金烏賊熱休克蛋白基因的挖掘及對低鹽脅迫的響應

王興強, 鄭年昊, 崔春輝, 曹 梅, 沈 曄, 劉 瑩, 張子文, 湯子威, 秦傳新, 陳百堯

金烏賊熱休克蛋白基因的挖掘及對低鹽脅迫的響應

王興強1, 鄭年昊1, 崔春輝1, 曹 梅1, 沈 曄1, 劉 瑩1, 張子文1, 湯子威1, 秦傳新2, 陳百堯3

(1. 江蘇海洋大學 海洋科學與水產(chǎn)學院, 江蘇 連云港 222005; 2. 中國水產(chǎn)科學研究院 南海水產(chǎn)研究所, 廣東 廣州 510300; 3. 連云港市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局, 江蘇 連云港 222005)

熱休克蛋白(heat shock proteins: HSPs)為動植物響應外界脅迫產(chǎn)生的一類蛋白質(zhì), 能有效改善機體對外界脅迫的適應能力。本研究基于先前獲得的低鹽脅迫金烏賊()高通量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù), 對與低鹽脅迫密切相關(guān)的熱休克蛋白(熱休克蛋白家族和晶體蛋白(crystallin)家族)基因進行挖掘; 鑒于實時定量內(nèi)參基因篩選, 同時挖掘出金烏賊肌動蛋白(actin)家族系列基因; 然后, 對肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因及其編碼的氨基酸序列進行生物信息學分析并探究低鹽脅迫對金烏賊熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因表達的影響。金烏賊肌動蛋白家族基因包括、內(nèi)收肌、胞質(zhì)、、和6個成員, 熱休克蛋白家族基因包括、小、、、、、、、、和11個成員, 金烏賊晶體蛋白家族基因包括、、和4個成員。氨基酸序列比對發(fā)現(xiàn), 肌動蛋白家族6個基因共享甘氨酸、精氨酸、絲氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸等13個位點, 晶體蛋白家族4個基因共享苯丙氨酸、天冬酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、精氨酸、酪氨酸、絲氨酸和半胱氨酸等17個位點, 而熱休克蛋白家族、小、、和5個基因共享1個甘氨酸位點和4個保守位點,、、、、和6個基因僅共享2個保守位點。實時定量結(jié)果發(fā)現(xiàn), 低鹽脅迫可以明顯提高金烏賊、、和的基因表達, 而明顯降低晶體蛋白家族基因的表達, 表明在低鹽脅迫條件下, 金烏賊熱休克蛋白家族基因通過自身的差異表達來提高機體對外界脅迫的適應防御能力。

金烏賊(); 低鹽脅迫; 肌動蛋白; 熱休克蛋白; 晶體蛋白

發(fā)掘水生動物的優(yōu)質(zhì)功能基因是分子生物學研究的一個熱點, 探究功能基因的表達模式是分子生物學的重要研究方向。熱休克蛋白(heat shock proteins: HSPs)廣泛存在于動植物及微生物間, 為受外界高溫缺氧脅迫、化學刺激或紫外線污染等所產(chǎn)生的一類蛋白質(zhì), 能夠阻止變性的蛋白聚集、協(xié)助變性的蛋白重新折疊或者溶解聚集的變性蛋白, 有效提高機體對外界脅迫的適應防御能力; 學者們先后克隆了合浦珠母貝()、企鵝珍珠貝()、香港巨牡蠣()、太平洋牡蠣()、虹鱒()、大菱鲆()、羅氏沼蝦()和脊尾白蝦()等水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的熱休克蛋白基因[1-10]。根據(jù)熱休克蛋白基因高度保守且易受外界脅迫大量表達的特性, 可當作生物標記物用于環(huán)境監(jiān)測。頭足類和脊椎動物眼睛外觀上非常相似, 均具有晶狀體細胞, 可將普遍功能的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為晶體結(jié)構(gòu)性蛋白即晶體蛋白(crystallin)并主要富集于眼睛晶狀體中; 晶體蛋白和小熱休克蛋白(small heat shock proteins: sHSPs)約有90~100個氨基酸殘基同源, 一般也歸類為熱休克蛋白家族基因成員[11-13]?；虮磉_研究需要一個穩(wěn)定表達的管家基因作為內(nèi)參, 肌動蛋白(actin)是符合要求的優(yōu)質(zhì)管家基因, 不同物種間高度保守且在不同組織細胞中表達量較高, 常作為功能基因表達檢測的內(nèi)參基因; 目前已從堿蓬()、浙貝母()、鳶烏賊()和曼氏無針烏賊()等多種生物中成功克隆出肌動蛋白基因序列, 其在不同物種間的差異不超過20%[14-18]。

