长牡蛎新型模式识别受体CgLRRC69的克隆和功能鉴定

在双壳类软体动物中, 血淋巴细胞介导的吞噬作用是清除入侵微生物的主要方式。本文在长牡蛎中鉴定了一个包含富含亮氨酸重复序列(Leucine-rich repeat, LRR)结构域的新型基因, 命名为CgLRRC69。对该基因的组织分布分析表明, CgLRRC69 mRNA在血淋巴细胞、鳃、肌肉、外套膜、心脏、消化腺和性腺中广泛表达。副溶血弧菌感染可以显著地刺激CgLRRC69在血淋巴细胞中表达, 并且在感染后6h达到峰值。同时, 酶联免疫吸附实验发现CgLRRC69可以特异性结合脂多糖(lipopolysaccharide, LPS), 表明它可能在免疫防御中有功能。吞噬实验结果显示, CgLRRC69重组蛋白可以显著地提高血淋巴细胞的吞噬能力; RNAi干扰CgLRRC69在牡蛎体内的表达, 显著降低了血淋巴细胞对细菌的清除能力。因此, 这些结果揭示了CgLRRC69作为一种新型模式识别受体, 可以特异性识别革兰氏阴性菌的主要成分LPS, 通过调理作用有效地清除细菌。     

线纹海马(Hippocampus erectus)性腺特异性结构与生殖细胞发育特征研究 *

海马属(Hippocampus)鱼类具有独特的雄性育儿繁殖方式, 其卵巢和精巢结构也极其独特。本研究系统阐明了线纹海马(Hippocampus erectus)的性腺及生殖细胞的发育特征, 根据组织学结构和细胞形态学变化特征, 将线纹海马的精巢和卵巢发育过程均分为6个时期。其中, 卵巢发育方式为不同步成熟型, Ⅰ期卵巢只包含第Ⅰ时相卵母细胞, 包括卵原细胞和早期初级卵母细胞(d<20μm); Ⅱ期卵巢开始出现第Ⅱ时相卵母细胞(d=20~140μm); Ⅲ期卵巢卵母细胞数量显著增多, 体积增大, 并开始出现第Ⅲ时相卵母细胞(d=140~260μm), 此时细胞内开始出现皮质小泡、卵黄颗粒和卵黄膜; Ⅳ期卵巢开始出现第 Ⅳ时相卵母细胞(d=260~1100μm), 卵黄颗粒充满整个细胞质, 形成过渡期的卵黄球; Ⅴ期卵巢出现大量第Ⅴ时相成熟卵母细胞(d=1100~2000μm), 细胞内形成流动性卵黄囊; Ⅵ期卵巢为排卵不久后的卵巢, 卵母细胞数量显著减少。线纹海马精巢属于非限制型小叶精巢, Ⅰ期精巢主要含精原细胞, 核大, 含一到多个核仁; Ⅱ期精巢开始形成精小囊, 囊内出现初级精母细胞; Ⅲ期精巢呈乳白色, 开始出现次级精母细胞; Ⅳ期精巢体积较 Ⅲ期时显著增大, 开始出现精子细胞, 并逐渐移向中央生精腔; Ⅴ期精巢内含大量的成熟精子, 随时准备释放。精子释放后精巢进入Ⅵ期, 残留少量精细胞在生精腔中。组织化学反应结果显示, 氨基酸、蛋白质和脂肪的信号在卵母细胞的细胞质、卵黄囊中呈阳性, 且随着卵母细胞的发育而增强。本研究结果为进一步探索海马属鱼类雄性繁殖策略提供了重要的基础数据。     

