hairy和hedgehog在单环刺蜢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。     

单环刺螠生殖腺的发生及雌体的生殖周期

采用组织学方法观察单环刺螠(Urechis unicinctus)生殖腺的发生、卵巢的结构及其年周期变化.结果显示:3.5cm幼螠中,原始生殖细胞迁至后肠管壁外的结缔组织膜处,并数个集群与该处的体细胞共同构成性腺原基;至4 cm幼螠,性腺初具雏形;随着个体的生长和成熟,构成卵巢的细胞不断增殖,于虫体尾部后肠腹侧形成长条形膜状的卵巢,外周为卵原细胞,中央为结缔组织,其两端分别与后肠管壁外侧和体壁内侧相连.根据卵巢的组织学和体腔液中雌性生殖细胞的细胞学特征,单环刺螠的卵巢发育可划分为增殖期、生长期、成熟期、排放期和休止期5个时期.单环刺螠生殖腺为低等的定型类型,其卵巢成熟期较生殖期早半个月.     

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1 871 bp和2 906 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。     

久效磷对单环刺螠体内几种酶活性影响的初步研究

运用冰冻切片技术和酶组织化学的方法研究了长期暴露于不同质量浓度久效磷(0,50,100,150ng/L)下的单环刺螠(Urechisunicinctus)体内的乙酰胆碱酯酶(AChE)、细胞色素C氧化酶(CCO)、碱性磷酸酶(AKP)的活性变化。实验表明,AChE在单环刺螠的体壁上呈现出较强的酶活性,活性位点处为红棕色的颗粒沉淀、并随久效磷胁迫浓度的提高显色越来越深;消化道切片上基本上没有AChE的活性。CCO在单环刺螠的体壁及肠道上都呈现出较强的酶活性,活性位点显示为棕色;肠道上,不同质量浓度组由低到高其CCO活性位点依次增多、显色也依次加深。低质量浓度久效磷(<150ng/L)胁迫对单环刺螠体内的AKP活性没有明显的影响。     

单环刺螠染色体核型分析

染色体是细胞遗传学的研究基础,为了补充螠虫动物的核型资料,为单环刺螠(Urechis unicintus)的遗传育种和进化分类研究提供基础,以单环刺螠胚胎、幼体及成体体腔细胞、呼吸肠等为材料,经植物血球凝集素(PHA)和秋水仙素处理后,采用低渗和滴片常规方法制备染色体标本,对单环刺螠染色体数目和核型进行了研究。结果表明:单环刺螠成体经0.4 g/L秋水仙素浸泡12 h后,取体腔细胞,经0.075 mol/L KCl低渗45 min,采用热滴片法制片效果最佳。单环刺螠染色体数目为2N=146,核型公式为2N=58M+26SM+20ST+42T,染色体臂数NF=250,未发现异形性染色体和随体。     

基于线粒体COI序列莱州湾单环刺螠遗传多样性分析

为系统地了解莱州湾单环刺螠(Urechis unicinctus)遗传多样性,作者基于线粒体COI序列利用基因测序技术研究了莱州湾3个单环刺螠不同群体的遗传多样性。实验结果显示,84个莱州湾单环刺螠样本有变异位点数125个,其中包括43个单一变异位点,82个简约信息位点;48个单倍型,单倍型多样性0.977;核苷酸多样性指数0.01048;平均核苷酸差异数量13.725;莱州湾单环刺螠遗传多样性水平较高;个体聚类并没有体现出和地理位置相关。     

单环刺螠呼吸肠JNK通路对硫化物的应激反应

JNK通路是MAPK信号通路的子通路之一,参与生物体的多种应激反应。本研究分析了单环刺螠JNK分子的特征,并对50和150μmol/L硫化物应激下单环刺螠呼吸肠中JNK的反应进行了研究。单环刺螠JNKcDNA全长2 102bp,编码403个氨基酸,推导的氨基酸序列具有JNK家族的典型特征。Western blot(蛋白免疫印迹)检测显示,单环刺螠呼吸肠中JNK总蛋白数量在硫化物暴露期间未见明显的变化;当单环刺螠暴露于硫化物环境中时,其呼吸肠细胞中磷酸化JNK的含量呈现显著性地持续升高趋势,其起始显著升高发生在单环刺螠暴露0.5h,随着暴露时间的延长,磷酸化JNK的含量持续升高,并在150μmol/L硫化物暴露48h时其含量增至最高,为对照组的10.2倍;此外,暴露于50μmol/L硫化物中的单环刺螠呼吸肠磷酸化JNK含量普遍低于150μmol/L硫化物相同暴露时间的磷酸化JNK的含量。研究结果表明,单环刺螠JNK基因拥有进化保守性,且JNK信号通路在单环刺螠呼吸肠应对硫化物中发挥作用。     

