池养三角帆蚌卵巢发育与卵子发生的组织学研究

通过石蜡切片技术与苏木精-伊红染色的组织学方法,研究了池塘养殖条件下3龄三角帆蚌亲蚌卵巢发育及卵细胞发生过程的组织学特征。其亲蚌卵巢发育经历了5个时期:2月为增殖期,3月为生长期,4月开始进入成熟期,4月至11月为排放期,12月至1月为休止期。三角帆蚌卵子发生也经历了5个时期:卵原细胞期、生长初期、生长中期、生长后期和成熟卵母细胞期。三角帆蚌卵细胞发育不同步,分批成熟、分批排放。卵子发生初期,未观察到明显的卵柄结构;卵子发生中期,卵母细胞核中有一显著大核仁,但没有观察到小核仁。

运用微电极技术测定三角帆蚌外套膜Ca^(2＋)流量的研究

Ca既是珍珠和贝壳中的主要组成成分（CaCO3占95%以上）,又是普遍存在的细胞内第二信使,在生物体内承担着非常重要生理功能。生物矿化的研究表明外套膜细胞在珍珠和贝壳生长中起着非常重要的作用[1,2],并且Ca^2＋在外套膜中也保持一个较高的水平^[3]。研究贝类Ca代谢，特别是外套膜组织的Ca^2＋跨膜转运，对进一步阐明贝壳以及珍珠形成机理，提高优质珠的产量都有着重要意义。

不同温度下2种沼虾磷酸酶活性变化的研究

用比色法测量4℃和-70℃下离体的罗氏沼虾和日本沼虾肝胰腺中的碱性磷酸酶、酸性磷酸酶酶活性在一周内的变化。试验结果表明,4℃条件下保存的日本沼虾与罗氏沼虾的离体组织中碱性磷酸酶和酸性磷酸酶酶活性有效测定下时间为3 d,-70℃下有效测定时间为2 d,对后续酶活性试验没有大的影响。

洪泽湖日本沼虾9个野生群体遗传多样性微卫星分析

利用微卫星标记分析了洪泽湖避风港、蒋坝、鲍集等9个日本沼虾(Macrobrachium nipponense)野生群体的遗传多样性。结果表明,8个微卫星位点呈现高度多态性;每个群体中至少有5个位点显示杂合不足,显著偏离了Hardy-Weinberg平衡;9个日本沼虾野生群体均表现出较高的遗传多样性水平,洪泽湖中、东部避风港和蒋坝等群体遗传多样性高于西部鲍集和界集群体。突变-漂移平衡分析表明,洪泽湖日本沼虾群体部分位点杂合显著过剩,表明洪泽湖日本沼虾群体部分位点偏离了突变-漂移平衡,但近期没有经历过瓶颈效应,群体数量也没有下降。群体间F-统计量及AMOVA分析表明,群体遗传分化极显著(F ST=0.0643,P<0.01);基于D A遗传距离构建的NJ和UPGMA聚类树均显示,地理位置相邻的群体聚在一起。结论认为,洪泽湖日本沼虾群体具有丰富的遗传多样性,在洪泽湖地区建立日本沼虾种质资源自然保护区,可以更好地有效保护洪泽湖水域的日本沼虾种质资源。

日本沼虾微卫星引物筛选及群体遗传多样性分析

采用(CT)15、(CA)15两种生物素标记及磁珠富集法构建了太湖日本沼虾基因组微卫星富集文库。120个微卫星克隆中83个位点的核心序列重复在10个以上,长度介于191～580bp,平均为311bp;重复类型中,(CA/GT)n及(AG/TC)n分别占59.09%及20.45%,还检测到(GC)n、(AAG)n、(ACAA)n和(GGCAGA)n等17种类型,包括25.75%完美型、20.45%非完美型和53.80%复合性。用其中12条微卫星引物扩增吴江、滨湖、宜兴和吴兴4个群体240个个体的基因组DNA,各位点表现出较高的遗传多样性,除Mni86、Mni103和Mni114外,其它群体位点大都表现出显著的杂合子缺失,4个群体的遗传分化为低度分化(FST<0.05),4个群体中97.58%遗传变异存在于群体内,仅有2.42%的遗传变异来自于群体之间;吴江和吴兴群体亲缘关系最近,与宜兴和滨湖群体亲缘关系渐远。

