蛋白溶液中生长与其在纯水中生长相比,界面层结构有明显变化,结合抗冻蛋...     

贝壳珍珠层不同取向弹性模量的研究

研究天然生物材料的组织结构特征与其性能之间的关系对于材料的仿生有重要意义．在自制的激光测试设备上用三点弯曲法对贝壳珍珠层不同取向的弹性模量进行了研究,报道了不同取向和加载方式条件下弹性模量的变化规律。结果表明,在平行和倾斜于生长纹路方向上弹性模量的平均值分别为60．3GPa和56．7GPa,而垂直于纹路方向的为48GPa,呈现出各向异性。弹性模量的各向异性主要来自于珍珠层微观组织结构和贝壳生长纹结构的特点．     

多效唑浸种对渗透胁迫下玉米根边缘细胞发生的影响

以‘农大108’玉米种子为材料,采用不同浓度(50、100、150、200、250、300、350 mg·L-1)的多效唑溶液进行浸种处理,研究其对渗透胁迫(20％ PEG-6000)下玉米种子萌发、根系生长和根系边缘细胞数目、活性及黏胶层厚度的影响.结果表明:与对照相比,渗透处理抑制了玉米种子露白与根系生长,增加了边缘细胞数目与黏胶层厚度.预先用多效唑浸种后再进行渗透胁迫处理进一步降低了主根的长度,但增加侧根的生长而使根系鲜重增加,进一步增加了根边缘细胞黏胶层厚度,在一定程度上减少了由于渗透胁迫造成的边缘细胞数目的增加程度.无论是渗透处理还是预先用多效唑浸种处理对边缘细胞活性的影响均不大.可见,多效唑浸种能够增加玉米根系的抗旱能力与边缘细胞黏胶层厚度的增加有关,而与边缘细胞数目、活性的关系不大;多效唑浸种溶液的适宜浓度范围为200～250 mg·L-1.     

珍珠颜色和贝壳珍珠层颜色研究进展

颜色及其色度均一性是衡量珍珠价值的重要指标之一。珍珠颜色及贝壳珍珠层颜色的研究涉及多个学科领域,研究表明,珍珠的颜色与制片蚌外套膜对应的珍珠层颜色相一致,而蚌的珍珠层颜色主要由遗传因素决定。现有的研究资料对珍珠层颜色形成的机理虽然还不能给出一个系统、合理的诠释,但金属元素、卟啉、类胡萝卜素和物理结构等因素可能和珍珠层颜色形成密切相关,珍珠层中含有少量以蛋白质为主的有机基质,这些蛋白调控珍珠层的结构和颜色的形成,可能是解释珍珠层颜色形成机理的关键。本文对珍珠颜色和贝壳珍珠层颜色研究进展进行系统综述,探讨珍珠颜色的影响因素及相互关联,旨在为进一步研究珍珠和贝壳珍珠层颜色提供借鉴与思路。     

裸胞壳属的一个新种

本文报道裸胞壳属的一个新种,波状裸胞壳(Emericellla undulata sp. Nov.),在查氏琼脂上其外观与醒目裸胞壳(E.spectailis Christensen)很桕似,但子囊孢子则具独特的纹饰：有两个具褶的赤道冠,边缘缺刻,呈波浪形;双凸面具有许多圆珠状突起,该菌分离自湖北省神农架的土壤中。     

三角帆蚌贝壳珍珠层颜色遗传规律的初步研究

为了探明三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)贝壳珍珠层颜色的遗传规律,为珍珠层颜色的选择育种提供理论指导,利用三角帆蚌紫色和白色选育品系进行自交和正反杂交,建立了白色♂×白色♀、白色♂×紫色♀、紫色♂×白色♀和紫色♂×紫色♀4个交配组合,统计分析了每个交配组合子代的珍珠层颜色分离情况.结果显示,白色自交组合的子代贝壳珍珠层颜色全部表现为白色,没有发生颜色分离;杂交组合的子代珍珠层颜色出现两种情况,一是全部表现为紫色,二是颜色发生分离,且紫色和白色个体比例符合1∶1的比例关系;紫色自交组合的子代珍珠层颜色也出现两种情况,一是全部表现为紫色,二是颜色分离出紫色和白色,且比例符合3∶1的比例关系.结果表明,三角帆蚌贝壳珍珠层颜色受遗传基因控制,可以稳定遗传,属质量性状.珍珠层紫色性状对白色性状为显性,两种颜色性状均不存在母性遗传.白色个体为隐性纯合体,选育纯化较为容易,而紫色个体既有显性纯合体又有杂合体,选育纯化相对较困难.     