金烏賊()在中國黃海中北部均有分布, 適鹽范圍28~31, 是中國重要的漁業(yè)資源; 然而自上世紀末, 環(huán)境的破壞和過度的捕撈已導致金烏賊資源急劇減少。在適宜鹽度范圍內(nèi), 金烏賊耗氧率和呼吸代謝酶活性保持在較低水平; 但在低鹽條件下, 金烏賊受精卵體積減少, 孵化時間延長, 孵化率明顯降低; 同時, 金烏賊體內(nèi)釋放出大量活性氧, 如不能及時消除, 不斷積累后會破壞細胞的原始動態(tài)平衡[19]。目前我國金烏賊人工繁育技術(shù)尚處于起步階段, 生物信息學方面的研究也較少, 金烏賊肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白等基因的研究尚未報道。本研究基于先前通過RNA-seq技術(shù)獲得的低鹽脅迫條件下(驟降15鹽度, 脅迫鹽度為15, 脅迫周期6 h)金烏賊高通量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù), 對與低鹽脅迫密切相關(guān)的熱休克蛋白(熱休克蛋白家族和晶體蛋白家族)基因進行挖掘, 同時挖掘出金烏賊肌動蛋白家族系列基因, 從分子水平探究肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白的進化水平及低鹽脅迫對熱休克蛋白和晶體蛋白基因表達的影響, 以期闡明金烏賊應答低鹽脅迫的分子調(diào)控特征, 為金烏賊分子標記的開發(fā)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 金烏賊家族基因核苷酸序列獲取

金烏賊低鹽脅迫試驗、轉(zhuǎn)錄組測序等詳細信息見文獻[20]。對原始數(shù)據(jù)進行過濾, 獲得高質(zhì)量測序數(shù)據(jù)。利用Trinity軟件對高質(zhì)量的待分析數(shù)據(jù)進行從頭組裝, 獲得Unigene注釋文檔。為了確定金烏賊肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因, 搜索Unigene注釋文檔, 獲取系列基因, 通過在線序列工具包(SMS)預測開放閱讀框并翻譯成蛋白質(zhì), 通過Pfam、SMART和NCBI非冗余數(shù)據(jù)庫比對確認所得開放閱讀框是否正確, 如果經(jīng)過篩選后的肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白基因序列具有至少一個保守結(jié)構(gòu), 則確定其為金烏賊基因家族成員并選擇具有起始和終止密碼子的序列進行對擴驗證, 對擴驗證引物見表1, 熱休克蛋白基因部分成員實時定量引物見表2。

表1 對擴驗證引物

注:: 內(nèi)收肌肌動蛋白基因;: 胞質(zhì)肌動蛋白基因;: 熱休克蛋白基因;: 小熱休克蛋白基因, 下同

表2 實時定量引物

1.2 金烏賊家族基因氨基酸序列分析

金烏賊肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因完整編碼區(qū)分析使用Lasergene中的Editseq軟件, 氨基酸特性分析使用ProtPram, 氨基酸結(jié)構(gòu)域分析使用SMART, N糖基化位點分析使用NetNGlyc 1.0, 利用Clustal X多序列比對, 通過Mega 7構(gòu)建進化樹, 用自展法進行1 000次重復檢測。

1.3 低鹽脅迫試驗

本次試驗材料為孵化30 d左右的烏賊自繁幼體, 體質(zhì)量1.3 g±0.3 g, 幼體苗種培育鹽度30。人工育苗所用金烏賊親體來自海州灣海域, 親體暫養(yǎng)及育苗工作均在連云區(qū)大板橋試驗基地育苗室中完成。(1) 鹽度驟降15(脅迫鹽度為15)和10(脅迫鹽度為20)脅迫3 h后對照和低鹽脅迫組分別取5只幼體, 液氮速凍; 每個處理分別設(shè)3個重復; 鹽度驟降5(脅迫鹽度為25)脅迫3、6、9、12和20 h后對照和低鹽脅迫組分別取5只幼體, 液氮速凍; 每個處理分別設(shè)3個重復; (2)鹽度驟降5(脅迫鹽度為25)脅迫30、60和120 min后對照和低鹽脅迫組分別取5只幼體, 液氮速凍; 每個處理分別設(shè)4個重復。取金烏賊幼體在液氮中研磨成粉, 通過RNA提取試劑盒提取總RNA, 檢測合格后反轉(zhuǎn)錄備用。利用提取出的cDNA為模版進行基因?qū)U, 目的條帶回收, T載連接、轉(zhuǎn)化、搖菌、涂平板和菌落PCR檢測, 生工測序。

