留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

瘤背石磺体腔细胞分类、免疫相关酶特性及初步转录组学分析

吕庭莉 杲绍强 张虎 张易婵 陈鹏 王嘉伟 乔帼 杨伯平 张明明

吕庭莉,杲绍强,张虎,等. 瘤背石磺体腔细胞分类、免疫相关酶特性及初步转录组学分析[J]. 海洋学报,2022,44(2):84–93 doi: 10.12284/hyxb2022066
引用本文: 吕庭莉,杲绍强,张虎,等. 瘤背石磺体腔细胞分类、免疫相关酶特性及初步转录组学分析[J]. 海洋学报,2022,44(2):84–93 doi: 10.12284/hyxb2022066
Lü Tingli,Gao Shaoqiang,Zhang Hu, et al. Study on cell classificatioin, immune-related enzymatic characteristics and preliminary transcriptome of coelomocytes in Onchidium struma[J]. Haiyang Xuebao,2022, 44(2):84–93 doi: 10.12284/hyxb2022066
Citation: Lü Tingli,Gao Shaoqiang,Zhang Hu, et al. Study on cell classificatioin, immune-related enzymatic characteristics and preliminary transcriptome of coelomocytes in Onchidium struma[J]. Haiyang Xuebao,2022, 44(2):84–93 doi: 10.12284/hyxb2022066

瘤背石磺体腔细胞分类、免疫相关酶特性及初步转录组学分析

doi: 10.12284/hyxb2022066
基金项目: 国家自然科学基金面上项目(32071615);江苏省水生生物资源重大专项(ZYHB16-5)。
详细信息
    作者简介:

    吕庭莉(1996-),女,江苏省徐州市人,研究方向为水产养殖。E-mail:1207972508@qq.com

    通讯作者:

    张明明,男,博士,副教授,研究方向为生态学和物种资源保护。E-mail:zhangmingm44ok@163.com

  • 中图分类号: S917.4

Study on cell classificatioin, immune-related enzymatic characteristics and preliminary transcriptome of coelomocytes in Onchidium struma

  • 摘要: 瘤背石磺(Onchidium struma)广泛分布于潮间带和潮下带,是海洋生物向陆地生物辐射进化的重要代表,也是环境监测的指示生物。为丰富瘤背石磺的基础免疫学资料,本文研究了瘤背石磺体腔细胞的类别、细胞密度和体腔液免疫相关酶活性,并通过RNA-Seq测序获得体腔细胞转录本,进行生物信息学分析。结果表明,瘤背石磺主要有变形细胞、球形细胞和色素细胞3种不同类型的体腔细胞,其中,球形细胞数量最多,色素细胞数量最少;在无任何外源刺激下,体腔液内酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、超氧化物歧化酶和酚氧化酶等抗氧化酶和免疫相关酶均具有活性,且超氧化物歧化酶和酚氧化酶活性最高;转录组学分析显示,体腔细胞中共组装出63 097个Unigenes,KEGG将这些Unigenes主要注释到“信号转导” “运输和分解代谢” “内分泌系统” “翻译” “折叠、分选和降解”等信号通路。研究结果将利于进一步揭示瘤背石磺的体腔液及其体腔细胞在机体免疫防御过程中的作用,丰富瘤背石磺的基础免疫学资料。
  • 瘤背石磺(Onchidium struma)隶属软体动物门(Mollusca)、腹足纲(Gastropoda)、石磺科(Onchidiidae),俗称土海参,又名海赖子,具有丰富的营养价值和药用价值[1]。主要生长在潮间带滩涂中,其背部表皮角质层厚,温度适应性强,适应陆栖生活[2],因有自由生活幼虫期而被认为是海洋生物向陆地生物辐射进化的重要代表物种[3]。此外,瘤背石磺属于海洋滩涂底栖动物,其早期发育对各种环境因子的变化尤为敏感,且因其幼虫易于采集和培育,常被用于评价海洋污染物的毒性,也可被作为海洋生态环境监测的指示生物[4]

