双壳贝类幼虫变态诱导及其机理研究

变态过程是双壳贝类由幼虫向成体转变的一个必不缺少的发育阶段。研究双壳贝类幼虫的变态过程及其机理，对于阐明它们的种群数量变动，促进重要经济双壳贝类增养殖的发展有重要的理论和实践意义。本论文除了用化学物质对几种双壳贝类(海湾扇贝、墨西哥湾扇贝和硬壳蛤)幼虫的变态进行诱导外，主要以激素和神经递质的作用方式为基础，通过直接测定双壳贝类(以海湾扇贝为代表)幼虫体内激素和神经递质、第二信使cAMP等生化物质含量的变化来研究双壳贝类幼虫变态过程中的信息传递途径，从分子生物学和神经生物学角度阐明双壳贝类幼虫变态机理。主要结果如下：1．通过参考国内外大量文献的基础上，较为系统地评述了近二十年来海洋无脊椎动物幼虫附着变态研究的一些进展情况，主要包括诱导因子、附着变态机理模型、人工诱导物的应用和延迟变态四个方面。到目前为止，人们已经发现了许多海洋无脊椎动物幼虫附着变态的诱导物质，主要分为天然诱导物和人工诱导物两大类，一些人工诱导物如GABA、肾上腺素和去甲肾上腺素已经在经济贝类苗种生产中得到应用。幼虫附着变态机理模型主要有长牡蛎(Crassostrea gigas)幼虫附着变态的双调控模型、红鲍(Haliotis rufescens)幼虫附着变态的上行调节模型以及多毛类Phragmatopoma california幼虫附着变态的脂肪酸调控模型。本论文还评述了海洋无脊椎动物幼虫发生延迟变态的原因以及延迟变态对海洋无脊椎动物造成的影响，并提出了解决的方法和今后研究的重点问题。2．在室内用氯化乙酰胆碱、ATP和CaCl_2 3种化学物质对海湾扇贝幼虫的变态进行了诱导实验。结果表明，虽然在个别浓度和处理时间氯化乙酰胆碱和ATP有诱导作用，但总体诱导效果不显著。而10×10~(-3)～40×10~(-3M的CaCl_2在处理12～24h后诱导效果较显著，其诱导效果对处理时间的依赖性较显著，在浓度为40×10~(-3)M和处理时间为24h时诱导效果最好，与对照组相比，变态率提高23.18％。3种诱导物对幼虫死亡率均有显著影响，并且死亡率对浓度和处理时间均有显著的依赖性，浓度越高，处理时间越长，死亡率越高。3．用KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素和氯化胆碱进行了墨西哥湾扇贝(Argopectenirradians concentricus Say)幼虫变态的诱导作用实验。结果表明，KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素和氯化胆碱对墨西哥湾扇贝幼虫变态均有显著诱导作用。KCl在处理时间为12h～48h范围内均有诱导作用；13.42×10~(-3)M和20.13×10~(-3)M的KCl诱导效果较好，变态率平均提高10％以上。1．O×10~(-6)M～50×10~(-6)M的肾上腺素在处理时间为lh～12h较适宜，此时变态率均提高10％以上。1.0×10~(-6)M～50×10~(-6)M的去甲肾上腺素在处理时间为1h～24h都较适宜，变态率平均均提高10％以上，最高可提高31．07％。0.01×10~(-4)M～1.O×10~(-4)M的氯化胆碱在处理时间为12h～48h时诱导效果均较好，它们之间的平均变态提高率并没有显著差别，均在12％～13％之间。10×10~(-4)M的氯化胆碱在处理时间为12h时诱导效果较明显，变态率可以提高19.14％，超过12h，变态率明显下降，100×10~(-4)M的氯化胆碱明显产生毒害作用，幼虫变态率均为零，而幼虫的死亡率均为100％。4．用KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素、L-DOPA、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine，Serotonin，5-HT)和GABA(γ-氨基丁酸)进行了不同浓度不同处理时间对硬壳蛤(Mercenaria mercenaria L.)幼虫变态诱导实验。结果表明，KCl、肾上腺素、去甲肾上腺素、L-DOPA和5-羟色胺对硬壳蛤幼虫的变态均有诱导作用，而GABA的诱导 作用不显著。KCl的最佳诱导浓度随处理时间不同而有所不同。当处理时间为1～24h时，KCl的最佳诱导浓度为33.56×10~(-3)M，此时幼虫变态率均提高24％以上，当处理时间为48h时，KCl的最佳诱导浓度为20.13～26.85×10~(-3)M，处理时间为72h时，最佳诱导浓度为13.42×10~(-3)M。肾上腺素和去甲肾上腺素的诱导作用与浓度和处理时间均有关。肾上腺素的最佳处理浓度为100×10~(-6)M，最佳处理时间均为8h，此时幼虫变态率提高最大，为36.97％。当去甲肾上腺素的诱导浓度为100×10~(-6)M，处理时间为8h～16h时，幼虫变态提高率较高，均大于18％，死亡提高率均低于30％，当去甲肾上腺索诱导浓度为500×10~(-6)M时，虽然在8h～16h的处理时间范围内，幼虫变态提高率也较高，均大于18％，但当处理时间超过8h，在16～48h范围内，幼 虫死亡提高率明显升高，均大于50％。L-DOPA的适宜诱导浓度为10×10~(-6)M～50×10~(-6)M，适宜处理时间为8～24h，此时幼虫变态率均提高30％以上，最高可提高79.43％。5-羟色胺的诱导作用较强，其适宜诱导浓度为100×10~(-6)M—1000×10~(-6)M，适宜处理时间为0.5～24h，此时幼虫变态率提高均在30％以上，当处理时间为8h时，最佳诱导浓度为1000×10~(-6)M，此时幼虫变态率提高57.5％，当处理时间为24h时，最佳诱导浓度为100×10~(-6)M，此时幼虫变态率提高69.29％。GABA的诱导作用较弱，最佳诱导浓度随处理时间的不同而有所不同。处理时间为24h和48h时，最佳诱导浓度为0.1×10~(-6)M；处理时间为0.5～16h时，最佳诱导浓度为100×10~(-6)M。5．KCl、肾上腺素、去甲肾上腺索、L-DOPA、5-羟色胺、GABA、茶碱和咖啡因8种诱导物对不同发育阶段海湾扇贝幼虫变态的诱导作用是不同的。13．42×10~(-3)M和20.13×10~(-3)M的KCl对第12天幼虫的变态有抑制作用，变态提高率为负值；之后当幼虫发育至第13和14天时，两浓度的KCl能够明显诱导幼虫变态，变态提高率均高于20％，而对于第16天的幼虫诱导作用有所减弱，变态提高率有所降低；26.85×10~(-3)M的KCl对第12和13天幼虫的变态均有抑制作用，变态提高率为负值，对第14和16天幼虫的变态却有明显的持续的诱导作用，变态提高率分别为22.98％和37.5％。神经递质肾上腺素、去甲肾上腺素、L-DOPA、5-羟色胺和GABA的诱导作用规律基本相似，即对第13天海湾扇贝幼虫的变态有明显的抑制作用，变态提高率均为负值，而对第14天幼虫的诱导作用较显著。茶碱和咖啡因作为影响细胞内cAMP的物质，它们的诱导作用规律与神经递质有所不同。它们对第13天海湾扇贝幼虫变态的诱导效果最好。6．测定了不同发育阶段及人工诱导后海湾扇贝幼虫体内去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺含量的变化规律。结果表明，海湾扇贝幼虫体内去甲肾上腺索含量在变态前和变态后没有明显变化，变态前为2352(pg／mg湿重)，变态后为2770(pg／mg湿重)。多巴胺和5-羟色胺含量在变态前随幼虫的发育而增加，变态前(第13天)急剧增加，第13天的幼虫比第12天的幼虫分别增加了2.8倍和5.7倍，变态后急剧下降，变态后幼苗比第13天的幼虫分别降低了25.1倍和16.4倍。海湾扇贝幼虫体内DA：NE比和5-HT：NE比在变态前和变态后变化比较剧烈。DA：NE比和5-HT：NE比在变态前(第13天)急剧增加，第13天的幼虫比第12天的幼虫增加了3.O倍(DA：NE比)和5.0倍(5-HT:NE比)；变态后急剧降低，变态后幼苗比第13天的幼虫降低了29.8倍(DA：NE比)和19.5倍(5-HT：NE比)。海湾扇贝幼虫经KCl和氯化钙诱导24h后，体内去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺以及DA：NE比和5-HT：NE比均有所降低。本实验的结果表明，多巴胺和5-羟色胺可能启动了海湾扇贝幼虫的变态过程。7．茶碱和咖啡因对墨西哥湾扇贝幼虫的变态均有明显诱导作用。它们的诱导作用均对浓度的依赖性较强，对处理时间的依赖性较弱。10×10~(-4)M的茶碱诱导效果最好，平均变态提高率达33％，其次为1.0×10~(-4)M和100×10~(-4)M的茶碱，平均变态提高率分别为23.15％和21.97％。处理时间对茶碱诱导效果影响不显著，在1～24h范围内，平均变态提高率在19.07～26.1％之间变动。10×10~(-4)M的咖啡因诱导效果最佳，4个处理时间的平均变态提高率为36.01％，其次为100×10~(-4)M，平均变态提高率为26.43％。处理时间对茶碱的诱导效果影响不大，在1～24h范围内，平均变态提高率在19.65～22.02％之间变动。8．采用直接测定cAMP的方法来研究cAMP是否参与了海湾扇贝幼虫的变态过程。结果表明，cAMP参与了海湾扇贝幼虫的变态过程。海湾扇贝幼虫体内cAMP含量随着发育阶段的不同而有所变化。在D形幼虫期最低，为73 pmol／(mg蛋白质)；当到达壳顶期幼虫时cAMP含量明显增加，比D形幼虫期提高了12.7倍。从壳顶期幼虫到眼点幼虫(100％，第13天)cAMP含量增加速度较慢，各发育阶段分别比前一发育阶段增加了0.4倍、0.3倍和0.2倍。但当幼虫变态后，体内cAMP含量又急剧增加，幼苗体内cAMP含量比眼点幼虫(100％，第13天)增加了6.1倍。当用KCl、肾上腺索和L-DOPA诱导后，幼虫体内cAMP含量明显增加，分别比对照组提高了7.8倍、1.5倍和10.7倍，说明cAMP参与了这3种诱导物诱导海湾扇贝幼虫变态的过程。9．在前面实验结果和参考有关文献的基础上，初步提出了以海湾扇贝为代表的双壳贝类幼虫变态机理模型：幼虫变态分为两个过程：启动过程和后续过程。当幼虫发育到一定阶段，在外界刺激因子的作用下，体内分泌多巴胺和5-羟色胺，多巴胺和5-羟色胺通过某种信号转导途径(如以DG和IP_3为第二信使)启动变态过程，变态过程启动后，又激活以cAMP为第二信使的信号转导途径(暂时称为后续过程)，两者共同完成了幼虫的变态过程。