马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)PmHEX基因的功能研究

几丁质是软体动物贝壳有机框架的重要成分,其代谢在贝壳矿化中发挥重要作用。β-N-乙酰-己糖胺酶(HEX, EC3.2.1.52)是几丁质代谢的关键水解酶。为了探究马氏珠母贝β-N-乙酰-己糖胺酶(Pm HEX)(登录号:MF555152)在贝壳形成中的作用,本研究利用原位杂交(ISH)技术检测Pm HEX基因在外套膜的定位,结果显示Pm HEX的mRNA主要分布于外侧褶的外上皮细胞、中褶的内侧上皮细胞和内褶上皮细胞。利用RNAi技术抑制Pm HEX表达后,Pm HEX在边缘区和套膜区的表达量均显著下调;SEM观察发现实验组的棱柱层和珍珠层的微观结构都出现不同程度的紊乱。综上所述,Pm HEX可能通过影响几丁质代谢,参与马氏珠母贝贝壳棱柱层和珍珠层的矿化过程。     

亿年陆地先锋

<正>人们常把生长在阴湿河沟边、树干、岩石以及建筑物表面的矮小绿色植物统称为"青苔"。其实,"青苔"包含了数千种生物,仔细观察这些生物群体,会发现它们中有一大部分没有真正的根、茎、叶和五彩斑斓的花朵。这部分生物群体是低等生物,具有顽强的生命力和各不相同的独特生活形式,地衣就是其中的一个特殊生物群。地衣植物,就是真菌和藻类共生的一类特殊植物,无根、茎、叶的分化,能生活在各种环境中,被称为"植物界的拓荒先锋"。共生的真菌大多     

合浦珠母贝PU3基因的克隆及功能鉴定

目的:克隆获得合浦珠母贝PU3基因的序列,并研究其在生物矿化中的功能。方法:使用RACE获得PU3基因的全长;利用实时荧光定量PCR的方法检测PU3基因在不同组织中的表达分布;利用实时荧光定量PCR的方法检测贝壳损伤修复过程中PU3基因的表达量的变化;通过RNAi实验,抑制PU3基因的表达,之后用扫描电子显微镜观察合浦珠母贝贝壳表面的变化。结果:合浦珠母贝PU3基因的cDNA全长为2361bp,编码618个氨基酸。氨基酸序列的功能结构域分析表明其含有4个FN3结构域。该基因在外套膜中高表达,且在外套膜边缘区的表达量高于外套膜中心区。在贝壳损伤修复的过程中,该基因的表达水平呈现上升的趋势。利用RNAi技术抑制PU3基因的表达后,贝壳的棱柱层结构发生了变化,缝隙变宽,且出现空洞。结论:PU3基因所表达的蛋白作为正调控因子参与生物矿化的过程,并主要作用于贝壳的棱柱层,抑制其表达会影响棱柱层的框架结构。     

文蛤花纹的形态及形成观察

通过研究辽宁、山东、浙江、江苏和广西沿海的文蛤(Meretrix meretrix)壳的颜色及花纹特征,发现这些地区的文蛤可以分为2种类型,即花纹明显型和不明显型.辽宁和山东海域的文蛤贝壳表面具有花纹,只有极少数文蛤个体贝壳表面没有花纹;其中1龄个体贝壳表面都具有花纹.江苏地区的文蛤群体中,绝大多数个体的贝壳表面没有花纹,仅有极少数个体贝壳表面具有花纹.浙江地区的文蛤外表与山东文蛤很相似.广西地区的文蛤绝大部分没有花纹分布.外套膜组织装片确定了文蛤外套膜中的黄色素带与贝壳的色泽及花纹有关.黑色素带则与文蛤的生长状态有关,生长速度快的文蛤黑色素带浓而宽.所以,随着文蛤年龄的增长,黑色素带的颜色逐渐减弱直至消失.     

对黑蜗牛生物学特性的初步研究

利用对比观察法,研究黑蜗牛的形态结构、生殖特点、死亡原因,发现黑蜗牛的螺旋贝壳短,只有壳顶和两个螺层,体螺层不能完全容纳软体,螺旋贝壳中碳酸钙含量约为60．3％,易软化。体背上生长着外套膜和外壳膜,外套膜在螺旋贝壳内包裹着内脏囊,外壳膜覆盖在螺旋贝壳的表面,能向不同方向伸展。壳口处的外壳膜上有排泄孔,排泄孔与外套膜上的呼吸孔连通,具有呼吸、排泄粪便和排泄尿液的多种功能。证明黑蜗牛是一种新的软体动物——最原始的蜗牛,也是陆生软体动物贝壳退化成内壳的过渡物种。隶属于琥珀蜗牛科（Zonitidae）,夏威夷琥珀蜗牛属（Hawaiia）,沂水琥珀蜗牛种（Hawaiia yishuiusculeLi）。     

