条斑紫菜SOD基因家族的全基因组分析及温度和失水胁迫下表达研究

为探究超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)在条斑紫菜响应温度和失水胁迫时发挥的作用,本文利用生物信息学的方法对条斑紫菜SOD基因家族的进化树、染色体定位、基因结构和蛋白结构等方面进行研究分析。在条斑紫菜中共鉴定出12个SOD基因(PySOD),包括8种Cu/Zn-SOD、3种Mn-SOD和1种Fe-SOD,不均等地分布在3条染色体上,且各含0～2个内含子;SOD基因启动子区域含有不同数目的胁迫响应、生长发育和激素响应元件;Mn-SOD和Fe-SOD二级结构中α螺旋所占比重大,Cu/Zn-SOD中β折叠所占比重大。基于条斑紫菜受到温度和失水胁迫的转录组数据和qPCR结果,PySOD不同胁迫条件下具有不同的表达模式,尤其在失水胁迫时Cu/Zn-SOD表达量呈现不同程度的上调。这种PySOD基因的全基因组分析为了解植物中SOD基因的进化关系提供信息,并且条斑紫菜受温度和失水胁迫时SOD基因的表达分析为改良条斑紫菜育种提供参考。     

缢蛏(Sinonovacula constricta)耐氨氮关联SNP验证及相关基因NKA在氨氮胁迫下的表达特征分析

为筛查和验证缢蛏(Sinonovacula constricta)耐氨氮相关单核苷酸多态性(SNP)和基因, 为分子标记辅助育种提供参考, 通过竞争性等位基因特异性PCR (KASP)对位于缢蛏NKA基因(Sc-NKA)下游的SNP (g.21062868T＞A)进行验证, 采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)和蛋白免疫印迹(WB)检测高氨氮胁迫下Sc-NKA基因的表达水平, 用免疫荧光技术对Sc-NKA蛋白进行组织细胞定位, 通过RNA干扰探究Sc-NKA基因在氨氮排泄中的作用。结果显示, SNP位点(g.21062868T＞A)与氨氮耐受性状显著相关(P＜0.05); Sc-NKA基因在氨氮胁迫后的mRNA和蛋白表达量均显著增加(P＜0.05); 缢蛏鳃中的柱状细胞和扁平细胞是Sc-NKA蛋白分泌的主要部位, 且在氨氮胁迫后细胞中的蛋白丰度增加; 干扰Sc-NKA基因6~48 h后, 缢蛏血淋巴中氨含量显著升高(P＜0.05),且Na⁺-K⁺-2Cl共转运蛋白1 (NKCC1)的mRNA表达水平显著降低(P＜0.05)。这些研究结果表明, Sc-NKA参与氨氮的排泄过程, 且与NKCC1在氨氮转运中具有协同作用。     

缢蛏生物钟基因Tim的鉴定、昼夜表达模式及对性激素分泌的影响

Tim(Timeless)是继Per基因发现后的第2个核心生物钟基因,在动物繁殖调控中发挥重要作用。为探讨生物钟基因Tim对缢蛏夜间产卵的调控作用,本研究克隆了缢蛏Tim基因的cDNA全长序列并进行序列分析,利用qRT-PCR和免疫荧光技术研究了Tim基因/蛋白在不同组织中的昼夜表达模式,并用siRNA干扰技术初步研究了Tim基因对性激素分泌的影响。结果显示,缢蛏Tim基因开放阅读框序列为3 090 bp,编码1 029个氨基酸,具备3个保守结构域（TIMELESS superfamily、TIMELESS＿C和FIil）;Tim基因在缢蛏各个组织中均有表达,其中在肝胰腺、水管、卵巢、精巢中的表达水平较高;Tim基因在卵巢和精巢中呈现昼夜规律性表达,均在白天12:00–18:00较高,夜间00:00–06:00较低;Tim蛋白主要定位在肝胰腺的肝细胞、水管末端的上皮细胞、卵巢的成熟卵母细胞及精巢的精子细胞中,且在卵巢和精巢中的阳性信号均是白天12:00稍强于夜间00:00;siRNA干扰后,Tim基因在精巢、卵巢中的表达量均在干扰后第3～7天显著下降（P <0.05）,而精巢中睾...     

