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氨氮是水产养殖中最重要的环境胁迫因子之一,能够严重影响水产动物生长发育与生理健康。α2-巨球蛋白(α2-macroglobulin,A2M)是一种广谱性蛋白酶抑制剂,在凝血补体系统、酚氧化酶原激活系统、细胞迁移、抗环境胁迫等方面都发挥着关键调控作用。低密度脂蛋白相关受体-1基因(Low-density lipoprotein receptor-related protein,LRP1)是低密度脂蛋白受体基因家族的一员,在诱导脂蛋白的摄取、血管损伤、细胞生长等方面具有重要作用,同时可以作为活化的α2-巨球蛋白、组织纤溶酶原激活剂等多种配体的细胞信号受体。本研究以我国重要的淡水养殖虾类日本沼虾(Macrobrachium nipponense)为实验材料,采用组织切片、RACE克隆、实时荧光定量PCR、Western blot等技术,对高浓度氨氮胁迫下虾的免疫组织变化和A2M、LRP1基因进行了分子克隆和基因表达与功能检测等。主要研究结果如下:在实验室条件下,对日本沼虾进行氨氮攻毒试验显示其半致死浓度LD50(48h)为96.8mg/L。组织学分析显示,氨氮胁迫对日本沼虾的肝胰腺与鳃组织都产生很大程度的组织损伤,且随着攻毒时间的延长,组织损伤程度越高。在氨氮胁迫的0-96h,日本沼虾的肝小叶从结构完整、排列紧密,逐渐变为伴有出血排列疏松、液泡增大、边缘变薄、胆管萎缩,甚至出现核溶解等明显的组织结构变化现象。在氨氮胁迫的0-96h,健康状态下均匀的鳃丝变的逐渐膨大,鳃丝水肿,间隙增大,核边缘化,形态模糊,甚至出现鳃片坏死、脱落,看不清细胞结构等严重的鳃组织损伤现象。说明氨氮胁迫会通过损伤沼虾的鳃和肝胰腺组织而引起机体伤亡。通过分子克隆和RACE技术,获得了4805bp长度的日本沼虾A2M基因cDNA全序列,包括4422bp的CDS区、99bp的5’UTR和284bp的3’UTR,其中4422bp的开放阅读框编码由1473个氨基酸残基组成的蛋白质,预测该蛋白分子量为163.45KD,理论等电点(PI)为5.0,该基因编码的蛋白质包含4个结构域:跨膜域、A2MN2结构域、C端结构域和受体结合域。序列比对分析表明,日本沼虾的序列与罗氏沼虾和脊尾白虾的序列相似性达分别高达92%和80%。日本沼虾LRP1基因cDNA全长4121bp,包括2739bp的CDS区,318bp的5’UTR和1064bp的3’UTR,其中2739bp的开放阅读框编码由912个氨基酸残基组成的蛋白质,预测该蛋白分子量为101.71KD,理论等电点(PI)为4.61,该基因编码的蛋白质包含5个结构域:跨膜域、LDLa结构域、LY结构域、表皮生长因子结构域(EGF)和EGF-钙结合域(EGFCA)。序列比对分析表明,日本沼虾的LRP1基因序列与日本囊对虾和凡纳滨对虾(预测)的序列相似性分别达到达到77%和71%。在氨氮胁迫后的8个时间点(0h,3h,6h,12h,24h,48h,72h,96h),日本沼虾A2M基因和LRP1基因在各组织的表达量均发生了明显的变化。荧光定量PCR检测结果显示:氨氮胁迫后3h的A2M基因表达量开始上升,且随着胁迫的延续,表达水平不断升高,24h后基因表达量开始下降,直到96h基因表达量恢复到初始水平,A2M基因在12-48h保持较高水平。而LRP1基因有小幅度上调,在氨氮胁迫后6h开始上升,12h达到最高,24h开始下降到72h基本恢复初始水平,LRP1基因表达量在6-12h有较高水平。Western blot结果显示:A2M基因在检测的6个组织中均有不同程度的表达,其中在肝胰腺和鳃中的表达量最高;其次是肌肉和心脏,胃和眼柄组织中的表达量最低。总体来说,氨氮胁迫后,日本沼虾A2M基因显著上调,在肝胰腺和鳃组织中表达量最高。LRP1基因上调表达,在肝胰腺和肌肉组织中表达量最高。提示A2M基因和LRP1基因作为重要的免疫及炎症反应因子,在日本沼虾抵抗氨氮胁迫方面具有重要作用。