甲壳类生长相关基因研究进展

甲壳类动物是需要蜕皮才能生长的一类特殊生物,因而其生长相关基因及其调控机制具有一定的特殊性,这些基因主要涉及到蜕皮相关基因和肌肉生长相关基因。蜕皮相关基因主要有蜕皮抑制激素(MIH)基因、高血糖激素(CHH)基因、蜕皮激素受体(EcR)基因、维甲酸-X-受体(RXR)基因和E75基因等;肌肉生长相关基因主要有肌动蛋白(actin)基因、肌肉生长抑制激素(MSTN/GDF11)基因和p38基因等。本文对这些基因的功能及其调控机制的最新研究进展进行了综述,并提出了未来有待加强的几个研究方向,以期为展开甲壳类生长相关基因更深入的研究提供指导帮助。     

鱼类转基因技术综述

基因转移的研究为鱼类遗传育种开辟了一条全新的途径。自1985年第1例转基因鱼问世至今已获得20～30种转基因鱼,在促进生长,提高鱼类抗逆性、抗病性等方面取得了巨大成绩。本文主要阐述了转基因鱼的构建机理、方法和检测方法以及各自的优缺点。外源基因的定点整合、稳定表达和遗传仍需要深入研究。构建“全鱼”基因则是今后发展的方向,受到越来越多的关注。     

具荧光活性的节旋藻藻蓝蛋白α亚基在大肠杆菌中的重组表达

为探索节旋藻藻蓝蛋白的生物合成机理,以钝顶节旋藻(Arthrospira platensisFACHB314)基因组DNA为模板克隆了藻蓝蛋白α亚基基因cpcA、催化脱辅基蛋白与色基结合的裂合酶基因cpcE和cpcF,以及催化色基合成的铁氧蛋白氧化还原酶基因pcyA;以Synechocystissp.PCC6803基因组DNA为模板克隆了亚铁血红素氧化酶基因hox1。然后分别将cpcA、cpcE和cpcF基因构建到质粒pACYCDuet-1中,将hox1和pcyA基因构建到质粒pET-24a(+)中,用电击法将二者共同转化E.coliBL21(DE3),经诱导表达得到具有荧光活性的节旋藻藻蓝蛋白α亚基。在590 nm激发波长下,荧光发射峰为637.8 nm,证实了节旋藻自身的裂合酶CpcE和CpcF能够催化色基PCB与藻蓝蛋白脱辅基结合产生有荧光活性的藻蓝蛋白α亚基,为表达有荧光活性的藻蓝蛋白提供理论和实验基础。     

红藻DNA条形码分析技术研究进展

DNA条形码是指利用一段相对较短的标准DNA片段,对物种进行识别和鉴定。目前该技术在动物、植物物种鉴定领域已经得到了广泛的研究和应用。在藻类的研究中,尚未确定一条统一的标准条形码基因,现阶段都是使用2条或2条以上基因序列来完成物种鉴定。对于形态多样、种类繁多的海洋红藻,常用的DNA条形码基因有COI基因(Partial cytochrome c oxidase I gene)、UPA基因(Partial 23SrRNA gene,universal plastid amplicon)、LSU基因(Partial 28SrRNA gene)和rbcL基因(The large subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase)等,这些基因中2个或3个基因的互补运用准确有效地提高了红藻的鉴定准确率,尤其是COI基因的种间差异大足够区分相近物种。本文在概述条形码的原理及其标准的基础上,阐述了红藻DNA条形码鉴定研究的新进展以及常用几种基因片段的优缺点,并对条形码在红藻鉴定中存在的问题进行了分析,对其应用前景进行了展望。     

饥饿对金鱼卵巢型和脑型芳香化酶基因表达的影响研究

采用RT-PCR技术,研究了金鱼性腺型芳香化酶基因(CYP19A)和脑型芳香化酶基因(CYP19B)的表达对饥饿胁迫的响应机制.研究结果表明:正常投喂的雌性金鱼中CYP19A基因mRNA在卵巢、肝脏、肾脏、肌肉、鳃、头肾、脾脏、脑、肠和心脏10个组织均有表达,表达量呈现递减趋势;饥饿胁迫后,CYP19A基因mRNA在脑和卵巢中表达的变化规律基本一致,即饥饿5d时表达量显著降低(P<0.05),随后表达水平维持稳定.正常投喂的雌性金鱼CYP19B基因mRNA在脑、头肾、性腺、脾、肌肉和心脏6个组织中表达呈现递减趋势;CYP19B基因mRNA在脑和卵巢中的表达量,在饥饿5d时表达量显著降低(P<0.05),随后表达水平维持稳定.这些结果说明,雌性金鱼在饥饿条件下,性激素合成关键酶基因在脑和卵巢中的表达量显著降低,可能影响卵巢发育。     