三角帆蚌β-肌动蛋白基因的cDNA全长克隆及表达分析

采用RT-PCR和快速扩增cDNA末端(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术首次克隆了三角帆蚌β-肌动蛋白基因的cDNA全序列,该序列全长为1483bp,由长92bp的5′非翻译区(untranslated region,UTR),257bp的3′非翻译区,和1134bp的开放阅读框(open reading frame,ORF)组成。阅读框共编码377个氨基酸,推算的分子量约为41.9ku,理论等电点为5.3。三角帆蚌β-actin氨基酸序列中Met178,Ser305,Ser321,Pro325,Val331,Pro346等6个氨基酸残基具有特异性,此外还发现3个特殊的氨基酸残基位点以及2个软体动物特有的氨基酸残基。三角帆蚌β-actin氨基酸序列与软体动物、节肢动物、脊椎动物的相似性高达98%～99%。NJ法系统进化分析显示三角帆蚌首先与软体动物聚在一起,然后与节肢动物聚在一起,再依次与鱼类、两栖类、哺乳类聚在一起。RT-PCR显示β-actin基因在外套膜、血液、肝、肾、胃、肠、鳃、斧足共8个组织的表达基本一致,具有良好的稳定性。

缢蛏ScHsc70 cDNA的分子特性和表达分析

从缢蛏(Sinonovacula constricta Lamarck)cDNA文库中筛选出一条热休克蛋白70(Heat shock protein 70,HSP70)同源序列,采用EST扩增和5′RACE(rapid amplification of cDNA ends,RACE)扩增方法获得全长cDNA序列,共2 335 bp,包括76 bp的5′非翻译区和309 bp的3′非翻译区,以及1 950 bp的开放阅读框。阅读框共编码649个氨基酸,推算的分子量约为70.89 kD,理论等电点为5.28。氨基酸序列分析结果表明,该基因的氨基酸序列含有HSP70家族的3个签名序列,2个糖基化位点,1个ATP-GTP结合位点,且C末端具有GGXP四肽重复序列以及细胞质特异性调控基序EEVD。该基因是组成型HSC70(Heat shock cognate 70)亚家族基因成员,被命名为ScHsc70。基于氨基酸序列的双壳贝类聚类分析表明,缢蛏与南极帽贝(Laternula elliptica)、文蛤(Meretrix meretrix)的亲缘关系最近。荧光定量表达分析显示,ScHsc70 mRNA在缢蛏水管、鳃、斧足、外套膜、肝和性腺等组织中以不同水平存在,其中在外套膜中的表达量最低,而在水管和肝中的表达量最高。经副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)和副鳗弧菌(V.anguillarum)诱导后,ScHsc70 mRNA在缢蛏肝中的水平呈现先升高后下降的变化趋势,且分别在感染后的第20小时和第30小时达到最高。结果提示,缢蛏ScHsc70基因可能参与了对细菌感染的防御反应。

褶纹冠蚌线粒体基因组全序列分析

采用LA-PCR(Long amplification polymerase chain reaction)扩增方法首次获得褶纹冠蚌(Cristariaplicata)线粒体基因组全序列。分析表明:序列全长15712bp,包括13个蛋白质基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和26个长度为2～328bp的非编码区。A、T、C、G碱基组成分别为36.54%、27.22%、23.22%、13.02%。大部分基因在L链编码,其中ND3～ND5、ND4L、COI～COIII、ATP6、ATP8、tRNAAsp和tRNAHis在H链编码。基因排列与同科的射线佩饰真珠蚌(Lampsilis ornata)一致,与三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)在COII和12SrRNA之间存在差异。13个蛋白质基因具有I(AUU、AUC)、V(GUG)、M(AUA、AUG)3种起始密码子,除ND2终止密码子为不完整的T,其余基因均为典型的UAA或UAG。22个tRNA中,除tRNAThr、tRNALys、tRNASer(UCN)、tRNAAsp、tRNAArg、tRNATyr和tRNAMet之外,其他15个tRNA都具有典型三叶草结构。与其他淡水双壳贝类一样,褶纹冠蚌具有ATP8基因,该基因可能与细胞质的渗透压平衡有关。