刺参急性口围肿胀病和皱纹盘鲍肌肉萎缩症的病理学研究

本论文以大连沿海养殖刺参劾皱纹盘鲍为研究对象，利用组织学、超微病理学、病理生理学的方法，开展了患病病理学研究，并对可能诱发刺参和皱纹盘鲍病害的原因，以及病变过程进行了初步探讨。 中国北方养殖刺参[Apostichopus japonicus (Selenka)]幼参和成参的急性口围肿胀病。急性口围肿胀病是爆发于中国北方辽宁省和山东省沿岸养殖刺参群体中的一种新发现的疾病，并且从2004年开始已经引起刺参的大面积死亡现象，经济损失重大。 本文报道在养殖患病刺参的肠上皮细胞内发现大量的病毒样颗粒。这是首次报道病毒样粒子感染刺参。组织学检查表明该病毒具有包涵体结构，寄生于肠上皮细胞中。电镜检查的结果表明，该病毒粒子呈球形，直径80-100纳米，螺旋状核衣壳，具有囊膜结构且囊膜表面具有纤突结构。 进一步的形态学和病理学分析发现该病毒具有许多报道的关于冠状病毒的特征。细胞质内的 病毒颗粒大部分以团聚方式存在于一个完整的包膜内，形成典型的病毒包涵体结构。最明显的细胞病理学特征是细胞质内大面积的粒状物质的存在，该区域相对缺少相应的细胞器。在病毒包涵体内的管状结构，核衣壳包涵体以及双层膜囊泡也在病变细胞内发现。 在病参体内未发现立克次氏体，衣原体，细菌以及其他寄生生物。 中国北方养殖皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)的肌肉萎缩症病理研究 。 在2004年和2005年的中国北方海区，养殖皱纹盘鲍幼体和成体群体中爆发了严重的肌肉萎缩症。肌电图监测显示病鲍的肌肉萎缩是肌源性的而不是神经源性的。 与正常对照组对比结果显示，病鲍的肌纤维数量和肌纤维直径都显著降低。 肌酶谱测定结果显示，病鲍血清中的肌酸激酶水平，肌酸激酶—肌同工酶水平和乳酸脱氢酶水平，与正常血清对比，呈显著升高状态，说明病鲍体内发生了肌细胞损伤。超薄切片电镜检测结果显示在发生病变的肌细胞内存在双螺旋丝状结构的包涵体（Paired helical filaments, PHFs）, 该结构是人类患包涵体肌炎的主要的病理特征。 本文首次报道在无脊椎动物中发现双螺旋丝包涵体结构。 对损伤的肌纤维的进一步研究发现了异常增生的小圆柱体结构（Small Cylinder Structure, SCS）和致密小体(Dense colored particles, DCP),同时观察到这两种异常结构与肌纤维的损伤直接相关。本文还对该病的感染机制作了探讨。 中国北方皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)肌肉萎缩的病理生理研究。严重的足肌肉萎缩症是鲍的一种慢性致死性疾病。在中国北方的养殖皱纹盘鲍群体中第一次发现是在2000年，随后在各养殖海区，自然海区及实验室养殖过程中都发现了该病的暴发。 超微结构电镜检测显示肌肉纤维损伤严重，其内的大部分肌原纤维断裂或消失。 大量的花瓣状的糖原颗粒聚集在断裂的肌原纤维中，还有一些被包裹在包膜内。 这说明在病鲍体内的糖原代谢处于被抑制状态（或停止状态），随后的血清学检测表明病鲍血清中的葡萄糖含量与正常对照的含量显著降低，也证明了糖代谢途径的终止。病鲍血清中胆固醇和甘油三酯的量显著降低，伴随着高密度脂蛋白的水平显著升高，说明脂肪代谢途径的亢进状态。病鲍血清中的二氧化碳水平的显著降低说明出现了酸碱平衡紊乱，通过病因学分析可知该酸碱平衡紊乱应属于代谢性酸中毒。病鲍血清中的钠离子和钾离子浓度显著升高，无机磷和镁离子浓度显著降低说明出现了患病皱纹盘鲍体内出现了电解质紊乱。病鲍血清中蛋白质含量的检测表明患病皱纹盘鲍已出现低蛋白血症，说明病鲍出现了严重的营养不良。病鲍血清中的尿酸含量，胆碱酯酶水平和γ-转肽酶水平与正常对照组相比显著降低。各项指标检测的结果说明糖代谢途径的终止造成了病鲍一系列的调节体系的不平衡和各种生理功能的紊乱，甚至造成了鲍的最终死亡。

