凡纳对虾ROS调控和生长性状相关基因的筛选与鉴定

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凡纳对虾(Penaeus vannamei)是世界上最受欢迎的水产养殖品种之一,近年来已成为我国养殖面积最广,发展最为迅速的对虾品种。然而,对虾养殖业面临着病害频发、种质退化、种质资源长期依赖进口等问题。解决这些问题的关键是对其关键性状相关基因进行深入的了解,选育具有优良性状的新品系。在这个过程中,传统的选育方法十分费时费力。分子标记辅助选育应运而生,这项技术可以提高选育的准确度,降低选育成本。而这项技术的应用依赖于对分子标记的识别和鉴定。因此,本研究旨在筛选对虾重要性状相关基因,加深对其抗病和生长性状相关分子机制的理解,为分子标记辅助选育技术奠定良好的基础。主要研究内容和结果如下:1.利用Gateway技术构建了凡纳对虾肝胰腺cDNA表达文库。我们发现纯化的cDNA主要分布在500 bp~5000 bp之间,与已有的基因组注释基因的长度分布一致,这表明用于构建文库的cDNA完整性高。稀释涂布平板法测得入门文库库容约为9.63×10~6 CFU,真核表达文库库容约为1.79×10~6 CFU。凡纳对虾有25596个带注释的蛋白质编码基因,因此我们的表达文库具有较高的覆盖率,是一个高质量的文库。2.建立了一种基于流式细胞仪筛选对虾ROS调控基因的方法。本研究以293T细胞作为生物反应器,绿色荧光蛋白(roGFP)作为细胞氧化还原传感器,其荧光强度可以反映细胞内ROS水平变化。具体实验流程如下:首先将roGFP质粒转染到293T细胞中,经过5-6代的分选获得相对稳定表达roGFP的293T细胞;然后将凡纳对虾肝胰腺cDNA真核表达文库转染到表达roGFP的293T细胞中,接着用细胞分选仪收集ROS水平升高的细胞,并从分选的微量细胞中将对虾基因的m RNA逆转录为cDNA;最后将其克隆到T载体中进行序列测定。本实验鉴定出85个非重复的对虾基因,在此基础上通过生信分析挑选两个候选基因构建到p IRES2-Ds Red-Express载体上,并进一步在293T细胞中验证候选基因。结果表明裂解酶C29B12.13(Lyase C29B12.13-like)和巨噬细胞甘露糖受体1(macrophage mannose receptor 1-like)可以刺激ROS的产生。通过这种方法,我们从凡纳对虾肝胰腺cDNA真核表达文库中筛选出潜在的ROS调控基因。3.借鉴前面筛选ROS调控基因的方法,我们通过将roGFP换为2-NBDG筛选凡纳对虾生长性状相关基因,其荧光强度可以反映细胞对葡萄糖的摄取速率。我们通过此方法初步筛选出6个候选基因,进一步利用q PCR技术在同一批次的全同胞家系对虾中检测候选基因表达量与其个体重量的相关性。结果显示ATP合成酶亚基e(ATP synthase subunit e)和凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein)两个基因与个体重量具有相关性。然后,我们对这两个候选基因在不同家系中的表达量与体重的相关性进行了检测,证实ATP合成酶亚基e是凡纳对虾生长性状相关的潜在育种标记基因。综上所述,本研究开发了一种新的在凡纳对虾cDNA真核表达文库中筛选功能基因的方法。该方法具有覆盖率高、成本较低、适用范围广等优点。我们已经通过该方法在对虾中初步筛选到了一些ROS调控基因和生长性状相关基因。本研究为凡纳对虾分子标记辅助选育提供了一种性状相关功能基因的筛选方法。
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