运用分子标记辅助构建海带核心种质资源

海带(Saccharina japonica)是一种具有重要经济和生态价值的大型海藻,配子体是其种质资源保存的形式,也是海带杂交育种、育苗的材料。为有效管理和评价海带种质资源,初步构建了海带核心种质资源,利用RAPD标记技术对海带"早厚成一号"的28份配子体进行了遗传学评价。采用UPGMA聚类法,根据遗传相似性系数进行分组,采用简单比例法进行取样(25%、35%、50%、65%)分析,计算不同取样比例时的遗传多样性参数,结合样本的生长状态和雌、雄比例,综合评价遗传多样性的各种参数,取样比例为50%时构建的核心种质库相对合理。本研究为海带品种(系)的核心种质的筛选和遗传学评价打下基础。     

基于转录组数据的凡纳滨对虾微卫星标记开发

对虾遗传多样性和育种研究需要大量的分子标记。作者利用凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)转录组测序数据,采用MISA软件进行微卫星序列挖掘,共获得14 767条微卫星序列。统计发现在凡纳滨对虾中微卫星出现的频率为16.76%;在所有的微卫星序列中,2碱基微卫星最多,占59.53%;其次是3碱基微卫星,占35.78%。随机选取其中74条序列设计引物,通过DNA混池扩增和分型的方法进行微卫星标记的开发,PCR扩增的显示有54对(72.97%)能扩增出清晰的目的条带,进一步分型的结果显示27条(36.49%)微卫星显示出多态性,从这些多态性的微卫星位点中选择11个位点在"科海1号"种质库材料中进行个体分型,结果显示在该群体中微卫星标记的等位基因数目为2~11个不等,期望杂合度值为0.256~0.858,观察杂合度为0.213~0.875,多态性信息含量为0.221~0.830,在11个位点中有4个位点显著偏离HWE(P0.05)。本研究结果为后续使用微卫星标记进行对虾遗传学研究,促进对虾的遗传选育和种质资源保护提供了重要基础。     

缢蛏(Sinonovacula constricta)EST-SSR 分布特征及引物开发利用

采用CAP3软件对NCBI上的5296条缢蛏ESTs序列进行了微卫星特征分析。结果表明,经拼接、去冗得到非冗余EST序列3453条,含SSR位点的EST序列267条,共307个SSR位点,检出率为8.89%,平均每6.83kb出现1个SSR位点。设计了40对EST-SSR引物并进行PCR扩增,29对引物能扩增出理想的PCR产物,其中多态性引物14对。利用14对多态性引物分析了乐清湾缢蛏遗传多样性,共检测到等位基因数(Na)61个,每个位点的等位基因数为2—12个。二核苷酸、三核苷酸和四核苷酸重复是最主要的重复类型,分别占15.96%、37.13%和35.50%。乐清湾缢蛏群体观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)和多态信息含量(PIC)分别为0.569、0.490和0.449,表明乐清湾缢蛏遗传多样性较丰富。     

基于转录组数据的马氏珠母贝EST-SSR位点的信息分析及其多态性检测

为获得稳定可靠的马氏珠母贝SSR分子标记,本文利用MISA软件对转录组测序数据进行了大规模的EST-SSR标记发掘,并分析了位点信息及其多态性。结果表明,马氏珠母贝转录组测序所获得的74007条Unigenes中检测出9872个EST-SSR位点,位点出现频率为13.34%,平均每5102 bp含有1个SSR位点。在转录组SSR中共有132种重复基元类型,其中单核苷酸重复基元为主要类型,占SSR总数的81.46%;单核苷酸重复以A/T基序为主,占SSR总数的71.27%。基于筛选的SSR序列,应用Primer3软件进行引物的批量设计,共为5922条EST-SSR序列成功设计出17766对引物。随机选择80对引物对EST-SSR多态性进行检测,共有62对引物成功扩增出稳定条带,占引物总数的77.5%;其中,17对EST-SSR引物表现出个体多态性,多态性比率为27.42%。以上研究为马氏珠母贝遗传多样性、遗传图谱构建及分子辅助育种研究提供了有效工具,对于马氏珠母贝种质资源保护、优良品种培育和珍珠养殖业的健康发展均具有重要意义。     