中国明对虾免疫系统中抗氧化相关基因的克隆与表达分析

对虾病害在世界范围内的广泛传播，给水产养殖和沿海农村经济造成了重大损失。深入开展对虾免疫机制研究并在此基础上寻找对虾疾病防治的有效方法已成为当务之急。研究表明，当对虾等甲壳动物受到外界病原刺激时，其体内的吞噬细胞在吞噬活动中会激活磷酸己糖支路的代谢，引起呼吸爆发，产生多种活性氧分子。另外，受到病原侵染的对虾还会产生其他多种免疫反应，这些免疫反应将消耗大量的能量（ATP），产能的呼吸链会加速运转，由此也会引发大量活性氧的产生。这些活性氧分子可以杀灭入侵的病原微生物，但同时由于活性氧分子反应的非特异性，它们也会对宿主的细胞、组织和器官造成严重伤害，进而导致对虾生理机能的损伤和免疫系统的破坏。所以，消除对虾体内因过度免疫反应产生的过量氧自由基将能够增强其抵御病原侵染的能力，提高免疫力。本论文从中国明对虾体内克隆了线粒体型超氧化物歧化酶（mMnSOD）、胞质型超氧化物歧化酶（cMnSOD）、过氧化氢酶（Catalase）和过氧化物还原酶（Peroxiredoxin）等四种与免疫系统相关的抗氧化酶基因，分析了它们的分子结构特征，组织分布及应答不同病原刺激的表达变化模式，并对其中的mMnSOD基因和Peroxiredoxin基因进行了体外重组表达、分离纯化和酶活性分析。 采用RACE技术从中国明对虾血细胞中克隆了两个超氧化物歧化酶（SOD）基因，通过序列比对分析发现，其中一个为mMnSOD基因，另一个为cMnSOD基因。mMnSOD基因的cDNA全长为1185个碱基，其中开放阅读框为660个碱基，编码220个氨基酸，其中推测的信号肽为20个氨基酸。多序列比对结果显示中国明对虾mMnSOD基因的推导氨基酸序列与罗氏沼虾、蓝蟹的推导氨基酸序列同源性分别为88%和82%。Northern blot结果表明，该基因在对虾的肝胰脏、血细胞、淋巴器官、肠、卵巢、肌肉和鳃等组织中均有表达。半定量RT-PCR结果显示，对虾感染病毒3 h时，该基因在血细胞和肝胰脏中的转录水平显著升高。此外，通过构建原核表达载体，本研究对该基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了质谱鉴定和酶活分析。cMnSOD基因的cDNA全长为1284个碱基，其中开放阅读框为861个碱基，编码287个氨基酸。多序列比对结果显示中国明对虾cMnSOD基因的推导氨基酸序列与斑节对虾和凡纳滨对虾的同源性高达98%和94%。组织半定量结果显示，cMnSOD基因在对虾被检测的各个组织中均有表达。 另外，半定量RT-PCR结果表明，对虾感染病毒23h时，该基因在肝胰脏中的转录上升到正常水平的3.5倍；而感染后59 h时，该基因在血细胞中的转录上升到正常水平的2.5倍。 利用根据其他生物过氧化氢酶保守氨基酸序列设计的简并引物，结合RACE技术，从中国明对虾肝胰脏中克隆到了过氧化氢酶基因的部分片段，片段长1725个碱基。多序列比对结果发现目前所得中国明对虾Catalase基因部分片段的推导氨基酸序列与罗氏沼虾和皱纹盘鲍Catalase氨基酸序列的同源性分别达到95%和73%。通过实时荧光定量PCR技术对中国明对虾Catalase基因在各个组织中的分布情况及病毒感染后该基因在血细胞和肝胰脏中的转录变化进行了研究。结果发现，该基因在肝胰脏、鳃、肠和血细胞中表达水平较高，在卵巢、淋巴器官和肌肉中的表达水平相对较弱；感染病毒23 h和37 h时，对虾血细胞和肝胰脏中该基因mRNA的表达量分别出现显著性上升。 依据中国明对虾头胸部cDNA文库提供的部分片段信息，结合SMART-RACE技术，从中国明对虾肝胰脏中克隆到了过氧化物还原酶基因（Peroxiredoxin）， 该基因的cDNA全长为942个碱基，其中开放阅读框为594个碱基，编码198个氨基酸。中国明对虾Peroxiredoxin基因的推断氨基酸序列与伊蚊、文昌鱼和果蝇等Peroxiredoxin基因的推断氨基酸序列同源性分别为77%、76%和73%。其蛋白理论分子量为22041.17 Da，pI为5.17。Northern blot结果表明，Peroxiredoxin基因在对虾的肝胰脏、血细胞、淋巴器官、肠、卵巢、肌肉和鳃等组织中均有表达。实时荧光定量PCR结果显示，弧菌感染后，该基因在对虾血细胞和肝胰脏中的转录水平都有明显变化并且表达模式不同。另外，对该基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了质谱鉴定和酶活性分析。酶活性分析表明，复性后的重组蛋白能在DTT存在的条件下还原H2O2。

皱纹盘鲍血细胞内活性氧抗病机制及几种环境污染物及其影响的研究

本研究首次揭示了皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai) 血细胞内存在着利用活性氧（Reactive oxygen species, ROS）的抗病机制。为今后我国研究贝类的活性氧抗病机制和筛选免疫药物提供了理论基础。本研究主要结果如下：1. 利用鲁米诺（Luminol, 3-氨基邻苯二甲酰肼）为依赖的化学发光法在体外条件下用不同刺激物（酵母细胞和酵母聚糖）对皱纹盘鲍血细胞进行刺激，测定血细胞吞噬活动中历经呼吸爆发产生活性氧的化学发光反应。结果表明皱纹盘鲍血细胞在体外条件下，经刺激物诱导吞噬活动中有明显的呼吸爆现象和很强的活性氧产生。不同有刺激物诱导血细胞产生的化学发光强度不同；同一刺激物的不同处理和不同浓度对血细胞产生活性氧的化学发光强度的影响不同。刺激物经皱纹盘鲍自体血清调理和未经调理对血细胞刺激所产生的化学发光强度不同。SOD和NaN_3对皱纹盘鲍血细胞吞噬过程中活性氧产生的化学发光有抑制作用。上述结果证明了皱纹盘鲍血细胞内存在有象高等动物血细胞内一样的MPO-H_2O-卤素系统的氧化性抗病机制，即在血细胞吞噬异物过程中能够释放活性氧（ROS）对异物进行杀灭的功能。2. 利用活性氧清除剂（过氧化氢酶、SOD、苯甲酸钠、2，5-二甲基呋喃、NBT和EDTA等）对皱纹盘鲍血细胞释放的活性氧进行分类测试，结果表明活性氧清除剂对皱纹盘鲍血细胞吞噬的化学发光都有明显的抑制作用，从而证明皱纹盘鲍血细胞能够释放的活性氧的种类有：超氧阴离子（O_2~-），过氧化氢（H_2O_2），羟自由基（OH~·）和单线态氧（~1O_2）。3. 在体外条件下利用化学发光法定量地研究了不同种类和不同浓度的农药：对硫磷（Parathion）、敌敌畏（Dichlorovos)、乐果（Dimethoate)、2，4-D 丁酯(2,4-D butylester)和甲胺磷（Methamidophos）对皱纹盘鲍血细胞氧化性抗病机制的影响。结果显示不同农药对皱纹鲍血细胞产生ROS的影响程度不同，及同一种农药的不同浓度的浸泡1h或浸泡12h处理皱纹盘鲍血细胞都能够抑制血细胞吞噬时的化学发光，表明农药能够抑制皱纹敌国鲍血细胞吞噬活动中的活性氧（ROS）的产生，而且这种抑制作用随着农药浓度的增加而加强。几种农药抑制皱纹盘鲍血细胞产生活性氧（ROS）的强度不同：2，4D-丁酯，敌敌畏和乐果的抑制作用强于对硫磷和甲胺磷。同时测定了不同浓度的农药浸泡12h后的皱纹盘鲍因细胞吞噬酵母细胞的吞噬百分率和吞噬指数，结果显示多数农药在低浓度时能够提高皱纹盘鲍血细胞的吞噬百分率和吞噬指数，而在高浓度时则能抑制血细胞吞噬酵母细胞的活力而降低血细胞的吞噬百分率的吞噬指数。4. 在体外条件下利用化学发光法定量地研究了不同种类和不同浓度的重金属：铭（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铜（Cu）和锌（Zn）对皱纹盘鲍血细胞氧化性抗病机制的影响。结果显示不同种类和不同浓度的重金属浸泡1hr.处理皱纹盘鲍血细胞都不同程度地抑制了血细胞吞噬时的化学发光，表明重金属能够抑制皱纹盘鲍血细胞吞噬活动中的活性氧（ROS）的产生，而且这种抑制作用随着重金属浓度的增加而加强。不同的重金属抑制强度不同，从强到弱依次为Hg > Cd > Cu > Pb > Cr > Zn. 研究表明六种重金属中，Hg对皱纹盘鲍血细胞的免疫毒性最大。

