刺参4个功能基因的表达分析

为研究刺参Apostichopus japonicus的生长发育,采用实时定量PCR方法,对刺参腱生蛋白基因、胶原蛋白α2基因、整合蛋白αV基因和整合蛋白βL基因等4个候选功能基因不同月龄的组织表达进行了分析。结果表明:刺参12、13、14月龄时,腱生蛋白基因在刺参肠、管足、呼吸树、皮肤、体壁、体腔液细胞、疣足和纵肌等8个组织中均有不同程度的表达,其中在体腔液细胞和呼吸树组织中的表达量较高(P<0.05);胶原蛋白α2基因在刺参管足、呼吸树、体壁、疣足和纵肌组织中的表达量随月龄的增加而逐渐增加,其中在呼吸树组织中表达量最高,在纵肌、疣足、体壁、肠和体腔液细胞等组织中的表达量逐渐降低;整合蛋白αV基因在纵肌组织中的表达量随月龄的增加而逐渐增加;整合蛋白βL基因在皮肤、体壁、疣足和管足组织中的表达量较低。本研究结果为深入研究刺参这4个功能基因提供了参考。     

刺参4个功能基因的表达分析

为研究刺参Apostichopus japonicus的生长发育,采用实时定量PCR方法,对刺参腱生蛋白基因、胶原蛋白α2基因、整合蛋白αV基因和整合蛋白βL基因等4个候选功能基因不同月龄的组织表达进行了分析。结果表明:刺参12、13、14月龄时,腱生蛋白基因在刺参肠、管足、呼吸树、皮肤、体壁、体腔液细胞、疣足和纵肌等8个组织中均有不同程度的表达,其中在体腔液细胞和呼吸树组织中的表达量较高(P<0.05);胶原蛋白α2基因在刺参管足、呼吸树、体壁、疣足和纵肌组织中的表达量随月龄的增加而逐渐增加,其中在呼吸树组织中表达量最高,在纵肌、疣足、体壁、肠和体腔液细胞等组织中的表达量逐渐降低;整合蛋白αV基因在纵肌组织中的表达量随月龄的增加而逐渐增加;整合蛋白βL基因在皮肤、体壁、疣足和管足组织中的表达量较低。本研究结果为深入研究刺参这4个功能基因提供了参考。     

低盐胁迫下仿刺参DD104基因的定量表达分析

以2龄仿刺参Apostichopus japonicus为试验材料,利用实时定量PCR技术分析了DD104基因在仿刺参不同组织中以及低盐胁迫后不同时间的表达情况。结果表明:DD104基因在仿刺参管足中的表达水平最高,在体腔液、触手、呼吸树中的表达水平次之,在体壁、肌肉和肠中的表达水平较低;仿刺参在受到低盐胁迫后,体内DD104 mRNA的表达随盐度胁迫时间的增加呈现波动性增减,胁迫72 h时DD104基因的表达最强,在肌肉和管足中的表达量达到最大;胁迫48 h时肠组织中的表达量最大;胁迫24 h时体腔液中的表达量最大。研究表明,低盐胁迫后DD104基因在仿刺参不同组织中的表达发生变化的时间点不同,低盐胁迫下DD104基因表达量的变化规律说明该基因的表达可能与渗透胁迫密切相关。     

刺参温度相关基因在模拟不同海域冬春季水温条件下的表达研究

为探讨不同海域冬春季水温对刺参温度相关基因的表达影响,在实验室内模拟了俄罗斯沿海地区、大连沿海地区、福建沿海地区12月至翌年4月刺参Apostichopus japonicus生长的海水温度,并从已构建的刺参耐寒基因筛选cDNA文库和刺参高温胁迫正反消减cDNA文库中选取了7个差异基因:hsp70、gp96、UQCRFS1、ferritin、lysozyme、mtLSU、proeintl(2)efl,利用实时荧光定量PCR方法研究了这7个基因在3种海域冬春季模拟水温条件下的表达情况。结果表明:3个水温组刺参同一组织中hsp70基因的表达量变化不明显,但在不同组织中的表达量存在差异;模拟福建沿海地区冬春季水温组刺参各组织中gp96基因的表达量整体上均高于其他两个水温组,并且在模拟福建沿海地区冬春季水温组刺参呼吸树中的表达量显著高于该组肠和体壁(P<0.05);模拟俄罗斯沿海地区冬春季水温组刺参各组织中UQCRFS1基因的表达量均高于其他两个水温组;3个水温组刺参各组织中ferritin基因的表达模式及表达量均不相同;3个水温组刺参各组织中lysozyme和proeintl(2)efl两个基因的表达量均在呼吸树中达到最高,且显著高于肠和体壁(P<0.05);3个水温组刺参各组织中mt LSU基因的表达模式基本相同,其表达量均表现为体壁显著高于肠和呼吸树(P<0.05)。     