溶藻弧菌体外刺激泥蚶(Tegillarca granosa)血细胞后早期转录组研究

泥蚶(Tegillarca granosa)是我国传统养殖贝类,细菌性疾病导致的死亡已成为制约泥蚶养殖业发展的重要因素,血细胞是泥蚶免疫防御的执行者,血细胞能直接吞噬异物,能通过包囊作用将异物包裹,血细胞还在炎症反应和伤口修复中发挥作用。采用RNA-seq测序技术研究了溶藻弧菌体外刺激后泥蚶血细胞3h和6h时转录组动态变化,与未受刺激血细胞相比,3h时1790个基因表达发生显著改变,包括1319个上调基因和471个下调基因;6h时3183个基因表达发生显著改变,包括2629个上调基因和554个下调基因。KEGG通路富集分析发现溶藻弧菌刺激后免疫相关多个信号通路或生物学过程发生显著改变,如吞噬体、细胞凋亡、蛋白酶体、内质网加工、局部黏附等。部分免疫相关基因表达丰度3h时变化不显著而6h时发生显著改变,部分免疫相关基因3h和6h时表达丰度均显著改变。研究结果为泥蚶血细胞早期免疫反应提供了新的见解,为泥蚶抗病机理研究提供了理论基础。     

外源CaCl2调控浒苔(Ulva prolifera)高温逆境的比较转录组研究

钙(Ca~(2+))作为一种必需的信号分子,在植物的生长发育和非生物胁迫调节中起着至关重要的作用。本实验采用BGISEQ平台进行高通量测序,获得浒苔外源CaCl_2添加(UpCa)和高温对照(UpHT)处理下相关的转录组数据,分析了在高温(35℃)下外源CaCl_2的添加转录组的变化。结果显示,根据UpHT和UpCa处理分析共获得36625条基因;与UpHT相比,在UpCa下鉴定出7513个差异表达的基因,包括6002个上调基因, 1151个下调基因,对差异基因进行了GO富集和KEGG富集分析。对膜转运、植物信号转导和环境适应性相关的差异基因进行KEGG富集分析,主要富集在内吞(Endocytosis)、植物病原菌互作(Plant-pathogeninteraction)、丝裂原激活的蛋白激酶信号通路(MAPK signaling pathway-plant)、植物激素的信号传递(Plant hormone signal transduction)、ABC转运(ABCtransporters)和磷脂酰肌醇信号系统(Phosphatidylinositolsignalingsystem)等代谢通路上。植物激素信号转导途径中,细胞分裂素、脱落酸、油菜素内酯和乙烯信号转导途径增强。抗氧化酶中FeSOD、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽S转移酶和抗坏血酸过氧化物酶等基因表达上调,下调的基因主要是热激蛋白。Ca~(2+)信号组分基因钙结合蛋白、钙调素、钙/钙调素依赖的蛋白激酶以及钙/钙调蛋白依赖性3′,5′环核苷酸磷酸二酯酶的基因表达上调,丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶和磷脂酰肌醇信号相关的基因也差异性上调。本研究系统阐述了植物信号转导、抗氧化酶、MAPK信号系统以及Ca~(2+)信号组分基因在外源CaCl_2对浒苔高温压力的调节中的重要作用,可为进一步阐明Ca~(2+)信号对高温的调节适应机制提供理论基础。     