花鲈Claudins基因家族的鉴定、进化分析及对环境盐度的表达响应

Claudin (cldn)是细胞间紧密连接蛋白的重要功能和结构组件,通过控制细胞旁通路通透性参与渗透压平衡的调节。本研究对花鲈(Lateolabrax maculatus)cldns基因家族进行了系统的鉴定分析,结果表明:花鲈cldns基因家族共包含55个成员,分布于16条染色体上,其中34个cldns基因在哺乳动物体内有对应直系同源基因,其余21个cldns是硬骨鱼所特有。选择压力分析显示预测的花鲈cldns蛋白的跨膜区域存在14个受正选择作用的氨基酸位点,这些正选择位点可能与家族内基因的多样性和功能分化有关。此外,基于花鲈鳃转录组的基因表达结果表明,至少有24个cldns基因在鳃中表达,其中cldn8c、cldn10b、cldn10c、cldn10d、cldn27a和cldn30b在不同环境盐度处理后表达差异显著,表明其可能是花鲈鳃组织中调节渗透压平衡的候选功能基因。本研究成果为研究花鲈及其他广盐性鱼类cldns基因家族成员的渗透调节机制奠定了理论基础。     

花鲈半乳糖凝集素基因家族的鉴定及在不同环境因子胁迫下表达响应

为探究在花鲈(Lateolabrax maculatus)响应环境因子胁迫中半乳糖凝集素(Galectins)发挥的作用，本研究通过全基因组水平鉴定获得了花鲈的14个Galectin基因(LGALS1、LGALS2a、LGALS2b、LGALS3a、LGALS3ba、LGALS3bb、LGALS4、LGALS8a、LGALS8b、LGALS9、LGALS17、GRPa、GRPb和GRPc)。通过系统发育、拷贝数、共线性和基因结构分析证实了基因注释的准确性和结构上的保守性。利用转录组测序数据进行Galectin基因的组织表达及在多种环境因子胁迫下的表达模式分析。研究表明，Galectin家族各基因在花鲈的7个组织(肝、鳃、脾、胃、脑、精巢和卵巢)中广泛表达，且有6个基因(LGALS3ba、LGALS4、LGALS8a、LGALS9、LGALS17和GRPa)表现出明显的组织特异性。Galectin家族的不同成员在4种环境因子胁迫下(低氧、碱度、高温及盐度适应)表现不同程度的表达响应，其中LGALS3a、LGALS3ba、LGALS4、LGALS17和GRPb在4种环境胁迫中表现出显著的差...     

条斑紫菜Tubulin和Kinesin基因家族鉴定及失水胁迫表达模式分析

微管是细胞骨架的主要成分,其结构及动力学机制对提高生物体耐受性具有重要作用。微管网络如何通过结构的动态变化调控适应环境变化已成为胁迫生物学领域的研究热点之一。条斑紫菜(Pyropiayezoensis)能够适应潮间带复杂多变的环境,是研究潮间带大型海藻抗逆机制的良好材料。目前对紫菜微管相关基因家族构成及其生物学功能的研究较少。本研究利用生物信息学方法,在条斑紫菜基因组中共鉴定出4个Tubulin基因(Pyα-tubulin 1、Pyα-tubulin 2、Pyβ-tubulin和Pyγ-tubulin)和11个Kinesin基因(PyKinesin1—PyKinesin11),并对其理化性质、基因结构、蛋白特征、染色体定位、系统进化和失水胁迫下的表达模式进行了系统分析。结果显示:条斑紫菜中有3种微管蛋白(Tubulin)亚型;该家族成员散布于1号和2号染色体上, Pyα-tubulin 1和Pyα-tubulin 2为串联重复基因;PyTubulin家族成员在基因结构和蛋白特征方面均较为保守,且在转录水平对失水胁迫不敏感。条斑紫菜中有5种驱动蛋白(Kinesin)亚型,亚家族种类和基因数量均少于高等植物;该家族基因散布于1号、2号和3号染色体上,无串联重复基因; PyKinesin家族成员在基因结构和蛋白特征方面存在一定差异,PyKinesin1在中高度失水胁迫下表达量显著上调。本研究为进一步理解Tubulin和Kinesin基因家族的进化和功能、解析微管在条斑紫菜响应失水胁迫中的作用奠定了基础。     

虾夷扇贝Smad基因家族的鉴定及表达分析

Smad基因介导的细胞信号在调节动物发育和细胞干性方面起着至关重要的作用。由于其功能的多样性和重要性,Smad基因家族一直受到广泛的研究。然而,双壳贝类Smad基因家族缺乏系统的鉴定和分析。为了理解双壳贝类Smad基因家族的进化和生物学功能,本文在虾夷扇贝基因组鉴定出4个Smad基因,并对其遗传和表达特征进行了分析。时空表达谱显示,Smad3基因在虾夷扇贝受精卵和2~8细胞时期有较高的表达量,而在胚胎及幼虫阶段该基因表达量迅速降低,推测其在胚胎早期细胞分裂和分化过程中发挥重要作用。Smad6在胚胎发育早期表达量较低,在囊胚期及原肠胚时期表达量显著升高,可能与母源调控向合子型调控过渡的“中期囊胚转换”有关。Smads基因在各组织中也呈现了独特的表达模式,其中Smad3、Smad5和Smad6分别在肌肉、血细胞和鳃中表达量最高。而Smad4在各个组织内均有表达且表达量相似。实验结果暗示了Smad基因在虾夷扇贝中不仅参与协调了早期胚胎的发育,也与组织器官的形成和稳态有关。本研究有助于理解贝类Smad基因的进化及功能,为深入研究该基因家族在贝类中的生物学功能和调控机制奠定基础。     