2 結(jié)果

2.1 金烏賊肌動蛋白家族基因序列分析

通過與NCBI中人()、小鼠()和斑馬魚()基因序列比對發(fā)現(xiàn), 金烏賊肌動蛋白家族共有、內(nèi)收肌、胞質(zhì)、、和6個基因成員, 其中內(nèi)收肌、胞質(zhì)、和4個成員得到對擴驗證(表1, 表3)。氨基酸序列分析發(fā)現(xiàn), 金烏賊肌動蛋白家族基因翻譯出氨基酸序列最短的為, 最長的為。金烏賊肌動蛋白基因家族氨基酸序列的相對分子質(zhì)量在8 913~41 438, 最低的為, 最高的為。金烏賊肌動蛋白基因家族的理論等電點在9.51~9.87左右。由圖1可以看出, 6個金烏賊肌動蛋白家族基因成員均具有actin結(jié)構(gòu)域。通過金烏賊肌動蛋白家族基因氨基酸序列比對發(fā)現(xiàn), 肌動蛋白家族6個基因成員共享5個甘氨酸(G)位點, 2個精氨酸位點(R), 2個絲氨酸位點(S), 2個異亮氨酸位點(I), 1個蘇氨酸位點(T)和1個天冬氨酸位點(D)(圖2a)。通過Clustal X將金烏賊肌動蛋白家族基因與其他物種的基因進行多序列比對分析, 通過Mega 7構(gòu)建系統(tǒng)進化樹(圖3a), 發(fā)現(xiàn)金烏賊內(nèi)收肌和胞質(zhì)基因關(guān)系最近, 它們與、和基因關(guān)系較近, 獨占一個大的分支, 然后與其他物種基因聚在一起, 但以上5個成員與金烏賊基因關(guān)系較遠。

2.2 金烏賊熱休克蛋白家族基因序列分析

通過NCBI序列比對發(fā)現(xiàn), 金烏賊熱休克蛋白家族包括、小、、、、、、、、和11個基因成員, 其中、小、、、、、和8個成員得到對擴驗證(表1, 表3)。氨基酸序列分析發(fā)現(xiàn), 金烏賊熱休克蛋白基因家族翻譯出的氨基酸序列最短的為, 最長的為。金烏賊熱休克蛋白家族基因氨基酸序列的相對分子質(zhì)量在3 354~82 648, 金烏賊熱休克蛋白家族基因的理論等電點在5.03~10.24。由圖1可以看出, 金烏賊具有Cpn 10結(jié)構(gòu)域,、小、和均具有HSP 20結(jié)構(gòu)域,具有Cpn 60_TCP1結(jié)構(gòu)域,具有HSP 70結(jié)構(gòu)域,具有HSP 90結(jié)構(gòu)域,、和均具有HATPase_c HSP 90結(jié)構(gòu)域。通過金烏賊熱休克蛋白家族基因氨基酸序列比對發(fā)現(xiàn),、小、、和共享1個甘氨酸(G)位點和4個保守位點, 而、、、、和僅共享2個保守位點(圖2b)。通過Clustal X將金烏賊熱休克蛋白家族基因與其他物種的序列進行多重比較并通過MAGA 7軟件構(gòu)建進化樹(圖3b), 發(fā)現(xiàn)金烏賊與美洲牡蠣()、低眼無齒芒()和紅腹食人魚()基因關(guān)系較近, 與金烏賊及長爪沙鼠()基因形成獨立一支; 金烏賊與三角帆蚌()、海蝸牛()、菲律賓蛤仔()、日本扇貝()和福壽螺()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊與半滑舌鰨()、虎尾海馬()和鼴鼠()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊、與真蛸()和可口革囊星蟲()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊與加州雙斑蛸()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支, 而金烏賊與加州雙斑蛸基因關(guān)系較近, 金烏賊與水蜜桃()和李()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊與費希爾曲霉()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊與曼氏無針烏賊和嘉庚蛸()基因關(guān)系較近。由此可見, 金烏賊熱休克蛋白家族基因與以上品種具有高度相似性。