皱纹盘鲍的遗传育种与养殖技术研究

优良的种质是产业发展的重要保证，品种更新和养殖技术的发展已经给世界农业带来了令人瞩目的成就，然而我国水产生物的育种工作刚处于起步阶段，而育种技术的研究则更是滞后。借鉴陆生生物中发展起来的相对成熟的研究方法，可以帮助加快海洋生物遗传育种相关研究的进度。本研究以我国北方海区重要的海洋经济动物－皱纹盘鲍为研究对象，从表型遗传、数量性状遗传等2个方面开展了皱纹盘鲍的遗传育种研究，同时从幼鲍培育密度与分选效应等方面研究了皱纹盘鲍的中间培育技术。 主要结果如下： 1. 皱纹盘鲍的贝壳颜色遗传、食物对贝壳颜色表现型的影响，贝壳颜色与生长速度间的关系 将贝壳颜色为橘红色（O表型）的突变型皱纹盘鲍与贝壳颜色为绿色（G表型）的野生型皱纹盘鲍进行了连续2代的交配实验。结果表明：皱纹盘鲍橘红色的贝壳颜色相对于绿色的贝壳颜色为隐性性状，皱纹盘鲍的贝壳颜色表型受单位点、2个等位基因遗传控制，其中基因型为oo的个体，贝壳颜色的表现型为橘红色（O表型），而基因型为GG或Go的个体，贝壳颜色的表现型为野生型（G表型）。 为探讨食物类型对不同基因型皱纹盘鲍贝壳颜色表现型的影响，对不同贝壳颜色表型的个体投喂不同种类的食物，结果表明，除遗传因素外，皱纹盘鲍的贝壳颜色表现型显著地受食物类型的调控。其中oo基因型的个体，在摄食底栖硅藻（Navicula sp.）和红藻时，贝壳颜色的表型为橘红色；而在摄食褐藻、绿藻和以海带粉为唯一海藻源的人工配合饵料时，贝壳颜色的表型为黄色。GG和Go基因型的个体，在摄食底栖硅藻、红藻时，贝壳颜色的表型为褐红色；在摄食褐藻、绿藻和以海带粉为唯一海藻源的人工配合饵料时，贝壳颜色的表型为绿色。该结果表明，相同基因型的皱纹盘鲍在摄食不同类型的食物时，贝壳表现型不同，即不同类型的食物可以导致2种基因型皱纹盘鲍的贝壳颜色表现型在一定范围内发生转换：oo基因型的个体，贝壳的颜色可以表现为橘红色或者黄色，不会出现野生型皱纹盘鲍的褐红色或绿色；而GG与Go基因型的个体，相应的贝壳颜色表型只能是褐红色或者绿色，不会出现oo基因型可能表现的橘红色或黄色。特定基因型的皱纹盘鲍，在摄食特定类型的食物时贝壳的相应部位可表现出特定的颜色。皱纹盘鲍的这种“食物－贝壳颜色”的相关性可作为一种形态标记，用于标识皱纹盘鲍的个体和群体，该标记技术可用于皱纹盘鲍的养殖技术和遗传学研究。 此外，选用了贝壳颜色遗传学实验中建立的贝壳颜色发生分离的家系为实验材料，以壳长为指标，分析比较了来自相同家系的O表型与G表型个体之间的生长速度。结果表明，在幼鲍发育至412天止的3-5个统计时段内，没有在同一家系来源的2种贝壳颜色表型个体之间检验到生长速度的显著差异。 2. 皱纹盘鲍不同选育群体及杂交群体的贝壳形态参数分析 在皱纹盘鲍的7个群体中（包括已经对生长速度为指标进行了多代人工选育的群体4个、野生群体之间直接杂交繁育的杂交F1群体3个），测量了4-6龄成体样本的壳长（L）、壳宽（W）、壳高（H）和壳重（Sw），并计算了L/（L+W+H）、W/（L+W+H）、H/（L+W+H）和Sw/（L×W×H）等4个壳形态学参数。用方差分析方法（MANOVA、ANOVA）统计并比较了这些壳形态参数在皱纹盘鲍群体间的遗传变异。结果表明，4个壳形态参数在不同群体间变异系数分别为0.34、0.74、2.62和6.54，其中，H/（L+W+H）与Sw/（L×W×H）在各供试群体间均具有较高的多态性且差异达显著水平，表明这2个参数在不同群体间存在较高的遗传变异。由于在活体情况下无法测量壳重（Sw）性状，建议以参数H/（L+W+H）为指标对皱纹盘鲍贝壳形态（如壳型）等进行人工选择。 3. 皱纹盘鲍成体阶段生长性状的遗传参数估计 采用巢式设计，分析了成体阶段不同发育期皱纹盘鲍的壳长与生长速率的遗传力、不同发育期的壳长性状之间的遗传相关、以及不同发育期的生长速率之间的遗传相关，结果表明：（1）壳长遗传力在受精后第70 、130、320、320、380、490与550天的雄性组分估计值分别为0.161 ± 0.075、0.312 ± 0.131、0.326 ± 0.331、0.135 ± 0.228、0.153 ± 0.185和0.180 ± 0.106；雌亲组分估计分别为0.312 ± 0.172、0.699 ± 0.168、0.695 ± 0.168、0.977 ± 0.407、0.427 ± 0.195和0.449 ± 0.027。（2）生长速率遗传力在受精后第320~380天、490 ~ 550天，雄、雌组分估计值分别为0.080 ± 0.120（雄）、 0.210 ± 0.191（雌）以及0.299 ± 0.146（雄）、0.306± 0.148（雌）。雌亲组分的壳长遗传力和生长速率遗传力估计值较大且均达显著水平，表明皱纹盘鲍在成体阶段依然受母性效应的影响。成体阶段生长性状遗传力水平的估计对制定科学的皱纹盘鲍育种方案有指导意义。（3）雄亲组分估计的不同发育期（第390 ~ 550天）壳长间遗传相关为0.597 ~ 1.000，雌亲组分估计为0.589 ~ 1.177。由雄亲、雌亲组分估计，受精后第320~380天与第490 ~ 550天两个发育阶段生长速率间遗传相关均接近于0。雌亲组分估计不同发育期壳长间遗传相关均达显著水平（t0.05, d.f.=13 = 4.33 ~ 11.69，P<0.01），表明壳长性状早期选择有效，即在皱纹盘鲍早期阶段依据壳长性状对个体进行择优或去劣可在后期阶段获得壳长较大的个体。由于使用的雄亲数目少（8个父系半同胞），实验中以雄亲组分估计的遗传参数误差较大。 4. 皱纹盘鲍选育系间的群体杂交 进行了皱纹盘鲍4个人工选育系之间的完全双列杂交实验，以群体交配的方式共建立了16个组合；此外，以大连“98”选群与汕头“S”选群为亲本，以群体交配的方式建立了4个交配组合。对不同方向的杂交组合进行了中亲杂种优势、超亲杂种优势以及配合力等方面的评价。 （1）测量了4个选育群体（R、97、S和J）及其各杂交组合在受精后第9、20和30天时的壳长，统计分析了不同选育系间壳长性状的差异、评价了不同方向杂交组合的中亲与超亲杂种优势、以及配合力。结果如下： 选育系群体内交配繁育的4个组合，在受精后第9、20和30天的壳长均有显著差异，其中，97  97组合在早期发育各阶段均为最小，分别为0.462 ± 0.023mm、0.698 ± 0.057mm和1.476 ± 0.234mm；S  S组合的3次测量值均为最大，分别为0.522 ± 0.023mm、0.824 ± 0.084mm和1.798 ± 0.229mm。 