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栉孔扇贝、海湾扇贝热休克蛋白22基因的克隆和表达及其与栉孔扇贝抗热性状相关SNP位点的筛查

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第一章前言

第一节我国扇贝养殖现状及大规模死亡的原因

1.我国扇贝养殖现状

2.影响扇贝大规模死亡的因素

第二节热休克蛋白22

1.热休克蛋白的发现及分类

2.HSP22的结构特征和组织分布

3.HSP22基因结构和表达调控

4.HSP22的生物学功能

5.HSP22的研究现状

第三节单核苷酸多态性

1.单核苷酸多态性的概念

2.单核苷酸多态性的检测方法

3.单核苷酸多态性的应用

第四节本研究的目的和意义

1.本研究的目的

2.本研究的意义

第二章材料与方法

第一节材料

1.主要化学试剂与仪器设备

2.试剂和培养基的配置

第二节方法

1.应激实验样品及样品处理

2.扇贝基因组DNA提取

3.扇贝总RNA提取

4.cDNA文库的构建及序列分析

5.全长cDNA序列的获得

6.琼脂糖凝胶纯化PCR产物

7.感受态细胞的制备、连接及转化

8.目的基因的生物信息学分析

9.荧光实时定量PCR(Florescent real-time quantitative PCR)检测目的基因的表达

第三章结果与讨论

第一节海湾扇贝热休克蛋白22基因的克隆与表达分析

1.海湾扇贝热休克蛋白22基因cDNA全长的克隆

2.海湾扇贝热休克蛋白22基因的序列分析

3.海湾扇贝热休克蛋白22基因的同源性分析

4.海湾扇贝热休克蛋白22基因的进化分析

5.海湾扇贝热休克蛋白22基因在扇贝组织中的分布

6.海湾扇贝热休克蛋白22基因在重金属刺激下的表达规律研究

第二节栉孔扇贝热休克蛋白22基因的克隆与表达分析

1.栉孔扇贝热休克蛋白22基因cDNA全长的克隆

2.栉孔扇贝热休克蛋白22基因的序列分析

3.栉孔扇贝热休克蛋白22基因的同源性分析

4.栉孔扇贝热休克蛋白22的进化分析

5.栉孔扇贝热休克蛋白22基因在扇贝组织中的分布

6.栉孔扇贝热休克蛋白22基因在鳗弧菌刺激下的表达规律研究

第三节栉孔扇贝HSP22基因的多态性分析

1.栉孔扇贝HSP22基因潜在SNP位点的电子筛查

2.栉孔扇贝HSP22基因有潜在SNP位点的序列的克隆

3.序列比较与多态性分析

第四节栉孔扇贝热休克蛋白22基因的SNP位点+94 C/A与扇贝抗热性的关系

1.热敏感群体和抗热群体的划分及取样

2.采用Bi-PASA PCR技术对热休克蛋白22基因+94位点多态性进行检测

3.CfHSP22基因+94位点多态性与扇贝抗热性状的关系分析

4.+94位点不同基因型扇贝的死亡率比较

第五节讨论

1.海湾扇贝HSP22基因的克隆及其在重金属刺激下的表达研究

2.栉孔扇贝HSP22基因的克隆及其在鳗弧菌刺激下的表达研究

3.栉孔扇贝HSP22基因与抗热性状相关的SNP位点的筛查与验证

第四章结论

参考文献

个人简历及发表的学术论文

致谢

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摘要

本研究采取大规模EST测序方法,结合cDNA末端快速扩增技术,从栉孔扇贝和海湾扇贝cDNA文库中分离、克隆了热休克蛋白22基因,并采用实时定量PCR技术检测了HSP22基因的表达特征,并以克隆获得的栉孔扇贝HSP22基因为候选基因,研究了其多态性与栉孔扇贝高温抗性的关系。具体结果如下: 海湾扇贝热休克蛋白22基因(AiHSP22)的cDNA全长为1112 bp,包含5’非翻译区(UTR)51 bp,588 bp的开放阅读框(ORF),473 bp的3'UTR,最后为22个腺嘌呤的Poly A尾巴。开放阅读框编码195个氨基酸的多肽,该多肽的估计分子量为22.71kD,估计的等电点为8.44。经BLAST比对,AiHSP22与其他物种的HSP22蛋白有较高的相似性。SMART(Simple Modular Architecture Research Tool)软件分析,AiHSP22包含典型的小热休克蛋白家族的特征结构:α-晶体球蛋白结构域。利用Real-time RT-PCR发现AiHSP22 mRNA在海湾扇贝体内普遍存在于血细胞、肌肉、肾脏、性腺、鳃和心组织中,其中在心和肌肉的表达量最高,血细胞中表达量最低。同样用实时定量PCR检测海湾扇贝HSP22基因对铜、铅和镉三种重金属刺激的响应,发现AiHSP22 mRNA的表达量并未随着三种重金属浓度的提高而呈线性增加,且AiHSP22对镉刺激的敏感性要远低于铜和铅。研究结果为进一步开发海湾扇贝HSP22作为一种监测水体重金属污染的生物标记物提供了借鉴。 栉孔扇贝热休克蛋白22基因(CfHSP22)的cDNA全长为1279 bp,包含5' UTR 122 bp,576 bp的开放阅读框,3' UTR581 bp,最后是32个腺嘌呤的poly A尾巴。CfHSP22的开放阅读框编码191个氨基酸的多肽,该多肽的估计分子量为22.1kD,估计的等电点为9.69,经BLAST比对,CfHSP22与AiHSP22的相似性达79%,与其他物种的HSP22也有较高相似性。SMART软件分析,CfHSP22也包含典型的小热休克蛋白家族的特征结构:α-晶体球蛋白结构域。利用Real-time RT-PCR,发现CfHSP22在各组织普遍存在,在肝胰腺中的表达最高,在血细胞中表达量最低。在鳗弧菌刺激下,栉孔扇贝血细胞中HSP22 mRNA的表达量显著升高,表达量随时间的延长而增加,刺激后12小时达到最高值,随后逐渐下降。结果表明栉孔扇贝的热休克蛋白22基因在机体抵抗外界微生物刺激中起到了重要的作用。 根据30℃高温刺激下栉孔扇贝的死亡情况筛选出了抗热和热敏感的扇贝群,通过不同扇贝CfHSP22基因的多态性分析,在其编码区发现一个非同义突变的SNP位点:+94 C/A颠换。采用Bi-PASA PCR分析方法发现该位点出现三种基因型:野生型CC,杂合性CA和突变型CA,三种基因型与栉孔扇贝抗热性状相关的统计分析结果显示,+94AA基因型和+94CA基因型在抗热群体中的频率显著高于敏感群体(P<0.05),表明两种基因型可能与栉孔扇贝对高温的抗性相关。为验证这一相关性,高温刺激具有+94AA基因型、+94CA基因型和+94CC基因型的扇贝个体后进行死亡率分析,结果显示,具有+94AA基因型的扇贝死亡率极显著低于+94CC基因型的扇贝(P<0.01),具有+94CA基因型的扇贝死亡率显著低于+94CC基因型的扇贝(P<0.05)。研究结果进一步证实热休克蛋白22基因+94 C/A颠换多态性与栉孔扇贝对高温的敏感性/抗性相关,为+94 C/A颠换作为一个潜在的分子标记应用于栉孔扇贝抗热性状的选择育种奠定了理论基础。

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