海洋动物适应性演化与多样性研究进展

海洋生物多样性是海洋生态系统的重要组成部分,了解海洋生物多样性的形成演化过程不仅是生命科学的本质问题,而且对海洋生物资源的保护和开发利用具有重要的指导意义。目前海洋生物多样性的形成演化机制尚不明确,而性状多样性的起源和适应性演化为回答海洋生物多样性的内源性机制提供了重要突破口。本文从演化发育生物学的角度综述了海洋动物适应性性状、其研究方法和新兴模式生物的研究进展,重点阐述了印太交汇区的海洋动物适应性演化研究进展,探讨了该区域生物多样中心形成的驱动力,并就未来海洋生物多样性与适应性演化研究提出了建议。

海洋多毛类动物的再生演化

再生是生物体丢失的组织或器官重新生长和修复的过程,是生物科学的本质问题之一。再生现象在生物界中广为分布,但不同生物的再生能力却存在着巨大差异。虽然近年来再生的分子和细胞机制取得了显著的研究进展,但驱动物种再生能力多样性形成的遗传机制尚不明确。海洋多毛类因其多样且快速演化的再生能力和简单线性的分节结构成为研究再生演化的极佳类群。本文首先从生态和演化生物学的角度综合分析了多毛类再生的特点、进一步总结细胞和分子来源以及再生性状多样性,然后分析了印太交汇区的海洋多毛类再生性状的特点以及外在多圈层因素对再生性状的潜在驱动效应,并就未来的发展趋势提出了建议。

中国米虾bursicon基因的功能及作用机制

为探讨米虾鞣化激素在其蜕皮周期及表皮角质层形成过程中的作用,采用PCR技术克隆得到了米虾鞣化激素两个亚基基因的开放阅读框(ORF)序列。bursicon-αORF全长441 bp,共编码146个氨基酸;bursicon-βORF全长411 bp,共编码136个氨基酸。利用实时荧光定量PCR分析米虾整个蜕皮周期中鞣化激素2个亚基基因的表达特征,结果发现,鞣化激素bursicon-α和bursicon-β在米虾蜕皮周期的各个阶段的相对表达量存在差异,在蜕皮前期(D期)相对表达量开始上升,到D3期时相对表达量最高,蜕皮期E期相对表达量最低。RNA干扰(RNA interference,RNAi)介导bursicon-α和bursicon-β基因沉默后,发现米虾的蜕皮周期延长,表皮角质层明显变薄。结果提示,鞣化激素(Bursicon)与新形成的外骨骼中角质层的加厚与硬化密切相关,进而影响蜕皮时间。

米虾鞣化激素的表达特征分析及体外合成

[目的]观察米虾的胚胎发育过程。制备米虾发育过程中鞣化激素(Bursicon)的α和β这2个亚基基因蛋白并探讨其在不同组织中的表达特征。[方法]利用光学显微镜观察米虾的胚胎发育过程。根据转录组提示,PCR扩增2个亚基基因的编码区。目的片段经双酶切后分别连入载体p ET-28a-c(+)中,构建表达载体p ET-28a-α、p ET-28a-β。重组质粒转入Rosetta表达菌后用IPTG诱导其表达。采用实时荧光定量PCR检测bursicon-α和bursicon-β在米虾的眼柄、心、胸神经节和腹神经节4个组织中的表达差异。[结果]米虾胚胎发育阶段包括卵裂期、囊胚期、原肠期、前无节幼体期、后无节幼体期、复眼色素形成期以及蚤状幼体期共7个阶段。SDS-PAGE凝胶电泳检测发现体外原核系统能够成功表达Bursα和Bursβ,二者的相对分子质量约为15 k D。此外表达特征分析显示bursicon-α和bursicon-β在米虾腹神经节中的相对表达量最高,胸神经节中的相对表达量次之,在眼柄和心中的相对表达量较低。[结论]米虾中鞣化激素的2个亚基基因主要是在其腹神经节中表达,属于神经多肽激素,能够分泌到血淋巴中发挥调节作用;体外原核表达系统获得重组蛋白Bursα和Bursβ,为进一步研究其功能及应用于生产奠定了基础。