单环刺螠耐硫机制研究进展

本文概述了硫化物的生理毒性,包括对生物体的有氧呼吸毒性,神经毒性,线粒体毒性,核酸和蛋白质毒性。总结了单环刺螠在硫化物胁迫下存在的应对机制,包括体壁分泌粘液,细胞凋亡过程中某些酶活性的升高和凋亡通路的放大;体内氧化酶活性的改变;体腔液某些成分含量及细胞器结构的变化,线粒体内相关酶系的氧化以及RNA、DNA结构和含量的变化等。     

单环刺螠GATA B2的基因克隆及表达分析

GATA家族是经典的转录因子家族,因其能特异性的与核苷酸序列T/A(GATA)A/G结合而得名。前期研究在单环刺螠(Urechis unicinctus)中筛选到GATA家族成员GATA B2与硫代谢关键酶硫醌氧化还原酶(Sulfide quinone oxidoreductase,sqr)启动子高转录活性区相互作用。为了进一步研究其是否参与硫化物代谢过程,本文鉴定了单环刺螠GATA B2基因(UuGATA B2),并分析其在成体各组织和硫化物暴露后的表达特征。结果显示:单环刺螠GATA B2的ORF全长为1788 bp,编码585个氨基酸;该氨基酸序列包含2个GATA家族保守的锌指结构域;系统进化分析显示UuGATA B2先与小头虫的GATA B2聚类,再与其它GATA4/5/6亚家族成员聚类。随后制备UuGATA B2多克隆抗体,利用Western blotting检测其在单环刺螠成体不同组织中的表达水平,结果显示其在体壁中的蛋白表达水平最高,中肠次之,后肠和肛门囊表达量较低,体腔液最低。由于sqr在硫化物暴露后的后肠中表达量最高,进一步对单环刺螠暴露在150μmol/L硫化物环境时后肠中UuGATA B2的表达进行了检测,发现其显著的响应硫化物胁迫,并在暴露12 h时含量达到最高,是对照组的2.32倍,表明UuGATA B2参与了单环刺螠硫化物应激过程。本文首次报道了GATA B2在硫化物应激中的表达特征,为后续深入探讨GATA家族在硫化物应激中的作用提供了基础数据。     

单环刺螠线粒体基因组全序列的获得——长PCR 结合鸟枪法测序

由于具有单基因所不可比拟的优势,线粒体基因组现已成为后生动物种群遗传和分子系统发育研究中一个重要的信息来源。本研究选取螠虫动物的代表物种——单环刺螠(Urechis unicinctus),详细阐述了利用长PCR方法扩增其线粒体DNA,获得约15 kb的扩增产物,进而构建shotgun文库,最终成功获得单环刺螠线粒体基因组全序列的流程。本实验流程样品需求量少、设备要求低、简便快捷。     

单环刺螠呼吸肠中Caspase-3对硫化物应激的表达特征

Caspase-3是细胞凋亡过程中的关键执行蛋白。本文采用RACE技术克隆了单环刺螠Caspase-3cDNA序列,其全长为1616bp,开放阅读框长759bp,编码252个氨基酸,其中含有Caspase家族保守的结构域(QACRG)和Caspase-3两个特异的切割位点(D96-L97、D135-S136)。体外原核诱导表达获得Caspase-3重组蛋白并制备其多克隆抗体。免疫印迹(Western Blot)检测结果显示,单环刺螠暴露在50μmol/L硫化物环境中,其呼吸肠Caspase-3蛋白含量未见显著变化;而当单环刺螠暴露在150μmol/L硫化物环境中时,其呼吸肠中Caspase-3蛋白的含量于暴露后24h显著提高,暴露72h其含量是同时间对照组的1.8倍。表明低浓度的硫化物对单环刺螠呼吸肠细胞的存活没有明显影响,而高浓度硫化物的长期暴露可能对单环刺螠呼吸肠细胞产生一定程度的致死影响。     