刺参26S蛋白酶体S7亚基基因的克隆与组织表达分析

应用RACE法从刺参Apostichopus japonicus体腔细胞中克隆出26S蛋白酶体组成19S亚复合体亚基之一的S7亚基基因(GenBank登录号:JQ922514)。该基因的cDNA序列全长为2 445 bp,其中5'UTR为70bp,3'UTR为1 070 bp,开放阅读框为1 305 bp,编码435个氨基酸;保守区具有典型的ATP结合和水解基序,氨基酸序列分别为GPPGTGKT和DEID,具有MAT和VRPGRLDR的RNA/DNA螺旋酶的特征性基序;刺参26S蛋白酶体S7亚基基因与紫海胆的氨基酸序列同源性最高(95%),与脊椎动物、节肢动物的同源性较高(88%⁸9%),与线虫、拟南芥和酵母同源性较低(85%、77%和73%);S7亚基编码的蛋白没有信号肽,也没有跨膜结构域,为非跨膜蛋白,定位于细胞中的液态基质中。采用实时定量PCR方法检测了26S蛋白酶体S7亚基基因在刺参5种组织中的表达情况,结果显示,在肠、呼吸树、表皮、体腔细胞、纵肌中26S蛋白酶体S7基因均有明显表达,且体腔细胞中表达量最高,其次是纵肌和肠,在体壁和呼吸树中表达量较低。本研究中首次在刺参体内发现并克隆了26S蛋白酶体S7亚基基因,同时采用Realtime PCR技术对该基因的表达部位进行了研究,所得结果将为研究棘皮动物蛋白质代谢途径提供新的着眼点,为刺参生理功能的调控研究奠定了基础。     

虾夷马粪海胆TLR基因cDNA克隆及表达分析

采用同源克隆和cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆获得一条虾夷马粪海胆Strongylocentrotus intermedius TLR基因的全长cDNA序列SiTLR-1(GenBank:HQ259110),并采用实时定量PCR技术分析了其在组织中的分布以及在致病弧菌Vibrio fortis、β-D葡聚糖和dsRNA刺激后的表达情况。结果表明:SiTLR-1全长序列为3637 bp,形成16个α螺旋、33个β折叠;SiTLR-1蛋白有两个跨膜区段,在725⁷50位有跨膜区,发现1个信号肽(1750位有跨膜区,发现1个信号肽(1³2aa)、1个亮氨酸重复富集区(LRR);SiTLR-1在检测的各组织中均有表达,在体腔液中表达量显著高于围口膜、管足和齿间肌(P<0.05);经V.fortis、β-D-葡聚糖刺激后,体腔液中的SiTLR-1表达量显著上升,刺激后12 h达到最高值;经dsRNA刺激后,体腔液中的SiTLR-1表达变化较小,仅在3 h时略有升高。研究表明,TLR基因参与虾夷马粪海胆的免疫应答,克隆获得的SiTLR-1可特异性识别细菌和β-D-葡聚糖。     

刺参补体AjC3活性相关miRNA的筛选与初步研究

为了从miRNA调控方面探索刺参Apostichopus japonicus的免疫机制,用脂多糖刺激刺参,在第0、6、12 h取样(记为样本A00、A06、A12),以海胆Strongylocentrotus purpuratus基因组为参照基因,运用高通量测序和相关生物信息学方法筛选与刺参补体(AjC3)相关的miRNAs,并通过实时定量PCR验证相关miRNA和AjC3 mRNA的表达变化。结果表明:经比对筛选出刺参体腔细胞的miRNA共41个;通过靶基因预测和差异表达分析,共得到靶基因为补体AjC3的miRNA有3个,分别为spu-miR-133、spu-miR-137、spu-miR-2006;3种miRNA和AjC3 mRNA实时定量PCR显示,spu-miR-133表达量呈先升高后降低的趋势,12 h达到最高值,spu-miR-137表达量呈先降低后升高的趋势,9 h达到最低值,12 h达到最高值,spu-miR-2006表达量呈先升高后降低的趋势,9 h达到最高值,AjC3 mRNA表达量呈先升高后降低的趋势,9 h达到最高值。研究表明,spu-miR-133、spu-miR-137可能共同抑制调控补体AjC3基因表达,spu-miR-2006在免疫反应中对其他靶基因进行调控。     