日本蟳线粒体16SrRNA和COI基因序列比较分析

对采自莱州湾和胶州湾的日本蟳野生群体的线粒体16S rRNA和COI基因片段进行了PCR扩增和测序,分别得到长度为519和658 bp的碱基序列.研究结果显示这2个基因片段在种内的变异都较低,对2个基因同源序列分析表明,在线粒体16SrRNA基因片段中共检测到7个变异位点(包括6个单一变异位点,1个简约信息位点)和7种单倍型;在COI基因中共检测到8个变异位点(包括6个单一变异位点,2个简约信息位点)和7种单倍型.通过统计变异位点、平均核苷酸差异数和核苷酸多样性指数,分析比较了两群体间的序列差异和遗传多样性水平.结果显示2个日本蟳野生群体的遗传多样性比较丰富.用MEGA4.0软件构建了NJ和UPMGA系统树,基于16SrRNA基因片段的系统树显示梭子蟹科的4个属聚为两大支:日本蝇不同的单倍型先聚在一起,然后与青蟹属的3种蟹聚为一支;梭子蟹属的三疣梭子蟹、远海梭子蟹及塞氏梭子蟹聚在一起;再与美青蟹属的美洲蓝蟹、巴西蓝蟹等聚为一支.基于COI基因显示日本蟳不同的单倍型先聚在一起,再与其他3种蟳聚为一支;梭子蟹属的远海梭子蟹和三疣梭子蟹相聚,然后与美青蟹属的2种蟹相聚为一支.该结果与传统分类一致.这些数据为我国日本蟳的种质资源保护和利用提供了基础的分子生物学依据.     

饥饿对金鱼卵巢型和脑型芳香化酶基因表达的影响研究

采用RT-PCR技术,研究了金鱼性腺型芳香化酶基因(CYP19A)和脑型芳香化酶基因(CYP19B)的表达对饥饿胁迫的响应机制.研究结果表明:正常投喂的雌性金鱼中CYP19A基因mRNA在卵巢、肝脏、肾脏、肌肉、鳃、头肾、脾脏、脑、肠和心脏10个组织均有表达,表达量呈现递减趋势;饥饿胁迫后,CYP19A基因mRNA在脑和卵巢中表达的变化规律基本一致,即饥饿5d时表达量显著降低(P＜0.05),随后表达水平维持稳定.正常投喂的雌性金鱼CYP19B基因mRNA在脑、头肾、性腺、脾、肌肉和心脏6个组织中表达呈现递减趋势;CYP19B基因mRNA在脑和卵巢中的表达量,在饥饿5d时表达量显著降低(P＜0.05),随后表达水平维持稳定.这些结果说明,雌性金鱼在饥饿条件下,性激素合成关键酶基因在脑和卵巢中的表达量显著降低,可能影响卵巢发育.     

甲壳动物基因研究进展

基因克隆技术不断发展完善 ,不仅用来克隆已知功能基因 ,而且成功地克隆了一些未知基因 ,从而大大推动生物基因资源的开发。近年来 ,国外学者针对甲壳动物基因库 ,其中主要是经济类甲壳动物如虾、蟹及非经济类的卤虫（Ａｒｔｅｍｉａ）基因开展了细致的研究工作 ,分离鉴定到约３０多种功能基因 ,另外有线粒体基因 ,ｒＲＮＡ基因及一些重复序列。而国内在这方面的工作比较薄弱。研究该类动物基因 ,不仅拓展了已有的关于真核生物基因结构、功能、表达、进化等方面的知识 ,更重要的是 ,通过深入了解控制虾、蟹的重要经济性状如生长速度、发育调…     

