中间球海胆smad2/3基因克隆、组织表达及其脂多糖刺激响应

为明确中间球海胆Strongylocentrotus intermedius smad2/3基因(命名为Si-smad2/3)信息,初步研究了该基因的序列特征、组织表达模式及脂多糖对其表达的影响,采用RACE技术克隆获得了成体中间球海胆Si-smad2/3基因的全长cDNA序列。结果表明:Si-smad2/3基因的cDNA全长为2146 bp,共编码446个氨基酸;生物信息学分析发现,Si-smad2/3基因所编码的蛋白相对分子质量为50 300,等电点为6.93,属于亲水性非跨膜蛋白;通过与9种已公布物种的smad2/3蛋白氨基酸序列进行多重序列比对和系统进化分析发现,中间球海胆Si-smad2/3蛋白的氨基酸序列与其他真核生物smad2/3蛋白序列具有较高的相似性,与紫球海胆Strongylocentrotus purpuratus smad2/3蛋白的一致性高达96%,符合中间球海胆的分类和进化地位;实时定量PCR(qRT-PCR)检测结果显示,Si-smad2/3基因在中间球海胆不同组织中均有表达,其相对表达量从高到低为体腔细胞>管足>性腺>围口膜>肠>齿间肌;利用脂多糖(LPS,0.1 mg/mL)对中间球海胆进行免疫刺激发现,与对照组相比,LPS刺激后Si-smad2/3基因在中间球海胆体腔细胞、管足和围口膜中均呈先升高后降低的表达趋势,其中,Si-smad2/3基因在中间球海胆体腔细胞中的相对表达量在LPS刺激9 h时达到峰值,管足中表达量在LPS刺激6 h时达到峰值,而围口膜中的表达量在LPS刺激72 h时达到峰值。研究表明,Si-smad2/3可能参与中间球海胆的免疫应答过程且免疫响应具有组织特异性。     

中间球海胆smad2/3基因克隆、组织表达及其脂多糖刺激响应

为明确中间球海胆Strongylocentrotus intermedius smad2/3基因(命名为Si-smad2/3)信息,初步研究了该基因的序列特征、组织表达模式及脂多糖对其表达的影响,采用RACE技术克隆获得了成体中间球海胆Si-smad2/3基因的全长cDNA序列。结果表明:Si-smad2/3基因的cDNA全长为2146 bp,共编码446个氨基酸;生物信息学分析发现,Si-smad2/3基因所编码的蛋白相对分子质量为50 300,等电点为6.93,属于亲水性非跨膜蛋白;通过与9种已公布物种的smad2/3蛋白氨基酸序列进行多重序列比对和系统进化分析发现,中间球海胆Si-smad2/3蛋白的氨基酸序列与其他真核生物smad2/3蛋白序列具有较高的相似性,与紫球海胆Strongylocentrotus purpuratus smad2/3蛋白的一致性高达96%,符合中间球海胆的分类和进化地位;实时定量PCR(qRT-PCR)检测结果显示,Si-smad2/3基因在中间球海胆不同组织中均有表达,其相对表达量从高到低为体腔细胞>管足>性腺>围口膜>肠>齿间肌;利用脂多糖(LPS,0.1 mg/mL)对中间球海胆进行免疫刺激发现,与对照组相比,LPS刺激后Si-smad2/3基因在中间球海胆体腔细胞、管足和围口膜中均呈先升高后降低的表达趋势,其中,Si-smad2/3基因在中间球海胆体腔细胞中的相对表达量在LPS刺激9 h时达到峰值,管足中表达量在LPS刺激6 h时达到峰值,而围口膜中的表达量在LPS刺激72 h时达到峰值。研究表明,Si-smad2/3可能参与中间球海胆的免疫应答过程且免疫响应具有组织特异性。     