香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)新型凝集素ChPerlucin的基因克隆与功能研究

C-型凝集素(C-type lectin)是一类能识别并结合多糖的免疫蛋白质超家族, 本文首次克隆了一种新型香港牡蛎C-型凝集素基因——甘露聚糖结合凝集素, 并获得了该基因的全长序列, 命名为ChPerlucin。结果显示, ChPerlucin基因cDNA全长577bp, 包括21bp的5′末端非翻译区(untranslated region, UTR)、73bp的 3′UTR, 以及483bp的开放阅读框(open reading frame, ORF), 编码160个氨基酸, ChPerlucin蛋白理论分子量为18kD, 等电点为5.95。ChPerlucin蛋白含有保守的C-型凝集素样结构域(C-type lectin or carbohydrate-recognition domain, CLECT); 邻接法(Neighbor-Joining, NJ)进化树分析表明, ChPerlucin与其他贝类的Perlucin聚为一支, 说明该基因是软体动物Perlucin家族的新成员。qRT-PCR结果显示, ChPerlucin在香港牡蛎所检测组织和各个胚胎发育时期中均有表达; 病原菌刺激后, ChPerlucin表达量显著升高; 利用毕赤酵母真核成功表达了ChPerlucin重组蛋白, 发现ChPerlucin重组蛋白具有抑菌效果。以上结果表明ChPerlucin在香港牡蛎的先天性免疫过程中发挥了重要的作用。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)I 型Crustin抗菌肽的基因克隆与真核重组表达

Crustin 是目前报道广泛存在于甲壳类中的一类具有广谱抗菌活性的抗菌肽, 主要由甲壳类血淋巴细胞合成。本研究采用RACE 技术和真核表达技术, 进行了三疣梭子蟹Crustin 基因的克隆和重组表达研究。结果表明, 在三疣梭子蟹血细胞Crustin 基因cDNA 全序列中, 开放阅读框编码110个氨基酸残基的Crustin 前体, Crustin 前体由N 端21 个氨基酸残基的信号肽、富含Cys 结构域和C端WAP 结构域三部分组成, 属于I 型Crustin, 构建的分泌型真核表达质粒pVT102U/α-crustin 转化酿酒酵母S78, 经RT-PCR 和SDS-PAGE 电泳验证, 表明重组Crustin 表达成功。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)Ⅰ型Crustin抗菌肽的基因克隆与真核重组表达

Crustin是目前报道广泛存在于甲壳类中的一类具有广谱抗菌活性的抗菌肽,主要由甲壳类血淋巴细胞合成。本研究采用RACE技术和真核表达技术,进行了三疣梭子蟹Crustin基因的克隆和重组表达研究。结果表明,在三疣梭子蟹血细胞Crustin基因cDNA全序列中,开放阅读框编码110个氨基酸残基的Crustin前体,Crustin前体由N端21个氨基酸残基的信号肽、富含Cys结构域和C端WAP结构域三部分组成,属于I型Crustin,构建的分泌型真核表达质粒pVT102U/α-crustin转化酿酒酵母S78,经RT-PCR和SDS-PAGE电泳验证,表明重组Crustin表达成功。     

菌株Alcaligenes sp.P156中一个新型烟酸羟化酶的克隆与功能验证

本研究预测naa cluster中的naaB基因负责催化烟酸到6-羟基烟酸的反应。通过对NaaB的蛋白序列进行分析,发现该酶含有三个亚基,分别由naaB_L1、naaB_S、naaB_L2基因编码,其中naaB_L1和naaB_L2分别编码2个含有钼辅因子结合结构的大亚基,naaB_S基因编码一个含有[2Fe-2S]簇的小亚基。本研究对naaB基因进行了克隆,将构建的重组质粒pME6032-naaB_L1SL2分别转化到无色杆菌(Achromobacter sp.)和大肠杆菌(Escherichia coli)中,通过HPLC和LC-MS检测验证了NaaB负责催化烟酸到6-羟基烟酸,并且在无色杆菌和大肠杆菌中NaaB均能够转化烟酸,这与之前报道烟酸羟化酶不能在大肠杆菌表达的结果不同,说明NaaB的基因编码和催化功能具有独特性。通过序列分析推测NaaB的这一特性可能跟该酶同时含有两个钼结合结构域的大亚基有关。     