脊尾白虾Dnmt2启动子克隆及其转录调控分析

为探明脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda) Dnmt2 (DNA methyltransf-erase2, Dnmt2)启动子对Dnmt2转录的调控作用, 本研究利用染色体步移技术克隆得到脊尾白虾Dnmt2启动子, 使用在线软件预测该基因启动子区域的转录调控元件及转录因子结合位点, 通过构建一系列缺失表达载体, 利用双荧光素酶报告基因检测技术鉴定了该基因核心启动子区, 并对其启动子活性进行检测。结果表明, 克隆的脊尾白虾Dnmt2启动子长度为1315 bp, 转录起始位点“A”位于ATG上游236 bp, 启动子区域含有多种转录因子结合位点, 包括STAT3、SOX、NF-κB、E2F、GATA-1等, 但缺乏CpG岛。双荧光素酶报告基因检测显示, Dnmt2核心启动子区位于–196~+81 bp, 对启动子区域进行活性检测发现, 在该基因启动子–640~–452 bp区域内可能存在促进基因表达的转录调控元件, 而在–1160~ –640 bp区域可能存在抑制该基因表达的转录调控元件。本研究结果为进一步研究Dnmt2启动子的表达调控机制提供理论依据。     

荣成湾孔鳐群体线粒体DNA cytb部分序列的遗传多样性分析

对2009 年和2011 年采自荣成湾的孔鳐(Raja porosa)群体共54 尾鱼的线粒体DNA 细胞色素b基因(cytb)部分序列进行测定, 以分析其遗传多样性和群体遗传结构。结果显示, 在所获得的782 bp 序列中, 共检测到11 个单倍型、15 个多态位点, 其单倍型多样性指数(H)为0.498±0.081, 核苷酸多样性指数(π)为0.0018±0.0005, 遗传多样性水平较低。其中, 2009 年样品检测到3 种单倍型、4 个单一变异位点, 其H 和π 值分别为0.378±0.181 和0.0010±0.0006; 2011 年样品检测到9 种单倍型、6 个单一变异位点和6 个简约信息位点, 其H 和π 值分别为0.352±0.086 和0.0020±0.0006。分子方差分析(AMOVA)分析显示它们的遗传变异主要集中在同年度个体间(98.22%), 而不同年度个体间的遗传变异远远小于同年度内个体间的变异。Kimura’s 2-parameter 模型分析得到的2009, 2011 年度孔鳐间的遗传距离为0.0013, 遗传分化系数为0.01778, 也表明2009 年和2011 年孔鳐的遗传分化程度低, 没有明显的遗传变异。中性检验表明, 荣成湾孔鳐群体可能发生过种群扩张。     

基于转录组数据的大菱鲆(Scophthalmus maximus)SNP标记开发及多态性分析

大菱鲆(Scophthalmus maximus)是最具商业价值和养殖前途的海水鱼类之一,雌雄间生长有一定的差异。其高通量雌雄转录组测序的完成为大规模鉴定和开发SNP标记提供了参考序列。本研究基于大菱鲆雌雄转录组测序数据,选择其中45个SNP位点,设计引物63组,其中21个位点(46.7%)应用小片段高分辨率熔解曲线(HRM)技术分型成功。对其进行多态性检测,21个位点均具有二个单倍型。观测杂合度Ho的分布范围为0.256—1.000,期望杂合度He的范围为0.276—0.518,19个位点符合Hardy-Weinberg平衡。14个SNP位点位于基因编码区,其中3个属于非同义突变。含有这些SNP位点的基因大多与信号转导和转录翻译相关。本研究结果表明,高通量转录组测序和小片段HRM适合大规模SNP标记开发,为大菱鲆的分子遗传育种提供了候选标记资源。     

转录组数据的大菱鲆(Scophthalmus maximus) SNP标记开发及多态性分析

大菱鲆(Scophthalmus maximus)是最具商业价值和养殖前途的海水鱼类之一, 雌雄间生长有一定的差异。其高通量雌雄转录组测序的完成为大规模鉴定和开发SNP标记提供了参考序列。本研究基于大菱鲆雌雄转录组测序数据, 选择其中45个SNP位点, 设计引物63组, 其中21个位点(46.7%)应用小片段高分辨率熔解曲线(HRM)技术分型成功。对其进行多态性检测, 21个位点均具有二个单倍型。观测杂合度Ho的分布范围为0.256—1.000, 期望杂合度He的范围为0.276—0.518, 19个位点符合Hardy-Weinberg平衡。14个SNP位点位于基因编码区, 其中3个属于非同义突变。含有这些SNP位点的基因大多与信号转导和转录翻译相关。本研究结果表明, 高通量转录组测序和小片段HRM适合大规模SNP标记开发, 为大菱鲆的分子遗传育种提供了候选标记资源。     

