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生物蜕皮过程受到蜕皮激素调控,Halloween基因编码的蛋白酶在蜕皮激素合成通路中起重要作用。为了探究3个 Halloween基因:spo(CYP307a1)、dib(CYP302a1)、sad(CYP315a1)在三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)蜕皮调控中的作用,采用 RT-PCR和 cDNA末端快速扩增技术(RACE),首次在三疣梭子蟹中分别克隆得到 Pt-spo基因(NCBI登录号:KM030021)、Pt-dib基因(NCBI登录号:KM596851)、Pt-sad基因(NCBI登录号:KM880023)。运用实时荧光定量 PCR(qPCR)方法,分析3个 Halloween基因在三疣梭子蟹不同组织和蜕皮周期中表达差异;利用 RNA干扰技术(RNAi),分析3个 Halloween基因被沉默后下游基因表达及蜕皮激素浓度变化情况;采取眼柄切除处理(ESA),探究3个 Halloween基因与蜕皮抑制激素(MIH)之间的作用关系。 本研究主要内容包括:⑴克隆得到3个 Halloween基因全长,其中 Pt-spo、Pt-dib、Pt-sad分别为2200bp、2105bp、3171bp,开放阅读框分别编码520、541、553个氨基酸。经多序列比对分析发现,Pt-Spo与多齿新米虾(Neocaridina denticulate)相似性最高为62%,Pt-Dib与果蝇(Drosophila melanogaster)相似性最高为40%,;Pt-Sad与多齿新米虾(N. denticulate)相似性最高为53%。构建进化树比对分析后发现,Halloween基因编码氨基酸分类符合生物传统亲缘关系,其中 Pt-dib编码的Dib与昆虫的Dib聚为一大类,Pt-sad编码的Sad与冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)、埃及伊蚊(Aedes aegypti)、果蝇(Drosophila melanogaster)等其它物种 Sad位于同一进化分支中。Dib家族能够与 Sad家族、Shd家族汇集在一个更大的分支,构成了细胞色素线粒体家族。Pt-spo编码的Spo与昆虫的Spo都聚集在 Spo家族分支中,与Phm家族共同汇集到细胞色素第2家族中。⑵qPCR结果显示:3个基因均在 Y器中表达量最高,与其它各组织具有显著性差异,这表明 Halloween基因功能比较单一,与 Y器是甲壳动物合成蜕皮激素主要器官结论一致。对 Halloween基因在三疣梭子蟹蜕皮周期分析发现,Pt-spo表达量在 C期最高,Pt-dib在 D1亚期最高,Pt-sad在 D1、D2亚期表达量达到峰值。3个 Halloween基因表达量高峰依次先后出现,与其处于蜕皮激素合成通路位置顺序相一致,且表达量最高峰都早于蜕皮激素浓度峰值,可以推断三疣梭子蟹3个Halloween基因在蜕皮调控中起重要作用。⑶RNAi实验结果显示:注射 ds-spo后,Pt-spo、Pt-dib、Pt-sad表达量均出现下调;注射 ds-dib后,Pt-spo表达量无显著变化,Pt-dib和 Pt-sad均出现下调;在注射 ds-sad后,Pt-sad基因表达量显著下调,Pt-spo和 Pt-sad则无显著变化。对分别注射3个 Halloween基因 dsRNA的三疣梭子蟹抽取血淋巴,测定蜕皮激素浓度发现,spo组没有显著性变化,dib和 sad组与对照组相比显著降低。表明3个Halloween基因在蜕皮激素合成的调控中可能存在级联关系。⑷眼柄切除(ESA)实验结果显示:Pt-dib和 Pt-sad表达量均出现不同程度上升。其中 Pt-dib表达量在眼柄切除2天后出现显著性升高,Pt-sad表达量在4天后显著性上升,在第8天开始下降。Pt-spo的表达量没有发生显著性变化。对三疣梭子蟹血淋巴中蜕皮激素浓度测定发现,蜕皮激素浓度上升2.5倍达到5.78ng/mL,8天后达到最高峰为14.92ng/mL。表明眼柄中的MIH基因与Pt-dib和Pt-sad存在一定的拮抗作用。