去掉角质层边缘前后企鹅珍珠贝形态性状的相关性及通径分析

根据观察,企鹅珍珠贝的形态差异较大,而去掉黑色角质层边缘的贝壳部分变化可能较小。为了更好地研究企鹅珍珠贝的生长及珍珠质颜色的形成,实验随机选取企鹅珍珠贝300枚,测量其总重、壳高、足丝直径等9个数量性状。杀贝后取左壳,用工具削去角质层边缘后测量壳重、壳高等11个相关指标。除重量性状、足丝直径和壳宽外,其余形态性状通过拍照结合Photoshop软件建立坐标系和像素测距测得。所得数据用SPSS 19进行分析。结果表明:去掉黑色边缘的贝壳壳高、对角线与壳长之间的相关性优于完整贝壳,说明去掉角质层边缘的贝壳形态变化更规律,具有更好的研究意义和价值。除足丝直径外,绝大部分性状间呈显著相关性(p0.05)。依据逐步回归建立了线性回归方程:Y1=-88.969+2.629X_(18)+8.321X_1+15.3X_2。通径分析中右壳重对总重的影响最大,其次是壳高和壳宽。实验结果为企鹅珍珠贝的选择育种等方面的应用提供了重要参考依据。     

壳损伤及海水酸化对厚壳贻贝脲酶和碳酸酐酶的影响

海洋酸化是当前全球面临的最为紧迫的环境问题之一，已显现出对具生物矿化现象物种的严重影响。以往研究发现，贻贝表现出对海洋酸化较强的耐受性。为探究贻贝对海洋酸化耐受性的可能机制，选择两种对生物矿化具有重要影响的酶(碳酸酐酶和脲酶)为研究对象，分析其在壳损伤以及酸化海水条件下基因表达量和酶活力的变化；进一步对上述条件下的贻贝贝壳内表面开展了显微观察。研究结果表明，相比对照组，壳损伤或酸化海水处理诱导碳酸酐酶和脲酶的基因表达量产生不同程度的上调(P<0.05),酶活力测试与基因表达量分析结果具有类似特征，但存在时序性差异。而壳损伤叠加海水酸化处理则诱导碳酸酐酶和脲酶的基因表达量及酶活性在外套膜中均明显下调(P<0.05),但碳酸酐酶在血细胞中明显上调(P<0.05);在酸化海水中添加尿素则明显上调血细胞和外套膜中碳酸酐酶和脲酶的基因表达量以及酶活性(P<0.05)。贝壳内表面显微观察结果进一步表明，海水酸化及壳损伤导致损伤部位附近的贝壳内表面产生明显纹理质地改变，尿素可诱导海水酸化条件下壳损伤部位修复层的重新出现。上述结果表明，碳酸酐酶和脲酶可能参与了对壳损伤修复及海洋...     

外套膜转录物组分析揭示尿素在贻贝耐受海水酸化中的作用

海洋酸化是目前地球面临的主要环境问题之一,对海洋矿化生物的生存带来严重威胁。贝类是目前海水养殖的主要物种,海洋酸化会对贝壳的生物矿化过程产生抑制,因而对贝类养殖业的发展带来严重影响。前期研究中已发现,尿素对贻贝贝壳的形成具有辅助作用,推测尿素有助于贻贝在海洋酸化背景下的生存。为进一步探究尿素通过何种分子机制对贻贝耐受海洋酸化产生积极影响,以厚壳贻贝外套膜为研究对象,采用转录物组学策略分析了尿素添加对贻贝外套膜组织在酸化海水中的基因表达量变化的影响。结果表明,尿素添加对贻贝外套膜在酸化条件下的转录物组变化具有逆转趋势,可抑制外套膜中受酸化胁迫而激活的细胞自噬、凋亡、以及免疫应激相关通路;同时,也诱导了部分贝壳基质蛋白质表达量的上调,从而有助于维持贻贝在酸化条件下的生物矿化过程。上述研究有助于了解贻贝对海洋酸化的耐受性机制,也为后续贝类养殖业在海洋酸化背景下的健康发展提供了新的思路。     