别样玫瑰变色杆菌(Aliiroseovarius sp.)Z3基因组测序及比较基因组分析

菌株Z3是一株从凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)肠道样品中分离出的细菌。本研究利用Illumina HiSeq测序平台对其进行了测序, 用SOAPdenovo等软件进行基因组组装、系统发育分析、基因预测和功能注释, 并与别样玫瑰变色杆菌属(Aliiroseovarius)已知的5个种的模式株进行了比较基因组分析。基因组注释结果显示, Z3基因组大小为3525503bp, GC(guanylate and cytidylic acid)含量为59.4%, 预测包含3509个编码蛋白基因。通过16S rRNA基因全长序列比对、平均核苷酸一致性(ANI)、DNA-DNA杂交(DDH)和共线性分析发现, 菌株Z3与Aliiroseovarius crassostreae CV919-312T的16S rRNA基因全长序列相似度最高, 为98.20%, 与Aliiroseovarius sediminilitoris DSM 29439T的DDH和ANI值最高, 分别为26.80%和84.95%, 属于Alliroseovarius属的新种, 将其命名为Aliiroseovarius sp. Z3。经比较基因组分析发现, Aliiroseovarius sp. Z3与5个近缘的模式株细菌共享2005个直系同源核心基因簇; Z3拥有的413个独立基因经注释, 主要与碳水化合物转运与代谢、氨基酸转运与代谢、复制、重组及修复等功能相关。功能注释发现Z3具有进行完整的反硝化途径的相关基因, 其利用的可能是环境中的硝酸盐、亚硝酸盐等。本研究对Z3全基因序列的注释、功能和比较基因组的分析, 不仅丰富了Aliiroseovarius属细菌基因组资源, 还为深入研究其反硝化特性等提供了基础。     

4株海洋红球菌产类胡萝卜素分析及其全基因组测序

以源于东太平洋海水的4株红球菌分离菌Rhodococcussp. EPR-134、Rhodococcus sp. EPR-147、Rhodococcus sp. EPR-157和Rhodococcus sp. EPR-279为研究对象,开展了菌株的色素提取和色素全波长扫描,并基于全基因组测序分析了4株细菌类胡萝卜素代谢通路中的相关基因。色素全波长扫描结果显示,菌株EPR-134不具备类胡萝卜素产生能力,而其它3株红球菌能够产生类胡萝卜素,且所产类胡萝卜素组分不同。基因组分析表明,4个细菌基因组中存在较为完整的促使类胡萝卜素形成的基因簇。对菌株参与番茄红素形成的3个关键基因crt E、crt B和crt I的氨基酸序列同源性两两比对分析表明,菌株EPR-134 3个基因氨基酸序列与其它3个菌株相应基因氨基酸序列同源性最低,这可能是导致该菌株不产类胡萝卜素的关键原因。该研究结果为产类胡萝卜素红球菌的遗传改造,以及为产类胡萝卜素工程菌的构建奠定了前期基础。     

含铁肠杆菌素受体调节蛋白VPA0148对副溶血弧菌毒力的影响

副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是一种嗜盐性革兰氏阴性菌, 广泛分布于海洋环境中, 能够引起肠胃炎、伤口感染以及败血症, 是人类重要的病原菌之一。宿主体内被认为是一种低铁环境, 能够激发致细菌的毒力。副溶血弧菌能够分泌弧菌素或利用外源铁载体来获取铁。在低铁条件下, 编码双组份调控系统的基因簇VPA0148-VPA0149转录上调, 使含铁肠杆菌素受体PeuA转录出有活性的蛋白。VPA0148编码产物为一个响应调节因子, 具有一个磷酸基团接收结构域和一个DNA结合结构域。本研究发现, VPA0148的缺失增强了菌株的生物膜形成能力和对斑马鱼的致死能力, 同时能够促进菌株在低铁环境中的生长, 并增强菌株的群集运动。研究结果表明含铁肠杆菌素受体调节蛋白VPA0148对副溶血弧菌致病力具有调控作用, 增进了对铁调节副溶血弧菌毒力机制的认识。     

