合浦珠母贝几丁质酶基因与章鱼胺受体基因的克

发布时间：2020-07-16 14:47

【摘要】：合浦珠母贝(Pinctada fucata),是我国海水珍珠养殖的主要贝类,著名“南珠”即为其所产。近年来,由于养殖环境恶化、疾病虫害以及种质退化等原因导致合浦珠母贝珍珠产量及质量下降。几丁质是贝壳形成的的三大重要成分之一,而几丁质酶又是几丁质的调控蛋白。章鱼胺受体广泛存在于无脊椎动物中,具有调节神经肌源性节奏收缩、调节cAMP水平、参与磷酸化途径等多种重要功能。为探究几丁质酶基因与章鱼胺受体基因在合浦珠母贝生长发育及贝壳形成过程中的作用,本研究根据合浦珠母贝的高通量测序获得的转录组数据,克隆了合浦珠母贝几丁质酶-1基因与章鱼胺受体基因,并通过不同组织的表达分析、不同发育时期的表达分析、破壳诱导表达分析和原位杂交实验推测了这两个基因的表达特性及生理功能。初步探讨了它们在合浦珠母贝生长、发育以及贝壳修复过程中的作用,为进一步开展合浦珠母贝的繁育与育珠工作提供了理论基础。研究结果如下:1.合浦珠母贝Pf-Chi1基因的克隆与表达分析本研究根据合浦珠母贝的转录组数据,筛选到一个几丁质酶基因片段,通过5’-RACE和3’-RACE技术得到了合浦珠母贝几丁质酶-1基因的cDNA全长,命名为Pf-Chi1(GenBank登录号:KT956975)。Pf-Chi1基因cDNA序列全长为2743bp,5'非翻译区(5'-UTR)为47bp,开放阅读框为2187bp,3'非翻译区(3'-UTR)为509bp,具有一个加尾信号(AATAAA)。该基因编码728个氨基酸,蛋白的预测分子量为78.41kDa,理论等电点(PI)为5.57,包含一个长度为19个氨基酸的信号肽。功能结构域预测发现该蛋白具有4个保守结构域:1个N端催化结构域(GH18糖水解结构域)和3个几丁质结合结构域(CBM14结构域);几丁质酶-1氨基酸序列比对结果显示,Pf-Chi1与其他物种Chi1具有同源性,相似度为22.43-31.4%,其中与太平洋牡蛎的相似性最高为31.4%;系统进化树结果显示,Pf-Chi1归类于双壳纲且与太平洋牡蛎Chi1聚为一支,说明Pf-Chi1属于双壳纲Chi1家族。实时荧光定量pcr(qrt-pcr)分析结果显示,pf-chi1mrna在合浦珠母贝的外套膜、闭壳肌、鳃、肝胰腺、血液、肠和性腺中均有表达,并且在外套膜中的表达量最高,在肠中表达量最低。在合浦珠母贝幼虫不同发育时期的表达分析结果显示,pf-chi1mrna在担轮期、d型期、壳顶期、眼点期和变态期5个时期中均有表达,且在担轮期幼虫的表达量极显著的高于其他4个时期。上述结果表明pf-chi1基因可能在合浦珠母贝的生长发育、贝壳形成和幼虫的变态发育阶段起着重要作用。利用实时荧光定量pcr技术检测pf-chi1基因在破壳后0h、6h、12h、24h、36h和48h6个不同时间段在外套膜中的表达情况。破壳诱导表达qrt-pcr分析结果显示,pf-chi1mrna的表达量在破壳后先逐渐降低,在24h时显著增加(p0.05),随后逐渐降低到正常水平。上述结果表明,pf-chi1基因可能在合浦珠母贝贝壳的生长与修复过程中起重要作用。外套膜组织原位杂交实验结果显示,pf-chi1基因在外套膜边缘内褶的外表皮细胞有较强的杂交信号出现,内褶的内表皮细胞与中褶的内表皮细胞有少量杂交信号出现,阴性对照没有杂交信号出现。以上结果表明pf-chi1基因可能在合浦珠母贝的贝壳形成与修复过程中起重要的作用。2.合浦珠母贝pfoar基因的克隆与表达分析本研究克隆获得了合浦珠母贝章鱼胺受体基因的cdna全长,命名为pfoar(genbank登录号:kx082720)。pfoar基因cdna序列全长为1890bp,5'非翻译区(5'-utr)为113bp,开放阅读框为1659bp,3'非翻译区(3'-utr)为118bp。该基因编码552个氨基酸,蛋白的预测分子量为63.167kda,理论等电点(pi)为9.19。功能结构域预测发现该蛋白具有7个跨膜结构域,具有g蛋白偶联受体的共性。氨基酸序列比对结果显示,pfoar与其他物种oar蛋白具有较高的同源性;系统进化树结果显示,pfoar与太平洋牡蛎oar聚为一支。qrt-pcr检测结果显示,pfoarmrna在合浦珠母贝的外套膜、珍珠囊、肠、肝胰腺、鳃和闭壳肌中均有表达,并且在外套膜中的表达量最高。在合浦珠母贝幼虫不同发育时期的表达分析结果显示,pfoarmrna在担轮期、d型期、壳顶期、眼点期和变态期5个时期中均有表达,且在变态期幼虫的表达量显著的高于其他4个时期。上述结果表明pfoar基因可能在合浦珠母贝的生长发育、贝壳形成和幼虫的变态发育阶段起重要作用。利用qrt-pcr技术检测pfoar基因在破壳后0h、6h、12h、24h、36h和48h6个不同时间段在外套膜中的表达情况。破壳诱导表达qrt-pcr的分析结果显示,pfoarmrna的表达量在破壳后的第36h显著升高(p0.05)。上述结果表明,pfoar基因可能在合浦珠母贝贝壳的生长与修复过程中起重要作用。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S917.4
【图文】：

