凡纳滨对虾Hox基因及其在早期发育中表达模式的研究

Hox基因是决定动物形态多样性的关键基因,同一类型Hox基因的同源异型结构域(Homeodomain)序列及其功能在进化上高度保守。甲壳动物是仅次于昆虫的第二大类节肢动物,但有关其Hox基因研究在深度和广度上都远远不如昆虫。本研究首先通过RNA-Seq测序技术和生物信息学方法分析发现在凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)中存在13种Hox基因,分别为Lvlab、Lvpb、Lvhox3、Lvdfd、Lvscr、Lvftz、Lvantp、Lvubx、LvabdA、LvabdB、Lvmsx、Lvmnx和Lvdll;然后根据RNA-Seq数据,克隆获得了这13条基因的开放阅读框(ORF)的cDNA序列,并对其序列结构、早期发育表达模式及同源关系进行了初步分析。序列分析显示这些Hox基因的结构非常保守,同源比对显示同一类型的Hox基因的氨基酸序列在不同物种之间具有较高的保守性;表达模式分析结果发现,不同Hox基因在早期发育过程中的表达模式不同,从囊胚期开始,按时序表达的先后顺序基本为Lvmsx、Lvlab、Lvpb、Lvhox3、Lvdfd、Lvscr、Lvftz、Lvmnx、Lvdll、Lvantp、Lvubx、LvabdA、LvabdB。根据各Hox基因表达时期对应的对虾胚胎和幼体发育情况,初步推测了这些基因在凡纳滨对虾的发育过程中可能的功能。     

hedgehog基因在笠贝(Lottia goshimai)早期发育中的表达模式研究

Hedgehog信号通路参与动物神经系统发育、分节等诸多发育过程,研究该信号通路对理解动物的发育与演化机制有重要意义。对软体动物而言,目前Hedgehog信号通路的研究较少。本文克隆了腹足纲软体动物笠贝的hedgehog基因,利用整装原位杂交技术研究了其在胚胎发育过程中的时空表达规律;并与重要发育基因brachyury及soxb的表达模式进行了比较。结果表明,笠贝hedgehog基因与神经外胚层及中/内胚层相关,可能调控了幼虫神经、肌肉及消化道的分化。通过比较原肠胚及担轮幼虫不同阶段的基因表达模式,研究了hedgehog基因相关的组织和细胞随个体发育进程的动态变化。这些结果为理解软体动物形态发生和重要器官的分化机制提供了基础。     

基因foxl2的结构及表达调控

叉头框转录因子L2基因(foxl2)是参与多个靶基因转录调控的重要转录因子基因。目前研究认为该基因主要参与脊椎动物的卵巢分化、发育及其功能维持,但在无脊椎动物中的研究很少。本文结合作者已有的研究成果概述了foxl2基因结构特点,提出该亚家族主要以叉头框的6个特殊氨基酸序列与其它亚家族区分开来;总结了该基因自身的表达调控,认为可能在转录、转录后及翻译后等不同水平都存在调控;进一步对该基因在不同动物中的空间表达特征及功能等方面进行概述,推测foxl2基因在低等动物中具有的表达多样性可能与其功能多样性有关。     

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...     

笠贝soxb、mox基因的鉴定及在足原基发育中的表达模式

足是软体动物最重要的器官之一,目前对其发育机制尚不了解。软体动物的足由神经和肌肉两部分构成,研究足部神经和肌肉系统在发育早期的的动态变化,对于了解足的形态建成机制具有重要意义。本文利用电镜研究了笠贝(Lottiagoshimai)足的早期发育过程。克隆了lgo-soxb和lgo-mox基因,整装原位杂交表明这两个基因分别表达在早期笠贝幼虫的神经外胚层和中胚层,可作为足发育过程的分子标记。不同发育阶段幼虫的原位杂交结果表明,神经外胚层和中胚层细胞在足发育的起始阶段尚未重叠,而在后续发育阶段,二者相向运动并重叠在一起。结果提示组成贝类足部的神经和肌肉细胞起源于早期胚胎不同的部位,在发育过程中逐渐互相接近并重叠,至担轮幼虫晚期共同作用形成足原基。本研究展示了足原基的早期形成过程,为深入研究软体动物足的发育机制提供了基础信息。     