九孔鲍MSTN基因cSNP多态性及与生长性状关联分析

九孔鲍(Haliotis diversicolor supertexta)是中国南方具有较高经济价值的养殖贝类。肌肉生长抑制素(Myostatin, MSTN)是转化生长因子β超家族(TGF-β)中参与动物肌肉生长的重要调控因子, 因此MSTN基因是动物遗传改良的重要候选基因。为探究九孔鲍MSTN基因的多态性及其生长相关性, 实验采用PCR产物直接测序方法对九孔鲍MSTN基因进行单核苷酸多态性(SNP)筛选, 对MSTN基因SNP与体质量、壳长、壳宽进行关联性分析, 运用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术检测九孔鲍MSTN基因不同基因型的表达水平。结果显示: 在九孔鲍MSTN基因中共筛选出9个SNP位点。SNP位点与生长性状关联分析发现, 九孔鲍MSTN基因编码区SNP位点g909C>T发生C/T同义突变与九孔鲍体质量、壳长、壳宽显著相关。TT基因型九孔鲍的体质量显著高于CC基因型和TC基因型个体; TT基因型的壳长、壳宽显著高于CC基因型(p<0.05)。通过qRT-PCR检测显示, 在九孔鲍MSTN基因SNP位点g909C>T的3种基因型中, TC和CC基因型的基因表达量显著高于TT基因型(p<0.05)。研究结果表明MSTN基因SNP位点g909C>T可作为九孔鲍标记辅助选择育种重要候选标记。     

线纹海马肠道菌群结构与功能对迟钝爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)感染的响应特征研究

细菌性肠炎对海马养殖业影响巨大, 但病原对海马肠道菌群的具体影响尚不清楚。文章利用已分离的病原细菌 Edwardsiella tarda YT1和海马细菌性肠炎模型, 结合16S rDNA高通量测序技术, 探究病原细菌侵染对海马肠道菌群的影响。结果发现, E. tarda侵染改变了海马肠道菌群的结构组成、多样性和丰度, 并显著降低了其多样性(p<0.05); 显著增加了海马肠道变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度(p<0.05), 减少了放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度(p<0.05); 导致致病菌爱德华氏菌属(Edwardsiella)在属水平的相对丰度极显著增加(p<0.01), 而肠道固有菌群嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和罗氏菌属(Rothia)极显著减少(p<0.01), 以及球菌属(Macrococcus)与动球菌属(Planococcus)显著减少(p<0.05)。研究结果表明, E. tarda能通过改变海马肠道固有优势菌群的相对丰度导致菌群失调。菌群功能变化及其相关性分析表明, E. tarda可能通过显著提高细菌趋化性、鞭毛组装、ABC转运蛋白、磷酸转运酶系统以及脂多糖生物合成途径的活性(p<0.05), 抑制肠道核心菌群如嗜冷杆菌属、动球菌属和谷氨酸杆菌属的丰度及其核糖体、RNA降解、核苷酸剪切修复与脂肪酸生物合成途径的活性(p<0.05), 导致肠道菌群功能失调, 并诱发肠炎。     

