主要经济双壳贝类性别分化的分子机制概述

本文简要概述了主要经济双壳贝类性别分化分子机制研究进展，介绍国内外研究性别分化和性别决定的代表性双壳贝类物种及主要研究成果，主要涉及牡蛎科(Ostreidae)、扇贝科(Pectinidae)、珍珠贝科(Pteriidae)等常见的经济物种，分子层面涵盖了核酸、蛋白质和激素等，通过综述这些物种相关研究的现状，展望双壳贝类性别分化研究的发展趋势，以期加深对双壳贝类性别分化和性腺发育的认识，为解析虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)及其他双壳贝类性别分化分子机制研究理清思路。     

魁蚶(Scapharca broughtonii)血红蛋白Ⅰ基因克隆及表达特征

魁蚶(Scapharca broughtonii)的血淋巴中因含有血红蛋白而不同于其他多数双壳贝类。为明确魁蚶血红蛋白基因的结构特征、组织发生分布、免疫活性等特点,本研究以魁蚶转录组数据库中的部分序列为基础,通过cDNA末端快速扩增(Rapid amplication of cDNA ends, RACE)技术,克隆获得了一种魁蚶血红蛋白基因cDNA全长序列(命名为SbHbⅠ),并研究了不同条件下的m RNA表达。序列和结构分析显示,SbHbⅠ基因cDNA全长为867 bp,其中包括长度为483 bp的开放阅读框(Open reading frame, ORF),编码160个氨基酸,预测蛋白分子量为17.5 kDa,理论等电点为9.68;氨基酸序列具有多个血红素结合位点,序列与所选其他物种的相似度范围为57%～93%,与蚶科相似度较高。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)结果显示,在魁蚶成体的斧足、鳃、外套膜、闭壳肌、血淋巴、肝胰腺及受精卵至发育23 d的幼虫体内,均能检测到SbHbⅠ基因;该基因在成体魁蚶血淋巴中表达量最高,与其他5个组织中的表达量差异显著(P0.05);受精卵至23 d幼虫期的表达,基本呈现为先下降后上升的趋势,且在12d时急剧上升(P0.05);在鳗弧菌(Vibrioanguillarum)刺激和低氧胁迫后,血淋巴中SbHbⅠ基因的表达均呈先上升后下降的趋势,表达量最高值均出现在16 h。本研究丰富了贝类血红蛋白相关研究资料。     

扇贝精子及卵子的受精生物学特性

采用扫描电子显微镜和普通光学显微镜观察方法,结合全光谱扫描分析方法,对栉孔扇贝和虾夷扇贝的精子及卵子的受精生物学特性进行了详细的观察,包括精卵产出后形态学变化、卵水的特性、精子顶体反应、卵子皮层反应以及精子分级分离组分对卵子的作用5个方面.结果表明,这两种扇贝精卵生物学特性没有本质的区别,扇贝精子排入海水中10min以内,外形没有太大的变化,但30min以后约有1/4的精子出现头部膨大变成圆球形的现象,受精能力明显下降;扇贝卵子产入海水中1h以内受精能力没有变化,但2h以后,约1/3的卵子出现卵裂现象,未见极体的排放,且卵裂多停止在2细胞期,少数达到4细胞期,基本属于均等卵裂,并失去受精能力;滴入卵水中的精子极易发生自溶解体,未解体的精子发生凝集,10min之后卵水中基本检测不到完整的精子,卵水和钙离子载体A23187均能诱导精子发生顶体反应;精子分级分离组分分别为精浆、精子头部和精子尾部,这三部分除了少数精子头部能够附着在卵子表面外,其他都不具备激活卵子的作用.对扇贝精子和卵子的生物学特性的研究将为解释不同种扇贝的精卵相互识别并受精的现象提供基础资料.     

虾夷扇贝精子的冷冻保存及其杂交试验应用研究

以精子活力和受精率为参数,就收集精子的方法、抗冻剂的种类和浓度及冷冻程序和平衡时间对虾夷扇贝精子超低温保存效果的影响进行了研究,并进行了冻存精子与栉孔扇贝卵子的杂交实验.结果表明,肾管处收集到的精液与海水配的16%DMSO 1∶3（v/v）混合,在4 ℃冰箱内平衡5～10 min,在液氮面上方20cm、3 cm处分别停留3 min、10 min后浸入液氮保存,冻精活力在40%以上.在液氮中保存1 d、8 d、30 d、90 d后解冻,冷冻精子活力没有显著差异（P＞0.05）,但明显低于新鲜精子的精子活力.虾夷扇贝的冻精可以使栉孔扇贝卵子受精,受精率在20%以上,并能得到正常的D型幼虫.     

扇贝血细胞胞内酶活性的细胞学观察

分别对海湾扇贝、虾夷扇贝、栉孔扇贝的3种血细胞胞内酶：碱性磷酸酶(ALP)、过氧化物酶(POD)、酚氧化酶(PO)进行了免疫细胞化学研究，并对血细胞酶反应阳性率作了统计。结果表明，3种扇贝血细胞ALP阳性率相差不大，海湾扇贝为46．6％，虾夷扇贝为42．4％，栉孔扇贝为36．8％；3种扇贝血细胞POD阳性率相差较大，栉孔扇贝阳性率高达50．2％，海湾扇贝为44．2％，虾夷扇贝仅为17．2％。3种扇贝血细胞PO孵育反应后，由于海湾扇贝、虾夷扇贝PO反应活性很低，瑞氏染液复染后，无法区分阴性、阳性细胞。实验中仅对栉孔扇贝PO阳性率进行了统计，栉孔扇贝血细胞PO阳性率为39．3％。     

