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华贵栉孔扇贝(Chlamys nobilis)是我国南方沿海重要经济养殖贝类,因其味道鲜美、营养丰富、壳色绚丽、养殖周期短、经济效益高而在南方逐渐形成养殖产业。然而,近年来扇贝逐渐出现大规模死亡事件,扇贝养殖业遭到重创,鉴于扇贝死亡期间的表现像“传染病”一样迅速发生和蔓延,从病原菌的角度研究华贵栉孔扇贝的免疫应答显得尤为重要。 华贵栉孔扇贝“南澳金贝”是人工选育的新品种,具有外观色泽金黄、富含类胡萝卜素、抗性强等优点。类胡萝卜素是非常有效的抗氧化剂,通过与活性氧自由基产生无毒产物或中断自由基的连锁反应来清除动植物机体中的活性氧自由基,从而保护细胞和组织避免由逆境胁迫引发的氧化损伤。 本研究以华贵栉孔扇贝“南澳金贝”为研究对象,以同一养殖群体的褐色品系(类胡萝卜素含量少)为对照材料,研究副溶血弧菌、脂多糖(LPS)和聚肌胞(Poly I:C)三种免疫病原体刺激下的免疫应答,从生理生化及分子生物学角度探讨了病原体胁迫下类胡萝卜素在“南澳金贝”免疫防御中的作用。主要结果如下: 1、生理生化指标的测定 以外套膜收缩率表示扇贝对免疫病原体刺激下的免疫防御状态。副溶血弧菌、LPS、Poly I:C刺激24h后,“南澳金贝”的外套膜收缩率分别是69.4%、44.4%、77.8%,褐色扇贝的外套膜收缩率分别为为91.7%、61.1%、86.1%。 同磷酸缓冲液(PBS)实验对照组相比,“南澳金贝”与褐色扇贝在副溶血弧菌、LPS、Poly I:C刺激后,SOD酶活力都先降低再升高,在12-24h降至最低点,且“南澳金贝”下降水平显著高于褐色扇贝(P<0.05);CAT酶活力先升高后降低,在12-36h升至最高点,且“南澳金贝”上升水平显著高于褐色扇贝(P<0.05);TCC先上升高于PBS组,再下降低于PBS组,最后升至正常水平。 由此推测类胡萝卜素可能在“南澳金贝”抗氧化防御过程中起重要调节作用。 2、免疫相关基因克隆 利用RACE技术克隆了一个Toll样受体基因和一个C型凝集素基因全长。 1)华贵栉孔扇贝Toll样受体基因CnTLR-1全长2982 bp,ORF为1920 bp,共编码639个氨基酸。生物信息学分析结果表明,CnTLR-1基因与长牡蛎(C. gigas)和紫贻贝(M. galloprovincialis)亲缘关系较近,与软体动物汇聚一支,具有Toll样受体家族典型结构域。 2)华贵栉孔扇贝C型凝集素基因Cnlec-1全长2267 bp,ORF为1845 bp,编码614个氨基酸。生物信息学分析结果表明,Cnlec-1基因与栉孔扇贝(C. farreri)和海湾扇贝(A. irradians)亲缘关系较近,与软体动物汇聚一支,具有4个典型的CRDs结构域。 3、免疫基因组织特异性表达与时序表达分析 1)华贵栉孔扇贝CnTLR-1在各组织中均有表达,在外套膜和血淋巴中表达量较高(P<0.05)。时序表达分析结果表明,在副溶血弧菌、LPS、Poly I:C胁迫后,CnTLR-1基因mRNA表达量相对PBS组显著上调(P<0.05),在3-12h达到最高(P<0.05),且“南澳金贝”上调幅度显著高于褐色扇贝(P<0.05)。 2)华贵栉孔扇贝Cnlec-1在各组织中均有表达,在血淋巴和外套膜中表达量较高(P<0.05)。时序表达分析结果表明,在副溶血弧菌、LPS、Poly I:C胁迫后,Cnlec-1基因mRNA表达量显著上调(P<0.05),在12-24h升至最高(P<0.05),且“南澳金贝”中上调幅度显著高于褐色扇贝(P<0.05)。 华贵栉孔扇贝CnTLR-1和Cnlec-1基因在参与华贵栉孔扇贝免疫防御过程发挥重要作用,且类胡萝卜素可以帮助华贵栉孔扇贝上调CnTLR-1和Cnlec-1基因。 本研究在华贵栉孔扇贝中克隆了一个Toll样受体和一个C型凝集素基因,预测了其理化性质和蛋白质结构功能,并分析了其组织表达特异性和时序表达特异性,采用不同免疫病原体研究了类胡萝卜素在贝类免疫防御中的作用,研究结果能够为华贵栉孔扇贝抗病新品种的培育提供理论指导。