    近年来,瘤背石磺作为一种具有较高经济和营养价值的海产珍品,日益受到人们的青睐,但由于环境污染、滥采滥捕或过度采捕等因素,其自然资源量已急剧减少。人们已经对瘤背石磺的人工养殖进行了研究[5],但是尚未突破其规模化养殖技术。因此,研究瘤背石磺基础免疫学将对其生长、发育、繁殖和物种保护具有重要意义。

    目前人们普遍认为,包括软体动物在内的无脊椎动物缺乏适应性免疫,完全依赖于先天性免疫应答[6]。牡蛎和贻贝等双壳类通过血细胞吞噬侵入的微生物、促进伤口愈合、消化食物和运输营养[7-8];体腔液及其体腔细胞是海参先天性免疫防御的重要组成部分,发挥着重要的免疫防御作用,具有氧化杀灭、吞噬清除、凝集和创伤修复等多种防御功能[9-10]。近年来,随着科学技术的不断发展,国内外学者相继利用单克隆抗体、荧光标记及分子生物学技术对海参(Holothurioidea)、海胆(Echinoidea)和海星(Asteroidea)等棘皮动物体腔细胞的形态、功能和发生进行了深入研究,进一步揭示了棘皮动物体腔细胞在免疫系统中的重要作用[11-13]。但人们对瘤背石磺体腔细胞的特点及其在免疫防御中的作用知之甚少。

    转录组学是一门基于整体转录水平来研究基因转录图谱并揭示生物学通路和性状调控网络分子机制的学科,近年来被广泛应用于生物学研究中[14-15]。高通量RNA-Seq测序技术是目前广泛应用的第二代检测技术,具有高通量、高准确性、成本低等优点[16],基于此技术,不仅转录组本身及其调控复杂性的认知被大大拓展,有关生物体的功能基因组学研究也被深入推进[17],如刺参(Apostichopus japonicus[18]和太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)等[19]。藉此,本研究利用RNA-Seq测序技术对来自健康瘤背石磺的体腔细胞进行转录组学分析,丰富其遗传信息;此外,本文研究了瘤背石磺体腔细胞的免疫相关酶和抗氧化酶活性,统计了体腔细胞中各主要类型体腔细胞的密度,研究结果将为今后进一步研究瘤背石磺的基础免疫学提供宝贵的基础数据,对于提高人工繁育的效率和质量、遗传图谱的建立和物种保护提供有价值的参考。

    健康瘤背石磺(平均体质量:(8.3±0.5)g)采自江苏省射阳县新洋港潮间带,带泥运回实验室后,在塑料饲养箱内(70 cm × 50 cm × 40 cm,90头/箱)暂养3 d。塑料桶内铺上8~12 cm厚的海泥,再铺上半圆形瓦片供瘤背石磺隐藏和附着。每个饲养箱用网纱覆盖,用于通风、观察和防止瘤背石磺逃生。饲养箱内的相对湿度通过喷洒人工海水保持在80%左右,与自然生活潮间带湿度相近[20],室温保持在(26±1)℃。暂养期间,投喂螺旋藻(粗蛋白57.64%、粗脂肪2.73%、灰分7.53%、钙0.2%、磷0.79%和水分8.28%),日投喂量为体质量的2%,将螺旋藻涂抹于无菌玻璃上,并在饲喂2 h后清理干净,防止藻类腐败发臭以保持良好的养殖环境。

    2.2.1   瘤背石磺体腔液的采集

    暂养3 d后,将瘤背石磺随机分到3个饲养箱中,每箱放置15头。从每箱中随机选取3头瘤背石磺,用无菌海水冲洗体表海泥后,解剖纸吸干水分,用无菌手术剪沿瘤背石磺腹部纵向解剖,并用50 mL离心管收集体腔液。记录体腔液体积后,取100 μL体腔液与等体积的抗凝剂(葡萄糖:20.8 g/L、柠檬酸钠:8 g/L、EDTA :3.36 g/L、氯化钠:22.5 g/L,pH:7.5)混匀,进行体腔细胞计数。剩余体腔液于4℃、3 000 r/min离心30 min,分别收集上清液和底层细胞沉淀,每3头瘤背石磺的上清液混合作为一个平行样本,−80℃保存,用于免疫相关酶和抗氧化酶活性测定;底层细胞加入RNA保护剂以防止RNA降解,立即放于液氮中速冻,然后转移至−80℃冰箱保存备用,用于转录组学分析。

