单环刺螠幼虫的体壁发生和体节形成

研究螠虫动物体壁发生和体节形成,可为阐释其早期发育机制以及体节在螠虫动物进化中的意义提供科学数据。本文以生活于沿海底质U形洞穴中的单环刺螠为材料,研究了单环刺螠幼虫的体壁发生和体节形成过程。研究显示,单环刺螠(Urechis unicinctus)担轮幼虫的体壁由单层上皮组织构成;至体节幼虫时,体壁变为单层上皮组织、结缔组织和纵向分布的肌纤维组成的多层结构,且体壁表面出现明显的分节;蠕虫状幼虫体节消失,体壁单层上皮细胞聚集形成不规则的乳突状结构,上皮中黏液细胞增多、结缔组织和肌纤维增多;至幼螠时,体壁的组织结构与成体基本一致,由复层上皮组织、结缔组织和肌肉组织(外环肌-中纵肌-内环肌)构成;单环刺螠体壁结构的不断分化,体现了其由浮游生活方式向爬行和穴居生活方式转变的适应过程。TUNEL检测发现,在单环刺螠幼虫体节发生过程中未出现明显的细胞凋亡现象。使用细胞增殖标记分子PCNA(Proliferating cell nuclear antigen)检测单环刺螠体节发生区域增殖细胞的分布时发现:在担轮幼虫中期,其后体部首先出现增殖细胞带,并在随后的发育过程中形成体节细胞增厚区;担轮幼虫晚期,其后体部腹面两侧增殖细胞隐约呈分节状分布;之后,这些PCNA阳性细胞的分布区域由腹面向背面延伸并在早期体节幼虫中呈明显的分节状;至体节幼虫体节完全形成时,体节处的PCNA阳性信号消失。单环刺螠幼虫体节形成模式类似于多毛类小头虫的侧增殖带模式。

hairy和hedgehog 在单环刺螠幼虫体节形成过程中的表达特征分析

hairy作为成对控制基因参与果蝇等体节动物的体节形成;体节极性基因hedgehog是节肢动物和环节动物体节边界维持的关键基因。本研究分析了单环刺螠hairy的序列特征以及hairy和hedgehog在其幼虫体节发生过程中的时空表达特征,结果显示:单环刺螠Hairy序列中含有保守的HLH结构域、Hairy_orange结构域和四肽WRPW;其mRNA在早期体节幼虫中的表达量显著高于晚期担轮幼虫,并且定位于每个体节的边界处。单环刺螠hedgehog mRNA在体节幼虫中的表达水平显著高于早期体节幼虫,并且呈现保守的体节边界表达特征。研究结果表明,hairy和hedgehog在单环刺螠幼虫体节中的表达图式与小头虫等典型体节动物中的表达图式基本一致。

单环刺螠Bcl-xL基因的鉴定及对硫化物的应激反应

Bcl-xL是Bcl-2家族中一类重要的抗凋亡因子,其功能主要是抑制细胞凋亡、促进肿瘤发生。为了探知Bcl-xL在生物硫化物应激中的作用,本实验以耐硫生物单环刺螠(Urechis unicinctus)为研究对象,RACE扩增获得一个长度为1 426 bp的单环刺螠Bcl-xL全长c DNA序列,推导的氨基酸序列包含Bcl-xL4个保守的BH结构域和1个跨膜区域。使用该c DNA的完整开放阅读框序列,构建了原核表达载体p ET28a-Bcl-xL,体外诱导表达该重组蛋白;镍柱纯化得到纯度为90%的纯化蛋白,并制备多克隆抗体。Western blotting结果显示:单环刺螠暴露于50μmol/L硫化物中2 h-24 h内其呼吸肠中Bcl-xL含量显著增加(P<0.05),然而在150μmol/L硫化物中48 h-72 h内其呼吸肠Bcl-xL含量显著降低(P<0.05),暗示Bcl-xL抑制细胞凋亡途径在单环刺螠应对低浓度硫化物暴露时发挥作用,而在高浓度硫化物暴露下Bcl-xL不能发挥抑制细胞凋亡的作用。

单环刺螠engrailed和hedgehog基因在体壁中的表达特征

本文采用Masson染色技术,确定了单环刺螠体壁的组织排列特征,由外向内依次为假复层柱状上皮、外环肌层、中纵肌层、内环肌层,各组织之间由发达的结缔组织连接。采用原位杂交和免疫组织化学技术,确定单环刺螠engrailed和hedgehog基因的mRNA及蛋白均定位于体壁的结缔组织中,尤以外环肌层两侧的结缔组织中阳性信号更明显。探讨了两个基因在单环刺螠体壁功能维持中的潜在作用。

单环刺螠soxb基因的克隆及其在幼虫发育中的表达特征

SOXB作为重要的转录因子,参与了动物内胚层分化、消化道形成、神经细胞和感官细胞分化的调控。本研究利用RACE技术克隆了单环刺螠(Urechis unicinctus)2个soxb亚族基因soxb1(Uu-soxb1)和soxb2(Uu-soxb2)的cDNA全长序列,大小分别是1871 bp和2906 bp。在两个推导的氨基酸序列中均包含SOX家族的HMG-box结构和SOXB亚族蛋白特有的Group B homology序列,进化树分析它们分别与SOXB1和SOXB2聚类。原位杂交结果显示,Uu-soxb1和Uu-soxb2为母源表达基因;二者在担轮幼虫中的表达图式存在差异,其中早期担轮幼虫中Uu-soxb1 mRNA广泛分布于虫体中,Uu-soxb2 mRNA则集中于顶纤毛束基部和虫体后部(口后纤毛环之后),中期担轮幼虫中,Uu-soxb2阳性信号主要位于纤毛环及虫体的下半球;而Uu-soxb1 mRNA主要位于虫体下半球;之后的发育中二者的表达位点基本一致,即:晚期担轮幼虫中主要位于虫体后部,体节幼虫和蠕虫状幼虫中主要分布于消化道和体壁处。本研究结果表明,单环刺螠soxb在消化道发育过程中的表达模式与其他已报道动物类似,提示其在消化道发育中具有保守的功能。