表3 金烏賊基因家族核苷酸和氨基酸序列分析

圖1 金烏賊基因家族結(jié)構(gòu)域分析

圖2 金烏賊肌動蛋白(a)、熱休克蛋白(b)和晶體蛋白(c)家族基因多序列比對

圖3 金烏賊肌動蛋白(a)、熱休克蛋白(b)和晶體蛋白(c)家族基因系統(tǒng)進化樹

通過NCBI序列比對, 金烏賊晶體蛋白家族基因包括、、和4個成員, 均得到對擴驗證(表1)。晶體蛋白家族基因(C+G)含量在45%~48%范圍內(nèi)。氨基酸序列分析發(fā)現(xiàn), 金烏賊晶體蛋白家族基因翻譯出的氨基酸序列最短的為, 含182個氨基酸殘基; 最長的為, 含305個氨基酸殘基。金烏賊晶體蛋白家族基因氨基酸序列的相對分子質(zhì)量在21 053~35 989。金烏賊晶體蛋白家族基因的理論等電點在4.99~8.71。由圖1可以看出, 金烏賊、和均具有GST_N GST_C_3結(jié)構(gòu)域, 而具有PBP結(jié)構(gòu)域。通過金烏賊晶體蛋白家族基因氨基酸序列比對發(fā)現(xiàn),、、和4共享3個苯丙氨酸(F)位點, 1個天冬酰胺(N)位點, 2個甘氨酸(G)位點, 2個天冬氨酸(D)位點, 1個脯氨酸(P)位點, 1個精氨酸(R)位點, 4個酪氨酸(Y)位點, 2個絲氨酸(S)位點和1個半胱氨酸(C)位點(圖2c)。通過Clustal X將金烏賊晶體蛋白家族基因與其他物種的序列進行多重比較并通過MAGA 7軟件構(gòu)建進化樹(圖3c), 發(fā)現(xiàn)金烏賊與白蟻()、塵螨()、基白蟻()、西花薊馬()和海豆芽() D2蛋白及北太平洋巨型章魚()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊與玄妙微鰭烏賊()、美洲牡蠣和玄妙微鰭烏賊基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊與玄妙微鰭烏賊基因關(guān)系較近, 形成獨立一支; 金烏賊與玄妙微鰭烏賊和乳光槍烏賊()基因關(guān)系較近, 形成獨立一支。由此可見, 金烏賊的蛋白crystallin家族基因與以上品種具有高度的相似性。

2.3 低鹽脅迫對金烏賊熱休克蛋白基因表達的影響

金烏賊熱休克蛋白基因表達量與鹽度的關(guān)系見表4~表6, 低鹽脅迫可以明顯提高金烏賊、、和的基因表達。在15鹽度, 低鹽脅迫3 h后顯著提高金烏賊、和的基因表達(<0.05), 而在20鹽度, 低鹽脅迫3 h后僅基因表達顯著提高(<0.05)。在25鹽度, 隨著脅迫時間的延長,、和基因在6 h得到顯著表達(<0.05)。低鹽脅迫明顯降低晶體蛋白家族基因的表達, 由表5可以看出, 鹽度15和20脅迫可以顯著降低的基因表達(<0.05), 而在25鹽度, 隨著時間的延長,基因表達較對照組顯著降低(<0.05)。由表6可以看出, 急性鹽度脅迫(2 h內(nèi))可以顯著降低晶體蛋白家族基因的表達量(<0.05)。

