香港牡蛎糖原、甜菜碱、牛磺酸代谢关键基因克隆及其性状关联SNP鉴定
作者单位：北部湾大学
学位级别：硕士
导师姓名：佘智彩;朱学芝
授予年度：2024年
学科分类：090801[农学-水产养殖] 0908[农学-水产] 09[农学]
摘 要：香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis),又称“钦州大蚝,广泛分布于我国南部沿海地区,年产量高达196.5万吨,位居全国第二。虽然香港牡蛎产量很高,但是却难以满足市场对牡蛎高品质的需求,其所带来的经济效益相对低下。究其原因,是因为海域养殖过度、养殖环境变化等不利因素,导致香港牡蛎的品质下降。所以,为了满足市场的需求,提高香港牡蛎的经济效益,亟需进行高品质的牡蛎新品种的育种研究。 本研究自2020年6月-2021年4月对养殖于钦州湾三墩养殖区和北海市大风江养殖区香港牡蛎群体蛋白质、EPA、DHA、糖原、牛磺酸、甜菜碱等营养成分的周年变化及其与环境因子的关系进行研究。之后以糖原、牛磺酸和甜菜碱含量为目标性状,取香港牡蛎糖原、牛磺酸、甜菜碱代谢关键基因,糖原合酶(Glycogen synthase,ChGS)、糖原磷酸化酶(Glycogen phosphorylase,ChGP),半胱氨酸双加氧酶(Cysteine dioxygenase,ChCDO)、半胱亚磺酸脱羧酶(Cysteine sulfinate decarboxylase,ChCSAD)、甜菜碱醛脱氢酶(Betaine aldehyde dehydragenase,ChBADH)、胆碱脱氢酶(Choline dehydrogenase,ChCDH)、甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶(Betaine homocysteine methyltransferase,ChBHMT)为候选基因,利用RACE技术克隆香港牡蛎糖原代谢关键基因ChGS、ChGP,牛磺酸代谢关键基因ChCDO、ChCSAD,并在课题组已有胆碱脱氢酶(Choline dehydrogenase,ChCDH)、甜菜碱醛脱氢酶(Betaine aldehyde dehydragenase,ChBADH)和甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶(Betaine homocysteine methyltransferase,ChBHMT)cDNA全长的基础上,检测了关键代谢基因在不同组织、不同月份的表达差异,然后在基因编码区进一步筛选出与牛磺酸、糖原、甜菜碱含量相关的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,以期为香港牡蛎高品质新品种的分子标记辅助选育等打下基础。本研究的主要内容及结果和结论如下:1.香港牡蛎重要营养成分含量的周年变化 两个养殖区的香港牡蛎蛋白质含量在3-7月份维持在较高水平,这与香港牡蛎的配子增值和成熟相吻合,在其他时期三墩养殖区的牡蛎蛋白质水平明显高于大风江养殖区。香港牡蛎中EPA、DHA含量呈现季节性变化,EPA含量在3-4月份较低,DHA在4-7月份含量较低,不同季节含量差异较大,并且繁殖季节明显低于非繁殖季节。牛磺酸、甜菜碱含量随着海水盐度的变化而变化,三墩养殖区香港牡蛎体内牛磺酸量和甜菜碱水平呈正相关。两个养殖区的香港牡蛎糖原储备在生殖阶段得到了充分利用,2-4月是香港牡蛎配子形成和繁殖的高能量需求时期,糖原含量呈现下降趋势,可能是糖原分解为牡蛎提供能量,而在7-11月牡蛎性腺休止期糖原含量快速上升,证明了糖原含量变化与牡蛎的生殖活动密切相关。2.香港牡蛎糖原、牛磺酸、甜菜碱代谢关键基因的克隆及表达分析 本研究利用RACE技术克隆香港牡ChGS、ChGP、ChCDO、ChCSAD的cDNA全长。研究分别获得香港牡蛎ChGS cDNA全长为2591 bp、ChGP cDNA全长为3378 bp、ChCDO cDNA全长为1402 bp、ChCSAD cDNA全长为2140bp。实时荧光定量PCR结果显示,所有基因在腮、闭壳肌、外套膜、唇瓣、性腺和消化腺6个组织中均有表达,其中ChGS在性腺中表达量较高(P0.05),ChGP在闭壳肌中表达量最高(P0.05),ChCSAD基因在消化腺中表达量最高(P0.05),ChCDO基因主要在闭壳肌表达量最高(P0.05),ChCDH、ChBADH在闭壳肌中表达量最高(p0.05),ChBHMT在消化腺中表达量最高(P0.05)。不同月份表达发现,ChGS在9月表达水平显著高于其他月份,此时糖原含量最高,表明该基因与糖原合成关系密切。ChGP在1-4月高表达,6月份当牡蛎配子排放后,性腺内脏团中ChGS和ChGP的表达水平非常低。不同月份的香港牡蛎剩余组织中,ChCDO与ChCSAD的表达量分别在3和4月达到最高水平,而此时牛磺酸含量与养殖水体盐度也处于较高水平,推测ChCDO与ChCSAD的表达可能受外界盐度的影响。当养殖水体盐度在1-4月份逐渐升高时,ChBADH和ChCDH表达量增加,ChBHMT的表达水平下降,说明ChCDH、ChBADH、ChBHMT可能也参与牡蛎
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