三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)胞内氯离子通道蛋白基因克隆及其表达分析

本研究克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)胞内氯离子通道蛋白基因,命名为Pt CLIC。该基因c DNA全长2000bp,5’和3’非编码区(UTR)长分别为76bp和1162bp,开放阅读框长762bp,推测编码253个氨基酸,预测分子量为29.2k Da,理论等电点为5.93。生物信息学分析表明,Pt CLIC基因中未发现跨膜结构域,属于不稳定蛋白;同源性分析表明,Pt CLIC基因编码的氨基酸序列与蚤状溞(Daphnia pulex)CLIC基因的同源性高达83%;系统进化分析表明,三疣梭子蟹与拟穴青蟹首先聚为一支;实时荧光定量RT-PCR分析表明,Pt CLIC基因在选取的所有组织中均有表达,在肝胰腺中的相对表达量最高,且显著高于其它组织(P0.05)。低盐度胁迫显著改变了Pt CLIC基因在三疣梭子蟹鳃和肝胰腺中的表达模式,整体呈先上调后下调的趋势,并发现该基因在低盐耐受和低盐敏感家系中的表达规律差异显著。研究结果表明Pt CLIC基因在三疣梭子蟹渗透压调节中发挥重要作用,可辅助三疣梭子蟹耐低盐品系的选育。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)CYP2基因的cDNA克隆及表达分析

通过RT-PCR及Smart?TM Race技术,首次克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)CYP2基因cDNA全长序列。该基因cDNA全长1662bp,编码一个由492个氨基酸组成的多肽,预测理论等电点为6.348,分子量大小为56.68kD。氨基酸序列中含有CYP基因家族所特有的K螺旋保守序列(ExxR)和血红素结合区(FxxGxxxCxG)。经氨基酸序列比对及系统进化树分析发现,与岸蟹(Carcinus maenas)的同源性最高,达到75%。实时荧光定量PCR结果表明,CYP2基因在肝胰腺、鳃、肌肉、血淋巴、心脏和眼柄中均有分布,在肝胰腺中表达量最高。肌肉注射磺胺嘧啶后,三疣梭子蟹高、中、低三剂量组CYP2基因表达较对照组都有上调,并具有时间差异性,低剂量组表达量逐渐降低,趋于对照组,中剂量组和高剂量组表达量先升高后降低,6h后同一时间点,均是高剂量组表达最高,低剂量组最低。表明磺胺嘧啶可诱导三疣梭子蟹CYP2基因,CYP2基因可能参与三疣梭子蟹的药物代谢反应。     

三疣梭子蟹几丁质酶基因(PtCht6)的克隆及其在免疫中的功能分析

几丁质酶(chitinase)在甲壳动物的蜕皮、消化和免疫等很多生物学过程中发挥重要功能,为深入探讨几丁质酶的免疫防御机制,本实验利用RACE技术克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)PtCht6基因。该基因cDNA全长2736bp,开放阅读框(ORF)2103bp,编码700个氨基酸,具有几丁质酶GH18家族典型特征。利用实时荧光定量技术分析PtCht6在三疣梭子蟹不同组织、不同蜕皮阶段、不同病原感染以及低盐胁迫(11)下的表达特征,结果显示:PtCht6在各组织中均有表达且在肝胰腺中的表达量最高;在不同蜕皮时期的肝胰腺中,其表达量由蜕皮后期(A/B)、蜕皮间期(C)、蜕皮前期(D)依次递减(P0.05);人工感染WSSV和副溶血弧菌后.PtCht6的表达量在肝胰腺中分别于12h、72h达到最大值,在血细胞中均于12h达到最大值,且相较于对照组,整体显著上调表达(P0.05);低盐胁迫能够显著抑制该基因的表达,最高抑制73倍(P0.05)。同时发现,低盐环境下感染WSSV后,该基因达到峰值的时间明显延迟(至少延迟12h.P0.05)。该研究结果预示PtCht6作为免疫因子参与三疣梭子蟹的病原防御,且低盐胁迫在一定程度上抑制了该基因的免疫功能。     

三疣梭子蟹ftz-f1 基因的克隆及相关核受体基因在蜕皮中的功能分析

采用RACE 技术克隆三疣梭子蟹核受体fzt-f1 基因, 全长cDNA 序列1763bp.该基因3'和 5'非编码区分别为1034bp 和141bp, 开放阅读框为588bp, 推测编码195 个氨基酸, 预测分子量为 22.8kDa, 理论等电点为6.35, 命名为PTNHr 基因。同源性和系统进化分析表明, 三疣梭子蟹fzt-f1 基因与刀额新对虾同源性高达75.4%, 并且与刀额新对虾聚为一支。对核受体基因fzt-f1、EcR 和RXR 在蜕皮周期中的表达情况进行实时荧光定量PCR 分析, 结果表明, 三个核受体基因在不同蜕皮时期, 均出现表达差异, 说明这三个基因都参与蜕皮调控过程。其中, fzt-f1 和RXR 基因在不同蜕皮时期的 表达模式上出现相反的表达特征, 预测这两个基因存在相互抑制的调节关系。EcR 和RXR 基因在不 同蜕皮时期的表达模式上出现部分相似的表达特征。     