两个方向杂交组合与选育系亲本群体内交配组合的平均值和高亲值比较，得到如下结果：（A）受精后第9天壳长表现正向中亲杂种优势的组合有6个、表现负向中亲杂种优势的组合6个，其中J  97组合的中亲优势率最高，为9.05%；R  S组合最低，为-6.61%。正向高亲杂种优势组合有4个、负向高亲杂种优势组合有8个，其中S  J组合的高亲优势率最高，为5.77%；R  S组合最低，为-7.96%。（B）受精后第20天壳长表现正向中亲杂种优势的组合有7个、表现负向中亲杂种优势的组合5个，其中J  97组合的中亲优势率最高，为12.60%；J  R组合最低，为-8.72%。正向高亲杂种优势组合有3个、负向高亲杂种优势组合有11个，其中J  97组合的高亲优势率最高，为12.20%；J  R组合最低，为-12.67%。（C）受精后第30天壳长表现正向中亲杂种优势的组合有7个、负向中亲杂种优势的组合5个，其中97  S组合的中亲优势率最高，为24.08%；S  97组合最低，为-12.69%。正向高亲杂种优势组合有6个、负向高亲杂种优势组合有6个，其中97  S组合的高亲优势率最高，为15.95%；S  J组合最低，为-19.44%。上述结果表明，皱纹盘鲍不同选育系之间的交配组合，杂种优势率差异很大，因此，通过组配实验，将杂种优势率高的交配组合选择出来应用于生产，可望显著提高目标性状的产量。 对早期发育阶段各生长期壳长性状，亲本一般配合力（GCA）、各杂交组合间特殊配合力（SCA）以及正反交（REC）效应值进行方差分析，结果表明：各亲本GCA差异显著，说明各选育群体存在显著的遗传差异，其中汕头选群“S”在测量的各个生长期均为正值且显著大于其它各亲本；特殊配合力（SCA）以及正反交（REC）效应值较大在各杂交组合间存在显著差异，说明在早期生长发育阶段非加性遗传效应（显性和上位效应）占主导地位。综合各个生长期亲本GCA和杂交组特殊配合力（SCA）以及正反交（REC）效应值，杂交组合97×S在早期生长阶段不仅有较高SCA值而且两个亲本也具有较大的GCA值，表明选育系97和S较适宜作为杂交亲本使用。 （2）大连“98”选群与汕头“S”选群进行2×2因子设计的群体杂交实验，比较了各交配组合早期存活相关性状如受精率、孵化率、变态率以及壳长性状，评价了两个方向杂交组合平均以及不同方向杂交组合的中亲杂种优势率。结果表明早期发育阶段各组合间的受精率无显著差异，而孵化率、变态率等两个杂交方向平均的中亲杂种优势率为5.49%与12.53%，高于壳长性状的优势率（0.936-1.534%）。方差分析结果表明不同方向的杂交组合在早期发育阶段存活相关性状以及壳长性状存在显著差异。孵化率、变态率性状，S×98的中亲杂种优势率分别为13.21%与21.10%，均高于98×S的-3.84%与3.85%；而第10和25d壳长性状，S×98的中亲杂种优势率为1.14%与-2.52%，低于98×S的1.93%与4.41%。 为进一步评价“98”选群与“S”选群不同交配组合在不同温度条件下的生长，进行了基因型与环境的互作研究。从“98”选群与“S”选群的4个交配组合中分别取5月龄幼鲍100头，各组合随机分成3组，每组1个重复，分别于12°C、16°C和 22°C温度条件下进行培育，比较各交配组合基因型与温度对幼鲍生长的影响。不同温度条件下，各组合壳长生长的方差分析结果表明，基因型和温度都能够对幼鲍生长以及最终壳长产生极显著的影响（P < 0. 01），它们的交互作用也达到显著水平（P < 0.05）。杂交子代的幼鲍壳长在12°C、16°C和 22°C温度条件下均表现出杂种优势，双向杂交的中亲杂种优势率分别为5.32%、5.55%和0.03%，表明低温条件（12°C），比高温条件（22°C）下有更强的杂种优势。汕头“S”选群的早期孵化率、变态率、生长性状以及低温条件下幼鲍生长性状的单亲杂种优势率分别为16.64%、42.49%、3.42~5.79%和5.73~9.15%，单亲杂种优势率较大，表明可通过杂交手段，显著地改良汕头“S”选群在早期发育阶段的生长速度、存活率以及幼鲍期的生长性状。本研究的结果支持了Lerner（1954）杂种优势的基因与环境互作学说。 5. 皱纹盘鲍幼鲍的中间培育技术研究 （1）对南方越冬方式的评价 目前，每年的11月前后，将6-7月龄幼鲍运往南方的闽东、闽中、闽南沿海越冬，翌年4月至6月再运回到北方（大连、山东半岛）的养殖模式已经普遍应用于皱纹盘鲍的实际生产，为评价南方越冬的幼鲍培育方式，本研究分别以不同幼鲍材料在闽东三都海湾进行了越冬培育实验。 选择生产上壳长分别为18.37 ± 1.28 mm、15.89 ± 1.10 mm、14.55 ± 1.10 mm与10.59 ± 0.84 mm的幼鲍进行了为期6.5个月的越冬培育，实验结束时，存活率分别为95.56 ± 2.21%、90.55 ± 1.96%、83.97 ± 1.63%与63.30 ± 2.79%。回归分析表明，供试幼鲍在实验起始时的壳长与越冬阶段的存活率成正相关（P = 0.018 < 0.05）。该结果表明，提高幼鲍的规格可显著提高皱纹盘鲍的越冬成活率，因此对于实际生产而言，采取适当措施提高皱纹盘鲍越冬苗种的规格将大幅增加生产的收益，而采用生长速率快的品种、品系或提早采苗均可实现该目标。综合各规格组幼鲍，幼鲍在南方开放性水域进行越冬培育的平均存活率较高，可达到91.38±0.01%，从幼鲍南方越冬的存活曲线可以看出，幼鲍的死亡主要集中在从大连运至福建某地后的15天内，出现死亡高峰的原因可能是由于运输过程的胁迫。此外，2月及4月中下旬水温出现显著降低或回升时也有较明显的死亡出现。该部分结果，对皱纹盘鲍幼鲍的养成管理有指导意义，可以通过合理安排越冬时间、避开死亡的敏感期等措施减少苗种越冬阶段的死亡量。 以中国大连野生群体繁育的子一代为亲本（10♀，10♂），以群体交配的方式繁育F2代个体为实验材料，分别于南方海区以及北方室内升温水方式下进行生长、存活比较，结果表明南方越冬培育方式下，幼鲍壳长的日增长率为81.37-108.89 µm•day-1，与北方室内升温培育条件相比，壳长生长提高了1.08 ~ 1.68倍；而存活率无显著差异。皱纹盘鲍幼鲍南方越冬方式的优势主要体现在鲍鱼幼鲍的生长速度加快，同时节约养殖场的能耗 （2）幼鲍培育过程中的养殖密度与分选效应评价 以3种规格皱纹盘鲍幼鲍为材料比较幼鲍在4个培育密度以及分选或混养条件下壳长的平均日生长及特定生长率。在南方越冬培育方式下实验进行106天，多因素方差分析结果表明实验初始幼鲍的壳长以及培育密度对壳长的生长有显著影响，而且密度效应在不同幼鲍起始规格组中有不同表现；分选没有能够提高不同规格组的生长。本研究的结果对皱纹盘鲍幼鲍的越冬培育有一定的指导作用。