铜离子对单环刺螠的毒性及对体壁抗氧化酶活性的影响

本文研究了重金属Cu2+对单环刺螠毒性效应。通过急性毒性试验,确定了Cu2+对单环刺螠24h、48h、72h及96h的半致死浓度,并计算得到其安全浓度为0.0675mg/L,高于渔业水质。通过酶活测定,发现Cu2+对单环刺螠抗氧化酶活性有影响。实验结果表明当暴露于0.25mg/L及0.50mg/L浓度的Cu2+中,24h时,单环刺螠体壁SOD、GPx活性显著提高(P<0.05);之后,随着暴露时间的增长,SOD、GPx、CAT三种酶活性均有所下降,除SOD外,其余两种酶活性均低于对照组,其中0.50mg/L组96h时CAT的活性显著低于对照组(P<0.05),说明Cu2+抑制了GPx及CAT的活性,并导致了虫体的死亡。     

单环刺螠中肠和后肠交替氧化酶对硫化物的应激反应

外源性硫化物可通过抑制或阻断线粒体电子传递经典途径而对生物体产生损伤甚至致死,交替氧化酶(Alternative Oxidase,AOX)是线粒体硫化物氧化电子传递分支途径中的1个关键酶。为了研究硫化物环境中单环刺螠的生存对策,本文利用间接竞争性ELISA和酶活性分析等技术检测了单环刺螠在硫化物应激前后中肠和后肠中AOX的蛋白含量以及活性的变化。结果显示:在未处理的单环刺螠中,后肠的AOX蛋白含量和酶活性均高于中肠。当单环刺螠暴露在硫化物(50和150μmol·L-1)环境中时,2个器官的AOX含量和酶活性水平均随着硫化物浓度的提高和暴露时间的延长而提高,并且150μmol·L-1硫化物处理组的单环刺螠2个器官AOX蛋白含量和酶活性普遍高于相同处理时间下的50μmol·L-1组。结合已报道的单环刺螠硫化物应激下细胞色素c氧化酶活性的变化,提出单环刺螠体内存在线粒体电子传递分支途径;提高组织线粒体中AOX活性是其应对环境硫化物毒性的对策之一。     

一株单环刺螠致病弧菌的分离鉴定、生长特性研究及药敏分析

对患病的单环刺螠幼体3 000～4 000只/kg肠道内病原菌进行分离鉴定、生长特性研究及药敏分析,为人工养殖单环刺螠幼体过程中出现的疾病提供治疗依据。对患病幼体肠道内的病原菌进行分离纯化、生理生化鉴定、16S rRNA基因序列分析、人工回接感染试验、生长曲线测定、最适生长温度、pH、盐度的探究;采用K-B纸片扩散法对米诺环素、庆大霉素、卡那霉素、头孢唑林、四环素中度敏感,对阿奇霉素、新霉素、万古霉素、利福平、红霉素、克林霉素、阿莫西林进行药敏试验;并对抑菌效果最好的药品进行安全性检测。分离纯化后经生理生化鉴定获得一种弧菌命名为菌株SX-1,16S rRNA基因序列分析极有可能为新喀里多尼亚弧菌(Vibrioneocaledonicus),人工回接感染试验表明SX-1是单环刺螠幼体从沙底钻出,活动能力减弱,体表变红症状的致病菌,生长特性研究表明其最适生长温度、pH、盐度分别为30℃, 6.0, 35;药敏试验结果表明, SX-1对氯霉素、羧苄西林、氧氟沙星、头孢曲松高度敏感,安全性检测实验表明,氧氟沙星抑菌治疗效果明显,并对单环刺螠无伤害。从单环刺螠肠道内分离获得了一种极有可能为新喀里多尼亚弧菌(Vibrio neocaledonicus)的致病菌SX-1。对于感染该种弧菌的单环刺螠,氧氟沙星抑菌治疗效果明显,并对单环刺螠无伤害。我们的实验结果对于预防并治疗人工养殖过程中单环刺螠患病提供理论依据和治疗模式,因而具有实际指导意义。     

