【摘 要】
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深海热液喷口环境极端,具有黑暗、低氧、高压、温度波动大、硫化物和重金属等有毒物质含量高等特点。尽管如此,深海热液区是重要的深海生物生存环境之一,有些生物在进化过程中已适应这种极端环境,在热液喷口周围形成了以化能合成为初级生产力的生态系统。深海热液喷口的物种多为特有种,来自西南印度洋洋中脊龙旂热液区的神盾螺Gigantopelta aegis(Gastropoda:Peltospiridae)就是深
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深海热液喷口环境极端,具有黑暗、低氧、高压、温度波动大、硫化物和重金属等有毒物质含量高等特点。尽管如此,深海热液区是重要的深海生物生存环境之一,有些生物在进化过程中已适应这种极端环境,在热液喷口周围形成了以化能合成为初级生产力的生态系统。深海热液喷口的物种多为特有种,来自西南印度洋洋中脊龙旂热液区的神盾螺Gigantopelta aegis(Gastropoda:Peltospiridae)就是深海热液区特有物种之一。本论文以5个神盾螺个体为研究对象,采用生物信息学方法分析了其转录组测序数据,同时对从神盾螺转录组中筛选到的2条抗菌肽基因进行了异源表达和功能特征的检测。5个神盾螺个体(Ga1、Ga2、Ga3、Ga4、Ga5)的转录组测序共得到268,673,302条raw reads,Q20、Q30的平均值分别为97.18%和92.44%,GC含量在41.99%~43.35%之间,测序数据质量较好。共拼接到277,717条unigenes,N50长度为1,861bp,N90长度为456bp,41.26%的unigenes(114,601)至少在一个数据库中获得注释,KEGG和KOG注释都表明有大量unigenes与信号传导机制有关。基于差异基因表达水平的聚类分析和样品间的皮尔逊相关性系数,发现Ga2与其他个体间存在明显的遗传差异。将5个个体转录组分别拼接并进行重分析。从5个转录组数据中提取出螺个体的COI序列并与其他腹足类物种构建物种树,发现Ga2中有2条不同的COI基因分别与G.aegis和Dracogyra subfuscus的COI序列聚类;使用6个腹足类近缘物种的基因组序列和5个神盾螺个体转录组序列中找到的860组单拷贝同源基因正交群构建了超度量树,证实Ga1、Ga3、Ga4、Ga5和G.aegis为同一个物种,但存在一定的遗传分化。同时发现Ga2与D.subfuscus聚为一个分支,但Ga2的遗传距离和G.aegis的更近。从神盾螺转录组发掘到的大量假定抗菌肽基因中,依据抗菌肽序列特征和初步的活性检测,筛选出2条具有抑菌活性的抗菌肽基因gigantin-1和gigantin-2。通过莱茵衣藻外源基因表达系统,异源表达gigantin-1基因,并检测其活性,发现抗菌肽gigantin-1对革兰氏阳性菌具有抑制活性,对革兰氏阴性菌抑制效果不明显。同时,gigantin-1具有较好的热稳定性、较强的耐盐能力和耐酸碱能力;化学合成法合成的抗菌肽gigantin-2能够抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,最小抑菌浓度为3.75mg/m L,同时gigantin-2具有很好的热稳定性、耐盐性和耐酸碱性,且对鱼血细胞具有低溶血活性的特点,表明其安全性高,具有很好的开发应用前景。本论文加深了我们对于西南印度洋龙旂热液区动物多样性的认识,发现了神盾螺个体间的遗传分化情况;为神盾螺的极端环境适应性机制积累了分子数据;并获得了2条来自深海热液区底栖动物的具有开发应用潜力的抗菌肽功能基因。
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