    2.2.2   瘤背石磺体腔细胞的分类和数量分析

    将处理获得的体腔液制作细胞涂片,在40倍光学显微镜(Olympus, PH100-3B41L-IPL)下观察体腔细胞并依据形态、大小和核质比进行细胞分类。

    将体腔液滴于血球计数板(25×16)上,并在光学显微镜下测定总体腔细胞密度(Total Coelomocytes Density, TCD)和不同类型体腔细胞密度(Different Coelomocytes Density, DCD)。计算公式为

    $$ {\rm{TCD}}=10^{4}\times A\times B\text{,} $$ (1)
    $$ {\rm{DCD}}=10^{4}\times C\times B\text{,} $$ (2)

    式中,A为25中方格内总体腔细胞数之和(单位:cells/mL);B为稀释倍数;C为25中方格中某类型体腔细胞数之和(单位:cells/mL)。细胞计数重复3次。

    2.2.3   瘤背石磺体腔液中免疫相关指标活性测定

    通过试剂盒测定体腔液中酸性磷酸酶(Acid Phosphatase, ACP)、碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase, AKP)、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)和酚氧化酶(Phenoloxidase, PO)活力及总抗氧化能力(Total Antioxidant Capacity, T-AOC),试剂盒均购自南京建成生物工程研究所,根据说明书进行操作和活力计算。

    2.2.4   瘤背石磺体腔细胞转录组学分析
    2.2.4.1   总RNA提取和cDNA文库的构建

    cDNA文库的构建及测序在北京诺禾致源生物信息科技有限公司进行。根据使用说明书从体腔细胞中提取总RNA,RNA的质量经Agilent 2100生物分析仪检测合格后用于cDNA文库构建。根据RNA质量筛选获得6个样品的RNA,纯化后,使用fragment buffer将包含Poly(A)的mRNA片段分成200~250 bp的短片段。使用N6引物将片段化的RNA转录入第一链cDNA,随后合成第二链cDNA。用QIA quick PCR试剂盒纯化双链cDNA,之后通过2%琼脂糖凝胶电泳回收目的大小片段。使用PCR primer cocktail和PCR master mix进行PCR扩增来富集合适的衔接子连接的片段。PCR产物经ampureXP珠纯化后使用Illumina HiSeq™ 3000平台进行测序。

    2.2.4.2   Unigenes功能注释与分类

    获得原始片段后,使用FastQC (http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk//projects/fastqc/)软件进行质量分析,去除带有接头、低质量和N(表示无法确定碱基信息)比例大于10%的序列,获得过滤后数据。将过滤后的数据用Trinity(http://trinityrnaseq.sourceforge.net/)组装出全长转录本序列。在已知的核苷酸和蛋白质数据库中,将所有组装的Unigenes通过BLASTX进行比对,去掉E−value值大于10−5的比对序列。数据库包括:NCBI核酸数据库(Nt: https://www.ncbi.nlm.nih.gov)、NCBI冗余蛋白质数据库(Nr: http://www.ncbi.nlm.nih.gov)、PFAM (HMMER3.0package)、Swiss−Prot数据库(http://www.uniprot.org)、COG数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/COG/)和KEGG数据库(http://www.genome.jp/kegg)。

    试验数据均以平均值±标准差($\bar x $±SD)表示。

    根据细胞形态、大小、核质比、颜色和相关研究报道[21],将瘤背石磺的体腔细胞分为变形细胞(图1a)、球形细胞(图1b)和色素细胞(图1c)。变形细胞类似海参中的变形细胞,细胞形状各异,大小不一,细胞核呈圆形,胞质中含有大量的丝状伪足,呈花瓣状[22];球形细胞静止时呈球形,内部均匀充满了小球状颗粒,大小不一;色素细胞的形状各异,大小不一,呈黄色或棕色。在瘤背石磺体腔液中,3类细胞的密度由多到少依次为球形细胞((6.17±0.14)×106 cells/mL)、变形细胞((1.40±0.30)×105 cells/mL)、色素细胞((7.00±0.40)×104 cells/mL)(图2)。

