马氏珠母贝组蛋白乙酰化修饰相关基因的分子进化及功能分析

【目的】分析组蛋白乙酰化修饰相关基因的分子进化及其在马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)植核后的表达变化,明确组蛋白乙酰化修饰在植核免疫中的作用,为合理控制植核免疫反应提供理论依据。【方法】通过生物信息学分析方法对马氏珠母贝、长牡蛎、斑马鱼及人类等9个物种的组蛋白乙酰转移酶(HAT)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC)进行全基因组鉴定,并分析其分子进化历程,同时通过已有的转录组数据分析马氏珠母贝HAT和HDAC基因在植核后的表达变化,采用组蛋白H3/H4总乙酰化定量分析试剂盒检测马氏珠母贝植核后血细胞组蛋白H3/H4乙酰化水平。【结果】HAT和HDAC基因家族在9个物种基因组中的数目差异不明显,其原始共同祖先(MRCA)共包含8个HAT基因家族的9个基因及19个HDAC基因家族的22个基因。马氏珠母贝基因组含有2个HAT家族(GNAT和MYST)的8个基因(2个GNAT类基因,6个MYST类基因);HAT基因家族成员中含有18个保守氨基酸序列,且所有MYST类基因均含有MOZ_SAS结构域,GNAT类基因则含有Hat1_N或Acetyltransf_1结构域,即具有较高的保守性。马氏珠母贝基因组含有13个HDAC家族的18个基因,包含3个I类、3个II类、10个Ⅲ类和2个IV类。其中,HDACⅢ类基因家族包含3个保守氨基酸序列,HDAC I/II/IV类基因家族包含21个保守氨基酸序列,但分布位置和序列组成差异明显,说明该家族成员结构具有多样性。马氏珠母贝、长牡蛎和人类中HDACⅢ类基因均包含1~2个SIR2结构域,HDAC I/II/IV类基因包含1个或多个Hist-deacety1结构域。在马氏珠母贝血细胞转录组中可检测到所有的HDAC和HAT基因,HDAC基因在植核后的表达呈动态变化,而多数HAT基因表达未发生变化;植核后6、12和24 h马氏珠母贝血细胞组蛋白H3和H4的乙酰化修饰水平显著上升(P<0.05),至植核后48 h组蛋白H3仍保持较高乙酰化水平,而组蛋白H4乙酰化水平恢复正常。【结论】组蛋白乙酰化修饰相关基因的基因组拷贝数、结构域组成及保守氨基酸序列等在不同物种间具有保守性,且组蛋白乙酰化修饰参与调控马氏珠母贝的植核免疫。

放线菌防治根结线虫的作用机制及研究进展

根结线虫病是全球性植物土传病害,每年造成巨大经济损失。传统的线虫防治方法因成本高、毒性大、线虫易产生抗药性、危害生态环境等原因不符合农业生产绿色可持续发展的理念。放线菌因其能适应各种生境,代谢产物丰富,且能通过诱导植物产生免疫防御,调节植物根部微生物区系,分泌多种酶等方式来安全高效地防治根结线虫病而广受关注和研究。本文主要综述了放线菌防治根结线虫的作用机制及目前所取得的研究进展,以期为开发、应用放线菌资源进行线虫生物防治提供帮助。

