基于线粒体D-loop区和Cyt b基因分析广西禾花鲤三个群体遗传结构

研究基于线粒体D-loop区和Cyt b基因部分序列, 分析了广西全州、融水、环江三地禾花鲤(Cyprinus carpio)的遗传结构。在3个群体中共鉴定到19种D-loop与Cyt b序列的组合单倍型, 总的单倍型多样性(H_d)和核苷酸多样性(π)分别为0.916±0.010和0.008±0.004, 禾花鲤线粒体DNA具有单倍型多样性高和核苷酸多样性低的特点。环江群体单倍型多样性最低, 但是核苷酸多样性却最高, 反映了环江群体存在最明显的谱系混杂。分子方差分析(AMOVA)显示遗传变异主要来源于群体内部(71.54%), 禾花鲤三个群体间有显著的遗传分化(F_st=0.285; P<0.01)。系统发育分析表明, 多数样本的线粒体单倍型属于华南鲤(C. carpio rubrefusus)类型, 同时三地禾花鲤中均检测到一定频率的西鲤(C. carpio carpio)或远东鲤(C. carpio haematopterus)类型的线粒体单倍型, 提示禾花鲤可能受到鲤养殖品种的杂交渐渗。研究初步揭示了广西禾花鲤的种质资源现状, 为禾花鲤这一地方特色“稻鱼共作”品种的选育和苗种管理提供了必要的依据。     

银鲫种系细胞标记分子Vasa: cDNA克隆及其抗体制备

种系细胞始自胚胎发育早期,是动物生殖及生殖工程的基础。为研究鱼类的种系细胞提供标记分子,我们克隆并鉴定了银鲫的vasacDNA即Cagvasa。CagvasacDNA全长2771碱基(nt),编码的蛋白为银鲫Vasa即CagVasa,全长701个氨基酸(aa)。CagVasa蛋白与已知Vasa蛋白的结构特征一致:在N端有14个RGG重复序列,在C端Vasa所特有的8个功能域俱全。银鲫Vasa与鲤鱼、斑马鱼、陆生脊椎动物和果蝇的Vasa蛋白分别有95%,89%,61%-66%和50%的同源性。卵巢切片的RNA原位杂交揭示,Cagvasa限于种系细胞,且表达水平呈现出低-高-低的动态变化:即两头低(卵原细胞跟Ⅳ期成熟卵子),中间高(Ⅱ-Ⅲ期卵子)。为分析鱼类种系细胞提供手段,我们用310aa的N端序列产生细菌的重组蛋白来免疫大白兔,获得了抗Vasa的多克隆抗体αVasa。Western免疫印迹表明,αVasa特异性地识别一个鱼类性腺的蛋白,该蛋白的分子量为75kD,仅见于银鲫的性腺和卵子。卵巢切片的组织免疫荧光共聚焦显微分析表明,抗体αVasa只对种系细胞染色:卵原细胞着色最深,卵母细胞和早期的卵子都浓染,成熟卵则浅染。类似情况亦见之于精子发生早期阶段的雄性种系细胞。卵巢和精巢的体细胞则不着色。因此,Cagvasa编码的当是Vasa同源蛋白,为银鲫种系细胞的第一个标记分子。我们的研究表明,抗体αVasa染色灵敏度高,特异性好,当是鉴别银鲫及其它鲤科鱼类的种系细胞的有效手段     

异源四倍体银鲫外周血和精巢的组织学特征

通过比较D 系三倍体银鲫 (Carassius auratus gibelio Bloch) 与异源四倍体银鲫, 我们发现异源四倍体的外周血与精巢组织跟三倍体银鲫存在明显差异。HE 染色结果表明, 异源四倍体银鲫外周血红细胞有明显的分裂倾向。利用流式细胞术对D 系三倍体银鲫与异源四倍体银鲫外周血的DNA 直方图进行比较, 结果表明异源四倍体外周血的DNA 直方图有两个主峰。此外, 我们观察到异源四倍体银鲫精巢的三种类型, 其中Ⅰ型精巢可以产生正常精子, Ⅱ型可观察到精小囊结构, 但不能产生精子, Ⅲ型精巢未发育出精小囊结构。进一步用银鲫Vasa 抗体对精巢切片进行组织免疫荧光共聚焦显微分析, 结果表明, Ⅰ型精巢的生殖细胞完成了减数分裂, 能观察到精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞, 以及大量位于精小管中间的精子细胞和精子; 而Ⅱ型精巢的生殖细胞不能完成第二次减数分裂, 精小囊中存在大量的初级和次级精母细胞, 没有精子细胞产生。研究丰富了对异源四倍体银鲫生物学性状的认识。       

