虾夷扇贝Dmrt1基因的分子鉴定及表达模式分析

Dmrt1 是 Dmrt 双性和 mab-3 相关转录因子基因家族的重要成员之一, 在生殖细胞分化和性别调控中发挥着重要作用。为探究其在虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)性别分化中的表达调控模式, 本研究利用生物信息学的方法分析了虾夷扇贝 Dmrt1 的序列特征; 采用半定量 PCR (RT-PCR)检测了 Dmrt1 在不同组织中的表达量差异; 应用实时荧光定量 PCR (qRT-PCR)和原位杂交技术 ISH (in situ hybridization)揭示了 Dmrt1 在性腺发育 4 个时期(增殖期、 生长期、成熟期、排放期)中的时空表达变化。结果显示, 虾夷扇贝 Dmrt1 序列包含 Dmrt 基因家族共有的 DM 结构域; 与已知物种同源序列比对后发现, 虾夷扇贝 Dmrt1 序列与欧洲大扇贝(Pecten maximus)同源性最高; 原位杂交检测到的阳性信号主要定位在生殖细胞的细胞质中; qRT-PCR 定量结果发现, Dmrt1 在精巢生长期和成熟期的表达水平显著高于卵巢, 在卵巢各发育时期中的表达量无明显变化且维持低水平状态。此外, 在外套膜、鳃、肾、和闭壳肌中检测到少量表达的 Dmrt1 转录本, 而在肝胰腺中未检测到。研究结果表明, Dmrt1 在虾夷扇贝生殖细胞分化过程中的表达特征与在其他动物性腺发育中的表达特征基本一致, 推测其是虾夷扇贝性别分化调控中的关键基因。     

半滑舌鳎Dmrt3基因cDNA片段的克隆与表达分析

同源克隆了半滑舌鳎Dmrt3基因的部分cDNA片段,片段长度为228 bp,NJ系统发育树显示,半滑舌鳎Dmrt3基因cDNA片段与红鳍东方鲀、青鳉以及斑马鱼的Dmrt3基因cDNA片段同源性最高,首先聚为一支。实时定量分析了Dmrt3基因在半滑舌鳎雌性和雄性个体的各组织中的表达情况,以及在高温处理和甲基睾酮处理组的雌性、雄性和伪雄鱼的性腺组织中的表达。Dmrt3基因在雌性和雄性的脑、垂体、性腺、肝脏、脾脏、心脏、肾脏7个组织中都有表达,但是表达量有差异,在精巢中的相对表达量高,Dmrt3基因在精巢的表达与其它组织中的表达差异极显著(P<0.01),而在卵巢中的表达很微弱,结果预示Dmrt3基因可能在雄性的性腺发育过程中起着重要的作用。高温处理组的雌性、雄性和伪雄鱼的性腺组织之间Dmrt3的表达无显著差异(P>0.05),但都极显著低于对照组的雄鱼(P<0.01)。高温处理组的伪雄鱼与对照组雌鱼性腺中Dmrt3的表达表达无显著差异(P>0.05)。甲基睾酮处理组的雄鱼和伪雄鱼性腺中Dmrt3的表达都显著高于对照组雄性(P<0.01)。从孵化后43 d到5月龄,Dmrt3的相对表达量很低,7月龄时表达量显著升高,9月龄时达到最高峰,12月龄时表达量下降,这也预示Dmrt3基因在半滑舌鳎性腺的发育过程中起重要作用,可能是促进生殖细胞发育的重要转录因子。     

栉孔扇贝sox9基因的cDNA克隆及其在不同发育时期性腺中的表达特征

SOX9是SOX家族的SOXE亚族成员,在脊椎动物骨骼发育、胰腺发育、性别决定与分化以及肿瘤形成中发挥重要的作用。sox9在不同种类脊椎动物性腺中的表达存在差异,在无脊椎动物性腺中的表达特征尚不清楚。本研究利用RACE技术克隆了栉孔扇贝(Chlamys farreri)sox9(Cf-sox9)全长的c DNA序列,其长度为2835 bp,开放阅读框为1413 bp,编码470个氨基酸。预测的氨基酸序列具有SOX家族的HMG-box和SOXE亚族的高保守区域,但没有脊椎动物羧基端的Pro-Gln-Ser rich区域。原位杂交和免疫组织化学技术确定Cf-sox9 m RNA和Cf-SOX9蛋白均定位在栉孔扇贝精巢和卵巢的所有生殖细胞中,并且在不同发育时期性腺中呈现了类似的表达规律,即在精巢中,阳性信号在精母细胞中最强,在精子中最弱;在卵巢中,阳性信号在卵原细胞、卵母细胞以及成熟卵中呈现逐渐减弱的趋势。这一表达特征与脊椎动物性腺中多样的性别差异表达特征不同,提示sox9在贝类性腺发育和配子发生中的作用可能与大多数脊椎动物不同。     