皱纹盘鲍生长和抗逆相关新基因的初步研究

在刘晓研究员已构建的皱纹盘鲍全长cDNA文库及克隆随机测序的结果基础上，分析发现了皱纹盘鲍胸腺肽β（Tβ）cDNA全长，该序列全长487bp，生物信息学分析显示其含有一个135bp的开放阅读框（ORF），编码一个含44个氨基酸的蛋白质分子，另外其5'和3'非翻译区长度分别是69bp和283bp，3'端非翻译区具有AATAAA mRNA加尾信号及PolyA寡聚腺苷酸尾巴。采用荧光定量PCR的方法研究皱纹盘鲍Tβ的组织特异性发现，Tβ在各组织中均有分布，但在外套膜中高表达，推测和其组织结构中富含参与免疫分泌的颗粒有关。利用荧光定量PCR检测感染鳗弧菌后皱纹盘鲍腹足肌中Tβ在不同时间点的转录表达发现，Tβ基因表现出具有显著差异的时间依赖性，12h后Tβ基因的表达量明显升高，且在处理后24h达到最高值，然后表达量开始回落，至处理后72h，Tβ表达量基本降至初始值。推测皱纹盘鲍在受到病原菌侵染后Tβ基因表达量上调可能是由于Tβ基因参与了皱纹盘鲍的免疫反应，它可能在皱纹盘鲍的抗逆机制中发挥着重要作用。 发现了一个在皱纹盘鲍大小个体中差异表达的长1555bp含有完整3’端的新基因片断，暂命名为TH。利用荧光定量PCR检测皱纹盘鲍RwRh、J1Rh、J1Jm、RwJm 4个家系大小个体中TH基因的差异表达，发现其在大个体中的表达量显著高于小个体，推测其可能与皱纹盘鲍生长速度有某种关联。荧光定量PCR对皱纹盘鲍TH基因时空差异表达的研究发现，其在发育过程中的表达呈现出一定的规律性，即在围口壳幼虫期前始终保持较低水平的表达，当围口壳形成后表达量急剧增加，至幼鲍时达到最高值，在成鲍中也维持较高水平的表达，提示该基因可能调控壳的发育。同时，皱纹盘鲍TH基因具有组织特异性表达，在外套膜中的表达量显著高于其他组织，推测和其组织结构中富含参与壳形成的颗粒有关。另外还比较了皱纹盘鲍RwRh、J1Rh、J1Jm、RwJm 4个家系中TH基因的差异表达，结果发现在这4个家系中的相对表达呈现出一定的规律，即J1Rh＞RwRh＞RwJm＞J1Jm，可能有助于解释家系之间生物学性状上的差异。

皱纹盘鲍基因组单核苷酸多态标记开发与应用

本研究利用皱纹盘鲍的EST序列进行单核苷酸多态（SNP）标记开发；对等位基因特异性PCR（AS-PCR）方法进行了优化，使之适合SNP基因型分析；对一个作图家系开发基因相关SNP标记，并对标记在子代个体中的分离情况进行了分析，探讨了借助SNP在遗传连锁图谱上定位功能基因的方法。 对大约5800条EST序列进行拼接，共获得含有4条以上序列的contig 150个，在86个含有单碱基突变位点的contigs中发现SNP 302个，碱基置换类型A/G（C/T）、A/C（G/T）、A/T、C/G的位点数目分别为147、90、21、16个。50个contigs在BLASTx分析后具有匹配（E值小于1E-5），其中的220个SNPs全部为同义cSNPs，位于遗传密码子的第三简并位。粗略估算，皱纹盘鲍核基因组中SNP的平均分布密度不低于1%。 通过扩增DNA pool后产物直接测序共验证了28个SNP。PCR直接测序法操作简单，结果可靠，一次测序可能验证多个位点，有时还可以发现新的突变位点。通过重点研究引物3’端不同错配对PCR扩增的影响，对AS-PCR的引物设计原则及反应条件进行了探讨及优化，发现在AS引物的3’端倒数第二位引入额外的强错配后，AS-PCR检测SNP的特异性会得到很大的提高，从而使AS-PCR可以满足小规模的SNP基因型分析。 根据EST-contig或者单一的EST序列设计PCR引物74组，其中43组可以特异扩增皱纹盘鲍基因组DNA。用这些引物扩增一个作图家系的父母本，并对PCR产物纯化后分别进行双向直接测序，在18个基因片段中发现了86个SNP，其中82个是新SNP，并且绝大多数SNP位于内含子序列中。这些SNP在父母本中的基因型，在多数情形下，是一方为纯合（AA），而另一方为杂合（AB）；父母本均为杂合和均为纯合的形式则较少。在父母本中杂合形式的SNP位点，理论上可以在子代中发生分离。 在每个基因的内含子中选择父母本基因型为AA×AB或者AB×AA的SNP位点，设计AS-PCR分型引物并检测123个子代个体的基因型。在对9个基因中的11个SNP位点（包括5个母本标记和6个父本标记）进行子代基因型分析后发现，2个位点不符合孟德尔1：1分离（P < 0.05），符合预期分离比率的9个位点存在较大可能定位于遗传连锁图谱。通过分析两组父母本标记（F142和M142，F459和M459）发现，在根据父母本序列设计SNP分型引物时，可以设计指向同一基因的成对的父母本标记，从而使两个单亲标记可作为一个共同标记使用。