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。     

海洋动物microRNAs研究进展与展望

MicroRNAs(miRNAs)是一类小分子非编码RNA,通过特异性结合靶基因,对靶基因转录后表达进行调控。miRNAs参与众多生物学过程并发挥关键调控角色。作者介绍了miRNAs生物合成和作用机制,回顾了近年来海洋动物miRNA研究取得的进展,并阐述了目前已知的miRNA对海洋动物重要生理过程的调控过程和机制,旨在为今后更深入地研究海洋动物miRNA功能提供参考。     

合浦珠母贝26S蛋白酶体S4,S7亚基基因片段的分离与分析

26S蛋白酶体是真核生物中一种具有ATP依赖性的蛋白酶复合体,主要通过泛肽途径选择性降解细胞内与代谢调控、细胞周期有关的功能蛋白及异常蛋白,参与多种细胞活动的调控过程。26S蛋白酶体由具有催化活性的20S亚复合体和一个具有调节作用的19S亚复合体组成,其中19S亚复合体中的ATP酶亚基是调节26S蛋白酶体活性的重要组件。本通过简并引物PCR手段,从软体动物合浦珠母贝(Pinctada fucata)中扩增到参与构成19S亚复合体的S4和S7(MSS1)两个亚基的基因片段。这两个基因片段所编码的ATP酶组件包含有Gx4GKT,DEID,SAT和H／QRxGRxxR等26S蛋白酶体ATP酶亚基的共同功能基序。这是首次在软体动物中报道26S蛋白酶体的ATP酶亚基基因序列,为研究软体动物中26S蛋白酶体的结构与功能奠定了分子基础。     

对虾microRNA的最新研究进展

miRNA(microRNA)是一类广泛存在的长度约为18~25nt(nucleotides)的单链非编码小RNA。它在转录后水平通过降解靶基因的mRNA或者抑制靶基因mRNA的翻译来调控靶基因的表达,在生物的生长、发育、代谢和免疫等多种生命活动中发挥重要作用。对虾miRNA的研究起步较晚,但近6年来取得了突飞猛进的进展。本文综述了对虾miRNA的发现与鉴定、作用机制及其生物学功能方面的研究概况,并对对虾miRNA的研究前景进行了展望。     

笠贝(Lottia goshimai)早期发育过程的扫描电镜观察

软体动物的早期发育研究对于理解其发育及演化机制有重要意义。利用扫描电子显微镜对笠贝（Lottia goshimai）的早期发育过程进行研究,结果表明,笠贝早期发育过程十分迅速,受精后9 h左右即形成担轮幼虫,在24 h内发育为典型的面盘幼虫。扫描电镜下,可以观察到原肠作用中很有特色的外包式的细胞运动过程,并清晰地观察到前担轮环、贝壳形成区以及足原基的渐次发育。总体而言,笠贝的早期发育过程既体现了等裂型软体动物发育的典型过程（如外包式原肠作用）,又展现出腹足纲动物的种系特异性特点（如贝壳的生长方向）。研究结果可以为深入解析笠贝早期发育机制提供基础支持。     

海洋生物DNA条形码研究现状与展望

海洋生物种类多样,分布广泛,具有复杂性、多样性和趋同性等特点,为了对物种进行更快速、准确地鉴定,急需在传统形态分类学基础上,建立并结合便捷准确的分子鉴定手段。DNA条形码提供了可信息化的分类标准和有效的分类学手段,已成为近年来分类学与生物多样性研究中重要的技术依托。本文概述了DNA条形码当前的发展现状与趋势,并介绍了DNA条形码技术在主要海洋浮游植物(红藻、褐藻、绿藻、硅藻、甲藻)、无脊椎动物(海绵动物、刺胞动物、甲壳动物和软体动物等)和鱼类中的研究进展,以及不同条形码基因针对于不同生物类群的有效性和适用性,指出了目前条形码技术在各海洋类群中存在的主要问题,并对未来的相关工作做了展望,希望为今后我国的海洋生物DNA条形码研究提供理论基础。     