用改良的TRIZOL法快速提取仿刺参和中间球海胆的总RNA

用改良的TRIZOL法和普通TRIZOL法分别提取仿刺参Apostichopus japonica体壁、肠、体腔液和中间球海胆Strongylocentrotus intermedius的管足、性腺、齿间肌的总RNA。结果表明:用普通TRIZOL法提取时间长,电泳条带不很清晰,存在降解且各个组织提取的状况不稳定,杂质量多;而用改良TRIZOL法能够快速提取仿刺参、海胆组织的总RNA,电泳后得到的28S rRNA和18S rRNA条带清晰、完整性好、纯度高、得率高,其A/A为2.04².14,总RNA浓度为44.962.14,总RNA浓度为44.96¹15.02 ng/μL。     

雌二醇对中间球海胆生长、性腺发育及胆固醇代谢的影响

为探讨雌二醇(estradiol)对体质量为(13.58±0.79)g的中间球海胆Strongylocentrotus intermedius性腺发育的调控机制,在室内水槽(200 L)中进行为期60 d的注射试验。试验分对照组、雌二醇(5μg/m L)注射组和他莫昔芬(tamoxifen)(25μg/m L)注射组,每3 d注射1次,并于第30天和第60天时两次取样测定海胆增重率(WGR)、性腺指数(GSI)、性类固醇激素含量和胆固醇合成相关基因的表达量。结果表明:注射雌二醇或他莫昔芬并未显著影响海胆的生长速率,却显著影响试验末期海胆的性腺指数,雌二醇组海胆性腺指数显著高于对照组和他莫昔芬组(P<0.05);试验结束时,雌二醇组和他莫昔芬组海胆体腔液中雌二醇含量和性腺中胆固醇含量均显著高于对照组(P<0.05),雌二醇组海胆性腺中雌二醇含量最高,显著高于对照组和他莫昔芬组(P<0.05);雌二醇组海胆性腺和消化道中主要卵黄蛋白(MYP)基因均高于对照组,但均未有显著性差异(P>0.05);雌二醇组和他莫昔芬组海胆性腺和消化道中性类固醇激素合成关键基因CYP17和胆固醇合成关键基因CYP51表达量均显著高于对照组(P<0.05);他莫昔芬组海胆性腺中CYP17和CYP51基因表达量均低于雌二醇组(P>0.05)。研究表明,注射雌二醇显著提高了中间球海胆性腺指数、体内雌二醇含量和雌二醇合成相关基因的表达量,这可能是雌二醇促进海胆性腺发育的调控机制。     

虾夷马粪海胆NLR家族基因片段的克隆及表达特征分析

采用同源克隆和半定量RT-PCR方法,对虾夷马粪海胆Strongylocentrotus intermedius NLR家族基因片段进行了克隆和组织表达特征分析。将紫球海胆S.purpuratus的9组NLR家族聚类的编码区序列进行比对后,根据保守区域设计引物扩增虾夷马粪海胆中相应的基因,通过测序获得了9组不同NLR聚类基因片段,每组各10个测序结果,通过基因序列及氨基酸序列比对分析,发现存在长度及序列结果上的差异,这说明每组NLR家族聚类都存在多个家族成员。同时选取虾夷马粪海胆的不同组织提取RNA,反转录后使用同样的引物进行半定量RT-PCR分析,结果表明,NLR基因在虾夷马粪海胆的管足、肠、围口膜、体腔细胞、性腺中存在高效表达,且在围口膜及性腺中表达量最高,表明NLR基因在虾夷马粪海胆中普遍表达,并存在表达差异。研究表明,NLR基因在海胆免疫过程中起着重要作用。     

母源因子boule在光棘球海胆性腺中的表达与定位

为鉴定光棘球海胆Mesocentrotus nudus生殖细胞标记基因,通过基因克隆、荧光定量PCR及切片原位杂交等技术分析了光棘球海胆(湿体质量为76.8 g±10.0 g)母源因子(boule)基因的分子特征及动态表达模式。结果表明:光棘球海胆boule cDNA序列全长为1 788 bp,其中,3′非编码区为601 bp, 5′非编码区为146 bp,开放阅读框(open reading frame, ORF)为1 041 bp,共编码346个氨基酸,包含一个保守的RRM结构域;荧光定量PCR结果显示,boule为母源因子,在整个胚胎发育时期均有表达;boule基因在处于生长期(stageⅡ)光棘球海胆的肠、管足、体腔液和性腺中均有表达,其中,boule基因在精巢表达量最高(P<0.05);在卵巢中表达量随卵母细胞的成熟而逐渐升高,在成熟期(stageⅣ)卵巢中达到最高,精巢中表达量仅在生长期(stageⅡ)及成熟前期(stageⅢ)有较高表达;切片原位杂交显示,boule基因在光棘球海胆精巢的生殖细胞中特异表达,卵巢中未检测到阳性细胞信号。研究表明,光棘球海胆boule基因是雄性生殖细胞标记基因,本研究结果可为海胆雄性生殖细胞发育相关研究提供数据资料。     

