發(fā)布時間：2020-05-30 23:55

【摘要】：凡納濱對蝦(Pacific white shrimp,Litopeneaus vannamei)作為甲殼動物的典型代表物種和重要的對蝦養(yǎng)殖種類,了解其發(fā)育機制在理論和實踐上具有重要的指導(dǎo)意義。凡納濱對蝦的發(fā)育是一個增節(jié)變態(tài)(Anamorpllosis)發(fā)育的過程,從胚胎到幼體其形態(tài)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化,差異非常顯著,但其發(fā)育調(diào)控機制目前尚不清楚。鑒于Hox基因?qū)ι矬w節(jié)形成和組織發(fā)育的關(guān)鍵作用及其進化保守性,對凡納濱對蝦Hox基因的研究將有利于我們了解其形態(tài)發(fā)育機制和系統(tǒng)發(fā)生地位。Hox基因家族(Homeobox gene family)是一類與真核生物發(fā)育密切相關(guān)的重要基因,其編碼的同源異型結(jié)構(gòu)域(Homeodomain,HD)蛋白作為一類轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子,通過調(diào)控下游靶基因或者其他Hox基因家族成員的轉(zhuǎn)錄表達來決定生物體的形態(tài)發(fā)育。Hox基因序列變化、數(shù)目變化以及調(diào)控變化都伴隨著形態(tài)構(gòu)造的改變,Hox基因的進化與形態(tài)的進化一致。因此,Hox基因是研究生物生長發(fā)育和形態(tài)進化的關(guān)鍵基因。本論文通過收集凡納濱對蝦轉(zhuǎn)錄組中Hox基因序列信息,采用生物信息學(xué)方法對Hox基因家族成員進行鑒定分類,分析其結(jié)構(gòu)特征,通過與多個外源物種同源序列進行比對構(gòu)建進化樹分析其系統(tǒng)發(fā)生地位。利用凡納濱對蝦早期發(fā)育的基因表達譜數(shù)據(jù)分析其在胚胎和幼體發(fā)育過程中的表達模式,分析了其在對蝦形態(tài)發(fā)生中可能的功能,并利用RT-qPCR技術(shù)研究了Hox基因在凡納濱對蝦組織中的表達分布。本文取得的主要結(jié)果如下:1.首次從凡納濱對蝦轉(zhuǎn)錄組中篩選得到27條Unigenes,通過Blast比對分析歸結(jié)得到13條Hox基因序列,分別命名為Lvlab、Lvpb、LvHox3、LvDfd、LvScr、Lvftz、LvAntp、LvUbx、LvabdA、LvAbdB、LvMsx、Lv Mnx和LvDll。大多數(shù)Hox基因編碼的蛋白一級結(jié)構(gòu)均由包含一個含YPWM(或者類似的4個氨基酸)的基序和一個約60個氨基酸的保守同源異型結(jié)構(gòu)域(HD)組成,同源序列間非常保守,相似度都在75%以上;蛋白的二級結(jié)構(gòu)中,HD區(qū)域可形成螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu);蛋白三級結(jié)構(gòu)中,YPWM基序可扭曲成環(huán),是輔助因子的結(jié)合位點,可提高hox基因與靶基因的結(jié)合效率。hd區(qū)域可盤旋折疊成具有兩個平行螺旋和一個與其垂直的螺旋的空間結(jié)構(gòu)。hd區(qū)域作為功能域結(jié)構(gòu),富含親水性帶正電荷的氨基酸,使之易與帶負電的靶dna序列結(jié)合,垂直螺旋有利于hox蛋白與靶序列穩(wěn)定結(jié)合從而發(fā)揮本身作為轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控作用。2.將凡納濱對蝦hox基因的轉(zhuǎn)錄組序列與凡納濱對蝦基因組序列進行blastn比對分析,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)凡納濱對蝦hox基因在基因組上的轉(zhuǎn)錄方向是5'到3',只有l(wèi)vftz、lvabdb和lvdll的轉(zhuǎn)錄方向是從3'到5'。目前,已找到6個基因同在lg41號連鎖群上,其順序為:lvlab、lvdfd、lvscr、lvantp、lvubx和lvabda。種內(nèi)hox基因間蛋白序列比對聚類結(jié)果顯示,不同類型的hox基因hd區(qū)域存在一定程度的相似性,相鄰hox基因間首先聚為一類,其次再與相隔的基因相聚,支持hox基因來源于同一祖先的假設(shè)。選擇在連鎖群上位置連鎖且序列完整的5個hox基因(lvdfd、lvscr、lvantp、lvubx和lvabda)與外源物種的同源序列進行比對構(gòu)建進化樹,發(fā)現(xiàn)凡納濱對蝦的hox基因的系統(tǒng)發(fā)生與六足亞門的hox基因更為近緣,這與前人的研究結(jié)果一致。3.根據(jù)凡納濱對蝦早期發(fā)育的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)繪制凡納濱對蝦hox基因的表達譜,分析各hox基因在凡納濱對蝦早期發(fā)育中的表達模式。結(jié)果顯示,在凡納濱對蝦早期發(fā)育的不同時期,各hox基因表達趨勢和豐度都呈現(xiàn)動態(tài)變化,不同時期表達差異很大,與凡納濱對蝦早期發(fā)育過程中形態(tài)的逐期變化密切相關(guān)。總體看來,lvlab、lvpb、lvhox3、lvdfd、lvftz、lvmsx、lvmnx和lvdll主要在無節(jié)幼體及之前的時期表達活躍,可能參與頭部各對附肢和器官組織發(fā)育;lvscr、lvantp、lvubx、lvabda和lvabdb則在n炞從滋寮爸蟮氖逼諢鈐頸澩，

本文編號：2688919