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。     

缢蛏天然抗性相关巨噬蛋白2(Sc-Nramp2)基因克隆及其在副溶血弧菌刺激下的表达分析

克隆得到缢蛏天然抗性相关巨噬蛋白2（Sc-Nramp2）基因的cDNA全长序列3 681 bp,该基因的开放阅读框有1 776 bp,编码591个氨基酸,预测分子量为65.86 kDa;其结构具有Slc11蛋白家族的典型特征,包括有10个典型的跨膜结构和2个糖基化位点。Sc-Nramp2基因3'-UTR有2个类似于脊椎动物Nramp2中铁反应控制蛋白结合位点;同源性分析表明,Sc-Nramp2和太平洋牡蛎Nramp2-like的同源性最高为71.6%。实时荧光定量PCR结果表明,Sc-Nramp2基因在闭壳肌、外套膜、肝胰腺、斧足、水管和鳃6个组织中均有表达,其中肝胰腺中的表达量最高,其次是鳃,与其他组织均有极显著性差异（P<0.01）;注射副溶血弧菌后,肝胰腺中Sc-Nramp2基因的表达量较对照组显著上调（P<0.01）,且表达量呈现先上升后下降的趋势,在12 h时达到最大表达量,推测Sc-Nramp2基因参与了缢蛏非特异性免疫应答反应。     

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)Hox基因家族的鉴定、进化与表达分析

为探究厚壳贻贝Hox基因家族的定位、进化以及在不同成体组织中的表达模式,基于厚壳贻贝全基因组数据,结合生物信息学方法,鉴定分析厚壳贻贝Hox基因家族成员的理化性质、染色体分布、系统进化关系、基因结构以及表达分析。结果显示,从厚壳贻贝全基因组数据中鉴定出11条Hox基因序列,并分别命名为Hox1-5、Antp、Lox2、Lox4、Lox5、Post1、Post2。对11条Hox序列的基本特征分析发现最长的是编码703个氨基酸的Hox2,最短的是编码190个氨基酸Post2,等电点5.11～10.22,且不均等分布于同一条染色体上。亚细胞定位预测结果显示,除Post1基因在细胞质和细胞核中均有发现,其余10个基因亚细胞均定位在细胞核内。系统进化分析发现,使用厚壳贻贝中鉴定出的101条氨基酸序列进行建树,聚类的结果倾向于四类,而从已鉴定的厚壳贻贝11个基因结合软体动物Hox建树结果分析, Post1和Post2聚为一支, Hox4、Antp、Lox5、Lox2和Lox4聚为一个大类,Hox1、Hox2和Hox3各自聚为一类Hox,此外,Hox5单独聚为一类。厚壳贻贝不同组织的qRT-PCR结...     

双壳贝类CK1基因家族的鉴定及表达分析

酪蛋白激酶1 (CK1)是一种重要的蛋白激酶家族,其在DNA损伤应答和修复、细胞增殖和凋亡、胚胎发育和稳态等重要的生物学过程中都具有复杂多样的调控作用。为了理解CK1基因家族在双壳贝类中的特征、进化及生物学功能,实验采用比较基因组学及生物信息学的方法对双壳贝类CK1基因家族进行了鉴定分析,通过虾夷扇贝高温应激实验,研究了CK1基因家族在高温应激时的表达规律。结果显示,在虾夷扇贝、栉孔扇贝、长牡蛎与侏儒蛤中均存在CK1α,CK1αlike,CK1δ,CK1γ3,并发现CK1ε,CK1γ1,CK1γ2在双壳贝类中发生了丢失。时空表达分析发现,双壳贝类CK1基因均在胚胎发育早期集中表达,并以多细胞/囊胚期为界呈现出母源/合子特异性表达模式。CK1为关键基因的基因共表达模块显著富集在错配修复、核苷酸剪切修复等相关通路上,暗示了CK1基因在双壳贝类胚胎发育过程中参与调控DNA损伤修复过程,从而维持早期胚胎发育时的基因组稳定性。双壳贝类CK1基因在成体中呈现组织特异的表达模式,主要在鳃和雄性性腺中具有相对较高的表达量。虾夷扇贝受到高温应激后,其鳃中PyCK1α, PyCK1αlike和PyCK1δ...     