许氏平鲉(Sebastes schlegelii)DAZ基因家族的鉴定及表达分析

高度保守的DAZ(Deleted in Azoospermia)家族成员包括Daz,Dazl(Daz-like)及Boule基因,它们是精子生成的重要调控因子并在生殖组织中特异性表达。本研究发现许氏平鲉的Daz基因家族包括Dazl及Boule基因,通过对其基因结构和氨基酸序列分析发现Dazl及Boule基因分别有两个剪接型,均具有一个相同的保守RNA识别域(RRM)和DAZ结构域。通过系统发育分析,发现它们分别与其它硬骨鱼类具有较高的同源性,与哺乳动物亲缘关系较远。根据转录组数据分析,Dazl和Boule在配子发生的表达模式类似,均在卵子不同发育时期高表达而胚胎各时期表达量降低甚至无表达,而在组织中仅表达于精巢和卵巢中且表现出明显的性别二态模式。本研究为探究Dazl和Boule基因在许氏平鲉中的生殖发育调控机制及在许氏平鲉两性配子发生过程中的调控作用奠定基础。     

不同发育阶段文蛤同工酶基因的表达研究

文蛤(Meretrix meretrix),隶属于瓣鳃纲(Lamellibranchia)、帘蛤目(Veneroida)、帘蛤科(Veberidae).在我国是一种重要的养殖种类.目前有关文蛤的研究主要集中在生态学方面,而有关文蛤个体发育的研究还未见报道.已经证明在动物发育过程中同工酶谱的变化与形态分化和器官形成具有相关性,同工酶电泳技术解释为“基因如何控制个体发育”以及确定个体发育的基因调控表达的重要阶段等问题提供一种有效的实验方法.     

文昌鱼胚胎整装荧光原位杂交技术的建立

文昌鱼(Branchiostoma belcheri tsingtauense)是进化发育生物学研究的重要模式生物,文昌鱼胚胎整装荧光原位杂交(WFISH,whole-mounted fluorescent in situ hybridization)技术将有助于鉴定文昌鱼胚胎发育过程中具有重要调控作用的功能基因。报告了文昌鱼胚胎整装荧光原位杂交技术,用以快速灵敏分析特定基因在文昌鱼胚胎发育过程中的时空表达图式。用体外转录合成的地高辛标记文昌鱼FGFR基因的反义RNA探针,检测到FGFR在文昌鱼原肠胚中表达于发生内陷的中内胚层细胞中,而预定发育为外胚层的细胞不表达FGFR。     

载脂蛋白ApoD:系统发生、基因结构与表达调控

载脂蛋白D(ApoD)属于脂蛋白家族,目前对ApoD的研究集中在基因表达、组织分布和具体功能上,而对其包括调控区在内的基因组结构分析相对较少,而该部分内容对进一步了解和阐明ApoD蛋白功能有重要意义.本文从生物信息学角度对分属于原生动物、无脊椎动物、头索动物和脊椎动物类群的10种动物ApoD的基因结构及调控区的调控元件的分析及比较,发现:(1) ApoD基因结构从原生动物草履虫到原口动物再到后口动物海胆的进化过程中不保守,但在分析的几种脊椎动物中相当保守;(2) 文昌鱼ApoD基因扮演从无脊椎动物到脊椎动物承上启下的角色,代表脊椎动物ApoD基因原型;(3) 调控区大多数调控元件为不同动物共有,说明ApoD功能及其表达调控在进化中的保守性;(4) ApoD基因个别调控元件是随着物种进化而出现并开始发挥相关作用,如SF-1;还有个别的调控元件在进化过程中还没有发现其规律,这可能说明ApoD的某些功能因物种不同存在一定差异.     

