凡纳滨对虾在低盐耐受下转录组学分析及CLCA1基因克隆

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水生环境对于甲壳动物来说尤为重要,盐度的改变能引起甲壳动物诸多生理代谢的改变,这使得盐度与甲壳动物的适应机制一直是水产业的研究热点。本文基于低盐环境及凡纳滨对虾自身渗透压调节的背景为基础,从酶活力、基因克隆及转录组三个不同层面挖掘和剖析凡纳滨对虾对于盐度的适应机制,得到凡纳滨对虾在三个层面的基础数据,为今后甲壳动物的渗透压调节及免疫调节研究提供基础支持。1.水生环境中盐度改变后,甲壳动物体为了维持渗透压平衡,会调节身体内诸多酶来参与渗透压调节及维稳。为了探究短期低盐养殖条件下凡纳滨对虾的离子转运、抗氧化及代谢免疫能力,本实验将健康的凡纳滨对虾(体长3.5±0.5cm;体重0.2±0.08g)分为低盐组(0.5psu)及正常盐度组(30psu)饲养7天,测定鳃和肝胰腺中的Na+K+-ATP酶;肝胰腺及血淋巴中的丙二醛(MDA)含量以及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、γ-谷氨酰转肽酶(GGT)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(ALP)的活力,结果显示低盐组0.5psu中Na+K+-ATP酶及SOD活力高于正常盐度组;MDA含量在0.5psu高于正常盐度组;低盐组0.5psu中ACP、ALP及GSH-Px活力明显低于正常盐度组,γ-GT及CAT不论在0.5psu还是30psu都无明显变化。升高的酶活可认为是凡纳滨对虾对于外界盐度降低的积极响应,被抑制的酶活力则是因为由于盐度变化过大,凡纳滨对虾机体受到毒害而造成自身机体损伤使得某些抗氧化酶及代谢免疫酶全部被抑制。2.对降盐期间和正常盐度下两组凡纳滨对虾进行illumina高通量转录组测序分析,分别得到56598024和55440854条raw reads,经过数据过滤,剔除低质量的冗余条带后两组分别得到55978038和54859860条clean reads;共得到23202条与六大数据库进行比对,成功注释的基因数量为19252,占比82.98%;对两组转录组数据进行对比发现共有12101条表达差异基因,其中上调表达基因共有9727条,表达下调基因共有2373条,说明在盐度降低期间,凡纳滨对虾体内在积极调控各基因来调节自身渗透压,以应对盐度的变化刺激。GO注释显示差异基因在三大类功能中均有富集;KEGG Patyeway分析得到差异表达的基因涉及到44个代谢通路,其中有12条通路差异富集显著,通过深入了解12条通路可帮助我们更好的了解凡纳滨对虾在见低盐度过程中的应答机制;通过构建蛋白质互作网络,可以了解可能在凡纳滨对虾响应盐度降低过程中发挥重要的作用的基因团间的信号传导,但目前这些基因的互作关系及功能尚不明确,有待进一步研究。3.钙激活氯离子通道调节剂(calcium-activated chloride channel regulator,CLCA)为一类金属蛋白酶依赖家族,作为一种重要的调节基因,参与真核生物体内诸多代谢调节过程。为了探究CLCA1基因在凡纳滨对虾中的作用机制以及其在凡纳滨对虾中的参与的生理功能,本研究采用RACE技术首次在凡纳滨对虾中克隆出了CLCA1基因,通过生物信息学分析,该基因总长度为3129bp,5’端非编码区长度为175bp,3’端非编码区长度为107bp,开放阅读框ORF长度为2847bp,共编码984个氨基酸,其蛋白分子量103.44ku,理论等电点为4.78,原子总数为14450,分子式为C4595H7168N1212O1447S28,有1个跨膜区域,膜外有VMA结构域。和其他物种氨基酸序列比对结果显示,凡纳滨对虾CLCA1氨基酸与其他物种相似性都较低,相似度最高的为刀额新对虾CLCA2氨基酸序列,为47.83%,CLCA氨基酸系统进化树也显示凡纳滨对虾与刀额新对虾(procambarus clarkii)首先聚为一支。q RT-PCR结果显示CLCA1基因在凡纳滨对虾各组织中均有表达,肠道,肝胰腺和鳃中表达量较高;对不同盐度下凡纳滨对虾四个组织中CLCA1基因定量结果显示,随着盐度下降,CLCA1基因表达量在四个组织中呈下调趋势,表明CLCA1基因与凡纳滨对虾的渗透压调节相关。本实验初步阐明了CLCA1基因的理化性质,对CLCA1基因在凡纳滨对虾体内各组织和不同盐度下各组织的表达定量,为CLCA1基因在今后甲壳动物的渗透压调节及免疫调节研究提供基础支持。
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