三角帆蚌GPX基因cDNA全序列的克隆及其编码蛋白的结构分析

根据本实验室构建的三角帆蚌cDNA文库中已标注的EST序列,利用cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)基因cDNA全序列。序列分析表明,该基因cDNA序列全长1286bp,包括5′端非翻译区(Untranslated Region)39bp、3′端非翻译区659bp和开放阅读框(Open reading frame,ORF)588bp,共编码195个氨基酸,分子量约为22.2kDa,理论等电点为8.44,属于含硒类GPX。该氨基酸序列具有GPX所有亚型中均高度保守的3个环状结构,对酶的三级结构起稳定作用。在线分析结果表明:GPX的氨基酸序列不存在明显的疏水区,也不存在信号肽序列。氨基酸相似性对比结果显示,三角帆蚌GPX氨基酸序列与脊椎动物GPX-2及GPX-1的序列相似度较高,为73.1%-80.8%,与其他型GPX相似度较小,相似度低于60%。构建的系统进化树显示三角帆蚌GPX与其他几种鱼类GPX聚为一类,与其他已发表的几种软体动物GPX相距较远,推测本实验克隆的三角帆蚌GPX基因和已发表的软体动物不属于同一种GPX类型。

三角帆蚌金属硫蛋白基因的克隆及序列分析

采用RACE技术,获得了三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)金属硫蛋白基因的全长cDNA序列。该序列全长467 bp,由长92 bp的5′UTR(untranslated region),159 bp的3′UTR,和216 bp的开放阅读框(openreadingframe,ORF)组成。共编码71个氨基酸,分子量大约为7.1 ku,理论等电点为7.24。该蛋白序列中半胱氨酸含量最丰富(29.6%),其次是甘氨酸(14.1%),存在软体动物金属硫蛋白的特征序列CKCXXXCXCX,且C-末端的氨基酸序列也符合软体动物金属硫蛋白标签序列C-X-C-X(3)-C-T-G-X(3)-C-X-C-X(3)-C-X-C-K。蛋白序列特征分析表明,该序列与其他贝类的金属硫蛋白基因具有很高的相似性,具备金属硫蛋白的典型特征,是金属硫蛋白家族的成员。

缢蛏β-ACTIN1基因的分子特性及其表达分析

为研究缢蛏功能基因的表达调控,利用SMART cDNA文库构建试剂盒成功构建了缢蛏肝脏组织的标准化cDNA文库。对随机选取的5 679个克隆进行随机测序,比对、筛选出2条β-actin同源序列,对其中一条EST序列两端进行扩增、测序,然后进行5′RACE(rapidamplification of cDNA ends,RACE)扩增、测序,拼接得到全长cDNA序列,命名为β-ACTIN 1。该序列全长为1 552 bp,包括73 bp的5′非翻译区和348 bp的3′非翻译区,以及1 131 bp的开放阅读框。阅读框共编码376个氨基酸,推算分子量约为41.95 ku,理论等电点为5.23。与其他7种软体动物的氨基酸序列进行比对发现,β-ACTIN1基因的氨基酸序列中Ile179、G lu229、Ser232、Pro236、Ile248、Asn272、Cys273、Val283、Ser320、Ser325、Val330、Pro339等12个氨基酸残基具有特异性;同时发现缢蛏β-ACTIN 1氨基酸序列与其他软体动物的相似性高达97%以上。系统进化分析显示,缢蛏首先与软体动物聚在一起,然后与节肢动物聚在一起,再依次与鱼类、两栖类、哺乳类聚在一起。荧光定量PCR检测结果显示,β-ACTIN1基因在缢蛏各组织中的表达及鳗弧菌诱导后的表达均不稳定,不适合作为内参基因。

三角帆蚌GPX基因结构特征及抗性相关SNP的筛选

根据三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)基因cDNA序列,通过PCR和基因组步移法,从三角帆蚌基因组DNA中扩增出GPX基因全长及其5′调控区。序列分析表明,该基因序列全长6 708 bp,含有2个外显子,1个内含子。5′调控区为992 bp,含有启动子的核心序列TATA盒以及其他一些转录调控元件,如AP1、C/EBP、CdxA。2个外显子长度分别为273 bp和991 bp,内含子长度为4 491 bp。通过直接测序法在三角帆蚌抗性群体和易感群体中筛选GPX基因的SNPs,并研究这些多态性位点与抗逆性状的相关性。共获得了16个SNP位点,其中启动子区的A-99G位点、A-86C位点、A-49C位点,内含子区的A2841T位点、C2847T位点、G3146C位点、A3150G位点以及G4645T位点共8个SNP位点的基因型频率和等位基因频率在抗性和易感群体中均存在显著性差异(P<0.05)。连锁不平衡分析结果显示GPX基因A-86C位点、A-49C位点、C2847T位点、A3150G位点与G4645T位点之间,以及A2841T位点与G3146C位点之间均存在强连锁不平衡。同时单倍型分析发现,在抗性群体中单倍型分别为ACTGT和TG的个体出现的频率显著高于易感群体中出现的频率。这些结果表明,GPX基因的部分SNPs可作为三角帆蚌抗病辅助育种的候选分子标记。

