M、F型COⅡ基因在雌雄三角帆蚌不同发育时期的表达差异研究

与传统的母系遗传不同,双壳贝类线粒体有M和F型2种mt DNA,称为双单亲遗传(doubly uniparental inheritance,DUI)。为了探究DUI的形成机制,实验利用RACE方法得到三角帆蚌M、F-type COⅡ基因的cDNA全长;荧光定量检测各时期各组织中M、F-type COⅡ基因的表达。结果发现,(1)M-type COⅡ基因的cDNA序列全长1244 bp,F-type COⅡ基因的cDNA序列全长808 bp,M型3′端较F型有一段546 bp的特异性延长序列;跨膜结构预测显示M-type COⅡ基因3′特异性延伸区域有4个跨膜结构,推测这段延伸序列具有一定的功能性;(2)早期幼龄(胚胎期-5月龄)三角帆蚌的组织团中,M、F-type COⅡ基因均能检测出,且同时期中F-type COⅡ基因的表达量显著高于M-type COⅡ;(3)6月龄蚌各组织中,F-type COⅡ基因在各组织中表达量明显高于M型的表达量,而M-type COⅡ基因在性腺中表达明显高于其他组织;(4)一龄雌性各组织中,M、F-type COⅡ基因均有表达;而一龄雄性各组织中,M-type COⅡ基因仅在性腺中表达;(5)二龄雌性各组织中,M、F-type COⅡ基因均有表达;二龄雄性各组织中,F-type COⅡ基因除性腺外的其他组织中均有低量表达,M-type COⅡ基因仅在性腺中表达,且表达量较高。研究表明,在三角帆蚌雌雄个体发育过程中,M-type mt DNA在组织中选择性降解或聚集。

三角帆蚌MAP2K1基因的分子特征和表达

为研究MAP2K1(MEK1)基因在三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)性别决定中的作用,采用cDNA末端快速克隆技术(Rapid-amplification of cDNA ends,RACE)克隆了MAP2K1基因序列,利用实时荧光定量分析比较MAP2K1基因在三角帆蚌6个组织(性腺、闭壳肌、肝胰腺、鳃、外套膜、斧足)、早期发育阶段(1—8月龄)性腺和1—3龄雌雄性腺中的表达水平,利用原位杂交确定MAP2K1基因在2龄三角帆蚌性腺中的定位。结果显示,MAP2K1基因开放阅读框(ORF)长度为1194 bp,编码397个氨基酸。MAP2K1基因在卵巢中高表达;早期发育阶段在2月龄表达量最高;1—3龄的表达结果显示,MAP2K1基因在卵巢中的表达量均高于同期精巢中的表达量(P<0.05)。原位杂交结果显示,MAP2K1基因在雌性三角帆蚌的卵母细胞及卵子上有明显的杂交信号。RNAi结果显示,干扰MAP2K1基因的上游基因C-MOS后,下游基因MAP2K1在雌性中的表达下降了82.31%,在雄性中的表达下降了73.60%。推测MAP2K1基因可能参与三角帆蚌的卵巢发育过程,在三角帆蚌中属于偏雌性基因,其表达受C-MOS基因的影响。

三角帆蚌17β-HSD11基因的表达特征及17β-雌二醇对其表达的影响

通过RACE技术、实时荧光定量(qRT-PCR)技术、原位杂交和17β-雌二醇注射来探究17β-HSD11基因在三角帆蚌性腺发育和性激素合成中的表达特性和作用。结果显示:17β-HSD11基因的cDNA全长为1134 bp,其中,5′UTR 40 bp,开放阅读框(ORF)923 bp,3′UTR 171 bp,编码307个氨基酸。17β-HSD11基因在肝胰腺、性腺中表达量较高,且卵巢极显著高于精巢。原位杂交结果显示雌性三角帆蚌卵母细胞、滤泡膜和卵膜上均存在杂交信号。注射不同质量浓度17β-雌二醇之后发现17β-HSD11基因在雌雄性腺中的相对表达量均被抑制,其中:低质量浓度注射后,17β-HSD11基因的表达量在卵巢中下降33.38%,在精巢中下降37.74%;而高质量浓度注射后,17β-HSD11基因的表达量在卵巢中下降57.78%,在精巢中下降61.31%。由此推测17β-HSD11可能与三角帆蚌性腺发育和雌激素合成相关。

