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作为我国北方扇贝养殖的重要种类,雌雄异体型虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)因养殖群体中存在一定比例的雌雄同体而备受关注,我们也对虾夷扇贝性腺发育、性别分化的分子机制产生浓厚兴趣,为了探究虾夷扇贝性别形成和性腺发育基因的表达特征及功能,本研究首先通过对虾夷扇贝处于生长期和排放期的雌雄性腺进行全长转录组测序分析,筛选出具有性别差异表达的基因Dmrt1和Foxl2,并克隆了c DNA编码区序列,分析二者序列特征;采用半定量PCR(RT-PCR)检测了Dmrt1和Foxl2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和Foxl2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;最后利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术沉默Dmrt1,初步探究Dmrt1对Foxl2、P450基因的调控作用。本研究进一步丰富了虾夷扇贝性别分化和性腺发育相关基因特征及功能研究的内容,为探究虾夷扇贝性别形成及性腺发育的分子调控机制奠定了基础。具体结果如下:(1)对全长转录组得到高质量的unigenes进行基因功能注释,比对8个数据库,其中获得注释的23698条unigenes在NR数据库中比对到了虾夷扇贝物种,占比约为99.8%。KEGG Pathway富集结果显示,4203个genes被分为5大生化途径类别,分别是新陈代谢(Metabolism)、遗传信息处理(Genetic Information Processing)、组织系统(Organismal Systems)、细胞过程(Cellular Processes)、环境信息处理(Environmental Information Processing)。181个unigenes富集到102个pathways,包括泛素介导蛋白水解“ubiquitin mediated proteolysis”、卵母细胞减数分裂“oocyte meiosis”等参与性腺发育及繁殖过程的KEGG通路。unigenes表达差异分析结果显示,在成熟期,筛选到雌雄差异表达的基因为2379个,雌性相对于雄性基因表达上调的有1391条unigenes,下调的有988条unigenes。其中,Dmrt1存在4个转录本,其转录本XM_024198039.1与雄性性别密切相关;Foxl2与雌性性别密切相关。随后,我们随机挑选了9个参与性别分化的差异表达转录本,qRT-PCR定量表达结果虽然与转录组表达量表现出倍性上的差异性,但是上下调趋势是相同的,这一结果验证了转录组测序分析的可信性。(2)将全长转录组数据与NCBI参考转录组数据比对,克隆获得Dmrt1(转录本编号:XM_024198039.1)和Foxl2的编码区序列,分别命名为PyDmrt1和PyFoxl2。PyDmrt1的ORF区为918 bp、PyFoxl2的ORF区1107 bp,分别编码306和369个氨基酸。PyDmrt1存在保守的DM结构域;DM结构域存在一个核定位信号序列(nuclear localization signal sequence)KGHKR,PyFoxl2存在保守的FH结构域;FH结构域存在一个疑似核定位信号序列RRRRRMRR。通过进化树和同源性序列比对分析,结果显示PyDmrt1和PyFoxl2的分子进化地位与其生物学分类地位一致。虾夷扇贝PyDmrt1与欧洲大扇贝(Pecten maximus)的相似性最高,为79%。虾夷扇贝PyFoxl2与栉孔扇贝(Chlamys farreri)、欧洲大扇贝的相似性最高,分别为98%、96%,与美洲牡蛎(Crassostrea virginica)的相似性为73%。(3)半定量RT-PCR和实时荧光定量qRT-PCR分析了Dmrt1和PyFoxl2在虾夷扇贝生长期不同组织和性腺发育不同时期中的表达。结果显示,在外套膜、闭壳肌、肾、鳃中都可检测到少量PyDmrt1转录本的存在,但在肝胰腺中未见表达。PyDmrt1在生长期精巢中的表达量最高,其表达量显著高于卵巢。PyDmrt1的表达量在雄性性腺的生长期和成熟期中存在显著性差异(P<0.05),雄性个体的表达量显著高于雌性;而在排放期无显著性差异。PyFoxl2在鳃、肾、肝胰腺中都可检测到少量PyFoxl2转录本的存在,在外套膜、闭壳肌中未见表达。PyFoxl2在成熟期卵巢中的表达量最高,其表达量显著高于精巢。PyFoxl2在精巢发育周期中呈下降趋势;在卵巢中呈先上升后下降的趋势,其中在成熟期达到最大值。(4)通过原位杂交细胞定位的结果发现,PyDmrt1和PyFoxl2定位于虾夷扇贝性腺除精细胞外所有生殖细胞的细胞质。在卵巢中,与阴性对照组相比,PyDmrt1mRNA在各时期的性腺分化细胞中均检测到阳性信号,但其表达量没有明显的变化。在精巢中,与阴性对照组相比,PyDmrt1在精原和精母细胞中的表达呈阳性,精细胞检测不到PyDmrt1转录本。而PyFoxl2在卵巢各时期的性腺分化细胞中均检测到阳性信号。其中卵原细胞的阳性信号最弱。PyFoxl2卵巢增殖期的阳性信号弱于生长期和成熟期。在精巢中,与阴性对照组相比,PyFoxl2在精原和精母细胞中的表达呈阳性。而在成熟期精巢中,阳性信号随着生殖细胞的分化而逐渐减弱,精子中没有检测到信号。(5)对雄性虾夷扇贝性腺注射相应的dsRNA,我们初步实现对Dmrt1基因表达的部分干扰,荧光定量分析结果表明,虾夷扇贝PyDmrt1基因沉默的明显效应时间在48 h内;PyDmrt1基因的RNA干扰对PyFoxl2和P450的表达可能有影响。