海湾扇贝超氧化物歧化酶家族基因结构、表达和多态性分析

海湾扇贝Argopecten irradian Lamarck于1982年从美国引种到中国，由于具有较快的生长速度和很高的经济效益，海湾扇贝成为中国最主要的养殖贝类之一。近年来海湾扇贝养殖遇到了死亡率高等问题，深入开展海湾扇贝功能基因的研究，尤其是免疫相关基因及其机制研究并在此基础上寻找扇贝疾病防治的有效方法对海湾扇贝的健康养殖十分重要。 对于贝类免疫系统来说，其血细胞在先天性免疫防御中起着重要的作用。当受到外界病原侵染时，贝类血细胞的一个重要免疫反应就是吞噬作用。在吞噬病原过程中，受到病原侵染的贝类还会产生其他多种免疫反应，这些免疫反应将消耗大量的能量（ATP），产能的呼吸链会加速运转，由此也会引发与呼吸链相耦联的活性氧（ROS）的大量产生。这些活性氧具有极强的反应特性，能破坏病原微生物的结构和功能分子，实现对入侵病原的杀灭。利用活性氧对被吞噬的病原进行杀灭，这是吞噬作用消除病原抵御侵染的重要机制。但由于活性氧分子反应的非特异性，它们也会破坏宿主机体细胞内的功能蛋白分子、不饱和脂肪酸分子和核酸等，对细胞造成严重的伤害，进而导致机体生理机能的损伤和免疫系统的破坏。所以，及时消除病原感染机体内过量产生的ROS，维持相关细胞的正常代谢，对提高机体抵抗力和免疫力具有重要的作用。O2-是生物体内产生的第一种活性氧分子，其他的活性氧分子也是由它衍生而来，消除过量O2-是消除过量活性氧危害的第一步也是关键一步。生物体内，超氧化物歧化酶（SOD）是催化O2-发生歧化反应，消除O2-的关键酶。 首先，本文通过RACE方法获得了海湾扇贝SOD家族全部三种基因的cDNA全长并对其进行了序列的生物信息学分析，海湾扇贝AiCuZnSOD全长cDNA为1047个碱基，其中开放阅读框为459个碱基，编码152个氨基酸，与栉孔扇贝Chlamys farreri的CuZnSOD相似度为77.5%，与长牡蛎Crassostrea gigas的相似度为75%，与人的相似度为74.7%。AiMnSOD全长cDNA为1207个碱基，其中开放阅读框为678个碱基，编码226个氨基酸，序列比对结果发现AiMnSOD的氨基酸序列与虾夷扇贝Mizuhopecten yessoensis和皱纹盘鲍Haliotis discus hannai的相似度分别为85%和78.4%，与哺乳动物相似度也在68%~72%之间。AiECSOD全长cDNA为893个碱基，其中开放阅读框为657个碱基，编码218个氨基酸。AiECSOD与其它物种ECSOD相似度比较低。与线虫Brugia pahangi的相似度为27.9%，与疟蚊Anopheles gambiae的相似度为31.4%，与斑马鱼Danio rerio的相似度为27.8%，与人的相似度也只有28.6%，与同是贝类的长牡蛎ECSOD也只有28.1%的相似性。主要原因是AiECSOD的信号肽和肝磷脂结合区域在各物种中无同源性。 其次，采用qRT-PCR（quantitative real time PCR）方法分析三种SOD基因在不同组织中的表达情况，结果表明三种SOD基因的组织表达有所差异。AiCuZnSOD基因在鳃中表达水平最高，其次是血细胞和性腺，在外套膜、闭壳肌和肝胰脏表达水平较低。AiMnSOD基因在鳃中表达水平最高，其次是外套膜，在血细胞、性腺，而在肝胰脏和闭壳肌表达较弱。AiECSOD基因在血细胞中表达水平最高，其次是肝胰脏，在鳃、闭壳肌表达水平较低，而性腺和外套膜没有检测到。同时，采用qRT-PCR对鳗弧菌Vibrio angullarum感染后海湾扇贝血细胞中三种SOD基因mRNA表达变化进行了检测。AiCuZnSOD表达量在各个时间段没有显著差异(P > 0.05)。AiMnSOD的表达量在1.5 h时略有下降，在3 h时达到最高表达量，是空白组（0h）的3倍(P < 0.01)，从6 h到24 h表达量逐渐下降，24 h时表达量是空白组的1.6倍，24 h到48 h又稍有升高。AiECSOD的表达量在1.5 h时有所下降，是空白组的0.3倍（P < 0.05)，随后逐渐升高，在12 h时达到最高表达量，是空白组（0h）的4.5倍（P < 0.01），从24 h到48 h表达量逐渐下降并恢复到空白组的水平。在对照组，各个时间点没有显著差异（P > 0.05）。在鳗弧菌感染后，海湾扇贝三种SOD的表达并不一致，且差异比较显著。AiCuZnSOD被认为是构成性表达基因，其受外界刺激的影响最小，AiMnSOD和AiECSOD受刺激后表达上调比较明显。 第三，采用Genome-walking的方法得到了海湾扇贝三种SOD基因的基因组全长和近端启动子序列并对其进行了相关分析。AiCuZnSOD的基因组序列全长为4279bp，包含有4个外显子和3个内含子。AiMnSOD的基因组序列全长为10692bp，包含有4个外显子和3个内含子。AiECSOD的基因组序列全长为5276bp，包含有5个外显子和4个内含子。三种基因外显子和内含子的结合处序列遵循-AT/GT-原则。我们把海湾扇贝SOD家族的三个基因的近端启动子进行了比较分析。发现三种SOD在靠近起始密码子的位置都有Oct-1结合位点。三种SOD共有的转录位点有：Oct-1、C/EBPalp、Oct2.1、Sp-1和GATA-1。AiCuZnSOD和AiMnSOD共有的转录位点有：ICSBP、Ftz、TATA-box、C/EBPbeta和Antp。AiCuZnSOD和AiECSOD共有的转录位点有：AP-1和NFκB。AiMnSOD和AiECSOD共有的转录位点有：GR和ER。AiCuZnSOD独有的位点有：SRF、YY-1和NF-1。AiMnSOD独有的位点有：HNF-1、Hb、MEB、NF-muE1、Pit-1a和Eve。AiECSOD独有的位点有：CREB、RATA-alph、Kruppel-like和AP-3。 此外，通过构建原核表达载体，本研究对AiCuZnSOD和AiECSOD基因进行了体外重组表达，并对纯化的重组蛋白进行了酶活分析。酶活分析表明，重组AiCuZnSOD蛋白有较高的酶活和稳定性。 最后，我们对海湾扇贝三种SOD基因的部分区域，包括启动子、编码区，部分内含子区域进行了SNP检测，并对SOD基因部分SNP位点多态性和鳗弧菌敏感性进行了相关分析。三种SOD基因中，我们共发现了59个SNP位点，其中AiECSOD的SNP位点最多，特别是在启动子区，AiCuZnSOD和AiMnSOD多态性较低。其中AiCuZnSOD启动子区的-1739 T-C 位点的基因型和等位基因，AiECSOD启动子区的-498 A-T和-267 G-A等位基因频率，AiECSOD的第一个外显子38 Thr-Lys的多态性在敏感和抗菌群体中存在显著差异（P < 0.05）。

Growth of eight Pacific abalone families at three temperatures

Growth rates, measured as shell length and body weight daily growth, were studied in the eight families of Pacific abalone, Haliotis discus hannai Ino, reared at 12, 16 and 20 degrees C for 40 d respectively. The results show that J(1)Rh family grew the best at 12 degrees C, with growth rates of (32.88 +/- 4.66) mu m/d and (5.24 +/- 1.84) mg/d. C(1)Jm family had the highest growth rates of (58.00 +/- 2.00) mu m/d and (9.71 +/- 1.21) mg/d at 16 degrees C. J(1)Jm family ranked the first at 20 degrees C, with growth rates of (66.00 +/- 1.76) mu m/d and (10.99 +/- 0.34) mg/d. RjRh family had the slowest growth rates at all three temperatures. Shell length growth rates were 18.25, 33.00 and 43.13 mu m/d respectively, while body weight growth rates were 2.47, 2.56 and 4.75 mg/d respectively. Both temperature and family had significant effect on growth rates (P<0.05). At 16 and 20 degrees C, maternal effects on growth rates were not significant (P>0.05), but paternal effects on growth rates were significant (P<0.05). Results of this study indicate genetic difference among the families and importance of selecting male breeders in the commercial hatchery.

The manganese superoxide dismutase gene in bay scallop Argopecten irradians: Cloning, 3D modelling and mRNA expression

A novel manganese superoxide dismutase (MnSOD) was cloned from bay scallop Argopecten irradians by 3' and 5' rapid amplification of cDNA ends (RACE) PCR. The full-length cDNA of MnSOD was of 1207 bp with a 678 bp open reading frame encoding 226 amino acids. The deduced amino acid sequence contained a putative signal peptide of 26 amino acids. Sequence comparison showed that the MnSOD of A. irradians shared high identity with MnSOD in invertebrates and vertebrates, such as MnSOD from abalone Haliotis discus discus (ABG88843) and frog Xenopus laevis (AAQ63483). Furthermore, the 3D structure of bay scallop MnSOD was predicted by SWISS-MODEL Protein Modelling Server and compared with those of other MnSODs. The overall structure of bay scallop MnSOD was similar to those of zebrafish Danio rerio, fruit fly Drosophila melanogaster, Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis, human Homo sapiens, and had the highest similarity to scallop Mizuhopecten yessoensis and abalone H. discus discus. A quantitative real-time PCR (qRT-PCR) assay was developed to detect the mRNA expression of MnSOD in different tissues and the temporal expression in haemocytes following challenge with the bacterium Vibrio anguillarum. A higher-level of mRNA expression of MnSOD was detected in gill and mantle. The expression of MnSOD reached the highest level at 3 h post-injection with V. anguillarum and then slightly recovered from 6 to 48 h. The results indicated that bay scallop MnSOD was a constitutive and inducible protein and thus could play an important role in the immune responses against V anguillarum infection. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Sequencing and expression analysis of hepcidin mRNA in donkey (Equus asinus) liver

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efecto de la irradiación y el flujo de nutrientes sobre el contenido en polisacáridos ácidos en macroalgas cultivadas

Máster Oficial en Cultivos Marinos. Trabajo presentado como requisito parcial para la obtención del Título de Máster Oficial en Cultivos Marinos, otorgado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC), el Instituto Canario de Ciencias Marinas (ICCM), y el Centro Internacional de Altos Estudios Agronómicos Mediterráneos de Zaragoza (CIHEAM)