刺参补体AjC3活性相关miRNA的筛选与初步研究

为了从miRNA调控方面探索刺参Apostichopus japonicus的免疫机制,用脂多糖刺激刺参,在第0、6、12 h取样(记为样本A00、A06、A12),以海胆Strongylocentrotus purpuratus基因组为参照基因,运用高通量测序和相关生物信息学方法筛选与刺参补体(AjC3)相关的miRNAs,并通过实时定量PCR验证相关miRNA和AjC3 mRNA的表达变化。结果表明:经比对筛选出刺参体腔细胞的miRNA共41个;通过靶基因预测和差异表达分析,共得到靶基因为补体AjC3的miRNA有3个,分别为spu-miR-133、spu-miR-137、spu-miR-2006;3种miRNA和AjC3 mRNA实时定量PCR显示,spu-miR-133表达量呈先升高后降低的趋势,12 h达到最高值,spu-miR-137表达量呈先降低后升高的趋势,9 h达到最低值,12 h达到最高值,spu-miR-2006表达量呈先升高后降低的趋势,9 h达到最高值,AjC3 mRNA表达量呈先升高后降低的趋势,9 h达到最高值。研究表明,spu-miR-133、spu-miR-137可能共同抑制调控补体AjC3基因表达,spu-miR-2006在免疫反应中对其他靶基因进行调控。     

盐度骤降对幼仿刺参生长、免疫指标及呼吸树组织结构的影响

在水温为10.0¹3.0℃下,将暂养在盐度为33水中的仿刺参Apostichopus japonicus幼参(2.42 g和3.5 g)直接放入盐度为33、30、26、22的塑料水槽(50 cm×40 cm×30 cm)中,过量投喂,正常饲养,研究了盐度骤降对幼参存活、生长、某些免疫指标及呼吸树组织学的影响。结果表明:在60 d饲养过程中,各组幼参的排脏率为2.23%13.0℃下,将暂养在盐度为33水中的仿刺参Apostichopus japonicus幼参(2.42 g和3.5 g)直接放入盐度为33、30、26、22的塑料水槽(50 cm×40 cm×30 cm)中,过量投喂,正常饲养,研究了盐度骤降对幼参存活、生长、某些免疫指标及呼吸树组织学的影响。结果表明:在60 d饲养过程中,各组幼参的排脏率为2.23%¹1.11%,盐度为33时,幼参的排脏率显著低于盐度为30时(P<0.05),而与盐度为26和22时差异均不显著(P>0.05);但生长却随着盐度的降低而降低,盐度为30和26时,幼参的生长速度分别比盐度为33时减少了5.0%和62.5%,表明盐度为26时是明显抑制幼参生长的拐点;随着盐度的降低,各试验组幼参体腔液上清液中溶菌酶活力升高,超氧化物歧化酶活力降低,但均未检测出酸性磷酸酶的活性。盐度为29时,幼参体腔上皮细胞逐渐消失,内皮层中出现大量空泡,血腔不明显,中央腔变小;盐度为24、18时,幼参体腔上皮细胞增多,血腔增厚,内皮层细胞向中央腔延伸。     

刺参多功能表皮生长因子6(megf6)cDNA克隆及在肠再生过程中的表达分析

为了探究刺参Apostichopus japonicus多功能表皮生长因子6(multiple epidermal growth factor 6)的生物学信息和功能,利用RACE技术克隆了体质量为(92.0±4.0)g的成体刺参megf6基因(Aj-megf6)cDNA全长序列,并分析了该基因的信息学特征及其在肠再生过程中表达水平的变化。结果表明:刺参megf6基因的cDNA序列全长为5665 bp,共编码了1604个氨基酸,具有37个EGF样结构域;该基因编码蛋白的相对分子质量为172 500,理论等电点为4.74,该蛋白具有信号肽,为分泌蛋白,属于亲水性、非跨膜蛋白,共有53个磷酸化位点,分别为23个Ser位点、12个Thr位点、18个Tyr位点;MEGF6氨基酸多序列比对发现,刺参MEGF6与其他物种的氨基酸序列一致性为38.59%～49.07%,其中与紫球海胆Strongylocentrotus purpuratus的一致性最高,为49.07%,其次为长棘海星Acanthaster planci(48.71%);基于MEGF6氨基酸序列的系统进化树分析显示,刺参与紫球海胆、长棘海星聚为一支,该结果符合刺参的分类和进化地位,MEGF家族成员间比对分析显示,MEGF家族成员间具有一定的分化;实时定量PCR (qPCR)结果显示,在刺参肠再生过程中megf6 mRNA表达量呈先升高后降低的趋势,其中再生6 d时的表达量达到峰值,为对照组的126.47倍,再生18 d时降至正常水平。研究表明,刺参megf6基因的表达与刺参肠管形态的变化趋势相一致,推断megf6可能在刺参肠再生过程中发挥重要作用。