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凋亡是有机体细胞自主程序性死亡方式之一,是生物体正常的生理机能。再生主要指生物体组织或器官遭受损伤后,重建恢复的过程。淡水涡虫具有较强的再生能力,但是,细胞凋亡在涡虫组织再生过程中的作用以及两者之间关系报道较少。本文以再生能力较强的日本三角涡虫(Dugesia japonica)为实验材料,从转录组数据库选择了4个凋亡基因DjCasp3a、DjCasp3b、DjCasp3c和DjCasp8a,利用多种生物学软件对4个基因及其编码蛋白进行生物信息学分析;利用Real-time PCR、RNAi、TUNEL染色、H3P免疫荧光等分子生物学技术,对4基因在整体涡虫及再生过程的作用进行了研究。生物信息学分析结果表明:DjCasp3a和DjCasp3c编码的凋亡蛋白均含有保守的五肽序列QACRG,DjCasp3b和DjCasp8a编码的凋亡蛋白五肽序列分别为QACKG和DACRG。4基因编码蛋白均为亲水性稳定蛋白;没有跨膜结构和分泌信号肽,因此都不属于膜蛋白及分泌蛋白;亚细胞定位显示它们均位于细胞质中。Real-time PCR结果表明:在涡虫再生过程中4基因呈动态表达,在再生3小时,DjCasp3a、DjCasp3b和DjCasp3c表达极显著性调高2-5倍;在再生72小时3基因的表达量升高3-10倍。而DjCasp8a在再生3小时和72小时分别调高,达到极显著性,但没有前3个基因表达量高。原位杂交结果显示:4基因在涡虫体内广泛表达,主要在身体两侧实质组织内。4基因RNAi结果显示:DjCasp3a和DjCasp3b RNA干扰后整体涡虫出现少量的头部损伤或头部完全溃烂现象,但是涡虫不致死,且一段时间后逐渐恢复。干扰后再生涡虫没有明显的表型变化。DjCasp3c和DjCasp8a干扰后整体涡虫和再生涡虫均没有明显的表型变化。TUNEL染色结果表明:整体涡虫TUNEL阳性细胞呈散点状分布,在涡虫再生3小时凋亡细胞主要集中在伤口150μm内,在涡虫切割后72小时TUNEL阳性细胞呈全身性分布。4基因干扰后整体涡虫TUNEL阳性细胞数量极显著降低,在涡虫再生3小时TUNEL阳性细胞数量有降低趋势,在涡虫再生72小时TUNEL阳性细胞数量极显著降低。H3P免疫荧光结果表明:与对照整体涡虫相比,DjCasp3a、DjCasp3b、DjCasp3c和DjCasp8a RNA干扰后整体涡虫H3P阳性细胞数量极显著降低,达到极显著性水平。在涡虫再生3小时H3P阳性细胞数量极显著降低,但在涡虫再生72小时H3P阳性细胞数量与对照相比没有显著变化。综上结果表明,4基因调节涡虫体内细胞凋亡和干细胞增殖,在涡虫头部组织稳态维持中起重要作用。