升温对不同管足颜色中间球海胆家系免疫相关酶活性及MDA含量影响的初步研究

为研究升温对不同管足颜色中间球海胆家系免疫相关酶活性及MDA含量的影响,设置不同温度梯度(15、20、22、24、26℃),分别对不同管足颜色海胆家系体腔液中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、溶菌酶(LZM)及丙二醛(MDA)含量进行测定。结果显示:随着水温升高,RR、RW、WR、WW家系中间球海胆SOD、CAT、POD、LZM活性均呈先升高后降低的趋势。RR、RW、WR、WW家系SOD活性范围分别为2.39~4.36、2.79~5.17、2.71~4.97、3.66~5.69 U/m L;CAT活性范围为63.02~112.76、62.47~169.37、66.40~140.77、72.29~149.20 U/m L;POD活性范围为1.65~14.59、0.89~13.88、2.08~14.68、2.49~15.62 U/m L;LZM活性范围为9.82~109.23、12.10~110.37、7.82~112.16、11.18~107.83 U/m L。RR、RW、WR家系中间球海胆MDA含量呈先降低后升高的趋势,含量范围分别为0.97~2.34、0.82~2.40、0.96~2.23 nmol/m L,WW家系中间球海胆MDA含量呈缓慢升高的趋势,含量范围为1.55~2.60 nmol/m L。红、白管足中间球海胆SOD、CAT、POD、LZM活性也均呈先升高后降低的趋势,红管足海胆MDA含量呈先降低后升高的趋势,白管足海胆MDA含量则呈升高的趋势。随着水温升高,RR家系海胆SOD活性对升温胁迫响应早于WW家系海胆,RR家系海胆MDA含量低于WW家系海胆MDA含量;RW家系海胆CAT活性高于WW家系海胆;红管足海胆SOD、POD活性均高于白管足海胆,其中POD活性变化差异显著(P<0.05);26℃时,红管足海胆MDA含量显著低于白管足海胆MDA含量(P<0.05)。以上结果表明,以红管足海胆为亲本培育的海胆家系对升温响应更灵敏、更耐高温。     

中间球海胆(♀)与光棘球海胆(♂)种间杂交及自繁后代生长与表型特征比较

为了解中间球海胆Strongylocentrotus intermedius(Si)与光棘球海胆Strongylocentrotus nudus(Sn)杂交后代的杂种优势及表型特征,以同期培育的中间球海胆(♀)与光棘球海胆(♂)种间杂交子一代(Si♀×Sn♂)幼胆及自繁子一代幼胆为研究对象,对3种海胆的成活率、生长表现(生长速度和表型变异)和表型特征(管足色素细胞数量、骨片形状、棘刺的颜色和长度)进行了比较。结果表明:经过90 d的养殖,中间球海胆和光棘球海胆的最终成活率均为100%,杂交海胆为97%,但3种海胆间无显著性差异(P>0.05);在0⁶0 d的养殖范围内,杂交海胆具有最快的特定生长率(4.00%/d),且显著高于中间球海胆(2.91%/d)和光棘球海胆(3.15%/d)(P<0.05),而后两者之间无显著性差异(P>0.05),6060 d的养殖范围内,杂交海胆具有最快的特定生长率(4.00%/d),且显著高于中间球海胆(2.91%/d)和光棘球海胆(3.15%/d)(P<0.05),而后两者之间无显著性差异(P>0.05),60⁹0 d时,3种海胆的特定生长率之间均无显著性差异(P>0.05);试验结束时,杂交海胆体质量的变异系数(76.12%)显著高于光棘球海胆(63.81%)和中间球海胆(52.05%)(P<0.05),表明种间杂交显著增加了后代的遗传变异;光棘球海胆管足中色素细胞数量最多,中间球海胆最少,杂交海胆的色素细胞数量介于父母本之间;杂交海胆棘刺为浅紫色,介于中间球海胆的白色和紫海胆的深紫色之间,而棘长较父母本细短;与棘色和管足颜色不同,杂交海胆骨片两端的突起产生了新的变异。研究表明,在幼胆期杂交海胆的表型特征明显区别于父母本,具有更快的生长速度和更高的变异水平,具有较高的育种价值。     