栉孔扇贝FTZ-F1基因的序列特征及表达分析

为研究栉孔扇贝(Chlamys farreri)FTZ-F1基因功能,对其序列特征和表达模式进行了分析。结果显示,该基因编码序列(coding sequences, CDS)长1 668bp,编码555个氨基酸,含DBD (DNA binding domain)保守区、FTZ-F1盒(FTZ-F1 box)、LBD(ligand binding domain)保守区,其保守区与其他物种较为一致。采用半定量PCR(RT-PCR)和荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测了FTZ-F1基因在栉孔扇贝中的表达,发现在雌性栉孔扇贝的闭壳肌、肾、鳃组织和雄性栉孔扇贝的精巢、肝胰腺、闭壳肌、肾中表达较强,在其他组织中表达较弱;在性腺发育周期中,FTZ-F1基因主要在成熟期精巢中表达,表达量显著高于其他时期性腺,表明FTZ-F1基因主要在成熟期精巢中发挥重要作用,推测可能与成熟期精巢睾酮含量升高相关。     

栉孔扇贝Cf-dmrt4-like基因的克隆、序列特征及表达分析

DMRT家族是一类转录因子,在性别决定与分化、器官形成等早期胚胎发育中起重要的作用。本研究采用简并PCR扩增和cDNA末端快速扩增技术(RACE),从栉孔扇贝(Chlamys farreri)精巢中克隆得到1个全长为2312bp的dmrtcDNA序列,其开放阅读框(Open reading frame,ORF)1110bp,编码369个氨基酸,具有dmrt基因家族共有的DM保守结构域。同源比对和系统进化分析结果显示,其为Cf-dmrt4-like基因。半定量RT-PCR结果显示,该基因从受精卵至匍匐幼虫各发育时期均有表达,卵裂期表达量较高;在雄性成体的鳃和精巢以及雌性成体的外套膜、鳃、肾和闭壳肌中表达,但卵巢中未见表达。qRT-PCR检测不同发育时期的精卵巢,以成熟期精巢表达量最高。由此推测,栉孔扇贝Cf-dmrt4-like基因参与个体的早期发育,并在两性成体中发挥着不同的作用。     

栉孔扇贝wnt4基因cDNA克隆及表达分析

由栉孔扇贝(Chlamys farreri)转录组数据库获得wnt4基因的一段表达序列标签(EST)序列,利用SMART-RACE技术克隆了wnt4基因cDNA全长序列,该序列长1 239 bp,其中开放阅读框为1 068 bp,可以编码355个氨基酸,推导的氨基酸序列含有WNT家族特有序列,且与沙蚕(Platynereis dumerilii)、海胆(Heliocidariserythrogramma)、人(Homo sapiens)等物种WNT4同源性都在60%以上。半定量RT-PCR结果显示,除肾脏外,wnt4基因在栉孔扇贝的精巢、卵巢、闭壳肌、肝胰腺、鳃、外套膜组织中均有表达,但表达量较低。定量RT-PCR结果表明:wnt4基因在成熟期的精卵巢中表达量最高,增殖期和休止期表达量次之,生长期表达量最低;整个生殖周期中精巢表达量高于卵巢。该基因在栉孔扇贝多个组织中的表达特性,暗示其参与了多样的生物学过程;在性腺中的表达特征表明其可能参与两性性腺的发育并在生殖细胞成熟过程中发挥作用。     