    图  1  瘤背石磺体腔液中不同类型体腔细胞的显微形态(×40)
    Figure  1.  The micro-morphology of different coelomocytes in coelomic fluid of Onchidium struma (×40)
    图  2  瘤背石磺体腔液中不同类型体腔细胞的密度
    Figure  2.  Density of different coelomocytes in coelomic fluid of Onchidium struma

    无外源刺激下瘤背石磺体腔液中ACP、AKP、T-AOC、SOD和PO均有活力,ACP、AKP、T-AOC、SOD和PO活性分别为(0.98±0.60)U/mL、(4.68±0.98)U/mL、(0.01±0)U/mL、(21.59±1.33)U/mL和(180.34±2.85)U/mL,其中,PO活性最高。

    瘤背石磺体腔细胞6个文库的序列统计见表1。原始序列过滤后,共获得328 759 318条原始测序数据和318 727 812条过滤后数据,过滤后数据比例为96%。在这些过滤后数据中,Q20值为97.51%,Q30值为92.91%,GC含量为40.66%,这表明测序质量较好,可用于后续分析。

    表  1  瘤背石磺体腔细胞6个文库的序列统计
    Table  1.  Statistics of transcriptomic sequences from six libraries formed from coelomocytes of Onchidium struma
    样本原始测序数据过滤后数据过滤后
    碱基数
    错误率/
    %
    Q20值/
    %
    Q30值/
    %
    GC含量/
    %
    C_156 905 46655 196 2408.28G0.0397.4592.8239.69
    C_253 789 34852 602 1147.89G0.0397.5492.9640.95
    C_352 255 81649 929 9427.49G0.0397.5492.9739.96
    C_455 152 33253 717 1168.06G0.0397.6193.1340.92
    C_555 111 05253 356 1608.00G0.0397.2792.3941.54
    C_655 545 30453 926 2408.09G0.0397.6693.2440.93
    均值54 793 22053 121 3027.97G0.0397.5192.9140.66
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    将来自6个文库的过滤后数据使用Trinity软件进一步组装得到63 097个Unigenes,其平均长度、最长长度和最短长度分别为1 520 bp、29 277 bp和301 bp。此外,过滤后数据被组装成124 853个转录本,它们的平均长度、最长长度和最短长度分别为1 974 bp、29 277 bp和301 bp (图3)。瘤背石磺体腔细胞转录本测序原始数据在NCBI中的登录号分别为:SRR6118632、SRR6118633、SRR6118634、SRR6118635、SRR6118636和SRR6118637。

    图  3  瘤背石磺体腔细胞Unigenes和Transcript长度分布
    Figure  3.  Length distribution of all Unigenes and Transcript from coelomocytes in Onchidium struma

    63 097个Unigenes在GO、KO、KOG、NR、NT、PFAM和SwissProt数据库中成功注释的比例分别为33.33%、11.5%、11.55%、30.64%、9.45%、33.33%和20.85%。

    在这些Unigenes中,99%以上的Unigenes与NCBI数据库中的注释序列的相似性大于40%(图4a),18.4%的Unigenes的E值大于10−15图4b)。这些非重复序列基因比对分析表明,与瘤背石磺转录本具有最高相似度的是海蜗牛(Aplysia californica)(47.1%),其次是光滑双脐螺(Biomphalaria glabrata)(27.8%)、棒络新妇蜘蛛(Nephila clavipes)(3.1%)、仿刺参(1.7%)和青螺(Lottia gigantea)(1.4%)(图4c)。

    图  4  瘤背石磺体腔细胞转录本序列与数据库中已知序列比对结果
    a. 基于Nr分析每个Unigenes的相似性分布;b. E值分布;c. 物种相似率分布
    Figure  4.  Comparison of transcriptomic sequences from coelomocytes in Onchidium struma with the known sequences from different species in database
    a. Analyze the similarity distribution of each unigenes based on Nr database; b. E-value distribution; c. species similarity rate distribution for each Unigene

