Xanthine biosensor based on didodecyldimethylammonium bromide modified pyrolytic graphite electrode

The vesicle of didodecyldhnethylammonimn bromide (DDAB) which contained tetrathiafulvalene (TTF) was mixed with xanthine oxidase, and the mixture was cast on the pyrolytic graphite electrode. The lipid films were used to supply a biological environment resembling biomembrane on the surface of the electrode. TTF was used as a mediator because of its high electron-transfer efficiency. A novel xanthine biosensor based on cast DDAB film was developed. The effects of pH and operating potential were explored for optimum analytical performance by using the amperometric method. The response time of the biosensor was less than 10 s. The detection limit of the biosensor was 3.2 x 10(-7) mol/L and the liner range was from 4 x 10(-7) mol/L to 2.4 x 10(-6) mol/L.

Amphi-Eomes/Tbr1: An amphioxus cognate of vertebrate Eomesodermin and T-Brain1 genes whose expression reveals evolutionarily distinct domain in amphioxus development

A cDNA for a novel T-box containing gene was isolated from the amphioxus Branchiostoma belcheri. A molecular phylogenetic tree constructed from the deduced amino acid sequence of the isolated cDNA indicates that this gene belongs to the T-Brain subfamily. In situ hybridization reveals that the expression is first detected in the invaginating archenteron at the early gastrula stage and this expression is down-regulated at the neurula stage. In early larvae, the expression appears again and transcripts are detected exclusively in the pre-oral pit (wheel organ-Hatschek's pit of the adult). In contrast to the vertebrate counterparts, no transcripts are detected in the brain vesicle or nerve cord throughout the development. These results are interpreted to mean that a role of T-Brain products in vertebrate forebrain development was acquired after the amphioxus was split from the lineage leading to the vertebrates. On the other hand, comparison of the tissue-specific expression domain of T-Brain genes and other genes between amphioxus and vertebrates revealed that the pre-oral pit of amphioxus has several molecular features which are comparable to those of the vertebrate olfactory and hypophyseal placode. (C) 2002 Wiley-Liss, Inc.

Molecular coordinated regulation of gene expression during ovarian development in the penaeid shrimp

To understand the molecular events of ovarian development in penaeid shrimp, RNA arbitrarily primed polymerase chain reaction (RAP-PCR) was used to identify differentially expressed genes during ovarian maturation in Metapenaeus ensis. From a screening of 700 clones in a cDNA library of the shrimp ovary by the products of RAP-PCR of different maturation stages, 91 fragments with differentially expressed pattern as revealed by dot-blot hybridization were isolated and sequenced. Forty-two of these fragments show significant sequence similarity to known gene products and the differentially expressed pattern of 10 putative genes were further characterized via Northern hybridization. Putative glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and arginine kinase are related to provision of energy for active cellular function in oocyte development. Translationally controlled tumor protein, actin, and keratin are related to the organization of cytoskeleton to accomplish growth and development of oocytes. High mobility group protein DSP1, heat shock protein 70, and nucleoside diphosphate kinase may act as repressors before the onset of ovarian maturation. Peptidyl-prolyl cis-trans isomerase and glutathione peroxidase are related to the stabilization of proteins and oocytes. This study provides new insights on the molecular events in the ovarian development in the shrimp.

