马氏珠母贝Perlucin基因序列特征及其SNP与耐低温性状的关系

【目的】克隆马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)新的凝集素分子基因,命名为Perlucin,研究在低温胁迫下马氏珠母贝Perlucin的表达以及与抗低温性状相关的单核苷酸多态性(SNP)位点。【方法】根据马氏珠母贝基因组中Perlucin基因序列设计引物,克隆Perlucin基因全长;用生物信息学方法分析Perlucin的结构和理化特征;设计17和22℃(对照)2个温度组,对马氏珠母贝进行低温胁迫实验,用实时荧光定量PCR检测低温胁迫下Perlucin表达量的变化;筛选和比较分析马氏珠母贝耐低温选育系(R)F3和北部湾野生群体(W)的Perlucin外显子区的SNP位点和单倍型。【结果】马氏珠母贝Perlucin全长631 bp,编码152个氨基酸;包含1个信号肽和1个C型凝集素结构域。同源分析表明,马氏珠母贝Perlucin与紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)Perlucin的亲缘性最近。Perlucin在鳃中表达量最高,其次为足和肝胰腺。低温胁迫时,鳃组织中Perlucin基因在17℃低温组的表达量呈先升高后降低的趋势,在12 h时达到最高并显著高于22℃对照组(P<0.05),表明Perlucin可能参与马氏珠母贝的低温响应过程。对Perlucin外显子区的SNP进行分析,共得到30个SNP,其中13个SNP位点的基因型频率在R和W群体间差异显著(P<0.05)。【结论】Perlucin是参与调节马氏珠母贝低温适应过程中的候选基因,筛选出两个SNP位点g.40078856、g.40078945。

马氏珠母贝α-Tubulin基因结构、SNP筛选及耐低温相关性分析

为了探究马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)α-Tubulin基因在低温适应性中的作用,通过RACE克隆技术获得马氏珠母贝α-Tubulin基因,分析了α-Tubulin基因在低温胁迫下的表达趋势,并筛选和比较了马氏珠母贝耐低温选育系(R)F3和北部湾野生群体(W)的α-Tubulin编码区SNP位点。结果表明:马氏珠母贝α-Tubulin基因总长为2107 bp,可编码454个氨基酸,具有典型的Tubulin和Tubulin-C结构域;全组织定量显示,α-Tubulin基因在所有组织中均有表达,在足部中表达量最高(P<0.05);低温胁迫时,鳃组织中α-Tubulin基因在低温组(12、17℃)的表达量均在72 h时达到最高,且显著高于对照组(22℃)(P<0.05);α-Tubulin外显子区域共有34个SNP,其中3个SNP位点的基因型频率在R和W群体间有显著性差异(P<0.05);连锁不平衡分析显示,R群体单倍型CCTCAGCGCC的频率明显高于W群体。研究表明,α-Tubulin为参与调节马氏珠母贝低温适应过程中的候选基因,筛选出的与抗低温性状相关的SNP位点g.111071125及优异单倍型CCTCAGCGCC,可作为选择育种的候选标记。

马氏珠母贝CD-MPR基因序列特征及其在耐低温品系的选择分析

【目的】明确马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)阳离子依赖性甘露糖-6-磷酸受体(CD-MPR)基因(PmCD-MPR)多态性与其低温耐受能力的相关性,为马氏珠母贝耐低温品系的选育提供理论依据。【方法】采用RACE克隆PmCD-MPR基因序列全长,并运用实时荧光定量PCR检测PmCD-MPR基因在马氏珠母贝各组织及低温胁迫下的表达模式;基于马氏珠母贝耐低温选育系(R群体)和北部湾野生群体(W群体)的全基因组重测序数据筛选出PmCD-MPR基因外显子区的SNP位点,并通过遗传多态性分析、单倍型分析及频率计算获取与马氏珠母贝低温胁迫过程相关的SNP位点。【结果】PmCD-MPR基因序列全长902 bp,其开放阅读框(ORF)为792 bp,共编码263个氨基酸残基;PmCD-MPR基因编码蛋白分子量为30.22 kD,理论等电点(pI)为5.79,属于亲水性蛋白,在第18~263位氨基酸处含有1个典型的甘露糖-6-磷酸受体(Man-6-P_recep)结构域。CD-MPR氨基酸序列在N端的相似性较低,在C端的相似性较高;基于CD-MPR氨基酸相似性构建的系统发育进化树显示,马氏珠母贝与长牡蛎、加利福尼亚海兔等软体动物聚为一支,与经典的动物学分类相吻合。PmCD-MPR基因在马氏珠母贝肝胰腺的相对表达量最高,显著高于在性腺、闭壳肌和外套膜中的相对表达量(P<0.05,下同);低温胁迫组马氏珠母贝鳃组织中的PmCD-MPR基因相对表达量随着胁迫时间的延长整体上呈先上升后下降的变化趋势。从PmCD-MPR基因外显子区筛选获得34个SNPs位点,且这34个SNPs位点构成5个单倍块和15种单倍型,其中GCC、TG、CCCTCT等3种单倍型在R群体中的分布频率显著高于W群体,即与马氏珠母贝耐低温性状显著相关。【结论】PmCD-MPR基因参与马氏珠母贝的低温响应过程,与耐低温性状显著相关的基因型及单倍型可作为马氏珠母贝耐低温品系辅助育种的候选分子标记。