表4 低鹽脅迫對金烏賊熱休克蛋白家族基因Log2(相對基因表達量)的影響

表5 低鹽脅迫對金烏賊S crystallin基因Log2的影響

表6 低鹽脅迫對金烏賊晶體蛋白家族基因Log2的影響

3 討論

肌動蛋白在細胞中廣泛存在, 大致分為6種; 其中α骨骼肌肌動蛋白、α心肌肌動蛋白、α平滑肌肌動蛋白和γ平滑肌肌動蛋白等4種具有肌肉組織特異性, 剩下的β肌動蛋白和γ非肌肉肌動蛋白2種散布于各種組織中。α肌動蛋白是肌肉組織收縮的主要成分, β肌動蛋白和γ肌動蛋白在大多數(shù)細胞類型中共存, 常作為細胞骨架的組分和內(nèi)部細胞運動的介質(zhì)[21-23]。通過金烏賊肌動蛋白家族基因氨基酸序列比對發(fā)現(xiàn), 6個成員共享甘氨酸、精氨酸、絲氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸和天冬氨酸等13個位點(圖2a), 表明肌動蛋白家族基因在物種進化上高度保守且行使相類似的功能, 不易隨著環(huán)境因子的改變或年齡的變化而發(fā)生改變, 適合在金烏賊基因表達研究中作為內(nèi)參基因。通過進化樹分析發(fā)現(xiàn), 金烏賊基因與內(nèi)收肌、胞質(zhì)、、和基因關(guān)系較遠, 具體原因推測有3: (1)基因較其他家族成員保守; (2) 內(nèi)收肌、胞質(zhì)、和4個基因成員得到對擴驗證, 而基因雖然進行了對擴, 但沒有出現(xiàn)對擴條帶, 可能與本基因拼接的精確度較低有關(guān); (3)基因堿基數(shù)1 639 bp, 較其他家族成員長, 可能基因內(nèi)部有重復序列, 從而影響了進化樹的精確度。本研究挖掘出的金烏賊肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因經(jīng)SMART預測無明顯的信號肽與跨膜區(qū)域, 沒有信號肽的蛋白質(zhì)不太可能暴露于N糖基化機制, 所以肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因均無N糖基化位點, 推測肌動蛋白、熱休克蛋白和晶體蛋白家族蛋白在細胞質(zhì)中富集且不屬于膜蛋白, 主要在細胞內(nèi)發(fā)揮作用。

當機體在正常狀態(tài)下, 應激反應性熱休克蛋白主要維持機體的正常生理功能; 但當機體受到外部環(huán)境刺激時, 熱休克蛋白便開始大量誘導表達, 提高細胞保護能力, 來抵抗外部不良環(huán)境帶來的影響, 維持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[24]。根據(jù)分子質(zhì)量、序列同源性、結(jié)構(gòu)和功能, 熱休克蛋白家族基因通常被命名為、、、、和等, 本研究挖掘出熱休克蛋白和晶體蛋白兩個家族, 金烏賊熱休克蛋白家族基因包括、小、、、、、、、、和11個成員, 而晶體蛋白家族基因包括、、和4個成員。先前研究發(fā)現(xiàn), 熱休克蛋白家族部分成員具有特有的ATPase活性, 主要用于調(diào)節(jié)熱休克蛋白與蛋白質(zhì)底物的關(guān)聯(lián)和離解。當ATP在結(jié)合狀態(tài)下時, 熱休克蛋白對蛋白質(zhì)底物的親和力較低, 但當熱休克蛋白將ATP水解成ADP時, 就會與蛋白質(zhì)底物親密結(jié)合[5-6]。由圖1可以看出,、和基因均具有ATPase結(jié)構(gòu)域, 因而推測可能具有ATPase的活性。

脊椎動物的晶體蛋白家族包含非常多樣化的可溶性蛋白質(zhì), 它們之間的結(jié)構(gòu)幾乎沒有相似之處, 譬如晶體蛋白K和晶體蛋白L/Q 存在于所有脊椎動物物種中, 而其他類群特異性晶體蛋白則局限于特定的物種或系統(tǒng)發(fā)育群; 不過, 晶體蛋白家族基因在水生動物中分布較窄, 且主要集中在頭足類[25-27]。先前試驗證明, 晶體蛋白是頭足類眼部晶狀體中重要的功能蛋白, 對胞質(zhì)折射率、酶代謝和維持晶狀體結(jié)構(gòu)等方面起著重要作用[28]。本研究挖掘出金烏賊3個S型和1個O型基因。一般來說, 類群特異性晶體蛋白與代謝酶有關(guān)。蛋白GST(谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶, E.C.2.5.1.18)是一種解毒酶, 在哺乳動物肝臟中含量較高, 通過催化某些內(nèi)源性或外來有害物質(zhì)與谷胱甘肽的結(jié)合, 從而達到解毒的目的[29-30]。由圖1可以看出, 金烏賊、和基因均具有GST結(jié)構(gòu)域; 基于物種進化的原則, 金烏賊、和可能具有酶的活性, 以上3個基因可能來源于蛋白GST的基因復制和隨后的突變堿基替換。雖然基因不具有GST結(jié)構(gòu)域, 但氨基酸序列比對發(fā)現(xiàn), 晶體蛋白家族4個基因成員共享苯丙氨酸、天冬酰胺、甘氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、精氨酸、酪氨酸、絲氨酸和半胱氨酸等17個位點; 相對而言, 熱休克蛋白家族、小、、和5個基因共享1個甘氨酸位點和4個保守位點,、、、、和6個基因僅共享2個保守位點, 表明在金烏賊中, 晶體蛋白家族基因較熱休克蛋白家族保守。先前, Varó[31]等通過蛋白組學方法分析攝食對章魚的影響時鑒定出43種差異表達的蛋白質(zhì), 其中包括蛋白GST、熱休克蛋白、晶體蛋白S等, 作者認為上述蛋白質(zhì)可以作為評估與營養(yǎng)壓力相關(guān)的生物標志物。