硬壳蛤性腺发育和卵母细胞成熟机理初步研究

采用体外药物诱导的方法，研究了5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）诱导的硬壳蛤卵母细胞成熟过程中cAMP信号通路的作用。结果表明，5-HT （0.01—100µM）均能够显著地诱导硬壳蛤卵母细胞的成熟。磷酸二酯酶抑制剂—咖啡因、茶碱和IBMX（3-异丁基-1-甲基黄嘌呤）可以单独抑制卵母细胞的自发成熟，但效果不显著。10mM的咖啡因和茶碱以及5mM的IBMX能够显著地抑制5-HT的诱导效果。dbcAMP（双丁酰基环腺苷一磷酸）不但能够抑制卵母细胞的自发成熟，而且还可以抑制5-HT诱导的成熟。因此，cAMP信号通路参与了5-HT诱导的硬壳蛤卵母细胞的成熟过程，并且该信号通路起着负调控的作用。 研究了PLC（磷脂酶C）和PKC（蛋白激酶C）的激活剂/抑制剂对5-羟色胺诱导的卵母细胞成熟的影响。高浓度的新霉素（PLC抑制剂）可以抑制5-HT诱导的卵母细胞的成熟，而DMBA（9,10-Dimethy-1,2-benzanthracene，9,10–二甲基胆蒽，PLC激活剂）则能够促进成熟。PMA（phorbol 12-myristate 13-acetate，佛波十四烷酸乙酸酯，PKC激活剂）能够抑制5-HT诱导的成熟，而Spingosine（PKC抑制剂）则可以促进卵母细胞的成熟。从而推测，5-HT诱导的卵母细胞成熟需要磷脂酰肌醇信号通路的激活。PLC浓度的降低能够抑制5-HT诱导的卵母细胞成熟；PKC浓度的降低则会促进卵母细胞的成熟。因此，在硬壳蛤卵母细胞的成熟过程中，PLC起促进的作用，DAG（二酰肌甘油）–PKC通路则起抑制的作用。 细胞外高浓度Ca2+能够促进硬壳蛤卵母细胞的成熟，Ca2+离子载体A23187也可以促进硬壳蛤卵母细胞的成熟。1-100µM异搏定（Verapamil，钙离子通道阻断剂）能够抑制卵母细胞的成熟，而100µM的Verapamil能够完全抑制其成熟。上述结果表明细胞外Ca2+对硬壳蛤卵母细胞的成熟是必需的，而且起到促进卵母细胞成熟的作用。三氟拉嗪（TFP，Ca2+与CaM结合的拮抗剂）能够抑制卵母细胞的成熟，高浓度的三氟拉嗪（1mM）能够完全抑制卵母细胞的成熟。说明CaM起到促进卵母细胞成熟的作用。可见，Ca2+通过与CaM的相互作用，共同起到促进硬壳蛤卵母细胞成熟的作用。 5-HT诱导成熟的卵母细胞可以完成受精过程，其受精过程以及幼虫发育情况与正常受精发育过程类似，没有显著差异。高浓度的新霉素可以抑制受精过程，而茶碱和咖啡因对受精没有影响。从而推测，磷脂酰肌醇信号通路参与了硬壳蛤卵母细胞的受精过程，而cAMP信号通路可能没有参与受精过程。 发现硬壳蛤的性腺发育与我国常见的双壳类如泥蚶相似。硬壳蛤卵母细胞中卵黄粒主要由线粒体、高尔基液泡、内质网和微吞饮泡形成。