特基拉芽孢杆菌KC 121拮抗玉米镰刀菌的防病促生作用

为初步探究1株分离自兰坪铅锌尾矿的特基拉芽孢杆菌KC 121的防病促生效果及作用机理,将其无菌滤液涂布平板与病原菌共培养以及与发酵滤液病原菌孢子共孵育来测定菌株KC 121对病原菌菌丝生长、产孢数量及孢子萌发的影响;以发酵液浸种试验来测定菌株KC 121对玉米种子萌发的影响;最后利用盆栽灌根的方法研究菌株KC 121对玉米镰刀菌根腐病的防治效果及对玉米幼苗的促生作用并探究其机理。结果表明,特基拉芽孢杆菌KC 121无菌滤液可使镰刀菌菌丝发生皱缩和凹陷,同时抑制了镰刀菌孢子的产生和萌发;浸种试验结果表明,稀释1×10^(3)倍的菌株KC 121发酵液可以促进玉米种子萌发时主根增长61%,芽长增加162%;在盆栽试验中,菌株KC 121发酵液原液对腐皮镰刀菌(Fusarium solani)和拟枝孢镰刀菌(Fusarium sporotrichioides)引起的玉米根腐病的防治效果分别为66.67%和76.00%,且分别使玉米植株地上部分干质量和鲜质量提高了130%和90%。促生机理探究发现特基拉芽孢杆菌KC 121通过产淀粉酶,并产生6.19 ng/ml的吲哚乙酸(IAA)和提高玉米幼苗的总叶绿素含量来促进玉米幼苗生长。研究结果显示特基拉芽孢杆菌KC 121对防治玉米镰刀菌病害及促进玉米生长具有应用潜力。

马氏珠母贝珍珠囊发育的组织和组织化学研究

按照常规技术进行马氏珠母贝插核育珠,在手术后第1、3、7、15、20、30和60天解剖剪取珍珠囊,利用H E染色等组织化学方法研究马氏珠母贝珍珠囊形成过程中的组织学和组织化学变化。结果表明：珍珠囊表皮细胞来自于移植细胞小片的表皮细胞;在水温27℃条件下,插核后1~3 d来自育珠贝的游走细胞逐渐将细胞小片包围;插核后7~15 d,珠核表面密集来自育珠贝的游走细胞;插核后15～20 d,细胞小片外表皮细胞增殖形成珍珠囊,珍珠囊表皮细胞和细胞核均呈扁平状;插核后20～30 d,扁平状珍珠囊表皮细胞逐渐转变为高柱型,并分泌形成透明的壳皮层物质;在插核后第60天,已形成具有分泌珍珠质功能的扁平状珍珠囊表皮细胞,细胞核呈椭圆形或近圆形。

珍珠囊发育中马氏珠母贝血清免疫因子的变化规律

马氏珠母贝育珠贝插核手术后的第1、第2、第3、第10、第15、第20、第30和第60天,抽取育珠贝血清,并研究其非特异性免疫因子酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和溶菌酶(LSZ)的活性变化。结果表明:在珍珠囊发育初期(插核后3～10d),育珠贝血清的免疫因子ACP、AKP、CAT、SOD均比对照组(未经插核的马氏珠母贝)显著性增大(P<0.05),LSZ在插核后1～3d比对照组LSZ活性显著性增大(P<0.05);在珍珠囊发育中期(插核后第15～20天),各种免疫酶活性都逐渐降低;珍珠囊发育后期(插核30d后),育珠贝血清中的各种免疫酶活性都已恢复到对照组水平。

马氏珠母贝组蛋白H2分子进化及功能分析

分析马氏珠母贝组蛋白H2的分子进化特征,及其在马氏珠母植核免疫调控中的作用,为进一步阐述组蛋白H2在马氏珠母贝中的生理功能提供理论基础。应用生物信息学分析方法对马氏珠母贝(Pinctada fucata martensi)、人(Homo sapiens)、长牡蛎(Crassostrea gigas)等9个物种中的组蛋白H2A和H2B进行全基因组鉴定,并分析了它们的分子进化历程;利用课题组已有数据,分析组蛋白H2A和H2B在马氏珠母贝发育、组织和植核免疫中的功能。通过比较基因组分析发现,人的基因组中含有27个组蛋白H2A、20个组蛋白H2B,长牡蛎基因组中含有12个组蛋白H2A、8个组蛋白H2B,马氏珠母贝基因组中仅含有2个H2A(H2A-1和H2A-2)、1个H2B,与其他物种相比呈现收缩现象。序列比对分析发现,人的基因组中有6个H2A变体和2个H2B变体,牡蛎有3个H2A变体和1个H2B变体,马氏珠母贝中有1个H2A变异体(H2A-2)。在马氏珠母贝中,植核后H2A-1和H2B的表达发生了不同程度的变化,说明它们参与植核免疫调控;基因H2A-1在原肠胚期表达量较高,H2A-2在担轮幼虫和D型幼虫中的表达量较高,H2B发育前期表达量较高。H2A-1在珍珠囊中表达量较高,H2A-2在血细胞、足和外套膜套膜区表达量相对较高,H2B在性腺和珍珠囊中表达量较高。马氏珠母贝基因组中仅含有2个组蛋白H2基因,它们参与调控植核免疫且在免疫调控过程中发挥的作用不同。