    在GO功能注释中,21 036个Unigenes被注释到3个功能类别,分别为:分子功能、生物过程和细胞组成,并被进一步注释为55个子类。在这3大功能类别中,得到注释最多的子类是细胞过程、结合、单生物过程、代谢过程、催化活性、细胞、细胞组分和膜 (图5)。

    图  5  瘤背石磺体腔细Unigenes的GO功能注释
    Figure  5.  Gene ontology (GO) functional annotation of Unigenes from coelomocytes in Onchidium struma

    COG数据库比对结果显示,共有7 294个Unigenes被注释到26个功能类别中(图6)。其中,优势类群为:“一般功能预测” “信号转导机制” “翻译后修饰、蛋白质折叠、分子伴侣” “未知功能” “转录、核糖体结构和发生” “胞内运输分泌和囊泡转运”和“转录”。在这些Unigenes中,有302个Unigenes与“复制、复合、修复”和“防御机制”有关。

    图  6  瘤背石磺体腔细胞Unigenes的COG统计图
    Figure  6.  Cluster of orthologous group (COG) functional annotation of Unigenes from coelomocytes in Onchidium struma

    基于KEGG数据库,共有7 258个Unigenes被划分为5个类别:细胞过程、遗传信息处理、环境信息处理、代谢和生物系统,共涉及32个KEGG注释分类,得到最多注释的为“信号转导” “运输和分解代谢” “内分泌系统” “翻译” “折叠、分选和降解” “碳水化合物代谢” “消化系统” “细胞交流” “脂类代谢”和“免疫系统”,参与免疫系统的Unigenes共有309个(图7)。

    图  7  瘤背石磺体腔细胞Unigenes的KEGG注释分类
    Figure  7.  KEGG annotation of the assembled Unigenes from coelomocytes in Onchidium struma

    国内外对石磺科的研究起步较晚,目前的研究主要集中在繁殖生物学和生态学这两个方面,而关于免疫学方面的研究甚少[23-24]。与其他海洋无脊椎动物一样,体腔液是瘤背石磺进行病原防御的重要体液,其经离心后大致可分为由各类体腔细胞组成的底部沉淀和由多种免疫相关酶、补体因子和凝集素等体液免疫因子组成的体腔上清液两部分[25]。本研究中,我们观察到了3种不同类型的体腔细胞,分别是变形细胞、球形细胞和色素细胞,这与海参体腔液中体腔细胞组成相类似[21]。在十足目甲壳动物和双壳类软体动物中,已鉴定出3种主要的血细胞类型,即透明细胞、半颗粒细胞和颗粒细胞[26-27]。其中,透明细胞多呈规则圆形,且胞内不含颗粒,在海洋无脊椎动物的大部分种类中均有发现,包括香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis[28]、三角帆蚌(Hyriopsis cumingii Lea[29]、西施舌(Coelomactra antiquata)、波纹巴非蛤(Paphia undulata)、双线紫蛤(Sanguinolaria diphos [30]和橄榄蛏蚌(Solenaia oleivora[31]等,除此之外,有人在虾夷马粪海胆(Strongylocrntrotus intermedius [32]和紫海胆(Anthocidaris crassispina [33]中发现了一类无色球形细胞,其细胞特征与透明细胞基本类似,因此也可归为一类细胞进行命名划分。San Miguel-Ruiz和García-Arrarás[34]在褐石海参(Holothuria glaberrima)体壁上人工创伤进行研究,发现体壁创伤后,球形细胞和桑椹细胞的数量会逐渐增加,并且不断迁移至伤口附近,重构细胞基质,进而促进伤口愈合。色素细胞来源于外胚层中被称为神经嵴细胞的特化细胞,是两栖动物、鱼类、爬行动物、甲壳动物和头足纲动物中含有生物色素的一类细胞[35]。色素细胞是调控动物体色的关键,与生物生存和繁殖活动密切相关[36]。在鱼类中共报道6种色素细胞,包括虹彩色素细胞、黄色素细胞、黑色素细胞、白色素细胞、红色素细胞和蓝色素细胞,但是色素细胞的组成因物种而异[37]。徐伟等[38]研究了几种不同鲤鲫的鳞片色素细胞发现,组成鳞片的色素细胞有4种:红色素细胞、黄色素细胞、黑色素细胞和鸟粪素细胞,鸟粪素细胞又可被分为虹彩色素细胞和白色素细胞。在瘤背石磺体内,我们观察到了黄棕色的色素细胞,推测其可能类似于鱼类中的黄色素细胞,使瘤背石磺外观呈土黄色,便于其藏匿于滩涂中,具有一定的保护作用。目前,不同类型的体腔细胞在瘤背石磺免疫系统中的具体作用尚不清楚,有待深入研究。