凡纳滨对虾碱性磷酸酶和酸性磷酸酶基因的克隆、表达及盐度应答效应

本研究通过c DNA末端快速扩增法(RACE)首次克隆得到凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)和酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)基因的c DNA全长序列,其中ALP基因全长序列1 910 bp,编码536个氨基酸;ACP基因全长序列1 544 bp,编码439个氨基酸。盐度调控设3个盐度组:31(对照)、16和3。养殖45 d后,荧光定量PCR测定对虾肝胰腺、肌肉、胃、肠和鳃5个组织中的ALP和ACP基因m RNA的表达情况。RT-PCR显示,ALP基因在5个组织中普遍表达,在肝胰腺中表达量最高(P0.05),肠道中的表达量最低(P0.05);ACP基因在5个组织中也均表达,在肝胰腺和鳃中表达量明显高于其他3个组织(P0.05)。盐度应答实验表明,不同盐度条件下,不同组织中,ALP和ACP基因存在不同的表达模式。在胃和鳃组织中,ALP基因在31盐度组的表达量显著高于其他两组(P0.05);在肝胰腺和肠道中,ALP基因在16盐度下的表达量明显低于其他两组(P0.05);在肌肉中,ALP基因的表达与其他组织均不同,31盐度组表达量最高,而16盐度组最低(P0.05);在肝胰腺中,ACP基因在31盐度组的表达量明显低于其他盐度组(P0.05);在肌肉和鳃两个组织中,ACP基因在31盐度下的表达量明显高于其余两个盐度组(P0.05);在肠道中,ACP基因的表达量在3盐度组明显高于其他两组(P0.05);而在胃中,ACP基因在3个盐度下的表达量没有显著性差异。上述结果为研究低盐条件下凡纳滨对虾的磷酸酶基因的变化机制提供了参考。     

青蛤(Cyclina sinensis)IKK基因的克隆及其在鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激下的表达分析

利用构建的青蛤(Cyclina sinensis)转录组文库,筛选到青蛤IKK基因的类似序列。经设计引物克隆比对后确认为CsIKK基因。利用生物信息学软件在线对该基因进行结构分析。采用PCR技术克隆基因,并使用实时荧光定量PCR技术克隆得到CsIKK基因在青蛤五个不同组织中的表达情况及在鳗弧菌(Vibrioanguillarum)的刺激下IKK基因在青蛤血淋巴中的时序性表达情况。综合结果得到, CsIKK基因序列开放阅读框长2298bp,编码765个氨基酸。IKK基因在青蛤的血淋巴、外套膜、闭壳肌、肝脏、性腺和鳃六个组织中均表达,在血淋巴中表达量最高。青蛤IKK基因在鳗弧菌胁迫下表达量在6h时达到最大值,与对照组相比差异极显著(P0.01),表明该基因所指导的蛋白是青蛤重要的免疫信号通路蛋白。     

中国大洋生物基因研究开发基地成立

2002年6月28日,“中国大洋生物基因研究开发基地”在厦门国家海洋局第三海洋研究所(下称海洋三所)成立,并正式挂牌。“基地”在中国大洋矿产资源研究开发协会(下称中国大洋协会)和海洋三所的相关研究方向基础上建立,目的是把中国大洋生物基因研究开发方面的工作推向深入和提高到一个新水平。国家海洋     

你听说过“友善基因”吗？

有特定基因特征的人比没有该基因特征的人更友善、更关心人!陌生人能很快做出区分。这种变异与人体的催产素受体基因有关。     

加权基因共表达网络探究链状亚历山大藻爆发性生长的分子机制

链状亚历山大藻(Alexandrium pacificum)作为典型的产毒赤潮甲藻,分布广泛,而对其爆发性生长的研究将有助于探究由其引发的赤潮的分子机制。本研究通过模拟赤潮爆发的条件对链状亚历山大藻进行表达谱测序,利用表达谱测序后得到的基因表达量数据,采用加权基因共表达网络(WGCNA)构建方法探究链状亚历山大藻的爆发性生长的分子机制。通过计算基因间表达量的相关性得到了35个基因共表达模块,将基因共表达模块与链状亚历山大藻爆发性生长性状相关联,在爆发性生长阶段,有6个显著性相关的模块,基于KEGG及GO功能富集分析,这些模块涉及蛋白质的加工合成、核糖体的合成,电子传递,碳水化合物代谢等过程,表明了细胞代谢能力的提升,为细胞增殖提供了物质基础。此外有大量的未知功能的枢纽基因被发现,基因模块可以用于推测这些基因的功能,从而为以后挖掘新基因,探究潜在的调控机制提供了基础。     

蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa) Rubisco活化酶基因的克隆与表达分析

采用RACE技术克隆了单细胞绿藻蛋白核小球藻820Rubisco活化酶基因(rca)序列,并用荧光定量PCR方法研究了rca和Rubisco小亚基基因(rbcS)的表达规律。结果获得了1703bp的rcacDNA序列,包括66bp的5’非翻译区、1242bp的开放阅读框和395bp的3’非翻译区。序列比较和分析表明该蛋白核小球藻rca序列与其它绿藻的同源性高达78%—85%;偏好使用以G/C/T结尾的密码子;推测的RCA蛋白等电点和分子量分别为8.44和45.71kDa。荧光定量PCR结果表明随光照时间增加rca与rbcS转录表达逐渐降低;不同盐度处理下rbcS的mRNA量变化不大,而rca在37.5盐度下表达量为25盐度的2.69倍;1.0—3.0mmol/L水杨酸处理rca与rbcS表达均降低。     

利用引物退火控制技术克隆日本囊对虾性腺差异表达基因

为了解日本囊对虾（Marsupenaeusjaponicus）性腺发育及分化的分子机制,本研究采用改良的引物退火控制技术克隆到了共8个精巢、卵巢的差异表达基因．其中4个为已知基因,分别为凝血酶敏感蛋白基因、皮质棒蛋白基因、增殖细胞核抗原基因和泛素缀合酶基因;4个为未知基因,分别命名为MjACP3-T、MjACP4一T、MjACPl5一T和MjACP4一O基因．采用实时定量PCR方法分析了4个未知基因在性腺发育过程的表达谱,结果表明：MjACP3一T、MjACP4．T和MjACPl5,T基因在日本囊对虾精巢和卵巢中的表达量有显著差异,且在各个时期精巢的表达量均高于卵巢,说明这3个基因可能在精巢的发育中起到某些重要作用．卵巢MjACP4一O基因的表达量变化较大,第5期卵巢的相对表达量达到最高（为1．38）,而其他各个阶段的变化较大,在第4期卵巢的相对表达量最低（为0．03）．在精巢中,MjACP4一O基因的表达量随着精巢逐渐发育成熟呈下降趋势．定量PCR结果与引物退火控制技术的结果有着很好的一致性．研究结果表明,引物退火控制技术是一种简单高效的克隆差异表达基因的技术．采用该技术所克隆到的8个精巢、卵巢的差异表达基因,为进一步了解日本囊对虾性腺发育分化的分子机制提供了基础材料．     

棘皮动物线粒体基因组的基因重排、分子标记及系统发生分析

棘皮动物(echinoderms)是海洋生境中所特有的无脊椎动物重要类群,本文全面比较分析了棘皮动物29个物种的线粒体全基因组。线粒体基因组主编码基因的分析结果显示,海胆纲Echinoidea和海参纲Holothuroidea物种的基因排列完全相同;海星纲Asteroidea物种之间的基因排列也完全相同,然而与海胆纲、海参纲相比,存在一个长片段的倒位。海百合纲Crinoidea的栉羽星Phanogenia gracilis和花形羽枝Florometra serratissima主编码基因的基因排列完全相同,地中海海羊齿和海百合Neogymnocrinus richeri与此相比,均存在一个蛋白质编码基因(nad4L)的易位。蛇尾纲Ophiuroidea真蛇尾目Ophiurida的3个科(阳遂足科Amphiuridae、辐蛇尾科Ophiactidae和栉蛇尾科Ophiocomidae)主编码基因的基因排列完全相同,而同属于真蛇尾目,另外一个科(真蛇尾科Ophiuridae)的白色真蛇尾Ophiura albida和灰色真蛇尾Ophiura lutkeni,与同目的前3个科相比,存在3个蛋白质编码基因(nad1、nad2和cob)的倒位。蛇尾纲蔓蛇尾目Euryalida的海盘Astrospartus mediterraneus,与真蛇尾目5个线粒体基因组相比,存在主编码基因的重排。棘皮动物线粒体单基因的变异位点特征显示,nad5、nad4和nad2基因是理想的分子标记基因。基于29个线粒体基因组的氨基酸序列,通过两种方法(邻接法和最大似然法)所构建系统发生树的拓扑结构完全一致。支持其下分的5个纲(蛇尾纲、海参纲、海胆纲、海星纲和海百合纲)均为单系群。线粒体基因组的数据支持棘皮动物动物在纲层次的亲缘关系为:(((海胆纲+海星纲)+海参纲)+蛇尾纲)+海百合纲,海百合纲作为棘皮动物中最为古老的类群,位于系统发生树的根部。基于线粒体基因组构建的系统发生树,支持所有的科均为单系群;综合系统发生树及主编码基因的基因重排分析,均支持真蛇尾目并非单系发生,真蛇尾目的有效性还值得今后深入研究。     