栉孔扇贝与虾夷扇贝杂交及子一代的遗传性状

20 0 0～ 2 0 0 3年在山东省长岛增殖站进行了以栉孔扇贝为母本与虾夷扇贝为父本 (正交 )、虾夷扇贝为母本与栉孔扇贝为父本 (反交 )、栉孔扇贝自交、虾夷扇贝自交的苗种培育 ,并在同一海区进行了养殖试验。结果表明 ,水温 15～ 18℃条件下 ,正、反交均可正常受精 ,受精率在 90 %以上 ,与对照组没有明显差别 ;成体的外部形态与母本基本相同 ,是偏向母本类型的异源二倍体 ;正交组在第 2年高水温季节栉孔扇贝出现大量死亡的情况下 ,成活率达 95 % ,生长速度提高 2 3% ,反交组在苗种中间暂养和养殖过程中的成活率比虾夷扇贝提高 16 % ,生长速度未见显著差别 ;正、反交子一代生殖腺发育正常 ,可排放精、卵。试验证明 ,栉孔扇贝♀×虾夷扇贝♂的杂交子一代 ,外部形态虽与栉孔扇贝基本相同 ,但显著提高了栉孔扇贝的生产性能尤其是抗逆能力 ,远缘杂交育种是解决栉孔扇贝大面积死亡的重要途径之一 ,其杂交子一代已经具有生产使用价值。     

仿刺参遗传多样性的RAPD分析

采用RAPD技术对威海(WH)、烟台(YT)和大连(DL)沿海自然群体和蓬莱养殖群体(PL)仿刺参(Apostichopus japonicus)的遗传多样性进行了分析.实验使用了20条随机引物,对来自于4个群体的80个个体进行了遗传多样性分析.结果表明,YT、PL、DL、WH 4群体多态位点比例分别为65.71%、62.96%、65.51%、57.57%,遗传多态度分别为0.195 4、0.184 1、0.189 7、0.173 8.养殖群体与野生群体相比,遗传参数上都有不同程度的降低.4个群体之间的遗传分化指数Gst在0.0257～0.0554之间,其中蓬莱养殖群体与其他3个自然群体之间发生了中等程度或接近中等程度的分化,而3个自然群体之间遗传分化较低.经过UPGMA聚类分析,威海群体与大连群体之间亲缘关系最近,蓬莱养殖群体与3个自然群体之间亲缘关系均较远.     

半滑舌鳎染色体核型分析

The tonguefish Cynoglossus semilaevis (Giinther) is a rare fish species in Chinese offing, inhabiting in the warm water bottom. The metaphase chromosome preparation of the fries has been got from their fins by hot air drying methods, while the metaphase chromosomes of one year old young fish which has physiologically sex differentiation has teen got from their renal tissues by the method of PHA and colchicine injection. The karyotypes were examined. The result shows that there are 42 acrocentric chromosomes in diploid and their karyotype formula is 2n = 42t, and there existed heterotypic sex chromosome which belongs to ZW/ZZ type. The sex ratio in artificial bred stock is nearly 1 : 1.     

6-DMAP诱导栉孔扇贝三倍体的细胞学观察

用Bouin氏液固定、连续石蜡切片方法,对6-二甲基氨基嘌呤(简称6-DMAP)抑制第二极体诱导栉孔扇贝三倍体在受精和早期卵裂过程中的细胞学变化进行了详细观察。结果表明,在授精后25min,以60mg/L的6-DMAP处理栉孔扇贝受精卵15min,有效地破坏了纺锤体结构的形成,抑制了第2次减数分裂进程,致使受精卵内形成两种核相:一种是1个大的二倍性雌核和1个雄核;另一种是两个单倍性的雌核和1个雄核。不论形成几个雌原核,它们都能与雄原核相互靠近,在卵轴中央核膜逐渐发生融合,形成合子核,三倍体的合子核在卵内所占体积明显较二倍体的大。继而,合子核经过DNA复制,最后凝缩成染色体,发生有丝分裂,其过程与正常二倍体相同。     

利用DNA条形码COI基因分析我国重要贝类系统进化关系

DNA条形码旨在通过PCR技术获得一段DNA序列,在物种水平上对现存生物类群和未知生物材料进行识别和鉴定。线粒体细胞色素C氧化酶I(COI)基因是常用DNA条形码基因之一,为研究COI基因作为DNA条形码在贝类系统进化中的评估效果,本文利用PCR技术扩增获得了60个贝类物种的353条COI基因序列,通过聚类法构建了neighbor-joining(NJ)进化树,同时还对7个物种不同地理群体的遗传进化情况进行了分析。结果表明,选用的COI基因引物在大多数贝类中通用性较强,除在珍珠贝目中的扩增效率只有10%以外,在整个研究中扩增效率达到82.7%;60个物种中除太平洋潜泥蛤(Panopea abrupta)、沼蛤(Limnoperna fortunei)和魁蚶(Scapharca broughtoni)等8个物种在进化树中的进化地位与传统系统分类具有一定差别外,其他物种的聚类关系与传统分类基本一致;对7个物种、共26个地理群体的聚类分析发现,COI基因基本能对同一物种的不同地理群体进行聚类,只有极个别群体或群体中的某个个体存在聚类混乱现象。综上所述,COI基因在一定程度上适用于贝类物种鉴别和系统发育研究,丰富了COI基因在物种鉴别应用中的科学数据。