海带CRY-DASH基因的克隆与转录表达分析

利用cDNA末端快速克隆(RACE)技术,获得海带(Saccharina japonica) CRY-DASH基因(SjCRYDASH)全长序列,结构分析发现,其ORF区长1779 bp,编码592个氨基酸。进行氨基酸同源序列比对,其与其他藻类和高等植物间存在两个重要辅基MTHF和FAD结合的保守域。通过不同光质照射诱导海带幼孢子体,发现蓝光、白光诱导1h后,均能使SjCRY-DASH转录水平上升,且SjCRY-DASH对蓝光的响应更强烈。本研究结果为研究大型褐藻-海带CRY-DASH受光诱导调控功能打下基础。     

贻贝附着基海带苗种运输技术探究

中介生物辅助大型海藻海底基质附着技术,是采用海面撒播苗种方法,进行大型海藻海底增殖的核心技术。研究发现,该贝、藻复合体苗种的运输比普通水产苗种运输难度显著增加。本文采取传统的干运、水运以及发明的淋水运输3种不同方式,进行了贻贝附着基海带苗种运输技术研究。结果表明:干运3h内苗种的存活率和生长速度与对照组差异不显著(P0.05);水运1h以上苗种的存活率与对照组差异显著(P0.05);淋水运输24 h内苗种的存活率和生长速度与对照组差异不显著(P0.05)。实验说明:水运不适合该苗种运输;在露空时间3 h以内,干运是最经济、最便捷的苗种运输方法;在露空24 h以内,采取淋水运输能够保证苗种的成活率,可以作为该苗种常规的运输方法。     

海带磷酸甘露糖变位酶(PMM)基因的克隆与表达分析

磷酸甘露糖变位酶(PMM)是褐藻胶和岩藻聚糖合成过程中的关键酶之一。本研究利用c DNA末端快速克隆(RACE)技术,获得2条海带PMM基因(Sjpmm1,Sjpmm2)序列。其中,Sjpmm1的开放阅读框(ORF)长759 bp,其编码的Sj PMM1为卤酸脱卤酶(HAD)超家族成员,含252个氨基酸,分子量约为28.51 k Da;而Sjpmm2的ORF长1866 bp,其编码的Sj PMM2属于磷酸己糖变位酶超家族的成员,含621个氨基酸,分子量约为66.49 k Da。海带PMM的二级结构均以?-螺旋为主。进化分析表明,Sjpmm1来自于原始真核生物,而Sjpmm2来源于质体的第一次内共生作用。实时定量PCR分析发现,海带受到高温或低温胁迫时,Sjpmm1和Sjpmm2转录水平上升,以合成岩藻聚糖抵抗环境影响。此外,利用p MAL-c5X载体对Sj PMM1进行体外表达,得到高浓度的可溶性融合蛋白,为后续的Sj PMM功能分析提供基础。     

脆嫩–厚成期海带物质成分变化分析研究

采用国家规定的标准方法,分别测定了脆嫩-厚成期(1~5月份)荣成地区养殖海带体内9种物质(蛋白、脂肪、粗纤维、粗灰分、碘、磷、钙、铁和锌)含量,系统分析了各物质成分含量变化规律,以及各成分与海水温度的关联性。分析表明,不同物质质量分数最高值出现时间不同,其中蛋白质和粗灰分质量分数最高值出现在1月份,脂肪、磷和锌出现在2月份,碘和铁出现在3月份,粗纤维和钙出现在5月份。同时,1~5月份各种物质质量分数变化规律也不相同,蛋白质、粗灰分、磷和锌的质量分数呈现下降趋势,粗纤维、钙的质量分数呈上升趋势,而碘和铁的质量分数变化不稳定。蛋白质、脂肪、粗纤维、粗灰分、磷和锌含量变化与温度有显著关联性。     