Studio di macromolecole associate alla calcificazione in organismi marini

Lo studio riportato in questa tesi ha come scopo l’osservazione e la comprensione dei processi molecolari associati alla deposizione di CaCO3 nei polimorfi di calcite e aragonite nel mollusco gasteropode Haliotis rufescens. In particolare l’attenzione si è focalizzata sullo strato glicoproteico (green layer) che si trova inserito all’interno dell’ipostraco o strato madreperlaceo. Studi precedenti suggeriscono l’ipotesi che il green layer sia una struttura polifunzionale che svolge un ruolo attivo nell’induzione di crescita dei cristalli di carbonato di calcio nella conchiglia. All’analisi microscopica il green layer si presenta come un foglietto trilaminato. Sugli strati esterni è depositata aragonite nella forma prismatica da una parte e sferulitica dall’altra. All’interno è racchiuso un core proteico, formato da glicoproteine e ricco di chitina. Questa struttura tripartita conferisce al guscio calcareo nuove proprietà meccaniche, come la resistenza alle fratture molto maggiore rispetto al minerale naturale. Il green layer è stato trattato in ambiente alcalino, l’unico in grado di solubilizzarlo. È stato ottenuto del materiale proteico che è stato caratterizzato utilizzando SDS-PAGE, colorato con Blu Comassie e all’argento per visualizzarne la componente peptidica. Il green layer è fluorescente, sono state quindi eseguite analisi spettroscopiche sull’estratto peptidico per determinarne le proprietà chimo fisiche (dipendenza dal pH dell’intensità di fluorescenza). Sono stati eseguiti esperimenti di crescita dei cristalli di CaCO3 in ambiente saturo di CaCl2 in assenza e presenza del peptide e in assenza e presenza di Mg++. I cristalli sono stati osservati al microscopio elettronico a scansione (SEM) e al microscopio confocale. Da un punto di vista spettroscopico si osserva che, eccitando l’estratto alcalino del green layer a 280 nm e 295 nm, lunghezze d’onda caratteristiche degli aminoacidi aromatici, si ottiene uno spettro di emissione che presenta una forte banda centrata a 440 nm e una spalla a circa 350 nm, quest’ultima da ascrivere all’emissione tipica di aminoacidi aromatici. L’emissione di fluorescenza dell’estratto dal green layer dipende dal pH per tutte le bande di emissione; tale effetto è particolarmente visibile per lo spettro di emissione a 440 nm, la cui lunghezza d’onda di emissione e l’intensità dipendono dalla ionizzazione di aminoacidi acidi (pKa = 4) e dell’istidina (pKa = 6.5 L’emissione a 440 nm proviene invece da un’eccitazione il cui massimo di eccitazione è centrato a 350 nm, tipica di una struttura policiclica aromatica. Poiché nessun colorante estrinseco viene isolato dalla matrice del green layer a seguito dei vari trattamenti, tale emissione potrebbe derivare da una modificazione posttraduzionale di aminoacidi le cui proprietà spettrali suggeriscono la formazione di un prodotto di dimerizzazione della tirosina: la ditirosina. Questa struttura potrebbe essere la causa del cross-link che rende resistente il green layer alla degradazione da parte di agenti chimici ed enzimatici. La formazione di ditirosina come fenomeno post-traduzionale è stato recentemente acquisito come un fenomeno di origine perossidativa attraverso la formazione di un radicale Tyr ed è stato osservato anche in altri organismi caratterizzati da esoscheletro di tipo chitinoso, come gli insetti del genere Manduca sexta. Gli esperimenti di cristallizzazione in presenza di estratto di green layer ne hanno provato l’influenza sulla nucleazione dei cristalli. In presenza di CaCl2 avviene la precipitazione di CaCO3 nella fase calcitica, ma la conformazione romboedrica tipica della calcite viene modificata dalla presenza del peptide. Inoltre aumenta la densità dei cristalli che si aggregano a formare strutture sferiche di cristalli incastrati tra loro. Aumentando la concentrazione di peptide, le sfere a loro volta si uniscono tra loro a formare strutture geometriche sovrapposte. In presenza di Mg++, la deposizione di CaCO3 avviene in forma aragonitica. Anche in questo caso la morfologia e la densità dei cristalli dipendono dalla concentrazione dello ione e dalla presenza del peptide. È interessante osservare che, in tutti i casi nei quali si sono ottenute strutture cristalline in presenza dell’estratto alcalino del green layer, i cristalli sono fluorescenti, a significare che il peptide è incluso nella struttura cristallina e ne induce la modificazione strutturale come discusso in precedenza. Si osserva inoltre che le proprietà spettroscopiche del peptide in cristallo ed in soluzione sono molto diverse. In cristallo non si ha assorbimento alla più corta delle lunghezze d’onda disponibili in microscopia confocale (405 nm) bensì a 488 nm, con emissione estesa addirittura sino al rosso. Questa è un’indicazione, anche se preliminare, del fatto che la sua struttura in soluzione e in cristallo è diversa da quella in soluzione. In soluzione, per un peptide il cui peso molecolare è stimato tra 3500D (cut-off della membrana da dialisi) e 6500 D, la struttura è, presumibilmente, totalmente random-coil. In cristallo, attraverso l’interazione con gli ioni Ca++, Mg++ e CO3 -- la sua conformazione può cambiare portando, per esempio, ad una sovrapposizione delle strutture aromatiche, in modo da formare sistemi coniugati non covalenti (ring stacking) in grado di assorbire ed emettere luce ad energia più bassa (red shift).

Nanostructuring by templated synthesis of nanowires and controlled crystallization of calcium phosphate on self-assembled monolayers

The idea was to obtain nanowires in a chemical laboratory under convenient and simple conditions by employing templates. Thus it was possible to produce nanochains by interlinking of gold colloids synthesized by the two-phase-method of M. Brust with by making use of vanadiumoxide nanotubes as template. The length of the resulting nanowires is varying between 1100 nm and 200 nm with a diameter of about 16 nm. Due to a flexible linker the obtained nanowires are not completely rigid. These unique structural features could make them interesting objects for structuring and assembling in the nanoscale range. Another way to produce gold nanowires was realized by a two-step surface metallization procedure, using type I collagen fibres as a template. Gold colloids were used to label the collagen fibres by direct electrostatic interaction, followed by growth steps to enhance the size of the adsorbed colloidal gold crystals, resulting in a complete metallization of the template surface. The length of the resulting gold nanowires reaches several micrometers, with a diameter ~ 100 to 120 nm. To gain a deeper insight into the process of biomineralization the cooperative effect of self-assembled monolayers as substrate and a soluble counterpart on the nucleation and crystal growth of calcium phosphate was studied by diffusion techniques with a pH switch as initiator. As soluble component Perlucin and Nacrein were used. Both are proteins originally extracted from marine organisms, the first one from the Abalone shell and the second one from oyster pearls. Both are supposed to facilitate the calcium carbonate formation in vivo. Studies with Perlucin revealed that this protein shows a clear cooperative effect at a very low concentration with a hydrophobic surface promoting the calcium phosphate precipitation resulting in a sponge like structure of hydroxyapatite. The Perlucin molecule is very flexible and is unfolded by adsorbing to the hydrophobic surface and uncovers its active side. Hydrophilic surfaces did not have a deeper impact. Studies with Nacrein as additive have shown that the protein stabilizes octacalcium phosphate at room temperature on carboxylic self-assembled monolayer and at 34 °C on all other employed surfaces by interaction with the mineral. On the hydroxyl-, alkyl-, and amin-terminated self-assembled monolayers at room temperature the octacalcium phosphate get transformed to hydroxyapatite. Main analytical techniques which are used in this work are transmission electron microscopy, high resolution scanning electron microscopy, surface plasmon resonance spectroscopy, atomic force microscopy, Raman micro-spectroscopy and quartz crystal microbalance.

Cryptic invertebrates on subtidal rocky reefs vary with microhabitat structure and protection from fishing

The deployment of flat concrete blocks on subtidal rocky reefs can replicate natural reef microhabitats and provides a means for standardized sampling of cryptic invertebrates. The shape of the cavity beneath the block is related to reef topography and may influence the invertebrate community by affecting the amount of space for cryptic fauna to colonise and influencing the effectiveness of their predator-defence mechanisms. To determine the effect of sub-block reef structure and different levels of external predators on cryptic molluscs and echinoderms, I deployed concrete blocks at locations inside and outside the Maria Island marine reserve in eastern Tasmania, Australia. Relationships between sub-block reef structure and the cryptic invertebrate assemblage were evident between locations, whereas only a small but significant proportion of variation of assemblages between blocks within location was explained by reef surface area. No clear association with external predation pressure was evident in multivariate analyses of variation in assemblage structure. Juvenile abalone Haliotis rubra were not influenced by micro-habitat structure but were significantly less abundant at protected locations, the only species to exhibit such a response. This result follows a decline of emergent adult abalone in the marine reserve and raises the possibility of recruitment failure of abalone at some fully protected locations in the longer term.