脂多糖刺激对马氏珠母贝血细胞DNA甲基化修饰的影响

【目的】研究马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)血细胞基因组DNA的甲基化修饰情况及其在脂多糖(LPS)刺激后的变化,为探究甲基化修饰在珍珠贝免疫防御中的作用提供理论基础。【方法】运用甲基化敏感扩增多态性法(MSAP)分析马氏珠母贝血细胞(正常养殖贝)以及注射LPS后(6、12、24 h)基因组CCGG位点甲基化的修饰水平变化,并对甲基化修饰位点进行回收测序。【结果】共获得1 102个清晰可辨的DNA条带,其中全甲基化位点条带215个,半甲基化位点条带127个,非甲基化位点条带760个。对照组血细胞基因组CCGG位点的甲基化修饰比例为23.76%,注射LPS后,甲基化比例为28.10%~48.25%,注射6 h时最低,12 h时最高;对特异性片段测序后,经Blast比对,得到5条存在甲基化修饰的基因序列,其中2条具有注释信息,分别是干扰素调控因子(Interferon regulatory factor)和磷脂酶BL2(Putative phospholipase B-like 2)。【结论】马氏珠母贝血细胞基因组CCGG位点的甲基化修饰参与调控LPS诱导的免疫反应,在免疫防御中发挥重要作用。

基于狼群算法的水电站优化调度模型参数优选

以典型水电站优化调度模型为基础,先采用单因素分析法对狼群算法单参数的敏感性进行了分析评价,以算法寻优效果达到最优为目标,得出了参数的有效取值范围;再采用正交实验与极差分析方法,对狼群算法多参数的敏感性进行了综合分析,同理得出了参数变化的敏感性主次序和参数最佳取值组合。实例的验证结果表明,研究选取的参数取值范围和最佳取值组合有效地提升了算法的优化性能,为狼群算法应用于水电站优化调度提供了参数选择依据。

马氏珠母贝Su(H)基因克隆与组织特异性表达

Su(H)基因(Suppressor of Hairless gene)对生物体细胞的分化、增殖和凋亡起重要的调控作用。根据马氏珠母贝(Pinctada martensii)转录组数据库中注释为Su(H)的unigene序列设计基因特异性引物,应用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆获得了马氏珠母贝Su(H)[pm-Su(H)]基因cDNA全长序列。结果表明:pm-Su(H)基因全长3 830 bp,其中开放阅读框含有1 920 bp,编码640个氨基酸残基,5'UTR为1 568bp,3'UTR为342 bp,含有27 bp polyA;预测其分子质量为70.6 ku,等电点为7.38;多序列比对显示,pm-Su(H)与其他物种的Su(H)有较高的保守性,与牡蛎(Crassostrea gigas)的同源序列高达80%;荧光定量PCR分析表明,pm-Su(H)在马氏珠母贝闭壳肌、鳃、珍珠囊、外套膜、肝胰脏、性腺、足、血淋巴等8组织中均有表达,其中以性腺中表达量最高,其次是珍珠囊和外套膜。

“翻转课堂”在海洋科学专业《细胞生物学》教学中的应用

科技在发展,学生在变化,如何在不同条件下调整教学方法以保证教学的效率,是对教师不变的要求。传统教学模式下,学生接收知识的有效性和自主学习能力都偏低,在现有信息化条件下,我们尝试通过"翻转课堂"来提高《细胞生物学》的教学效率。通过任务分配在学习组间形成良性竞争,提高学习积极性。同时通过有效的奖惩规则和组间人员调整,保证公平,并避免学生在学习中掉队。