脊尾白虾蜕皮抑制激素基因全长cDNA的克隆及其对环境胁迫的响应

为研究脊尾白虾蜕皮抑制激素基因(MIH)在环境适应中的作用,本文采用RACE技术从蜕皮间期脊尾白虾眼柄中克隆获得MIH-like基因全长c DNA序列,命名为Ec MIH。该基因全长1218bp,包括360bp的开放阅读框,420bp的5'端非编码区和394bp的3'端非编码区;开放阅读框编码120个氨基酸,包括41个氨基酸组成的信号肽和79个氨基酸组成的成熟肽,预测蛋白分子量为13.71k Da,理论等电点p I为8.02。同源性比较分析发现,脊尾白虾MIH-like基因与日本沼虾和罗氏沼虾同源性最高,分别为87%和86%。荧光定量PCR分析结果表明,脊尾白虾MIH-like基因在眼柄中的表达量最高,在卵巢中的表达量最少,而在肝脏、肌肉、鳃和血细胞中不表达。环境胁迫后该基因具有明显的时序性。p H6.5胁迫后24h和48h,眼柄和腹神经节中MIH-like基因的表达量较对照组均显著增加(P0.05);4mg/L氨氮浓度组胁迫后12h和24h,眼柄和腹神经节中MIH-like基因的表达量较对照组均显著增加(P0.05);盐度39胁迫后12h和24h,眼柄和腹神经节中MIH-like基因的表达量较对照组均显著增加(P0.05)。本研究结果表明脊尾白虾mih基因参与了环境胁迫后的机体应激反应。     

缢蛏(Sinonovacula constricta)心率Arrhenius拐点温度(ABT)及其与生长性状相关和通径分析

运用一种无损伤性的生物心跳参数红外监测方法,记录分析了96只缢蛏个体在22—38°C温度变化范围内波形特征和心率数据,依据阿伦尼乌斯方程直线拟合求得每个个体心率的阿伦尼乌斯拐点温度(Arrheniusbreaktemperatures,ABT)指标,并进一步分析了缢蛏心率ABT与其生长性状的相关关系。结果表明:缢蛏心跳在温度上升过程中不断变化, 22—34°C范围内可采集获得心脏搏动的稳定波形,且心跳速度在前期呈现随温度的上升而加快,到后期随温度上升而减弱,平均心率31°C达峰值为33.65BMP,同时缢蛏个体之间的心率差异明显,22°C时个体间差异最大,范围在13.90—27.95BMP,平均心率为19.66BMP,变异系数达14.06%,26—31°C时个体间的差异相对较小,但变异系数也均在8.5%以上;缢蛏所有个体中心率ABT最小值为29.74°C,最大值31.86,平均值为31.02°C。建立了缢蛏心率ABT受生长性状影响的最优回归方程。壳宽对缢蛏心率ABT的直接负作用最强,直接通径系数为–0.6895,而壳长对心率ABT直接通径系数尽管只有为0.3959,但它还通过壳高、壳宽间接发挥作用(间接通径系数分别为0.221 8,–0.194 1),因而总的影响最大(相关系数为0.423 6)。     

缢蛏(Sinonovacula constricta)EST-SSR标记与生长性状的相关性分析

利用16个微卫星标记对缢蛏F1家系的遗传多样性和标记-性状相关性进行了研究。结果显示,16个SSR位点共检测到39个等位基因,平均等位基因数(Na)和平均有效等位基因数(Ne)分别为2.44和2.09;多态信息含量(PIC)为0.40;平均观测杂合度(Ho)与期望杂合度(He)分别为0.58和0.63,部分位点基因型分布严重偏离孟德尔定律,暗示其可能与适应性基因相连锁,其中YC-8位点附近可能存在杂合不利存活基因。位点YC-96和YC-123与体重呈显著相关(P0.05),YC-96的BC基因型和YC-123的BB基因型均为体重性状的优势基因型,其对应的壳长、壳宽、壳高和体重4个生长性状表型值都最大,可以作为选育快长性状的候选分子标记;YC-1位点与壳宽呈显著相关(P0.05),其中BB型是壳宽的优势基因型;YC-93位点与壳宽、壳高呈极显著相关(P0.01),其中AB型是壳高的优势基因型,BB和BC型是壳宽的优势基因型。对YC-1、YC-93、YC-96和YC-123进行以体重性状为参照的不同基因型组合比较,找到了最优组合(BB/BB(BC)/BC/BB),与4个位点单独分析对应的最优基因型基本完全一致,符合加性作用模型。筛选出的与生长性状相关的标记可为标记辅助选择育种(MAS)提供参考依据。     