第一章 文献综述1.1 合浦珠母贝研究概况1.1.1 合浦珠母贝简介合浦珠母贝（Pinctada fucata），又称马氏珠母贝，隶属于软体动物门（Mollusca）、瓣鳃纲（Lamellibranchia）、珍珠贝目（Pterioida）、珍珠贝科（Pteriidae）、珠母贝属（Pinctada）[1]，是生产海水珍珠的主要贝类之一（图 1-1），闻名遐迩的“南珠”即为其所产。合浦珠母贝是中国以及世界上重要的海水养殖贝类，主要分布在我国的广东、广西、海南以及台湾等沿海地区。合浦珠母贝具有重要的经济价值，除用于生产珍珠外，其肉亦可食用，贝壳可加工为装饰品、药品和化妆品等材料。

图 1-2 合浦珠母贝贝壳结构示意图贝壳结构从外到内依次为角质层、棱柱层、珍珠层。Fig. 1-2 Shell structure of Pinctada fucataFrom outside to inside are respectively Cuticle layer, Prismatic layer and Nacreous layer角质层是软体动物形成的最早的保护层，由不溶性的蛋白和有机色素构成。质层为贝壳的矿化层的形成提供了密闭的环境和矿化界面，另外还可以保护贝的矿化层不受酸性物质的侵蚀[5]。碳酸钙晶体分为文石和方解石两种类型，其棱柱层为方解石层，珍珠层为文石层。从结构图可以看到，棱柱层位于角质层层，珍珠层位于棱柱层内层，珍珠层靠近外套膜。.1.3 合浦珠母贝的矿化器官——外套膜外套膜位于贝壳内侧，由上皮组织、结缔组织和少量神经组织构成。外套膜软体动物中具有很多功能，包括储存营养，感知水流和摄食等[6]，是软体动物主要的矿化器官[7]。一般根据距离贝壳边缘的远近，将外套膜分为外套膜边缘（mantle edge）,外套膜缘膜区（mantle pallial）和外套膜中心区（mantle center）。

图 1-3 矿化器官外套膜结构示意图Fig. 1-3 Mantle structure mineralization.4 合浦珠母贝的研究现状近年来，由于长期的人工繁育、海水养殖环境的污染、病害、虫害等原因导浦珠母贝种质衰退，成活率降低，个体变小以及育珠质量下降[2]，给我国的珍珠养殖业造成了重大经济损失。为此科学工作者们，全身心的投入了培育珠母贝优良品种和优质珍珠繁育的生产实践与分子实验研究中。目前国内外

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本文编号：2758134