双壳类软体动物精子发生及其在系统演化研究中的应用前景

综述了双壳类软体动物精子发生及精子形态结构方面的研究进展，指出双壳类软体动物精子发生过程中精细胞分化具有种、属特异性，精细胞分化的细节是区别个体外部形态很近的物种的依据；精子的形态结构具有种的特征，精子结构的比较研究将成为双壳类软体动物系统演化研究的重要方法之一。     

渤海海域大型底栖动物群落及多样性研究（英文）

由于人类城市化进程及工业活动的进一步加剧,其所造成的环境问题及气候变化对于海洋生境产生了不可逆的巨大破坏,海洋大型底栖动物的群落结构及其多样性的研究变得越来越重要,海洋生物多样性的保护成为亟待解决的问题。近年来对于大型底栖动物的研究主要以黄海胶州湾、长江口、福建浙江沿岸海域最为广泛,对渤海大型底栖动物研究显得相对弱化,数据资料时间间隔较长。本文主要综述了渤海湾海域常见大型底栖动物的群落结构和多样性变化及其对围填海工程所导致的环境污染的响应。结果表明,渤海海域大型底栖动物区系相对于其它海区较为简单,已发现大型底栖动物约400余种,优势种主要是低温、广盐暖水种,近五年年均生物量约为19.83 g/m~2,年均栖息密度约为474 ind/m~2,主要是多毛类和软体动物。平均栖息密度季节变化为夏季秋季春季冬季,平均生物量秋季春季夏季冬季。在此基础上对海洋资源的综合开发利用以及生物多样性保护提出了建议。     

厚壳贻贝几丁质提取及几丁质相关基因筛查

几丁质是贝类贝壳的重要组成成分,在贝壳形成和生物矿化中具有重要作用。本研究通过对厚壳贻贝的贝壳和外套膜边缘三层褶皱进行形态和组织学观察,发现贻贝角质层壳膜是从外褶皱和中褶皱之间的壳膜沟中分泌,而外套膜三层褶皱间组织形态、细胞类型都存在较大差异。此外,本研究还从厚壳贻贝的角质层和贝壳层中提取并鉴定到β-几丁质成分,并构建了外套膜内褶皱（IF）、中褶皱（MF）、外褶皱（OF）的转录组文库,筛查出几丁质合成、降解、结合相关功能的三类几丁质相关基因,对其结构域和表达模式进行进一步分析,发现几丁质合成酶基因以及β氨基己糖苷酶、二-N-乙酰壳二糖酶等几丁质酶基因主要在内、中褶皱表达,而壳三糖苷酶类的几丁质酶基因和几丁质结合蛋白基因则主要在外褶皱表达。在三褶皱差异表达基因的GO富集分析中,进一步发现内、中褶皱主要参与几丁质的生物合成,而外褶皱则主要参与调控几丁质结合、代谢、角质层色素沉着等过程。本研究揭示了外套膜三褶皱在几丁质合成、代谢、结合等功能方面的差异,其中外褶皱可能在厚壳贻贝的贝壳角质层的形成和色素沉着中发挥更重要的作用。本研究有助于了解贻贝贝壳中的几丁质成分以及几丁质相关基因,为软体动物贝...     

Seipin基因对动物脂肪储存调控作用的研究进展

脂肪组织是机体内储存脂肪的核心部位,其功能出现异常会导致生物体生理紊乱。近年来研究发现,Seipin在调控脂肪分化和脂滴(Lipid droplets, LDs)形成中发挥着重要作用,Seipin基因突变会导致严重的脂肪储存障碍。目前,Seipin调控动物脂肪储存的研究多在人类和小鼠等模型中开展,鱼类Seipin相关研究较少。本文介绍了Seipin基因的分布与结构,从脂肪分化和LDs形态两方面探讨了Seipin在脂质储存中的作用及调控机制,并提出了系统研究鱼类Seipin的必要性和开展鱼类Seipin机制研究的方向,旨在进一步理解Seipin调控脂肪储存的分子机理,为寻找脂肪异常沉积的缓解策略奠定基础。     

文昌鱼同源框基因研究进展

十几年以前脊椎动物Ｈｏｘ基因的发现给全世界的发育生物学家以极大的鼓舞,人们期待着在不同的动物物种之间发现共同的图式形成机制。有人甚至认为同源框基因是解决发育生物学疑难问题的灵丹妙药。经过十几年的深入研究,发现在大多数真核生物中都有同源框基因。其中有几类同源框基因的生物学功能在进化中高度保守,但在不同的分类单元中,基因的数目、基因组的组织形式和基因表达等方面却有着细微的差异［１］。有人认为,同一类同源框基因在不同的分类单元中的数目和表达的差异与这些动物躯体设计的进化有关［１］。１文昌鱼的进化地位脊索动…