RNA干扰沉默三角帆蚌HcCA3基因对贝类矿化作用的影响

为探究三角帆蚌基质蛋白基因HcCA3的功能,本研究根据HcCA3基因的c DNA全长序列,设计并合成特定的干扰链（siRNA）,将干扰链注射到三角帆蚌闭壳肌内,实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测HcCA3基因在外套膜不同部位即前端缘膜（amp）、后端缘膜（pmp）和中央膜（mc）的表达变化。在RNA干扰预实验中,筛选了三条目的基因干扰链,其中siRNA-HcCA3-1干扰链干扰效果最好;同时筛选了4条阴性对照链,发现HcCA3基因在注射不同的阴性对照链的各个组织中的表达均呈现不同程度的显著性下降,并没有筛选到合适的阴性对照链。在RNA干扰正式实验中,随着累计注射干扰链si RNA-HcCA3-1,HcCA3基因在前端缘膜和后端缘膜内出现了相似的表达特征,12 d出现了敲降作用（分别为对照组的28%和30%）,HcCA3基因在中央膜中表达从12 d开始显著下降（为对照组的84%）,18 d为对照组的76%。本实验通过累积注射si RNAHcCA3-1,成功的抑制了HcCA3基因在外套膜不同部位的表达,推测该基因参与了贝壳和珍珠的矿化,为进一步研究HcCA3基因的功能提供了基础。

三角帆蚌KuSPI基因的克隆及表达分析

Kuntiz型丝氨酸蛋白酶抑制剂(Kuntiz-type serine proteinase inhibitor,KuSPI)又称胰腺胰蛋白酶抑制剂,能够和相应的蛋白酶互作来调控生物体内的级联反应。本研究通过RACE克隆得到三角帆蚌KuSPI cDNA全序列共624 bp,包含38 bp和148 bp的5'和3'端UTR,ORF(open reading frame)438 bp,编码氨基酸145个,分子量为16 397.5 u,KuSPI氨基酸序列的同源性分析后发现其包含1个典型Kuntiz结构域,属于典型的KuSPI基因。qRT-PCR检测表明:KuSPI基因在闭壳肌、外套膜、肠、斧足、肝、血液、鳃、性腺和肾脏中均有表达,在外套膜中最高。利用嗜水气单胞菌进行诱导后发现,KuSPI基因在外套膜中表达量变化最大,呈现明显的先升高再降低趋势。外套膜是三角帆蚌先天免疫的首道防线,我们推测Ku SPI基因在其免疫反应中起到重要作用。

M、F型ATP8基因在雌雄三角帆蚌不同发育时期的表达差异研究

双壳贝类中有两种线粒体遗传方式,一种通过精子传递线粒体基因组,一种通过卵子传递线粒体基因组。这种现象被称为线粒体基因组的双单亲遗传（doubly uniparental inheritance, DUI）。本实验首先对三角帆蚌（Hyriopsis cumingii） F、M-type ATP8基因进行了克隆,得到了它们的cDNA全序列。F-type ATP8基因全长275 bp,编码49个氨基酸;M-type ATP8基因全长222 bp,编码58个氨基酸。在此基础上研究了三角帆蚌从胚胎时期到三龄成熟时期时F、M-type ATP8基因的表达差异。胚胎期到8月龄的三角帆蚌性腺部位组织团中,M、F-type ATP8基因在各时期均有表达,同时期对比发现,F-type ATP8基因的表达量明显高于M-type ATP8基因。12月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8表达量高于M-type ATP8,处于主导地位。24月龄雌雄三角帆蚌各组织中,M、F-type ATP8均能检测到表达,M-type ATP8仅在性腺中高表达。36月龄雌雄三角帆蚌各组织中,F-type ATP8均能检测到,M-type ATP8表达量都非常低;而在雄性中,仅在性腺中高表达。研究表明,随着三角帆蚌的发育,M-type ATP8仅在雄性性腺中存在,在其他组织中选择性降解。