刺参遗传连锁图谱构建及卵母细胞成熟过程研究

第一部分 刺参遗传连锁图谱的构建 利用AFLP和微卫星标记以一个远缘地理杂交家系为作图群体，以拟测交理论为作图策略，构建了刺参Apostichopus japonicus的雌性和雄性遗传连锁图谱。利用62对AFLP引物组合，对亲本和93个个体进行了分离分析，共得到3572个标记，其中具有多态性的标记为点数为1133个，多态性比例为31.5%。平均每个引物对产生18.3个多态片段。1133个多态性位点中，294个标记在父母本中都出现并在后代中分离，839个标记在父本或母本中出现并在子代分离，其中母本443(52.8%)个分离标记，父本396(47.2%)个分离标记。卡方检验显示，556个标记符合孟德尔1:1分离。筛选微卫星标记中30个在家系中具有作图信息，其中19个可用于母本作图，19个可用于父本作图。 利用Mapmaker 3.0/EXP软件对分离标记进行连锁分析。358个分子标记用于雌性遗传连锁分析，其中包括19个微卫星标记，199个AFLP标记和11个微卫星标记定位在雌性框架图谱中。雌性框架图谱共有25个连锁群，总长度为3148.3 cM。标记之间最大间隔为37.5 cM，平均间隔为17.0 cM，连锁群的分子标记数最大为21个最小为4个。用于雄性连锁分析的分子标记共有332个，其中包含19个微卫星标记。207个标记定位于23个连锁群上，其中AFLP标记数为196个，微卫星标记数为11个。23个连锁群总长度为3059.8 cM，标记间最大间隔38.6 cM，平均间隔16.6 cM。每个连锁群的长度范围在40 cM到271.4 cM之间，标记数在18到4个之间，包括二、三连体在内的雄性连锁图谱共覆盖3227 cM。雌雄基因组的预测长度分别为4053.7 cM和3816.3 cM，因此，所构建的雌雄连锁图谱覆盖率分别为84.0%和84.5%。通过共有微卫星标记，有3个连锁群在两个图谱中对应。分子标记在两个图谱中呈均匀分布，没有成簇现象。 分子标记筛选、遗传图谱的构建为刺参分子标记辅助选择育种，经济性状QTL定位和比较基因作图打下基础，并且最终将促进中国刺参遗传改良和新品种的培育工作。 第二部分 卵母细胞成熟过程研究 对刺参卵母细胞的体外诱导成熟方法进行探索，并且通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜结合超薄切片技术及间接免疫荧光染色技术研究卵母细胞成熟的生物学过程。 分别利用在海参中有诱导作用的海星神经提取液和二硫苏糖醇(DTT)对从成熟卵巢解剖出的刺参卵母细胞进行诱导成熟试验，结果显示，刺参的卵母细胞在海水中不会发生自发成熟，海星神经提取液以及神经提取液加滤泡悬浮液对卵母细胞没有诱导成熟的作用，而二硫苏糖醇处理可以诱导卵母细胞生发泡破裂，当DTT溶液的浓度处于10-1 mol/L到10-3 mol/L之间时，对刺参卵母细胞的促熟作用较为明显，在10-2 mol/L左右时，卵母细胞的诱导成熟率可以达到90%以上。未成熟的卵母细胞处于第一次减数分裂前期，不具备受精能力。经DTT诱导后，生发泡发生移动并破裂，染色体排列到赤道板上，然后第一、二极体先后排出，诱导成熟的卵母细胞排出极体的时间与自然受精的卵子一致。在卵母细胞成熟过程中有受精膜举起的现象，说明精子入卵不是受精膜举起的必要条件。卵母细胞只有在生发泡破裂之后才具有受精能力，从生发泡破裂到第二极体排出前的整个减数分裂过程中，卵母细胞都可以受精，但是只有在第一极体排出前受精的卵母细胞才能发生卵裂。人工促熟的卵母细胞受精后，形成的胚胎似乎并不能正常发育，试验过程中最多只得到了8细胞期的胚胎，之后细胞便产生畸形并停止分裂，最终裂解消失。 利用DTT诱导刺参卵母细胞成熟，综合运用光镜、电子显微镜及激光共聚焦技术观察卵母细胞成熟过程，分析了卵母细胞表面动物极突起在卵母细胞脱滤泡中的作用，以及卵母细胞动物极突起和微管组织在生发泡移动过程中所起的作用。卵母细胞通过动物极突起连接到滤泡上，在脱滤泡作用开始时，卵母细胞动物极突起刺入并穿过滤泡膜，使得滤泡膜表面形成一个缺口，然后整个卵母细胞开始从缺口处挤出。脱滤泡的作用力来源有两种：胶膜层的水合作用以及滤泡的收缩。通过激光共聚焦显微镜观察，未成熟的卵母细胞中存在5种类型的微管，并且有两个微管组织中心锚定在卵母细胞突起下方。减数分裂重新启动时，生发泡沿微管向动物极移动，至细胞膜下时破裂。微管解聚对照实验证明驱动生发泡移动的细胞结构为微管束。生发泡破裂后，两个微管组织中心组织形成减数分裂纺锤体，然后第一极体以“收缩-排出”的独特方式排出。 本研究填补了刺参繁殖生物学研究中的缺失环节，为刺参人工繁育技术提供理论基础和指导。