定量表达和整体原位杂交研究Doublesex基因在不同生殖状态蚤状溞的表达

为研究doublesex(dsx)基因在不同生殖状态的蚤状溞的时空表达状况,提取不同生殖状态的蚤状溞RNA,采用RT-PCR和Quantitative real-time PCR检测了dsx在不同生殖状态溞体的表达差异,并通过体外转录制备DIG标记的Doublesex的RNA探针;采用整体原位杂交方法研究dsx基因在不同生殖状态的蚤状溞的时空表达状况。结果显示,RT-PCR检测发现dsx在雌雄溞体没有性别特异性的选择性拼接,只有一种相同的转录产物。Real-time PCR显示,dsx在雄溞中表达水平最高,是孤雌溞的2.6倍,两性雌溞的4.9倍,三者之间有显著性差异,表现出性别差异性表达。整体原位杂交发现,在所取样的不同生殖状态溞体中dsx基因也均有表达,但其部位与表达量不同,且在雌雄溞体中表现出性别差异。在雄溞的第一触角和第一胸肢显现得尤为明显,且在复眼中也有表达。孤雌溞和两性雌溞对应部位表达则相对较弱。结果表明,dsx基因很有可能在调控蚤状溞生殖转换和性别分化上起到很大作用。     

泰国斗鱼Dmrt1基因的部分cDNA克隆及表达分析

Doublesex和Mab-3相关转录因子1(Dmrt1)隶属于DMRT家族,在脊椎动物性别决定、性别分化和性腺发育中具有重要作用。利用RACE克隆技术从泰国斗鱼脑中克隆Dmrt1基因的部分cDNA序列,分别采用半定量PCR和实时荧光定量PCR检测Dmrt1基因的组织分布和胚胎发育过程的表达变化。试验结果显示,克隆的泰国斗鱼Dmrt1基因的部分cDNA序列长为1037 bp,其中开放阅读框长为798 bp,编码265个氨基酸残基;进一步构建Dmrt1系统进化树,结果显示,泰国斗鱼与龟壳攀鲈亲缘关系最近;半定量PCR和实时荧光定量PCR结果显示,Dmrt1基因的表达具有明显的组织特异性及性别差异,在雄性个体中,Dmrt1基因在精巢和脾脏中特异表达,而在雌性个体中,Dmrt1基因在心脏中高表达,其次在脑、垂体、脾脏、肌肉、肾脏和肠道中也有少量表达,但未在性腺和肝脏中表达。在胚胎发育过程中,Dmrt1基因在受精卵的表达水平最高,而在原肠胚至心跳期表达量较低。Dmrt1可能在调控泰国斗鱼的雄性个体的生殖发育过程中发挥着重要作用。     

海湾扇贝Dmrt1基因分子特征及功能分析

利用 PCR 技术和生物信息学方法获得了海湾扇贝(Argopecten irradians irradians) Dmrt1 基因(AiDmrt1)的 cDNA 序列。采用实时定量 PCR 技术确定 AiDmrt1 在不同组织、性腺发育阶段及胚胎和幼虫发育阶段的表达模式, 并结合 RNA 干扰(RNA interference, RNAi)技术敲降 AiDmrt1 表达后检测了精巢中性腺发育相关基因的表达特征。 结果显示, AiDmrt1 开放阅读框长度为 918 bp, 编码 305 个氨基酸, 其编码蛋白具有保守的 DM 结构域。AiDmrt1 的 mRNA 在精巢中特异性表达, 并在精巢发育至生长期表达水平最高。AiDmrt1 在囊胚期前表达量无显著差异, 但在原肠期表达水平显著升高(P＜0.01)。敲降 AiDmrt1 表达后, 精巢发育相关基因 Sox7、Sox11 和 Fem-1 显著上调表达(P＜0.05 或 P＜0.01), 而 Dmrt4 的表达显著下调(P＜0.05); 卵巢发育相关基因 FoxL2、Wnt4、β-catenin、GATA-1 和 GATA-3 均显著上调表达(P＜0.05 或 P＜0.01)。研究结果表明, AiDmrt1 是海湾扇贝精巢特异性表达基因, 参与调控海湾扇贝性腺发育与分化。     