pH值对单环刺螠呼吸排泄的影响

为研究pH值对单环刺螠(Urechis unicinctus)呼吸排泄的影响,采用静水密封法,研究了不同pH值(5、6、7、8、9)对体质量5.65±1.06g单环刺螠耗氧率、排氨率、能量代谢率、O/N值的影响.结果表明,pH值对单环刺螠耗氧率、排氨率、能量代谢率、O/N值均有显著影响(p0.05).单环刺螠耗氧率随pH值的升高而增大,pH值为8时达到最大值,之后随pH值的升高而减小.单环刺螠耗氧率与pH值之间的拟合方程为:OR=-2.977X2+55.188X-176.380,R2=0.937.单环刺螠排氨率的变化与耗氧率相似,在pH值为7时排氨率达到最大值;pH值为9时排氨率最小,与pH值为8的组差异不显著(p0.05).排氨率与pH值之间的拟合方程为:NR=-0.350X2+4.442X-6.822,R2=0.724.单环刺螠能量代谢率、O/N值均随pH值的升高呈先增大后减小的趋势,拟合方程分别为:M=-0.040X2+0.424X-0.044,R2=0.937;A=0.053X2+1.879X-7.470,R2=0.901.pH值为8的环境中,单环刺螠体内蛋白质代谢水平最低,有利于蛋白质的积累.研究表明,单环刺螠在一定pH值范围内可以通过调整生理代谢水平适应水体pH值,其适宜生活在弱碱性水中,生存最适pH值为8.     

单环刺螠硫醌氧化还原酶相互作用蛋白质的筛选

硫化物是沿海水域中常见的有害物质,对于多数生物来讲,其在微摩尔级水平便可导致生物体中毒。硫醌氧化还原酶(SQR)是一种谷胱甘肽还原酶家族的膜结合黄素蛋白,为硫化物氧化解毒的一种关键酶。本研究以体外原核表达并复性的单环刺螠SQR为材料,采用His-pulldown技术和SDS-PAGE分析,从单环刺螠体壁细胞裂解液中筛选出两个可能与SQR结合的蛋白质,分子质量分别为40 ku和60 ku。通过毛细管液相色谱-离子肼质谱分析,初步判断其为细胞色素P450(cytochrome P450)和腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter),并初步探讨了其可能的功能。     

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(P0.05),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(P0.05),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。     

单环刺螠硫醌氧化还原酶间接竞争ELISA检测方法的建立

硫醌氧化还原酶(Sulfide:quinone oxidoreductase,SQR),是线粒体硫化物代谢的关键酶。本研究以生活在潮间带下区及潮下带中的底栖生物—单环刺螠SQR重组蛋白为材料,建立了单环刺螠SQR间接竞争ELISA检测方法,为定量分析SQR蛋白水平表达奠定了基础。将SQR重组蛋白免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体,检测效价高达1:64 000。采用免疫印迹实验,将该抗体与重组蛋白和体壁总蛋白杂交,均得到了单一的条带,表明该抗体特异性好。优化SQR间接竞争ELISA检测条件,得出最佳的抗原包被浓度为250ng/mL,一抗浓度为1∶20 000,二抗浓度为1∶12 000,此条件下建立的标准曲线检测范围为2.5～1 000ng/mL。精确度检测结果显示,批内差异在0.42%～7.27%、批间差异在2.58%～7.78%范围内,表明该条件下精确度具有良好的准确性和重复性。以上结果表明,已成功建立单环刺螠SQR间接竞争ELISA检测方法。     

单环刺螠(Urechis unicinctus)微卫星标记开发及5个地理种群遗传结构分析

采用高通量测序法从单环刺螠基因组中开发微卫星标记,并通过一个秦皇岛单环刺螠野生群体对其进行多态性评价,利用获得的多态性引物对秦皇岛、烟台、潍坊、青岛、大连5个不同海区的野生单环刺螠群体进行了遗传多样性及遗传结构分析。结果表明:本实验设计的50个微卫星标记能稳定扩增的有38个,其中22个微卫星位点在5个群体中均表现为高多态性,等位基因数(Na)介于24—44之间,多态信息含量(PIC)介于0.921—0.967之间。5个群体总的平均有效等位基因数(N_e)范围为6.629—8.850,平均观测杂合度(Ho)和平均期望杂合度(He)范围分别为0.790—0.912、0.851—0.896,大连群体的杂合度最大(H_e=0.8962),潍坊群体的最小(H_e=0.8510),其中有12个微卫星位点在不同群体中出现显著偏离Hardy-Weinberg平衡的现象。平均遗传分化指数(FST)表明,群体分化水平处于中等分化水平(FST值为0.0880—0.1136);聚类分析显示烟台群体先与青岛群体聚为一支,再与秦皇岛群体聚类,然后跟潍坊群体聚为一支,大连群体单独聚为一支;遗传距离模式(IBD)显示单环刺螠群体的地理距离与遗传距离间不存在显著的线性关系。本研究开发的22对微卫星标记可以用于单环刺螠遗传结构分析研究,为下一步单环刺螠种质资源保护和人工繁育提供参考依据。