仿刺参β-胸腺素基因的克隆和表达分析

β-胸腺素是一种具有抗菌活性的多肽。采用RACE方法克隆仿刺参β-胸腺素(β-Thymosin),命名为Ajβ-Thymosin。Ajβ-Thymosin基因的序列全长1877 bp,开放阅读框为126 bp,编码41个氨基酸;分子质量为4.6 ku,理论等电点为5.25。仿刺参β-胸腺素中存在着保守的功能序列EVASFD-KSKLK和保守的G-actin结合结构域LKKTET。系统发育进化分析结果显示,仿刺参β-胸腺素和紫色球海胆的β-胸腺素聚为一支。采用实时荧光定量PCR检测Ajβ-Thymosin基因在仿刺参不同组织和不同发育时期的表达量,发现其在体腔细胞中的表达量最高,在小耳幼虫期开始高表达。经过假交替单胞菌、灿烂弧菌、蜡样芽孢杆菌和希瓦氏菌4种病原菌刺激后,仿刺参体腔细胞中Ajβ-Thymosin基因的表达量在4 h均受到抑制;在蜡样芽孢杆菌和希瓦氏菌组,Ajβ-Thymosin基因的表达量在12 h开始上调;在假交替单胞菌组,Ajβ-Thymosin基因的表达量在24 h开始上调;在灿烂弧菌组,Ajβ-Thymosin基因的表达量在48 h才开始上调。病原刺激产生的动态表达模式表明,Ajβ-Thymosin基因参与仿刺参体腔细胞免疫应答的过程,并且对不同病原菌的免疫应答能力不同。对Ajβ-Thymosin基因的序列和表达进行分析,可为新型抗菌肽和养殖病害防控策略的研发奠定基础。

苯系物联合暴露仿刺参管足转录组差异表达基因分析

为了分析苯系物(BTEXs)联合暴露后仿刺参(Apostichopus japonicus)管足转录组差异表达基因,采用Illumina Hi SeqTM2000测序技术,对1.0 mg·L^(-1)苯系物(B)联合暴露12 h后和对照组(C)的仿刺参管足组织分别进行转录组测序。经Trinity软件进行de novo组装,获得了145 675条unigenes。利用公共数据库进行同源比对,共注释了35 330条unigenes。对比分析苯系物联合暴露组和对照组的转录组测序结果,获得了2 418个差异表达基因(DEGs)(|Log2Fold changes|≥1且FDR≤0.001),其中,上调表达和下调表达基因分别为1 049和1 369个。GOseq分析结果显示,158个DEGs显著富集在149个GO terms中,包括103个生物学过程、17个细胞组分和29个分子功能(P<0.05);KEGG代谢通路分析结果显示994个差异基因映射到268条代谢通路,这些差异表达基因参与的生理过程与其他生物的同源基因参与的信号传导、癌症、外源性化合物的生物降解代谢等过程相类似。上述结果为在转录组水平筛选苯系物的生物标志物,解析苯系物对仿刺参毒性作用的分子机制提供了科学参考。

基于转录组测序挖掘仿刺参“化皮病”相关基因

为了寻找仿刺参(Apostichopus japonicus)养殖期间的"化皮病"关键调控基因,并分析这些基因所参与的信号通路,对本课题组前期已获得的仿刺参"化皮"I期(早期)、II期(中期)和III期(后期)3个阶段的病变及其同一个体正常体壁组织之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行进一步分析。主成分分析(principal component analysis,PCA)结果显示,"化皮"II期病变组织与正常组织之间的差异最小,"化皮"I期与III期表达关系比较接近,"化皮"II期是一个"转折期"。KEGG富集分析结果显示,补体与凝血级联(Complement and coagulation cascades)通路和细胞外基质受体(ECM-receptor interaction)通路在"化皮"3个阶段都显著改变。通过构建"化皮"过程关键差异表达基因调控网络,发现Ig GFc-binding protein(Fc GBP)基因和Tenascin(TN)蛋白家族基因在"化皮"不同阶段参与到发生显著变化的信号通路。q RT-PCR验证结果显示,5个DEGs在仿刺参"化皮"不同阶段表达趋势与RNA-Seq结果一致,皮尔逊相关系数r值为0.7714。"化皮"过程关键调控基因的筛选将为抗逆品种选育以及"化皮病"的防控提供科学依据。