关于公海“区域”中生物基因资源的勘探和开发问题

随着科学技术的进步，尤其是深海勘探技术的发展，人们发现深海海底蕴藏的具有商业开采价值的资源远不止多金属锰结核一种矿物资源，基因资源就是更具商业开采价值的另一种资源。从２０世纪８０年代起，几个有关工业化国家就开始了对基因资源的研究和勘探工作。近几年，他们加大了研究和勘探的力度，在技术上也取得了一些进展。由于有人预言基因资源的开发利用将先于区域中多金属结核的开采，因此，就在大力进行开发利用这种资源的现场调查和科学研究的同时，勘探和开发这一资源的法律问题也已引起了广泛的争论。一、深海海底生物基因资源海…     

大菱鲆Hepcidin基因的克隆和真核表达载体的构建

Hepcidin是鱼类的一种重要的抗菌肽.通过比较GenBank中不同Hepcidin基因的同源相似性,设计出特异性的引物,以我国海水养殖大菱鲆(Scophthalmus maximus L)肝脏为模板利用RT-PCR 技术克隆获得了一条基因.使用生物信息学手段对该基因序列进行了比对和分析,证实这条基因为Hepcidin1 precursor基因,属于Hepcidin基因家族.通过设计引物在Hepcidin基因的5′和3′端分别引入EcoR I和NotⅠ酶切位点.经过双酶切后获得具有EcoR I和Not I酶切位点的Hepcidin成熟肽片段,并与同样使用该酶线性化的表达载体pPIC3.5K连接.构建了表达载体pPIC3.5K/Hepc1,并将其导入到酵母基因组中,完成了真核表达载体的构建,为Hepcidin的真核表达作了基础性的准备工作.     

用基因枪将GUS基因导入褐藻细胞中表达

于１９９３年１１月－１９９４年２月，用高压氦气式基因枪，将ＰＨ１２２１质粒装有ＧａＭＶ ３５Ｓ启动子，ＧＵＳ基因以及ｎｏｓ的３＇调控区导入海带和裙带菜组织切块中。４８ｈ后，在海带假根细胞和裙带菜中肋部叶片细胞中检测到ＧＵＳ基因的表达。实验表明，微粒子轰击法是外源基因导入大型褐藻的一个有效途径。ＧａＭＶ ３５Ｓ启动子能够驱动外源基因在海洋藻类中的表达，可作为藻类基因工程的启动元件。     

三疣梭子蟹线粒体DNA 16S rRNA和COI基因片段序列的比较研究

本文采用 PCR扩增和序列测定等技术 ,对三疣梭子蟹 (Portunustrituberculatus)线粒体DNA1 6Sr RNA和 COI基因片段进行了初步研究。经 PCR扩增和序列测定 ,分别得到 1 6Sr RNA和 COI2个基因片段的碱基序列 ,其中 1 6Sr RNA基因片段的大小为 566bp,碱基 A,T,G,C的含量分别为 35.1 6% ,34.45% ,1 2 .37%和 1 8.0 2 % ;COI基因片段的大小为 658bp,碱基 A,T,G,C的含量分别为 36.63% ,2 6.44% ,2 0 .52 %和 1 6.41 %。在 2种基因片段中 ,AT含量均明显高于 GC含量 ,这与果蝇、虾类、蟹类等无脊椎动物的 1 6Sr RNA和 COI基因片段研究结果相似。通过对三疣梭子蟹 1 6S r RNA和 COI2个基因片段遗传特征的研究 ,发现其种内变异较低 ,在 3个样本中 1 6Sr RNA基因片段序列完全一样 ,COI基因片段中也只有 2个 T/ C位点转换。另外 ,比较本研究所得序列与 Gen Bank中梭子蟹科 5个属的 1 6Sr RNA基因片段序列后 ,发现其聚类结果与传统分类相一致。