中华鳖dazl基因克隆及在生殖细胞中的表达

为探索龟鳖类生殖细胞的发育分化机制,实验通过特异性引物克隆了中华鳖dazl基因的cDNA片段,长1 007 bp,其中包括5′端非编码区197 bp,3′端非编码区33 bp,开放阅读框777 bp,编码258个氨基酸。氨基酸序列比对显示其与西部锦龟Dazl同源性最高,达96%;与小鼠Dazl同源性达75%。荧光定量PCR分析结果显示,中华鳖dazl mRNA主要在精巢和卵巢中表达,在体细胞组织中仅检测到微量表达。冰冻切片原位杂交结果显示,中华鳖dazl mRNA在生殖细胞中特异表达,且在不同时期的生殖细胞中呈动态表达模式。在精巢中,中华鳖dazl mRNA在初级和次级精母细胞中表达最强,在精原干细胞中表达水平次之,在精子细胞中未检测到信号;在卵巢中,中华鳖dazl mRNA信号在初级卵母细胞胞质中均匀分布且在最早期的初级卵母细胞中信号最强,随着卵母细胞的增大,信号逐渐聚集并逐渐减弱。研究表明,dazl基因可能对中华鳖两性生殖细胞的发生具有重要的调控作用。     

SCP3作为栉孔扇贝初级精母细胞标记分子的研究

为检验SCP3在无脊椎动物中是否可以标记特定的生殖细胞,实验利用RACE技术克隆了栉孔扇贝SCP3(Cf-SCP3)的全长cDNA序列,结果显示,其长度为1 033 bp,开放阅读框为726 bp,编码241个氨基酸。推导的氨基酸序列中包含SCP3保守的Cor1结构域和卷曲螺旋结构域。制备了Cf-SCP3地高辛标记的RNA探针和Cf-SCP3重组蛋白的多克隆抗体,采用原位杂交和免疫组织化学技术检测其细胞学定位,结果显示Cf-SCP3转录本和Cf-SCP3蛋白均特异性地定位在栉孔扇贝的初级精母细胞和未受精卵中,在精巢的其他类型细胞和卵巢中均未见表达信号。研究表明,Cf-SCP3蛋白可能与脊椎动物的SCP3蛋白一样,作为联会复合体的组成成分参与栉孔扇贝的配子发生,同时可以作为一个栉孔扇贝初级精母细胞的分子标记应用到体外诱导生殖细胞分化的研究。     

食蚊鱼CYP19a基因的克隆与序列分析

硬骨鱼类CYP19基因与生物的性别分化和激素调节相关,因此可开发用来探究环境激素污染与基因表达的关系。本研究首次克隆和分析了食蚊鱼CYP19a cDNA的全系列,为将CYP19基因作为监测环境激素生物标志物的研究提供了全面的实验数据。根据CYP19a基因c DNA保守区域设计引物,扩增保守区域并测序。采用RACE法扩增食蚊鱼CYP19a基因c DNA序列全长,对其蛋白序列进行同源性分析,并将序列应用于CYP19a mRNA转录水平的RT-PCR法检测中。成功克隆食蚊鱼CYP19a基因全长,获得CYP19a基因总长为2020 bp,ORF为238~1791 bp,共编码518个氨基酸,对其编码的蛋白质进行有关信号肽、跨膜螺旋、亲水性/疏水性、一级结构、二级结构和三级结构分析,与其他硬骨鱼类底鰆、青鰆、平鲷、鲫、鲤和斑马鱼的性腺CYP19a基因作同源性比较,其基因相似度分别为93%、84%、84%、71%、71%和66%。用MEGA6.0软件对19个物种的CYP19a基因进行聚类分析,食蚊鱼CYP19a基因与底鰆、青鰆同源性最高,说明芳香化酶在进化上相对保守。确定从食蚊鱼性腺所克隆的CYP19a基因是芳香化酶基因,证明食蚊鱼的芳香化酶是由CYP19a和CYP19b两种基因编码的。食蚊鱼卵巢芳香化酶具有3个高度保守的片段,并具有催化活性。     