红眼寄居蟹在实验室和野外条件下对贝壳的利用

占据适宜的贝壳对于寄居蟹的发育、繁殖和存活至关重要。尽管很多研究探讨了蟹类对贝壳的选择,但寄居蟹选择多大的贝壳仍不清楚。在实验条件下,本文作者用巴西Anchieta岛上野生红眼寄居蟹( Pagurusbrevidactylus)最常利用的黑衣蟹守螺( Cerithium atratum)和节桑椹螺( Morula nodulosa)进行了贝壳选择实验,通过回归分析确定目标贝类及其大小。观察到寄居蟹对一种独特贝类的选择具有性别意义,从而验证了野外观察结果。雄性明显地倾向选择黑衣蟹守螺的贝壳,而产卵和非产卵的雌性个体对腹足类贝壳的选择差异不显著。尽管两性之间对适宜贝壳的选择存在差异,贝壳适宜度指数(SAI)表明,种群占据那些足够大的贝壳(SAI =1·20±0·23)。红眼寄居蟹对贝壳利用的这种模式可能是为了避免与体型相似同域物种的竞争,从而在后来的生长中减少频繁地更换贝壳。根据目前的数据可以得到以下结论:红眼寄居蟹对贝壳的选择不仅取决于贝壳的参数,而且还与寄居蟹的个体和性选择有关[动物学报51 (5) : 813 -820 , 2005]。     

海桑次生木质部导管解剖特征与土壤理化因子年内动态变化的关系研究

为揭示海桑次生木质部导管解剖特征随土壤理化因子年内动态变动而变化的适应机制,该研究利用海桑具有生长轮的特点,通过显微技术界定了海桑采样枝条一年内10个不同连续时间段形成的新"生长层"(新形成的次生木质部),观测了10个不同连续时间段新"生长层"的导管解剖特征,并对10个新"生长层"形成阶段所对应的土壤理化因子数量特征进行了测定,用逐步回归法分析了10个不同连续时间段海桑新"生长层"管孔数量解剖特征与对应土壤理化因子数量特征之间的关系。结果显示:(1)10个不同连续时间段海桑形成新"生长层"管孔数量特征指标,除相邻管孔间接触壁长占比无显著差异外,其他8项指标包括管孔径向直径、管孔弦向直径、导管壁厚、导管长度、管孔密度、单孔率、导管聚合度和相邻管孔间接触壁长等均具有显著差异(P0.05);多重比较显示,10个不同连续时间段海桑形成新"生长层"管孔数量特征8项指标具不同程度的变动。(2)海桑新"生长层"形成阶段(10个不同连续时间段)土壤理化因子,包括土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量、土壤pH值和土壤全盐量等5项指标均具有显著差异(P0.05);多重比较显示,海桑新"生长层"形成阶段(10个不同连续时间段)土壤理化因子指标均具有不同程度变动。(3)10个不同连续时间段海桑形成新"生长层"的管孔数量解剖特征,与所对应新"生长层"形成阶段土壤理化因子数量特征的逐步回归分析表明,随着土壤全盐含量的升高,海桑导管弦向直径和导管聚合度同时呈显著增大趋势(P0.05)。研究表明,海桑在一年内不同连续时间段,随土壤全盐量增加,土壤渗透势将增大,水分在次生木质部导管中输导的安全性将下降,而海桑导管分子随一年内不同连续时间段土壤全盐量的增加呈增大趋势,根据木材生态解剖学的观点,水分输导的安全性将进一步降低,但导管聚合度随一年内不同连续时间段土壤全盐量的增加而增大,具有增进水分输导安全性的作用,这可能是海桑对土壤盐含量变化的生态适应策略。     

椭圆背角无齿蚌贝壳棱柱层的结构

用光学显微镜和扫描电子显微镜对椭圆背角无齿蚌Anadonta woodiana elliptica贝壳的横截面、纵截面和水平截面进行了观测。结果表明,边长为10～50μm、高度为35～47μm的多边棱柱体是贝壳棱柱层结构的基本单元。它们在贝壳的水平轴和横轴的二维空间方向逐步进行堆砌,以形成棱柱层。在堆砌时所形成的夹角,导致了贝壳在横轴和纵轴方向形成一定的弧度。在外套膜分泌形成贝壳的过程中,依次形成角质层、棱柱层、珍珠层。     

中街山列岛海域厚壳贻贝生物学特征及生长规律

根据2013年4月—2014年2月厚壳贻贝Ⅰ龄个体跟踪调查和2013年8—12月Ⅱ龄个体取样调查数据,利用Taylor公式、线性函数和Von Bertalanffy生长方程对中街山列岛海域厚壳贻贝生物学特征及生长规律进行了分析。结果表明:雌雄样本间壳长、壳高、壳宽、体重、贝壳重和软组织湿重差异不显著;壳长与壳高、壳宽之间有极显著的线性正相关关系,壳长与体重、贝壳重、软组织湿重之间有极显著幂函数关系;壳长生长方程为Lt=87.48(1-e-0.348(t+0.913)),体重生长方程为Wt=79.51(1-e-0.348(t+0.913))3;8—10月是厚壳贻贝生长旺季,8月下旬为性成熟拐点,建议厚壳贻贝春季苗的最佳收获期为10月中旬。