凡纳滨对虾ANT2 基因的克隆及低温表达谱分析

为研究凡纳滨对虾适应低温的分子机理, 实验对从低温处理凡纳滨对虾抑制性消减文库中筛选出的一个360 bp EST 序列进行了研究。首先, 同源比对显示该EST 片段与其他物种的ANT2 基因高度同源, 命名为凡纳滨对虾ANT2 基因(LVANT2); 其次, 通过构建凡纳滨对虾肝胰腺全长cDNA 文库, PCR 扩增获得LVANT2 基因的全长cDNA1540 bp, 其中包括1011 bp 的完整开放阅读框, 编码336 个氨基酸残基。然后, 对基因进行了不同组织和低温处理的表达谱分析: (1)组织表达谱的结果显示, 该基因在凡纳滨对虾肌肉组织中表达量最高; (2)在不同低温处理下的表达结果显示, 该基因在15℃处理下基因表达量发生显著变化, 13℃开始呈下调表达, 11℃时表达量又升高; 13℃低温处理不同时间发现该基因在12h 内表达量发生显著变化,48h 后表达量最高。LVANT2 基因的低温诱导表达模式说明其可能在凡纳滨对虾低温适应中发挥作用       

低温诱导型凡纳滨对虾DEAD-box RNA解旋酶基因的克隆与表达分析

为研究凡纳滨对虾耐寒性状的分子基础, 克隆鉴定了凡纳滨对虾DEAD-box RNA解旋酶的同源基因。根据差减文库中筛选到的一个低温上调表达的DEAD-box RNA解旋酶基因片段, 通过RACE PCR扩增获得两条高度相似的cDNA全长序列, 两条cDNA均为1430 bp, 包含139 bp 5'UTR、79 bp 3'UTR和1212 bp 开放阅读框, 编码403个氨基酸残基。Blast比对结果显示, 两条cDNA与其他物种的DDX5相似性最高, 推测为凡纳滨对虾DDX5基因的两个变异体, 分别命名为LvDDX5variant A (LvDDX5A)和LvDDX5variant B (LvDDX5B), 在系统进化树中, LvDDX5A和LvDDX5B聚为最近的一支, 并与虾类DDX5、文昌鱼DDX、贝类的DDX5距离较近。Real-time PCR分析结果显示, LvDDX5A和LvDDX5B都呈多组织遍在表达, 在精巢、鳃、肠、肌肉和卵巢中,LvDDX5B表达量高于LvDDX5A, 而在肝胰腺中LvDDX5A表达量高于LvDDX5B。在低温胁迫对虾肝胰腺和心中, LvDDX5A呈上调表达而LvDDX5B表达量无明显变化。进一步对LvDDX5A在不同低温条件胁迫对虾的肝胰腺中表达变化进行了分析。结果显示, LvDDX5A在18℃、15℃、13℃和11℃低温胁迫36h均被诱导表达,并随着15℃和13℃低温胁迫时间的增加呈先上升后下降的表达模式, 在48h达到峰值, LvDDX5A的低温诱导表达模式暗示其可能是在凡纳滨对虾低温适应中发挥作用的剪接体。     

凡纳滨对虾低温差异表达miRNA的分析鉴定及靶基因的验证

为了解析miRNA及靶基因在凡纳滨对虾低温适应过程中的分子调控机制, 研究开展了凡纳滨对虾常温(28℃)及低温锻炼(16℃, 6d)下肝胰腺小RNA文库的测序和分析。从常温对虾的小RNA文库测序获得18—32 nt的高质量序列10690259条, 鉴定出已知的成熟miRNAs 57条; 而从低温锻炼对虾的小RNA文库获得18—32 nt的高质量序列序列8587144条, 鉴定出已知的成熟miRNAs 48条。分析获得25个在低温锻炼下呈显著差异表达的miRNAs。运用qRT-PCR验证了3条低温下差异极显著的miRNAs的表达模式。结果显示, 3条miRNAs的表达模式与高通量测序结果基本一致。预测低温差异表达miRNAs的靶基因, 并与转录组分析获得的低温显著差异表达基因进行比对, 从二者重合的基因集中挑选出4个基因, 即nuclear export mediator factor Nemf-lik、synapse-associated protein、seleno proteins 以及DEAD-box RNA helicase Variant 1, 运用qRT-PCR验证其在不同条件低温锻炼凡纳滨对虾肝胰腺中的表达规律, 为解析miRNAs及其靶基因在对虾低温适应过程中的分子调控机制提供了基础数据。     

