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沉降系数(sedimentation coefficient,S)反映的是一定条件下沉降微粒的物理性质。沉降系数S常用于表示蛋白质分子及RNA分子的大小,在核糖体RNA(rRNA)分类方面有重要作用。对rRNA沉降系数的研究开始于上世纪50年代,最早进行研究的真核生物是酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)、小鼠和人类的Hela细胞,发现以小鼠为代表的真核生物,其核糖体沉降系数为80S,该核糖体由60S大亚基和40S的小亚基组成,rRNA有四类:5S、5.8S、18S及28S,其中小亚基含有18SrRNA,大亚基含有5S、5.8S及28SrRNA;以大肠杆菌(Escherichia coli)为代表的原核生物,其核糖体的沉降系数为70S,该核糖体由50S大亚基和30S的小亚基组成,rRNA有三类:5S、16S及23S。
虽然关于酿酒酵母菌是最早研究的真核生物之一,但关于其两种较大rRNA分子的S值一直以来未能得到统一:有的认为是26S和18S;有的认为是25S和18S;有的则笼统地认为真核生物两个较大的rRNA的沉降系数都是28S和18S。以上说法均是后来研究者引用前人的研究结果,而关于这些说法的最初研究资料,由于年代久远,很难考证。本实验在前人研究的基础上,对酿酒酵母菌两个较大的rRNA的沉降系数进行测定。同时为了比较真核生物间rRNA的大小,实验中同时提取斑马鱼和小白鼠的总RNA进行比较研究。通过甲醛琼脂糖变性胶电泳来比较酿酒酵母菌、小白鼠及斑马鱼的总RNA,发现三者的“18SrRNA”大小相近,而“28SrRNA”则差异较大:小白鼠最大,酿酒酵母菌最小。用XL-Ⅰ型分析超速离心机测定酿酒酵母菌rRNA的沉降系数,结果为24.7S和18.1S。
随着分子遗传标记方法的不断更新与发展,核糖体RNA基因在海洋动物研究中发挥的作用已经得到了海洋动物研究者的关注,核糖体RNA基因的地位已经不可取代,并已经广泛地应用于海洋动物的分类、系统进化和遗传多样性等各个方面的研究中,而且在解决长期存在的分类学及系统发生等问题的研究上取得了令人满意的结果。尽管如此,可是关于甲壳动物核糖体RNA一些基本性状的研究很少。甲壳动物在节肢动物门内的分类地位和甲壳动物本身的系统演化问题,长期以来是学术争论的焦点,由于核糖体RNA的种类及大小与物种的进化存在一定的关系,因此研究rRNA的沉降系数很有意义。酿酒酵母菌rRNA沉降系数的测定方法为甲壳动物rRNA沉降系数的测定奠定了基础。
本研究选取了罗氏沼虾、克氏原螯虾、中华绒螯蟹、拟穴青蟹、日本沼虾、口虾姑、海蟑螂和斑节对虾八种甲壳动物。解剖并观察罗氏沼虾、克氏原螯虾、中华绒螯蟹和拟穴青蟹的内部结构,并从肌肉、血液、肝胰腺、卵巢、精巢、鳃和心脏七种组织中提取总RNA,变性胶电泳结果表明:同种动物不同组织的总RNA种类和大小没有差异。从八种甲壳动物中抽提总RNA,通过变性胶电泳发现:中华绒螯蟹和拟穴青蟹的总RNA电泳图谱相同,罗氏沼虾和日本沼虾相同:其他甲壳动物总RNA在条带数目、明亮程度及条带大小方面存在较大差异:除了海蟑螂外,均有一条约“2kb”且分子量在0.6-0.7×106之间的条带,其S值大约为“17S”。