三角帆蚌钙网蛋白基因cDNA的分子特征与表达分析

为研究淡水珍珠形成相关基因及调控机理,以三角帆蚌为研究对象,借助cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得了三角帆蚌的钙网蛋白基因(calreticulin,HcCRT)cDNA序列,该序列长1 437 bp,包含231 bp的5'非编码区(untranslated region,UTR)和615 bp 3'UTR以及591 bp的开放阅读框(ORF),共编码196个氨基酸残基,包含一段由21个氨基酸组成的信号肽和一段由175个氨基酸的成熟肽,分子量约为22.4 ku,理论等电点5.01。氨基酸序列分析表明,该序列不存在跨膜结构,疏水性分析显示该蛋白整体为亲水性蛋白。氨基酸列比对分析显示,HcCRT具有保守的钙网蛋白家族结构,具有2个保守的钙网蛋白家族标签序列:KHEQNIDCGGGYLKVF和IMFGPDICG,与其他已知物种的CRT具有较高保守性,其中与斑马鱼的相似度为77%,与长牡蛎和马氏珠母贝的相似度为70%。对三角帆蚌HcCRT蛋白序列的二级结构和三级结构进行预测分析,显示该蛋白同时含螺旋和折叠。实时荧光定量PCR分析结果显示,HcCRT在外套膜、血液、鳃、斧足、肝脏、肾脏、肠和闭壳肌等8个组织中均有表达,其中在外套膜中表达量最高,血液次之,在其他组织的表达量极少。初步推测HcCRT参与了三角帆蚌珍珠形成的生物矿化过程。

三角帆蚌HcCUBDC基因cDNA的全长克隆与表达分析

为寻找珍珠层颜色形成相关基因,以转录组文库中标注的序列为模板,利用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)方法,获得了三角帆蚌HcCUBDC基因的全长cDNA序列,共5 158 bp,开放阅读框(ORF)1 920 bp,编码639个氨基酸,5'端非编码区576 bp,3'端非编码区2 662 bp,Gen Bank登录号为KP067952。生物信息学分析表明,三角帆蚌HcCUBDC蛋白含有一个由19个氨基酸组成的信号肽和4个CUB结构域,但未能比对上已知的蛋白。经荧光定量PCR检测,HcCUBDC基因在紫色和白色蚌前端缘膜、后端缘膜、中央膜、鳃、斧足、肝胰腺、肠和肾8个组织中均有表达,并且都是肝胰腺中表达量最低。在紫色蚌中,后端缘膜表达量极显著高于前端缘膜;在白色蚌中,前端和后端缘膜之间表达差异不显著。HcCUBDC基因在紫色蚌后端缘膜中的表达量极显著高于白色蚌,在紫色和白色蚌前端缘膜中的表达量差异不显著。外套膜原位杂交结果显示,HcCUBDC基因主要在缘膜外上皮细胞中表达。研究表明,HcCUBDC基因在三角帆蚌贝壳珍珠层颜色形成中发挥作用,可为进一步深入研究该基因在珍珠颜色形成过程中的功能及其调控机理提供基础资料。

草鱼C1qC基因的克隆及表达分析

为了研究C1qC基因在草鱼(Ctenopharyngodon idella)免疫过程中所起的作用,利用RT-PCR和RACE方法克隆获得了C1qC基因cDNA全长序列,经序列分析表明,所克隆的C1qC cDNA全长为916 bp,包括开放阅读框(open reading frame,ORF)735 bp,5′端非编码区(untranslated region,UTR)89 bp和3′端非编码区(UTR)92 bp。735 bp的ORF共编码244个氨基酸,相对分子量为26 162.5 U。同源性分析表明,草鱼与斑马鱼(Danio rerio)的相似度最高,达到71%。经草鱼呼肠孤病毒(grass carp reovirus,GCRV)诱导后,草鱼C1qC基因在鳃、皮肤、肌肉、肝、中肾、心脏、头肾等组织中的mRNA表达水平均显著上调。在草鱼胚胎发育的各个阶段都能检测到C1qC mRNA的表达,说明该基因可能在草鱼胚胎和鱼苗的免疫反应和早期发育中起重要作用。本研究将为今后在草鱼免疫功能方面深入研究C1qC基因提供基础资料。