光裸星虫SERCA基因克隆及在卵母细胞中的表达分析

细胞内钙离子(Ca^(2+))浓度的变化是介导卵母细胞成熟的重要因素。肌质网/内质网Ca^(2+)-ATP酶(Sarco/endoplasmic reticulum calcium adenosine triphosphatase,SERCA)属P型ATP酶家族成员,是细胞内Ca^(2+)转运的重要调控蛋白。前期转录组分析显示,光裸星虫(Sipunculus nudus)SERCA(Sn-SERCA)的表达量在卵母细胞发育过程中差异显著,为进一步研究SERCA在卵母细胞不同发育阶段中的作用,利用RACE技术得到Sn-SERCA cDNA全长,采用实时荧光定量PCR检测Sn-SERCA在各卵母细胞发育时期的相对表达量。结果表明,Sn-SERCA全长为3840 bp,5'非编码区(UTR)为196 bp,3'UTR为581 bp,开放阅读框3060 bp,编码1020个氨基酸,Sn-SERCA具有P型ATP酶家族进行催化反应所需的两个保守基序“TGES”和“DKTGT”。多序列比对、Motif分析及三级结构预测结果显示SERCA同源蛋白具有较高保守性。系统进化树分析表明Sn-SERCA与粉正蚓(Lumbricus rubellus)、鸭嘴海豆芽(Lingula anatine)等无脊椎动物同源蛋白序列聚为一支。荧光定量结果显示:卵母细胞在体腔液中发育时,Sn-SERCA在卵黄旺盛合成后期高表达;当卵母细胞进入肾管后,Sn-SERCA的表达量大幅上升,显著高于其他时期(P<0.05)。结合前期卵母细胞发育的超微结构观察,研究结果表明Sn-SERCA在光裸星虫卵母细胞的卵黄积累和生发泡破裂发生过程中起重要作用。

光裸星虫Hsp90基因的全长克隆及其在全组织和卵母细胞中的表达分析

热休克蛋白Hsp90在蛋白质正确折叠、胞内物质运输、细胞增殖调控、配子发生等过程中发挥重要的作用。本研究利用RACE技术克隆获得了光裸星虫热休克蛋白Hsp90(SnHsp90)cDNA全长序列。SnHsp90全长3110 bp,其中,3´UTR为582 bp,5´UTR为72 bp,开放阅读框为2456 bp,编码818个氨基酸。序列分析结果显示,SnHsp90蛋白具有1个信号肽,存在B型Hsp90的3个标签序列FLREL、IGQFGVGFYS、LPLNVSRE以及保守模块GxxGxG,表明SnHsp90属于Hsp90B亚族。与其他物种的Hsp90氨基酸序列比对发现,SnHsp90与鸭嘴海豆芽(Lingula anatine)Hsp90相似度最高,为77.72%。三维结构建模发现,Hsp90在不同物种之间的空间构象具有较高保守性。系统进化树分析显示,SnHsp90先与小头虫(Capitella teleta)、水蛭(Helobdella robusta)等环节动物的Hsp90聚为一支,再与鸭嘴海豆芽等其他无脊椎动物聚为一大支,而脊椎动物聚为另一大支,表明SnHsp90与小头虫Hsp90亲缘关系最近。RT-PCR结果显示,SnHsp90在光裸星虫的体壁、收吻肌、肾管等组织中均有表达。SnHsp90也可在卵母细胞不同发育时期表达,其中,在卵黄旺盛合成前期(Egg2)和外排卵母细胞期(Egg6)显著高表达(P<0.05),暗示,SnHsp90可能参与到光裸星虫卵母细胞的蛋白质正确折叠、卵黄合成与环境抗逆等过程。研究结果为进一步探究光裸星虫卵母细胞发育的分子机制积累了基础资料。

