论文部分内容阅读
病原菌感染和高温是水生动物两大重要的威胁,影响到动物的存活和发育,尤其是幼体。原产于南美洲的福寿螺是世界100种恶性入侵物种中唯一淡水软体动物,其成功入侵和快速蔓延得益于其有效的免疫保护机制抵御病原菌的危害,同时福寿螺具有耐高温、适应性强和病害少等特点。本研究以福寿螺为研究对象,分析其早期发育的免疫保护机制。研究的内容及获得的结果如下:1福寿螺卵周液(PVF)中母体传递免疫蛋白质的情况利用液相色谱串联质谱联用(LC-MS/MS)技术分析福寿螺PVF中蛋白质的组成情况,鉴定出137个蛋白质。通过KEGG Pathway分析发现注释到的蛋白质54%与代谢通路有关,证实了PVF中的物质主要为胚胎发育提供营养和能量。检测到21个免疫相关的蛋白质,这些蛋白质包括:凝集素(Lectin)、血蓝蛋白(Hemocyanin)、纤维蛋白原相关蛋白(FREPs)、富含半胱氨酸结构域的清道夫受体(SRCR)和热休克蛋白(HSPs)等。福寿螺PVF中含有多种母体传递的免疫相关蛋白质,这些蛋白质为胚胎的顺利发育提供保护作用。福寿螺在早期发育不仅仅依赖于母体传递的蛋白质保护胚胎发育环境的稳定,在胚胎发育的早期卵黄周围蛋白(PO:PO-1、PO-2和PO-3)和HSPs(HSP40、HSP60和HSP90)分子都发生了高表达,并在随后的发育过程中表达水平逐渐降低。2脂多糖和高温对福寿螺幼螺免疫系统的影响利用转录组技术分析外界刺激对福寿螺幼螺免疫系统的影响。在脂多糖(LPS)刺激幼螺48 h后获得402个免疫相关的差异表达基因(DEG),DEG涉及病原体的识别、免疫应激、解毒作用和氧化反应。氧化反应和解毒作用相关的基因表达上调幅度最高,这些基因包括:细胞色素C氧化酶、细胞色素B氧化酶、NADH脱氢酶和细胞色素P450等。在高温胁迫下幼螺多个免疫相关的基因和信号通路发生表达下调,高温同样抑制了动物DNA解旋酶的活性,影响到动物的发育。基因富集的结果发现,高温胁迫下氧化脱氢酶、转移酶和细胞凋亡相关的基因表达发生了上调。高温胁迫下与活性氧(ROS)和活性氮(RNS)产生相关的基因表达并未受到影响,显示福寿螺在高温下血细胞仍有较强产生ROS和RNS杀死入侵病原菌的能力。同时,在高温胁迫下,HSPs分子中的HSP70和HSP90表达发生了高水平的上调。3血细胞感染免疫反应机制在LPS处理24 h后血细胞中一系列免疫相关的基因表达发生了上调,这些基因涉及到模式识别受体(PRRs)、细胞因子、细胞凋亡、解毒作用和造血过程,其中细胞色素P450、Toll样受体2(TLR2)和C-型凝集素(C-type lectin)表达上调幅度最高。LPS作为一种有效的病原相关分子模式(PAMPs)物质,常用于固有免疫机制研究,通过本研究能更好的了解福寿螺血细胞在抗感染免疫方面的机制,同时丰富了腹足类动物的免疫学知识。4福寿螺发育早期免疫分子表达情况为应对外界复杂多变的环境,软体动物在演化过程中不断丰富其免疫系统中基因的功能。福寿螺多个PRRs相关的基因出现不同程度的扩张现象,这些基因包括:TLRs、凝集素、C1q结构域蛋白(C1q DC)和FREPs等。检测到多个与超氧化物合成和抗氧化有关的基因也发生了不同程度的扩张,包括:谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、硫氧还蛋白(Thioredoxin)、过氧化氢酶(Catalase)、一氧化氮合成酶(NOS)、谷胱甘肽合成酶(GS)和组织蛋白酶(Cathepsin)。这些基因的存在证实福寿螺具有很强的产生和代谢ROS和RNS能力,显示福寿螺具有高效的应答机制来杀死和清除感染的病原体。同时还检测到261个对有害物质(农药等)有解毒作用的P450基因,这些分子的存在使福寿螺具有很强的生存能力,能在一些含有害物质的环境中生存。5总结福寿螺PVF中含有多种免疫分子。福寿螺不仅仅依赖于PVF中母体传递的蛋白质,胚胎在发育早期表达PO和HSPs等蛋白质来应对外界环境的不利因素。显示福寿螺具有完善的繁殖机制来保护胚胎免受外界环境的危害。福寿螺在演化过程中已形成一套完整的免疫机制以应对外界环境的改变,在发育早期的福寿螺中鉴定出多个免疫相关基因出现了不同程度的扩张,显示福寿螺的免疫系统已演化到具备非常丰富的基因资源应对复杂多变的外界环境。检测到多个超氧化物合成和抗氧化相关的基因,显示福寿螺具有很强的产生和代谢ROS和RNS的能力。