扇贝、对虾基因组BAC文库构建及其重要功能基因的初步筛选和分析

基因组大片段BAC文库是进行生物遗传学和基因组学研究必不可少的基础工具。为了深入开展栉孔扇贝（Chlamys farreri）和凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）基因组学研究、阐明其基因组的结构与功能、图位克隆重要功能基因、构建高密度物理图谱并最终实现与已有遗传连锁图的整合，本研究在植物基因组BAC文库构建技术的基础上，针对海洋生物的特点进行了大胆的改革与尝试，最终成功构建了C. ferrari和L. vannamei两种重要海水养殖动物的基因组BAC文库。 本文构建的栉孔扇贝基因组BAC文库，由BamHI文库和MboI文库构成。其中BamHI文库含有73,728个BAC克隆，空载率约为1%，平均插入片段约为110 kb，覆盖栉孔扇贝单倍体基因组约8倍；MboI文库共有7,680个克隆组成，平均插入片段大小约为145 kb，插入率为100%，覆盖栉孔扇贝单倍体基因组约1.1倍。两个栉孔扇贝基因组BAC文库共由81,408个克隆组成，平均插入片段约为113 kb，覆盖率约为栉孔扇贝单倍体基因组大小的9.1倍。 将栉孔扇贝基因组BAC文库的192个384微孔培养板中的73,728个BAC克隆以4 x 4点阵形式制备了高密度DNA薄膜，用于对感兴趣的基因及DNA序列的筛选。高密度DNA薄膜的覆盖率约为栉孔扇贝单倍体基因组的8.3倍。针对栉孔扇贝先天免疫系统通路的6个重要功能基因，根据栉孔扇贝cDNA序列以及异缘物种DNA序列设计了Overgo探针。利用Overgo探针对高密度DNA薄膜杂交筛选的结果显示，平均每个基因检测到7.3个潜在阳性克隆。 本研究所构建的凡纳滨对虾基因组HindIII酶切BAC文库共有102,528个BAC克隆，存放于267个384微孔培养板中，平均插入片段大小约为101 kb，空载率约为5%，覆盖L. vannamei单倍体基因组约5倍。将其中240个384微孔培养板中的92,160个BAC克隆以4 x 4的矩阵排列形式制作了5张高密度凡纳滨对虾DNA薄膜，约覆盖整个对虾单倍体基因组的4.5倍。针对6个与对虾免疫、生殖生理有关的重要功能基因设计了Overgo探针，杂交筛选出20个阳性克隆，平均每个基因有3.3个潜在阳性克隆。 以上筛选结果不仅为进一步研究这些功能基因的结构与功能、表达与调控，揭示它们在扇贝和对虾以及其他近缘种的免疫系统、抗逆和生殖生理过程中的作用机理打下了基础，同时也间接验证了栉孔扇贝和凡纳滨对虾基因组BAC文库将成为基因筛选、基因的结构与功能分析、基因图位克隆、物理图谱构建以及大规模全基因组测序等方面的有力工具。