三疣梭子蟹PtToll6基因克隆及其在免疫中的功能研究

克隆了三疣梭子蟹TLR家族的一个新基因,将其命名为PtToll6。该基因全长为4 034 bp,预测分子量为109.078 kDa,理论等电点为6.06,共编码977个氨基酸。SMART预测显示, PtToll6具有Toll样受体典型的结构域,包括前端的序列区(LRR)、跨膜区(TM)和胞内(TIR)区,进化树分析表明其与同属节肢动物门的果蝇Dmtoll9聚为一支。组织表达分布结果显示,PtToll6在肝胰腺中特异性地高表达,其次表达于肠道,在鳃中的表达量最低。采用3种PAMPs进行注射刺激,发现PtToll6对脂多糖的响应最为强烈,在感染48 h后的表达量为对照组的上千倍,推测其可能为PtToll6基因主要识别的病原相关分子模式。PtToll6在人工感染副溶血弧菌后的12 h开始上调表达,至24 h达到峰值(上调9.02倍)。采用RNAi敲降PtToll6后, MyD88的表达量相应下调,同时发现感染副溶血弧菌后的死亡率显著提高,为阴性对照组的1.8倍。实验结果表明:PtToll6基因在抗副溶血弧菌中发挥重要功能。本实验对解析三疣梭子蟹抵御病原入侵的分子机制具有重要指导作用。     

三疣梭子蟹低盐适应相关的SNP开发

盐度是影响三疣梭子蟹人工繁育非常重要的一个环境因素，抗低盐品系的三疣梭子蟹受到水产养殖界的广泛喜爱。分子标记辅助育种可以大大加快良种选育和性状改良的的过程，目前作为第三代的分子标记技术的SNP，广泛应用到三疣梭子蟹耐低盐品系选育过程中。本实验室已有的研究中，通过不同群体分别在盐度11和33下的基因表达差异，构建的比较转录组学数据中总共包含了615条与低渗调节相关的基因片段。为了发掘三疣梭子蟹与低盐适应相关SNP，本研究基于三疣梭子蟹比较转录组学数据研究结果，筛选出低盐调节相关候选基因片段50条，设计引物进行PCR扩增，共得到总长为18511 bp的DNA片段。通过直接测序法在低盐相关片段上发现了85个SNP位点，分布频率为0.46/100 bp，其中转换突变的比例为81%，颠换突变的比例为19%，转换的比例远远大于颠换，符合“transition bias”原理。C/T或G/A突变所占比例为55%；G/T或C/A比例为26%，A/T突变所占比例为12%，G/C突变比例为7%。通过飞行质谱法，在三疣梭子蟹低盐适应性状分离群体中各成功分型了23个SNP位点。通过卡方检验分析发现，8个SNPs与低盐适应显著相关（P<0.05）。其中有三个关联性SNP位点位于表皮蛋白基因上，有三个SNP位点位于三个新基因上，其他两个SNP位点分别位于水通道蛋白和氯离子通道蛋白基因上。这些标记的开发为三疣梭子蟹耐低盐新品种选育方法的建立奠定了良好的基础。     

三疣梭子蟹几丁质酶基因克隆鉴定及在低盐胁迫和蜕皮周期中的表达分析

几丁质酶在甲壳动物中参与多个生物学进程,发挥重要作用。本研究采用RACE技术,克隆获得总长为3694 bp的三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶基因全长c DNA序列,命名为Pt Cht基因。该基因5′和3′非编码区分别为200bp和455bp,开放阅读框为3039bp,推测编码1012个氨基酸,预测分子量为113.4k Da,理论等电点为6.289。生物信息学分析表明,Pt Cht基因含有2个催化结构域和1个几丁质结合结构域Cht BD2,催化结构域具有几丁质酶第18家族的保守基序MotifⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ;同源性和系统进化分析表明,三疣梭子蟹Pt Cht基因与亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)Cht的同源性最高;荧光定量RT-PCR分析表明,Pt Cht基因在各组织中均有表达,而在眼柄和表皮中的相对表达量较高。Pt Cht基因在蜕皮周期中的表达规律表明,Pt Cht基因在不同蜕皮时期存在明显变化,在表皮中先下调后上调;在眼柄中,呈整体上调趋势。通过分析Pt Cht基因在低盐胁迫进程中的表达规律发现,低盐胁迫可显著改变Pt Cht基因在鳃和肝胰腺中的表达模式,整体呈先下降后上升最后下降的表达趋势。该研究结果表明Pt Cht基因在三疣梭子蟹蜕皮发育和渗透压调节中发挥重要作用,为深入研究三疣梭子蟹和其它甲壳动物几丁质酶的功能提供了重要信息。