厚壳贻贝Wnt4基因时空表达

为探究Wnt4基因在厚壳贻贝幼虫发育阶段和组织生长过程中的作用,通过RACE技术克隆了厚壳贻贝Wnt4基因c DNA全长序列,该序列全长3342 bp,开放阅读框为1074 bp,编码357个氨基酸。该序列与人、小鼠、海胆、栉孔扇贝和长牡蛎等物种的同源性分别为61%、61%、60%、71%和76%。通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析Wnt4基因在厚壳贻贝成体多个组织中(外套膜、闭壳肌、鳃、雌雄性腺、足和消化腺)均有表达,其中在外套膜中表达量最高,推测可能与贝壳形成有关;Wnt4基因在厚壳贻贝幼虫发育阶段高表达主要集中在壳顶期,并推测Wnt4基因可能参与了贝壳形态结构发生转变的过程以及某些器官的形成与发育。本研究为进一步开展双壳贝类Wnt基因家族的功能研究提供了理论依据。     

急性病毒性坏死病毒dUTPase基因的克隆、表达及其产物的酶学活性分析

根据已测定完成的栉孔扇贝急性病毒性坏死病毒(acute viral necrosis virus,AVNV)基因组序列,设计特异性引物,以提取的发病扇贝组织总DNA为模板,PCR扩增得到编码AVNV dUTPase的开放阅读框ORF074,将产物克隆至原核表达载体pET32a(+)中,构建表达质粒pET32a-dut。然后,将其转化至E.coli BL21(DE3)进行诱导表达。SDS-PAGE检测显示,诱导表达蛋白分子量约为46 ku,与预期表达蛋白大小一致。经Western-blotting及质谱分析鉴定,所表达蛋白即为重组dUTPase。表达产物经Co²⁺柱纯化后进行酶学活性测定。结果显示,重组dUTPase能特异性催化dUTP,EDTA可以抑制dUTPase的活性,而Mg²⁺可以增强其活性。     

中华鳖SOX9基因在胚胎期性腺中的表达模式及在性逆转中的表达变化

SOX9基因在脊椎动物性别决定和性腺分化中扮演重要的调控作用。从mRNA和蛋白水平分析中华鳖SOX9基因在不同组织中的差异性表达、在胚胎性腺和成年睾丸中的细胞定位以及在性逆转中的表达变化,研究SOX9基因在中华鳖性别分化中的调控作用。Real-time PCR结果显示,SOX9基因在中华鳖雄性性腺中特异性表达。免疫荧光染色分析显示,SOX9蛋白在雄性18期胚胎性腺中开始表达,随着性腺的发育,SOX9蛋白定位于性腺Sertoli前体细胞细胞核中;而在雌性胚胎性腺并未见其表达。此外,在雌激素诱导的雄性向雌性性逆转胚胎中,SOX9基因显著下调,而在芳香化酶抑制剂诱导的雌性向雄性性逆转胚胎中,SOX9基因表达则显著上升。研究表明,SOX9基因为中华鳖雄性特异性基因,参与雄性性腺的发育过程,可能在中华鳖早期性别分化过程中起调控作用。     

Gonadogenesis in scallop Chlamys farreri and Cf‐foxl2 expression pattern during gonadal sex differentiation

Gonad development and sexual differentiation are important biological processes. More insight is needed in these processes to improve selection and breeding efficiency in the production of culture animals for monosex farm operations of commercially important shellfish species. Foxl2 is the earliest known sex dimorphic marker of ovarian differentiation in mammals, but studies on foxl2 in invertebrate species are rare. This study revealed the gonadogenesis and expression characteristics of foxl2 during the gonadal differentiation in the scallop Chlamys farreri, an important commercial mollusk in China. The result showed that C. farreri gonad becomes visible once juveniles reach a shell height of 5.5 mm. Sex can be distinguished based on gonad histology in animals with a minimum shell height of 9 mm. Expression of Cf‐foxl2 (C. farreri foxl2) was first observed in cytoplasm of ovarian germ and follicle cells, just after the initiation of ovarian differentiation. Results indicate that Cf‐foxl2 can be used as an early sex‐marker gene, and may have participated in the regulation of ovary differentiation in C. farreri.     

草鱼miR-23a在嗜水气单胞菌感染过程中的调控机制

为探索嗜水气单胞菌感染后草鱼肾脏细胞(Ctenopharyngodon idella kidney,CIK)中miR-23a的调控机制,实验通过实时荧光定量PCR(qPCR)测定了嗜水气单胞菌感染CIK细胞后miR-23a的表达量变化,使用RNAhybrid软件预测miR-23a的靶基因并用双萤光素酶报告基因检测系统进...