凡纳滨对虾-缢蛏生态循环养殖池塘中浮游植物群落结构与水质因子相关性研究

为研究凡纳滨对虾(Litoperaaeus vannamei)与缢蛏(Siaoraovacula constricta)生态循环养殖过程中浮游植物群落结构及其与水质因子变化特征之间的相关性,本实验于2018年6月至11月在宁波市鄞州区椿霖养殖场对虾蛏循环养殖池塘中水质及浮游植物的动态开展了逐月采样监测,分析了养虾塘与养蛏塘中的浮游植物群落结构变化及水质因子变动。结果显示:(1)对虾养殖期间共鉴定出6个门101种浮游植物(包含9个未定种),从种的数量上来看,硅藻门>甲藻门>绿藻门>蓝藻门>裸藻门>隐藻门,其中包含优势种14种,养殖初期优势种为硅藻门的新月菱形藻(Nitzschia closteriu)、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)等,随后甲藻门的海洋原甲藻(Prorocentrum micans)和绿藻门的小球藻(Chlorella vulgaris)等逐渐占据优势,后期仍以硅藻门为主要优势种。(2)浮游植物的丰度介于6.8×10⁵-2.5×10⁸cell/L,生物量为2.04-65.72...     

缢蛏混养对三疣梭子蟹-日本囊对虾综合养殖系统理化环境和小型底栖动物的影响

滤食性贝类在生态系统中可通过自身生理活动促进系统的物质循环和能量流动,进而影响养殖环境。为从养殖系统底质环境角度为综合养殖系统优化提供依据,建立了4个实验生态系统,即在三疣梭子蟹-日本囊对虾养殖系统中混养3个不同密度的缢蛏(由低到高分别表示为PMB₁,PMB₂,PMB₃),并以三疣梭子蟹-日本囊对虾养殖系统(PM)为对照。通过对不同养殖系统底泥理化性质及小型底栖动物丰度、生物量的比较分析,探究缢蛏不同混养密度对养殖系统底质环境的影响。结果显示,总体而言,试验期间缢蛏高密度混养系统PMB₃底泥pH与氧化还原电位(ORP),显著高于其他系统,而底泥有机质含量显著低于其他系统。从小型底栖动物群落物种组成来看,不同养殖系统中线虫在丰度上占主要优势,占总丰度的35.9%~42.7%;介形类在生物量上占最大优势,占总生物量的74.2%~81.1%,PMB₃总丰度和总生物量显著高于其他系统。较高混养密度下,缢蛏能通过滤食残饵、粪便等有机物减少底泥有机物质的积累,改善底质环境,提高小型底栖动物丰度和生物量。本试验条件下,根据养殖系统底质环境变化特征,缢蛏放养密度34.7×10⁴ ind./hm²为最优放养密度。     

串联养殖模式下的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)与缢蛏(Sinonovacula constricta)生长特性、消化免疫及水生态效应

虾蛏串养模式作为海水围塘养殖坚持可持续发展、绿色发展的模式,已在福建沿海地区推广,取得明显效果,但目前适宜于该模式下的虾蛏数量配比尚不清楚。在实验室内,通过设立LP组(虾蛏数量配比1︰3)、MP组(1︰5)、HP组(1︰7),模拟虾蛏串联养殖模式,对虾和缢蛏分别投喂颗粒饲料、微绿球藻和角毛藻,并对虾蛏生长特性、养殖环境水质因子、消化与免疫指标、环境与蛏内脏团微生物群落进行探究。结果表明,LP组和MP组虾蛏增重率和特定生长率显著高于HP组。LP组和MP组对虾增重率分别为43.88%、41.91%,缢蛏增重率分别为29.30%、29.40%。水质营养盐浓度开始总体升高达到峰值后总体下降。虾蛏对环境反应不同,缢蛏中淀粉酶和过氧化氢酶活性变化显著,对虾则是胰蛋白酶和超氧化物歧化酶活性变化显著。RDA分析表明,总氮、活性磷酸盐是影响微生物群落关键因素。16S rRNA分析表明,虾蛏不同数量配比对养殖环境以及缢蛏内脏团有较大影响,与LP组相比, MP组和HP组微生物种类更多,且参与氮磷循环的微生物丰度增加。当虾蛏数量配比为1︰3或者1︰5时,虾蛏能良好生长且串养系统养殖环境能起到改善作用。研究结果...