乌鳢和斑鳢微卫星制备及其对自交与杂交F1代的初步鉴定

通过磁珠富集法分离了乌鳢(Channa argus)和斑鳢(C.maculate)的微卫星DNA序列,根据这些微卫星DNA序列的两翼序列,采用Primer 3.0或Primer 5.0软件设计出乌鳢与斑鳢的微卫星引物各31对。用62对微卫星引物对乌鳢和斑鳢自交与杂交F1代的4个组合进行扩增,10对引物无扩增产物,其余52对引物中,均能在4个组合的鱼中扩增出条带的引物有49对。位点CHA16在乌鳢中呈多态,在斑鳢中呈单态;位点CHM23在乌鳢中呈单态,在斑鳢中呈现多态;另外,位点CHM24在乌鳢中呈单态,在斑鳢中没有扩增出条带。检测到乌鳢和斑鳢的差异位点22个,其中18个均可单独有效鉴定出F1子代的乌鳢、斑鳢及包括正交和反交在内的杂交鳢,其余4个位点也可以通过组合鉴定出F1子代的乌鳢、斑鳢及杂交鳢。但是,杂交鳢中正交组合和反交组合不能通过本研究开发的微卫星鉴别。

我国沿海缢蛏群体遗传结构的mtDNA-COⅠ分析

采集了我国沿海共计9个缢蛏(Sinonovacula constricta)地理群体的197个样本,分别是北部组群的3个群体:辽宁省庄河群体(ZH),天津市汉沽群体(HG),山东省海阳群体(HY);中部组群的3个群体:江苏省盐城群体(YC),上海市崇明县东滩群体(DT)和堡镇群体(BZ);以及南部组群的3个群体:浙江省宁波群体(NB),浙江省台州群体(TZ)以及福建省宁德群体(ND)。利用线粒体COⅠ标记分析了9个群体的遗传多样性和遗传分化。结果表明,在共计197个个体中检测到125个单倍型和96个变异位点,核苷酸多样性指数位于2.1764～7.4970之间,其中中部组群的群体遗传多样性指数最高。AMOVA分析结果显示,组间遗传变异量占总变异的80.27%,18.74%来自于群体内,只有0.99%来自于组内群体间。群体间遗传分化系数位于0.0219～0.8706之间,不同群体间具有一定的遗传分化,尤其是中部群体与其他群体间遗传分化值达到了0.8以上,为极高度分化。遗传距离和聚类结果显示,北部3群体和南部3群体首先聚在一起,之后与中部3群体聚类。

缢蛏铁蛋白基因的分子特性及其表达分析

从缢蛏(Sinonovacula constricta)cDNA文库中筛选出一条铁蛋白同源序列,直接扩增质粒获得全长cDNA序列,共1 106 bp,包括128 bp的5'非翻译区和309 bp的3'非翻译区,以及669 bp的开放阅读框。阅读框共编码222个氨基酸,N端含有17个氨基酸的信号肽序列,推算的分子量约为25.47 ku,理论等电点为5.48。氨基酸序列分析结果表明,该基因含有保守的铁氧化酶活性中心的7个氨基酸残基,但是不具有糖基化位点(NQS)和5'非编码区铁蛋白的铁反应元件(iron response element,IRE),属于H型铁蛋白基因,该基因被命名为ScFERs。系统进化显示,基本上同一个物种的不同亚型铁蛋白首先聚在一起,然后和其他物种的铁蛋白聚在一起。缢蛏ScFERs首先与日本花棘石鳖(Liolophura japonica)LjFERs聚在一起,然后与缢蛏另一种ScFER以及文蛤(Meretrix meretrix)MmFERs聚在一起。荧光定量PCR检测结果显示ScFERs基因在肝胰腺中高度表达,肝胰腺与其它组织间的表达量存在着极显著差异。经鳗弧菌(Vibrioanguillarum)和副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)诱导后,ScFERs基因表达水平呈显著上调。为进一步研究缢蛏铁蛋白基因的结构和功能奠定了基础。