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马氏珠母贝(Pinctada fucata martensii)是我国主要的海水珍珠养殖贝类,属于暖水性贝类。马氏珠母贝对低温耐受能力较弱,这限制了它的养殖区域,从而影响了海水珍珠产业的发展。对马氏珠母贝的潜在的耐低温能力的发掘,将有助于有针对性地选择耐低温的品种,为其北移扩大养殖范围打下基础。我们以马氏珠母贝耐低温选系F1(SP)与对照群体(BP)转录组数据为基础,筛选出温度适应性候选基因并进行验证、克隆和功能分析。获得主要研究结果如下:(1)转录组分析结果显示两个群体一共有572个差异表达基因(|log2Ratio(BP/SP)|>1 FDR<=0.001)。我们发现HSP40和HSP70表现出不同的表达模式,说明不同的HSP在马氏珠母贝的温度适应中起着不同的作用;小分子氨基酸系统,氧化磷酸化介导的能量释放和不饱和脂肪酸生物合成的增加可能有助于马氏珠母贝应对低温胁迫。一些溶酶体蛋白和免疫相关基因也在SP中高表达,这表明由溶酶体介导的适度的自噬和免疫增强有助于马氏珠母贝在低温环境中的存活。这些结果表明,多系统协同参与了珍珠贝的低温适应性过程,这为认识贝类适应环境温度变化提供了新的见解。(2)以转录组数据为基础筛选了8个马氏珠母贝温度适应性候选基因(热休克蛋白40,Pm-HSP40;热休克蛋白70,Pm-HSP70;己糖激酶,Pm-HK;磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,Pm-PEPCK;Δ6-脂肪酸去饱和酶,Pm-Δ6FAD;硬脂酰辅酶A去饱和酶,Pm-SCD;组织蛋白酶L,Pm-CTSL;组织蛋白酶C,Pm-CTSC),并采用了qRT-PCR技术验证其是否为温度适应性相关基因。结果表明,所选的8个温度适应性候选基因在马氏珠母贝鳃中的时序表达均与温度显著相关(P<0.05),其中Pm-HK、Pm-PEPCK、Pm-Δ6FAD、Pm-SCD、Pm-CTSL、Pm-CTSC可能在马氏珠母贝面临低温胁迫时起重要作用;Pm-HSP70可能在马氏珠母贝面临高温胁迫时起重要作用;Pm-HSP40则可能在马氏珠母贝面临低温和高温胁迫时均起重要作用。证实了筛选出的8个候选基因均为温度适应性相关基因。(3)利用RACE技术获得了上述8个马氏珠母贝温度适应相关的基因(Pm-HSP40、Pm-HSP70、Pm-HK、Pm-PEPCK、Pm-Δ6FAD、Pm-SCD、Pm-CTSL、Pm-CTSC)的cDNA序列全长,并利用软件对其进行了ORF、氨基酸序列、蛋白结构域、跨膜结构域、三级结构预测以及同源性比对等生物信息学分析。qRT-PCR分析显示8个基因在全组织中均有表达,差异显著(P<0.05),其中Pm-HSP40、Pm-HSP70、Pm-HK、Pm-PEPCK、Pm-CTSL、Pm-CTSC在肝胰腺中的表达量最高,而Pm-Δ6FAD、Pm-SCD m RNA则在性腺中的表达量最高。推测肝胰腺在马氏珠母贝低温适应中起着重要的作用。而Pm-Δ6FAD、Pm-SCD在性腺中显著高表达可能与它们参与马氏珠母贝性腺的发育有关。