2个重组海带α-碳酸酐酶(CA)的酶活性比较研究

为了探究海带(Saccharina japonica)α-CA1和α-CA2是否具有催化CO₂的可逆水合反应和酯酶活性,作者通过原核表达得到这两种α-CA的可溶性的异源重组蛋白。分别用电极法和酯酶活性检测法来检测重组α-CA1(rα-CA1)和rα-CA2的水合酶活性和酯酶活性,结果发现,rα-CA1的水合酶活性(1.52±0.120 U/mg)几乎是rα-CA2(0.54±0.046 U/mg)的3倍,表明rα-CA1催化CO₂的水合能力明显大于rα-CA2。而两者的酯酶活性并没有显著的差别(rα-CA1比活力:0.697±0.176 U/g,rα-CA2比活力:0.743±0.129 U/g),说明催化乙酸对硝基苯酯(p-NPA)生成对硝基苯酚(p-NP)的能力是没有显著差别的。实验结果证实这2个α-CA为功能蛋白,可能参与海带无机碳吸收和储存过程,因此,本研究为海带无机碳吸收和储存机制的解析提供了生物化学依据。     

节能型海带育苗新技术——黑暗流水储存配子体

目前采用的海带苗培育方法已经有50多年的历史,它将21~28℃的自然海水降温至6~8℃用于育苗。缺点是海水降温成本高、管理需要人工多。而本技术在育苗过程中的一定时期,将苗帘集中堆放,在流水黑暗条件下储存配子体14 d,储存期间无需人工管理。以此配子体储存技术,可以将海带育苗平均水温从目前的7℃左右提高到10℃左右。     

海带膳食纤维的理化特性及通便作用研究

海带富含褐藻胶、纤维素和半纤维素等成分,是生产膳食纤维的优质原料。本文以海带为原料制备海带膳食纤维,并开展了海带膳食纤维与两种常见膳食纤维的理化性质及通便作用的比较研究。结果表明,海带膳食纤维持水力和膨胀力优于燕麦膳食纤维和魔芋膳食纤维;在通便实验中,小鼠给予海带膳食纤维一段时间,小鼠墨汁推进率和便秘模型小鼠排便粒数以及排便重量均明显优于空白对照小鼠以及其他膳食纤维处理小鼠。上述研究表明海带膳食纤维各项生理指标作用最好,并具有较好的通便作用。     

一株可诱导海带配子体产生白化病的细菌的分离与鉴定

海带(Saccharina japonica)是一种重要的经济养殖海藻。中国海带与褐藻胶的产量分别占世界总产量的60%和90%。与高等农作物相似,在海带育苗及养殖过程中常常会暴发病害,严重时可造成20%~50%的减产。分离、鉴定致病菌及其致病因子是预防和控制病害发生的前提条件。由于海藻的致病菌大多是条件致病菌,迄今为止,海带致病菌的分离和鉴定仍是一个瓶颈问题。本研究运用传统微生物分离培养方法从脱苗病海带幼苗藻体分离出一株致病菌LJ2-4,经过复染实验及科赫法则验证,证实该菌株在实验室条件下可使健康海带雌、雄配子体产生白化的病症。LJ2-4菌落圆形、边缘完整,呈浅橙色。扫描电镜和透射电镜观察表明:LJ2-4菌体呈球形/杆状,长0.5~1.2µm,宽0.4~0.7µm无鞭毛。经16S rDNA分子鉴定,其与Planococcus okeanokoites IFO 12536^T的相似性为99.45%。结合LJ 2-4的生理生化特性,将该菌株命名为Planomicrobium okeanokoites LJ2-4。P.okeanokoites LJ2-4是在实验室条件下可引起健康海带配子体产生白化病的条件致病菌。本研究为海带致病菌致病机理的研究奠定了前期工作基础,同时也可为预防与控制海带苗期脱苗病的暴发提供理论依据。