文蛤C型凝集素基因(Mm-Lec1)的克隆与表达分析

文蛤(Meretrix meretrix)是我国重要的滩涂养殖贝类,病害严重影响文蛤增养殖业,研究文蛤的免疫机制有助于解决文蛤的病害问题。C型凝集素(C-type lectin)参与先天免疫,在识别病原相关分子模式和激活体液免疫因子等方面发挥重要作用。本研究检索已构建的文蛤全长cDNA 文库,经过Blast比对得到了文蛤C型凝集素1(Mm-Lec1)基因的全长cDNA序列。Mm-Lec1序列全长586 bp,5'和3'非翻译区(UTR)的长度分别为21 bp和79 bp,开放阅读框长度为486 bp,编码161个氨基酸,分子量为18.65 kD,理论等电点为4.98。预测的氨基酸序列中含有信号肽(Met1-Ser19)、糖识别结构域(CRD)和糖结合位点(QPN)。Mm-Lec1的三级结构是紧凑型,含有β片层结构。同源性分析结果表明,Mm-Lec1与其他物种C型凝集素相似度在20%~32%;邻接法(Neighbor-Joining, NJ)进化树分析结果表明,Mm-Lec1与紫贻贝CTL 6和栉孔扇贝CTL A聚为一支。实时荧光定量分析结果显示,Mm-Lec1在文蛤鳃、肝胰腺、闭壳肌、外套膜、性腺和血细胞中均表达,其中鳃表达量最高,血细胞次之,性腺中表达量最少;在鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激实验中,6 h时Mm-Lec1在血细胞中的表达量最低,48 h表达量最高,暗示Mm-Lec1参与文蛤抵御细菌入侵的免疫过程。     

马氏珠母贝异速生长个体对免疫刺激的差异响应

文章对马氏珠母贝的异速生长个体的免疫性能进行了研究,比较了极大和极小个体在免疫刺激后免疫相关基因(CuZn-SOD1、CuZn-SDO2、LAMP1、JRL和Rab7)的表达量以及3种免疫酶(SOD、CAT、AKP)活性的变化情况,分析异速生长个体对免疫刺激的差异响应。结果显示,所检测的与免疫相关的基因和免疫酶对免疫刺激均有应答。极小个体的LAMP1、CuZn-SOD1和CuZn-SOD2基因的相对表达量以及CAT和AKP活性的变化幅度均高于极大个体,而JRL和Rab7基因的相对表达量以及SOD活性的变化幅度低于极大个体,其中极小个体JRL基因的基础表达量远高于极大个体,可能导致其变化幅度较小。研究结果表明,极小个体对外界胁迫的反应更加强烈,具有较强的免疫响应能力。     

盐度变化对金钱鱼感染嗜水气单胞菌后血清及肾脏免疫状态的影响

季节性降雨和洋流运动常常使沿岸海水盐度呈现波动状态。环境盐度的改变往往导致鱼类更易受到病原的侵害而患病死亡。因此, 探究盐度对金钱鱼(Sscatophagus argus)免疫功能的影响在渔业养殖业具有相当重要的参考价值。本文通过比较各盐度组金钱鱼经嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)感染后96h(96hpi)内血清和肾脏抗氧化酶(superoxide dismutase, SOD)浓度以及免疫相关参数Complement 4(C4)、Interleukin-6(IL-6)和Immunoglobulin M(IgM)的变化, 来分析盐度的改变对其血清和肾脏免疫功能的影响。结果显示, 除96hpi外, 血液和肾脏组织中淡水组和低盐组中金钱鱼体内SOD浓度总体均比25‰盐度组高, 且最大差异可达150ng·mL^-1左右, 其中血清结果差异极显著(P<0.01); 淡水组与低盐组中金钱鱼经嗜水气单胞菌感染后96h内血清和肾脏组织C4浓度总体均比25‰盐度组高100~600μg·mL^-1 (P<0.01)左右; 虽然三个盐度感染嗜水气单胞菌后组肾脏组织IL-6浓度(14.2±0.1、17.9±0.0和17.9±0.0pg·mL^-1) 显著低于对照组(P<0.01), 25‰盐度组肾脏组织IL-6水平仍显著高于淡水组和低盐组(P<0.01), 而淡水组的血清IL-6浓度在96hpi内显著增加至56.9±1.0pg·mL^-1 (P<0.01); 25‰盐度组金钱鱼血清和肾脏组织IgM浓度(71.8±2.9和6.3±0.4μg·mL^-1)比淡水组和低盐组高约1~20μg·mL^-1, 且差异显著(P<0.05)。同时, 25‰盐度组血清和肾脏组织大量产生抗体IgM时间(12hpi)早于淡水组和低盐组(24hpi)。综上所述, 25‰盐度组在细菌感染后受到的损伤较小, 肾脏及血清免疫状态优于淡水组与低盐组, 且免疫应答反应更迅速。因此推测, 盐度的降低将会导致金钱鱼血清和肾脏免疫状态下降。本研究可为调节金钱鱼的养殖盐度提供参考。     