卵形鲳鲹组织蛋白酶B基因的克隆及表达分析

为研究卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)组织蛋白酶B(Cathepsin B, CatB)基因的表达特征和功能, 应用RT-PCR和RACE技术获得卵形鲳鲹CatB(TroCatB)基因的全长cDNA。TroCatB cDNA全长为2181 bp。其中5′UTR和3′UTR分别为391和797 bp, ORF为993 bp, 推定编码330个氨基酸残基, 推定分子质量和理论等电点分别为36.37 kD和5.73。蛋白结构预测TroCatB蛋白具有信号肽(1Met-18Ala)、前体肽(25Leu-64Gly)和一个典型木瓜蛋白酶家族半胱氨酸结构域, 含107Cys、277His、297Asn 3个蛋白酶催化活性位点。同源性分析显示TroCatB蛋白与其他脊椎动物的同源性为67.0%—90.9%, 成熟肽区与其他脊椎动物的同源性为73.7%—92.4%。NJ系统发育树显示卵形鲳鲹和其他鱼类聚为一支, 与髙体鰤距离最近。实时荧光定量PCR检测TroCatB基因mRNA在健康卵形鲳鲹各组织中均有表达, 在脾脏中表达最高; 在溶藻弧菌感染后, TroCatB基因在脾脏、头肾组织中的mRNA表达水平显著上调(P<0.05), 脾脏在感染6h后, 其表达量达到峰值, 头肾则是在12h达到峰值。以上结果表明, TroCatB蛋白的结构域和催化活性位点在遗传进化过程中保守, TroCatB基因参与了机体对细菌免疫的相关生理活动, 在卵形鲳鲹先天性免疫防御中发挥重要作用, 为进一步阐明TroCatB在免疫过程中的功能以及其对病原的抗病机理提供参考。     

禾花鲤与建鲤肌间骨miRNAs测序与分析比较

为了研究禾花鲤(Rice flower carp)肌间骨柔软的分子调控机制,采集禾花鲤和建鲤(Jian carp)的肌间骨进行micro RNAs (miRNAs)的高通量测序,并进行了生物信息学分析。从禾花鲤肌间骨的小RNA文库测序获得18 32 nt的高质量miRNA序列25474895条、鉴定出成熟miRNAs 595种,而从建鲤文库获得miRNA序列24625715条、成熟miRNAs 570种。表达差异分析结果显示,与建鲤相比,禾花鲤肌间骨中84个miRNAs呈上调表达、267个呈下调表达。禾花鲤下调表达的miRNAs中有7条为已报道的促进人类成骨的miRNAs,上调表达的miRNAs中有6条为已报道的抑制人类成骨的miRNAs。因此推测禾花鲤可能是通过下调表达促进成骨的miRNAs及上调表达抑制成骨的miRNAs来抑制成骨过程,从而维持其肌间骨细小及柔软的特性。研究为国内首次开展禾花鲤肌间骨发育的分子调控机制研究,为水产动物肌间骨发育的研究奠定了基础。     

凡纳滨对虾TCP-1-Beta基因的克隆及其与耐寒性状的相关性

为研究凡纳滨对虾耐寒性状的分子机理,研究克隆了凡纳滨对虾耐寒相关基因TCP-1-Beta并对其与耐寒性状的关系进行了研究.根据电子克隆所得序列设计引物,采用RT-PCR方法克隆得到长1691 bp的凡纳滨对虾TCP-1-Beta基因序列,其中包括1608 bp的完整开放阅读框,编码535个氨基酸残基.然后,运用荧光定量PCR对TCP-1-Beta基因进行时空表达谱的分析:组织表达谱的结果显示,该基因在凡纳滨对虾肝胰腺组织中表达量最高;不同低温处理下的表达结果显示,在28℃和15℃处理下基因表达量无显著变化,13℃开始呈上调表达,11℃时表达量升高;13℃低温处理发现该基因在24h内表达量无显著变化,但36h后表达量显著升高.采用PCR-RFLP方法对216尾凡纳滨对虾TCP-1-Beta基因进行了SNP多态性检测,并将其与耐寒性状进行了关联分析.在该基因编码区第420碱基上发现G/A突变,方差分析结果表明该位点的不同基因型与耐寒力指标CDH值相关(P＜0.05),其中GG基因型的耐寒能力比AA基因型强.