饲料脂肪水平对中间球海胆幼胆生长、消化酶和热胁迫后抗氧化酶活力的影响

为了确定中间球海胆Strongylocentrotus intermedius幼胆饲料中适宜的脂肪水平,采用摄食生长试验探讨了饲料中脂肪水平(3%、6%、9%、12%和15%)对海胆幼胆存活、生长、消化酶和热胁迫后抗氧化酶活力的影响,试验共进行96 d。结果表明:试验结束时,6%饲料脂肪水平组海胆增重率最高,显著高于15%脂肪组(P<0.05);随着饲料脂肪水平的升高,中间球海胆消化道中脂肪酶活力显著升高(P<0.05),淀粉酶活力显著下降(P<0.05),胃蛋白酶活力有下降趋势(P>0.05);饲料脂肪水平显著影响热胁迫后海胆体腔液中抗氧化酶活力,其中热胁迫2 h后,12%脂肪组超氧化物歧化酶(SOD)活力最高,显著高于15%脂肪组(P<0.05);热胁迫6 h后,海胆体腔液过氧化氢酶(CAT)活力最高值出现在6%脂肪组,且高于12%和15%脂肪组。研究表明,6%饲料脂肪水平时中间球海胆幼胆的生长速率最快,6%¹2%饲料脂肪水平能够显著提高热胁迫后海胆的抗氧化能力。     

黑嘴病病原菌人工感染对中间球海胆吞噬作用相关免疫指标的影响

为探讨黑嘴病病原菌感染对中间球海胆Strongylocentrotus intermedius吞噬作用相关免疫指标的影响,选用壳径约2 cm的中间球海胆108只,用注射器针头刺入海胆体腔,再用浓度10² CFU/mL的黑嘴病病原菌液浸泡,经病原菌胁迫后0、1、6、12、24、48 h时测定各体腔细胞密度、细胞凋亡率、细胞坏死率、吞噬作用相关免疫指标(酸性磷酸酶(ACP)活性、活性氧(ROS)含量和总抗氧化能力(T-AOC))及吞噬相关免疫基因表达量,并利用有效吞噬细胞比例计算几种免疫指标的单细胞贡献值。结果表明:中间球海胆体腔液中变形吞噬细胞密度在黑嘴病病原菌胁迫1 h后下降约80%,同时吞噬细胞凋亡率上升至60.92%;体腔细胞中ACP、ROS和T-AOC在胁迫后呈现不同程度的变化趋势,计算为单个吞噬细胞平均贡献值后,这些指标及C3-pre和Clec4g基因相对表达量均一致呈现先升高后下降趋势,且均在胁迫1 h时达到最高,分别较胁迫前升高3、6、7、4、7倍;在胁迫后6～24 h,虽然吞噬细胞密度逐渐恢复,但其凋亡率呈下降趋势,坏死率逐渐上升至63.98%,C3-pre和Clec4g基因相对表达量,以及ACP、ROS和T-AOC的单个吞噬细胞平均贡献值均出现下降趋势;在胁迫后48 h,Caspase-8基因相对表达量上调至最高值,约为0 h的2倍。研究表明,中间球海胆在病原菌入侵前期,通过提高ACP活性、ROS含量和T-AOC及吞噬相关免疫基因表达等方式增强吞噬作用,并通过细胞凋亡和再生保持细胞数量,在病原菌入侵后期,由于不能清除病原菌,上述指标均下降,吞噬作用逐渐减退,细胞坏死率大幅上升,导致海胆发病。