本研究實時定量結(jié)果發(fā)現(xiàn), 低鹽脅迫可以明顯提高金烏賊、、和的基因表達, 而明顯降低晶體蛋白家族基因的表達, 表明在低鹽脅迫條件下, 金烏賊熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因通過自身的差異表達來提高機體對外界脅迫的適應防御能力, 因而本研究挖掘的熱休克蛋白和晶體蛋白家族基因在研究金烏賊的抗環(huán)境脅迫方面有非常重要的意義, 可為今后進行頭足類低鹽脅迫生理機制的探討、分子標記的開發(fā)和關(guān)鍵基因的克隆等提供參考。除了頭足類, 學者們研究發(fā)現(xiàn), 低鹽脅迫顯著影響日本大眼蟹()、虹鱒和仿刺參()等熱休克蛋白基因的表達[32-34]。相對而言, 關(guān)于低鹽脅迫對晶體蛋白家族基因表達的影響, 目前還未見相關(guān)報道。由前面討論可知, 熱休克蛋白部分成員具有ATPase結(jié)構(gòu)域, 而晶體蛋白部分成員具有GST結(jié)構(gòu)域, 推測低鹽脅迫可改變金烏賊ATP酶的活性, 降低谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶的解毒能力, 有可能提高金烏賊對環(huán)境的敏感性。

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Excavation of heat shock protein gene and its response to low salinity stress in

WANG Xing-qiang1, ZHENG Nian-hao1, CUI Chun-hui1, CAO Mei1, SHEN Ye1, LIU Ying1, ZHANG Zi-wen1, TANG Zi-wei1, QIN Chuan-xin2, CHEN Bai-yao3

(1. College of Marine Science and Fisheries, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222005, China; 2. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fisheries Sciences, Guangzhou 510300, China; 3. Lianyungang Agricultural and Rural Bureau, Lianyungang 222005, China)

Heat shock proteins (HSPs) are a kind of proteins that are produced by plants and animals in response to external stress. Moreover, they can effectively improve the adaptability of the body toward external stress. Based on the previously obtained high-throughput transcriptome data ofunder low salinity stress, we analyzed the protein HSPs (protein HSP family and crystallin family) genes closely related to low salinity stress in this study. In view of real-time quantitative internal reference gene screening, we determined the proteinactin family genes of. Then, we analyzed the protein actins, HSPs, and crystallin family genes along with their encoded amino acid sequences via bioinformatics, and explored the effects of low salinity stress on the gene expression of protein HSPs and crystallin family of. The protein actin family genes ofhave,,,,, and. The protein HSP family genes have 11 members of,,,,,,,,,, and. The protein crystallin family gene ofhas four members:,,, and. The amino acid sequence alignment showed that the six genes of protein actin family shared 13 loci of glycine, arginine, serine, isoleucine, threonine, and aspartic acid, whereas the four genes of protein crystallin family shared 17 loci of phenylalanine, asparagine, glycine, aspartic acid, proline, arginine, tyrosine, serine, and cysteine.,,,, andshared one glycine locus and four conserved loci, whereas,,,,, andonly shared two conserved loci. The real-time quantitative results showed that under low salinity stress, the,,andgene expressions ofwere significantly increased, whereas the expression of protein crystallin family gene was significantly decreased, thereby indicating that thegene ofcould improve the adaptive defense ability to external stress via its own differential expression.

; low salinity stress; actin; heat shock protein; crystalline

May 3, 2020

Q768

A

1000-3096(2021)03-0059-12

10.11759/hykx20200503003

2020-05-03;

2020-06-03

廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點實驗室開放基金資助項目(FEEL_2019_3); 連云港市海燕計劃科研項目(KK19064)

[Open Fund of Guangdong Key Laboratory of Fishery Ecological Environment, No. FEEL_2019_3; Scientific Research Project of Lianyungang Haiyan Plan, No.KK19064]

王興強(1975—), 男, 教授, 博士, 主要從事養(yǎng)殖生態(tài)學方面的研究, E-mail: wangxingqiang@jou.edu.cn

(本文編輯: 譚雪靜)