地方工科实验室的管理机制探讨

本文介绍地方本科院校西昌学院现有工科实验室的情况,从培养创新性应用人才的重要性,分析了学院现有工科实验室的不足之处,针对培养创新性应用人才,从制度到师资,再到管理机制,针对不足,提出了改进方法,寻找了改进方向。

苦荞花期植株中总黄酮浸提条件的研究

以常规粉碎和超微粉碎的苦荞(Fagopyrum esculentum Moench)花期植株粉末作为原料,研究不同浸提溶剂和辅助提取方法对总黄酮浸提得率的影响。结果表明,超微粉碎、超声波提取和甲醇浸提能显著提高苦荞花期植株中总黄酮的浸提得率。提取的最佳条件为浸提温度50℃,提取时间3 min,固液比1∶30(m∶V),总黄酮浸提得率为5.91%。

“材料结构与显微分析”创新型实训体系的构建

本文探讨了工科实验室的"材料结构与显微分析"实训课程的改革,通过改革,优化了培养机制,激发了学生的兴趣,提高了学生的主动性、创新性,为培养创新性应用型人才打下了基础。

生物科学专业细胞生物学实验教学改革与实践

细胞生物学实验是实践性教学环节之一,是教学实验课程,在培养生物科学专业人才中具有重要的地位和作用。为激发学生对实验课的学习热情,培养学生善于动脑的思维能力和勇于创新的创造力,我们开展了“半开放性实验”探索。本文对“半开放性实验”在广东海洋大学水产学院生物科学专业细胞生物学实验教学中的实施过程及效果进行了阐述,为细胞生物学实验教学改革提供重要参考。

安宁河流域特色果蔬土壤的有效态锌测定

锌是植物必需的微量营养元素,为探寻安宁河流域特色果蔬土壤中有效态锌的含量,试验用原子吸收分光光度法对安宁河流域特色果蔬土壤中有效态锌的含量进行测定,试验结果表明,用100 mLHCl＋H2SO4（3：1）混酸在50℃下浸取6h后用原子吸收分光光度计测定的有效态锌的含量最高,为5.892μg/g,加标回收率为97.3％～104.5％,测定方法精密度好、准确度较高,简便可行.

马氏珠母贝基质金属蛋白酶基因MMP-17的克隆及表达分析

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)是一种能够降解细胞外基质的蛋白水解酶。MMP-17是一种膜型基质金属蛋白酶,通过糖基磷脂酰肌醇连接于细胞表面,参与调控有机体的内环境稳定、宿主防御等多种生理过程。为研究MMP-17在马氏珠母贝免疫反应中的作用,实验运用RACE技术,克隆得到马氏珠母贝MMP-17(Pinctada martensii MMP,PmMMP-17)基因c DNA全长序列,并对其序列特征及功能进行初步分析。结果显示,Pm-MMP-17基因c DNA全长2 794 bp,开放阅读框(ORF)为1 923 bp,编码640个氨基酸,5'UTR长156bp,3'UTR长715 bp,分子量约为73.11 ku,等电点为8.98;多序列比对和系统进化树分析表明,Pm-MMP-17与其他物种的MMP具有较高的保守性,与长牡蛎的MMP-17相似性高达82%;功能结构域分析表明,Pm-M M P-17有5个高度保守的结构区域:N-末端的信号肽、前导区、催化区、铰链区和C-末端的类血红素结合蛋白区;荧光定量数据分析表明,Pm-MMP-17基因在马氏珠母贝的闭壳肌、珍珠囊、足、外套膜、血淋巴、肝胰腺、性腺、鳃等8个组织中均有表达,在血液中的表达量最高,闭壳肌和鳃次之;脂多糖(LPS)刺激后,Pm-MMP-17基因表达水平上调,12 h后达到最大值,之后又逐渐下调并恢复到正常水平。研究表明,Pm-MMP-17基因可能在马氏珠母贝的免疫反应中起着重要作用。