缩骨鲫(Carassius auratus sogu var.)MC4R克隆、组织分布以及与生长相关SNPs的筛选

黑色素皮质素受体-4(Melanocortin reporter-4,MC4R)是G蛋白偶联受体超家族成员,在能量调控中发挥重要作用。本实验采用同源克隆以及染色体步移对缩骨鲫(Carassius auratus sogu var.)MC4R基因进行克隆,对其核苷酸序列和推测的氨基酸序列进行生物信息学分析,通过Real-time PCR对其m RNA组织分布进行研究,并对缩骨鲫MC4R编码区潜在的与生长相关的SNPs进行筛选。本实验克隆MC4R基因组基因长度为2854bp,只包含一个外显子,长度为981bp,共编码326个氨基酸,MC4R共有七个跨膜结构,是较为稳定的疏水蛋白。缩骨鲫MC4R与鲫鱼的MC4R氨基酸序列的同源度最高达到99.3%,与MC3R和MC5R同源度相对其他MCRs成员较高。缩骨鲫MC4R m RNA在脑中表达量最为显著,眼中次之,肌肉,卵巢和肾脏中表达较少,在鳃、肠、心脏和肝胰腺中微量表达。在MC4R的CDs区内检测到6个与生长潜在相关的SNPs:两个错义突变(A199G和A881C),4个同义突变(A123G,C231T,A444G和C480T)。本实验可为缩骨鲫生长和发育的分子机制研究以及遗传育种提供基础资料。     

褐斜鲽(Plagiopsetta glossa)线粒体基因组特征及重排机制研究

冠鲽科(Samaridae)隶属于鲽形目(Pleuronectiformes), 包含冠鲽属(Samaris)、沙鲽属(Samariscus)和斜鲽属(Plagiopsetta)。目前研究表明, 冠鲽(Samaris cristatus)和满月沙鲽(Samariscus latus)的线粒体基因组结构都有重排, 并且两者的基因数量也有差别。为检测斜鲽属鱼类中是否也有不同的特征结构, 我们选用褐斜鲽(Plagiopsetta glossa)作为代表种进行斜鲽属鱼类线粒体基因组特征分析, 同时与冠鲽属及沙鲽属鱼类的线粒体基因组特征进行对比。分析显示, 褐斜鲽的线粒体基因组全长为18723bp, 包括39个基因: 13个蛋白基因、24个tRNA基因、2个rRNA基因、2个控制区、1个轻链复制起点和比典型基因组多的13个间隔子。和经典鱼类的线粒体基因组相比, 褐斜鲽和满月沙鲽都多了tRNA-Cys和tRNA-Tyr两个tRNA, 冠鲽只多了tRNA-Cys, 且3个种类都多了一个控制区, 但褐斜鲽与满月沙鲽的基因排列顺序相同。褐斜鲽线粒体基因的重排导致不同位置的6个tRNA形成了六连体基因簇“tRNA-Cys₁-Tyr₁- Ser1-Lys-Arg-Ser2”, “ND5-ND6-Glu-Cytb-Thr”则位于六连体之后, 但这11个基因相对的排序没有发生变化。采用双复制随机丢失模型(double replications and random loss, DRRL)对褐斜鲽基因的重排现象进行分析, 认为该鱼类基因数量、排列顺序以及比典型基因组多13个间隔子等特征为该模型提供了新的依据。