三种海水经济鱼类早期发育生物学的研究

海水经济鱼类的养殖在我国已经形成第四次海水养殖浪潮，经济效益显著，有力地推动了我国海水养殖的产业结构调整和可持续发展。然而在海水养殖发展过程中也存在着诸多问题，尤其是早期发育阶段的高死亡率，严重制约了我国海水养殖产业的稳定和健康发展。 海水鱼类养殖的关键为高质量，高存活率苗种的生产和培育，由于鱼类种类繁多，生物多样性丰富，对应实际的繁育技术，尤其是新品种的开发，必须要做出相应的调整。这就要求我们必须对每一种鱼类早期发育有所了解，并将形态和组织上的数据用于指导生产。 本文通过显微观察和组织学研究，主要描述和研究了我国北方三种重要的海水经济鱼类(条斑星鲽、杂交鲆、条石鲷)的早期发育生物学，并结合实际生产进一步阐明关键期的产生原因，机理以及采用相应的对策。具体结果如下： 1.条斑星鲽：作为冷温性鲆鲽鱼类，条斑星鲽早期发育过程的特征主要有： ① 条斑星鲽受精卵无油球，卵子呈半浮性；不同步卵裂现象提前，发生在第三次卵裂；卵裂期裂球大小差异大。孵化过程较长，在水温8 ± 0.3℃，盐度33的条件下，经9 d孵化。条斑星鲽胚胎发育的不同时期对温度的敏感性不同，其中原肠期对温度比较敏感。 ②在8-10℃，盐度33的条件下，8-9 dph开口摄食。且开口时，其吻前端出现有一点状黑褐色素，构成了条斑星鲽仔鱼“开口期”的重要标志。卵黄囊于消失。在后期仔鱼末期，背鳍和臀鳍上形成特有的黑褐色条斑带。 ③杯状细胞首先出现在咽腔后部和食道前段，胃腺和幽门盲囊出现于29 dph，变态期始于30dph。在条斑星鲽早期发育过程中，观察到其直肠粘膜层细胞质出现大量嗜伊红颗粒，为仔鱼肠道上皮吸收的蛋白质。 ④首先淋巴化的免疫器官是头肾，然后是胸腺和脾脏，这与大部分硬骨鱼类不同。条斑星鲽除头肾和脾脏外，胸腺实质也形成MMCs。其中以脾脏形成MMCs最为丰富，形态多样。 2. 杂交鲆：为同属的牙鲆和夏鲆间的远缘杂交种，其发育过程的特点为： ① 在温度为15.4～16.0℃，杂交鲆胚胎从受精到孵化所需的时间为76 h左右，胚孔关闭前期，胚胎先出现视囊及克氏囊，而后形成体节。孵出前胚体在卵膜内环绕不到1周。 ② 孵化后消失。杂交鲆群体变态间隔长(34-60 dph)，且变态高峰期出现的冠状幼鳍不明显(与母本牙鲆相比)，数量为7-8根。 ③组织学观察发现，其消化系统中胃腺出现较晚，且胃腺发育过程缓慢(与母本牙鲆相比)。甲状腺滤泡增生不明显，颜色较浅，数量较少。杂交鲆在早期发育过程中，并没有出现鳔原基。 3. 条石鲷作为岩礁性的暖水性鱼类，早期发育过程也较为特殊，包括外形以及内部的器官结构。主要特点有： ① 受精卵：受精卵卵黄上具有龟裂结构，为鱼卵的分类特征之一。 ② 初孵仔鱼：初孵仔鱼背鳍膜上的黑色素，从体背面向背鳍膜边缘移动，到3dph仔鱼基本消失，此为本种仔鱼发育所特有的特点。 ③ 后期仔鱼和稚鱼：肠道肌肉层加厚明显，仔稚鱼胃肠排空率急剧上升，死亡率增加，通过改善常规的投饵方式部分解决了这个死亡高峰的问题。在幼鱼初期，牙齿融合为骨喙，为石鲷科鱼类的特征。 ④胸腺上皮分泌细胞：类似的现象同样在虹鳟鱼中发现，但是虹鳟鱼胸腺上皮分泌细胞不如条石鲷的丰富，同样也不如条石鲷的排列整齐，而是零星分布在胸腺上皮与咽腔接触的表面。除了正常的造血器官—脾脏和头肾外，肝脏、胰腺和鳔等多种组织等也出现MMCs，此现象在硬骨鱼类不多见，一般发生在软骨鱼类。

Acute peristome edema disease in juvenile and adult sea cucumbers Apostichopus japonicus (Selenka) reared in North China

Acute peristome edema disease (APED) is a new disease that broke out in cultured sea cucumber along the Shangdong and Liaoning province coasts in China, PR, and has caused a great deal of death in Apostichopus japonicus (Selenka) since 2004. Here we report virus-like particles found in intestine epithelium of sea cucumbers reared in North China. It is the first time that sea cucumbers are reported to be infected by virus. Histological examinations showed that the viral inclusion bodies existed in intestine epithelium cells. Electron microscopic examinations show that the virions were spherical, 80-100 nm in diameter, and composed of a helical nucleocapsid within an envelope with surface projections. Detailed studies on the morphogenesis of these viruses found many characteristics previously described for coronaviruses. Virus particles always congregated, and formed a virus vesicle with an encircling membrane. The most obvious cellular pathologic feature is large granular areas of cytoplasm, relatively devoid of organelles. Tubular structures within virus-containing vesicles, nucleocapsid inclusions, and double-membrane vesicles are also found in the cytopathic cells. No rickettsia, chlamydia, bacteria, or other parasitic organisms were found. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.