马氏珠母贝热休克蛋白HSP60基因的克隆与表达分析

运用cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆马氏珠母贝(Pinctada martensii)热休克蛋白HSP60基因cDNA全序列。序列全长2495 bp,开放阅读框(ORF)1734 bp,编码577个氨基酸,预测的分子量约为61.79 ku,理论等电点为5.49。5'非翻译区(5'UTR)长150 bp,3'非翻译区(3'UTR)长611 bp。同源性比对分析结果,马氏珠母贝HSP60基因与与太平洋长牡蛎(Crassostrea gigas)和光滑双脐螺(Biomphalaria glabrata)的同源性较高,达到75%。氨基酸序列分析显示,马氏珠母贝HSP60氨基酸序列具有典型的mt-HSP60特征序列、C-末端典型的GGM重复基序和一个ATP结合结构域。荧光定量数据分析发现,该基因在闭壳肌、外套膜、血淋巴、肝胰腺、性腺、鳃等6个组织中具有表达,在肝胰腺中表达量最高,鳃中次之,而在血液和闭壳肌中仅有少量表达;在脂多糖刺激后,该基因表达水平上调,12 h后达到最大值,之后又逐渐下调,均高于对照组,差异具统计学意义(P<0.05)。

马氏珠母贝养殖群体两种规格个体的类胡萝卜素含量比较

以马氏珠母贝育种对照群体为实验材料,从群体中选择生长差异个体分别构成大规格与小规格子群体,测定两个子群体鳃、肝胰腺、闭壳肌、外套膜边缘膜与外套膜中央膜类胡萝卜素含量。结果表明:大规格与小规格子群体的鳃、肝胰腺、闭壳肌、外套膜边缘膜与外套膜中央膜的类胡萝卜素含量差异不显著(P>0.05),大规格子群体各组织的类胡萝卜素含量略大于小规格子群体。大与小规格子群体肝胰腺的类胡萝卜素含量显著高于其它4种组织(P<0.05)。子群体对类胡萝卜含量影响不显著(P>0.05),组织对类胡萝卜含量影响显著(P<0.05)。肝脏是马氏珠母贝类胡萝卜素转化及沉积的主要器官之一。

马氏珠母贝外套膜不同区域基因组DNA甲基化MSAP分析

通过甲基化敏感多态性扩增(methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术,检测马氏珠母贝(Pinctada martensii)外套膜的边缘膜区(mantle edge,Me)、套膜区(mantle pallial,Mp)和中央膜区(mantle central,Mc)的基因组DNA甲基化修饰水平;回收具特异性的清晰甲基化修饰片段进行测序、比对分析并筛选基因;利用荧光定量PCR对筛选基因进行定量分析。结果显示:(1)利用15对引物进行扩增实验,平均每个个体外套膜3个区域能够产生(1163.25±124.34)条清晰可辨的条带,其中Me、Mp和Mc分别得到(401.00±40.37)条、(380.63±52.39)条和(381.63±53.57)条扩增条带,各组织甲基化总条数差异不显著(P>0.05);Me、Mp和Mc的基因组甲基化水平分别为(17.07±2.19)%、(15.48±2.34)%和(19.61±2.88)%,Mc和Mp具有显著性差异(P<0.05);组织间的基因组甲基化水平由高到低排列依次是Mc>Me>Mp。(2)对特异性片段进行回收、测序后,经在线及本地Blast比对,得到8条存在甲基化修饰的基因序列,其中3条有同源序列,基因注释为40S核糖体蛋白SA(40S ribosomal protein SA)、iHog(interference hedgehog)、锌指蛋白(zinc finger protein castor)。iHog仅在中央膜上具有全甲基化修饰,且E值较低,为筛选的目的基因。(3)荧光定量结果表明iHog在Me、Mp和Mc中均有表达,以Me表达量最高,Mc表达量最低,差异显著(P<0.05)。我们推测iHog的DNA序列的甲基化修饰抑制了该基因在Mc组织中的表达。综上研究结果表明,马氏珠母贝外套膜3个区域的甲基化修饰水平不一,且DNA甲基化在基因表达调控中具有作用,这对深入研究珍珠贝生物矿化和免疫反应机制具有一定的参考意义。