饲料碳水化合物与蛋白质水平对光裸星虫稚虫生长及体壁营养成分的影响

【目的】探究不同碳水化合物与蛋白质水平配合饲料对光裸星虫(Sipunculus nudus)稚虫生长及体壁营养成分的影响。【方法】以碳水化合物/蛋白质质量分数分别为39.46%/20.67%(EG1组)、34.97%/24.02%(EG2组)、30.48%/27.37%(EG3组)、25.99%/30.72%(EG4组)和21.50%/34.07%(EG5组)的饲料,饲喂体质量为(2.45±0.40)g的光裸星虫稚虫12周,测定稚虫的生长指标及体壁一般营养成分及氨基酸组成。【结果】随着碳水化合物水平降低、蛋白质水平升高,各饲料组光裸星虫的增重率和特定生长率均呈先升后降的趋势,其中EG2组的增重率和特定生长率显著性高于其余4组(P<0.05);EG2组的存活率显著高于EG3组、EG5组(P<0.05),但与EG1组、EG4组差异不显著(P>0.05);不同碳水化合物蛋白质水平饲料会影响光裸星虫稚虫体壁的水分及其干物质的粗蛋白、粗脂肪、灰分、蛋氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、酪氨酸和精氨酸的含量(P<0.05),而各组的其他氨基酸含量、必需氨基酸总量、呈味氨基酸总量、氨基酸总量则差异不显著(P>0.05)。【结论】当饲料碳水化合物/蛋白质质量分数为34.97%/24.02%时,光裸星虫增重率和特定生长率最高,且不会影响其体壁的氨基酸总量、必需氨基酸和呈味氨基酸含量。

光裸星虫Sn-hsc70基因克隆及表达分析

旨在研究光裸星虫热休克蛋白70 (Hsc70)在卵子发生过程中发挥的作用,为深入认识光裸星虫卵母细胞发育的分子机制积累基础资料。以光裸星虫为材料,用RACE技术获得光裸星虫Sn-hsc70基因的cDNA全长。进行生物信息学分析得出,Sn-hsc70全长2508 bp,编码656个氨基酸;Sn-Hsc70蛋白为71.65 k Da亲水蛋白。同时还分析了该蛋白的保守序列、核定位序列、胞质定位序列、连续重复的四肽序列、三级结构、系统进化树及结构域。RT-PCR结果显示,Sn-hsc70在光裸星虫卵母细胞发育的各个时期的表达量差异显著(P <0.05),整体呈单峰型;在体腔液发育时期(O1-O4),Sn-hsc70表达量迅速上升,尤其是卵黄旺盛合成期和成熟期(O3-O4)显著高表达;脱离体腔液后(O5-O6),Sn-hsc70表达量显著下调。研究结果表明Sn-hsc70可能在卵黄积累中发挥重要作用,与卵母细胞转录与蛋白质合成减弱等有关。

光裸星虫CyclinB基因克隆及其在卵母细胞中的表达分析

【目的】探究细胞周期蛋白B(CyclinB)基因在光裸星虫(Sipunculus nudus)卵母细胞发育成熟过程中的作用,为揭示光裸星虫卵母细胞发育的分子机制提供理论依据。【方法】利用RACE克隆光裸星虫CyclinB(Sn-CyclinB)基因cDNA序列,通过ProtParam、DNAMAN 9.0、COBALT、SOPMA、Phyer2、Pfam及BLAST等在线软件进行生物信息学分析,并以实时荧光定量PCR检测分析Sn-CyclinB基因在光裸星虫卵母细胞不同发育时期的表达情况。【结果】Sn-CyclinB基因cDNA序列全长2468 bp,包括141 bp的5'端非翻码区(5'-UTR)、1097 bp的3'端非翻码区(3'-UTR)及1230 bp的开放阅读框(ORF),编码409个氨基酸残基,在3'-UTR中存在3个胞质多聚腺苷酸化元件(CPE)、1个翻译调控元件(TCE)和1个K-box翻译调控元件。Sn-CyclinB蛋白分子量为46.304 kD,理论等电点(pI)为8.68,具有CyclinB特征序列(FLRRxSK)和Cyclin降解框(RxALGxIxN),属于亲水性蛋白,含有周期蛋白框(Cyclin box);其二级结构中α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲分别占56.72%、3.91%、0.73%和38.63%;CyclinB蛋白C端的保守性较N端高;与其他物种相比,光裸星虫Cyclin降解框(RALGTISN)的位置前移了13个氨基酸;光裸星虫与小头虫和欧洲帽贝的CyclinB蛋白三级结构高度相似。基于CyclinB氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树分为无脊椎动物和脊椎动物两大支,其中光裸星虫与小头虫及水蛭等无脊椎动物聚为一支。Sn-CyclinB基因在光裸星虫卵母细胞不同发育时期均有表达,且整体上呈双峰型变化趋势,其相对表达量的峰值分别出现在卵黄旺盛合成后期(O3)和肾管发育时期(O5)。【结论】Sn-CyclinB蛋白具有CyclinB特征序列,其3'-UTR含有多种与翻译调控相关的调控元件,参与光裸星虫卵母细胞减数分裂G_(1)/S期和G_(2)/M期的转换,对促进卵母细胞减数分裂有序进行起重要作用。