    体腔液是低等水生动物的重要体液之一,含有凝集素、溶血素、酶、类补体物质等大量免疫因子[39]。酶是由活细胞产生的,对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA,是机体非特异性免疫的重要组成部分,动物体内酶水平可间接反应机体免疫能力[40]。在健康瘤背石磺体腔液内,各种酶均保持活性,并发挥各自的作用来维持机体的稳态。超氧阴离子($\mathrm{O}_{2}^{-} $)是好氧生物机体代谢过程中必不可少的物质,在正常状态下,自由基的产生和消除维持着动态平衡。当机体受到外来病原如细菌、病毒侵害时,机体会产生应激反应从而释放大量活性氧,最终使机体发生细胞凋亡或坏死等损伤[41]。T-AOC、SOD是机体重要的抗氧化酶,T-AOC反映机体的总抗氧化能力;SOD可以和过氧化氢酶(Catalase, CAT)协同作用,减少机体的氧化损伤[42]。PO是一种重要的免疫相关酶,参与无脊椎动物的体液免疫防御过程,与黑色素产生、细胞黏附、包裹和吞噬有关[43]。磷酸酶根据最适pH的不同,分为碱性磷酸酶AKP和酸性磷酸酶ACP,它们是溶酶体酶的重要组成部分,具有水解、清除、消化异物的作用,从而达到免疫防御;并与生物的DNA、RNA、脂质和蛋白质的代谢有关,可以促进机体生长和提高免疫力[44-45]。在健康瘤背石磺体内,ACP和AKP以酶原的形式存在于体腔液中,ACP的活性可以代表体腔液清除异物的能力[45]。本实验揭示,自然状态下瘤背石磺体腔液中存在的多种抗氧化及免疫相关酶的活性,这不仅为进一步检测瘤背石磺在应激状态下的免疫应答能力提供了对比,也为瘤背石磺抗氧化系统和免疫系统的研究提供了基础数据。

    杨铁柱[46]在2020年利用RNA-Seq技术筛选出与瘤背石磺归巢行为相关联的生物节律性和环境感知性基因,为探讨瘤背石磺在潮间带滩涂区域适应性进化提供基础数据。对于瘤背石磺而言,体腔细胞是其发挥非特异性免疫的重要载体,为了进一步剖析瘤背石磺体腔细胞的免疫防御分子机制,本实验通过Illumina平台对瘤背石磺的体腔细胞进行测序与功能注释,共获得63 097个Unigenes,数据含量大,基因信息丰富,可为未来瘤背石磺的研究奠定基础。通过GO功能注释,有21 036个Unigenes被注释到分子功能、生物过程和细胞组成3个功能类别中,这与刺参体腔细胞转录组的数据高度相似[47]。基于Nr数据库对比,海蜗牛与瘤背石磺序列同源性最高,与Oskars等[48]的报道相似,其次是光滑双脐螺、棒络新妇蜘蛛、刺参和青螺,分别属于软体动物门、节肢动物门和棘皮动物门,瘤背石磺与不同物种间的同源性也证明了其独特的进化地位。基于通路的分析有助于进一步阐明基因的生物学功能和相互作用机制,KEGG注释表明,这些Unigenes参与了机体的信号转导、蛋白质翻译、蛋白质转换、免疫防御等各个过程,这将为进一步筛选免疫相关基因和信号通路提供指引。

    瘤背石磺体腔液内主要含有变形细胞、球形细胞和色素细胞3种不同类型的体腔细胞,其中,球形细胞最多。此外,瘤背石磺的体腔液内含有多种抗氧化酶和免疫相关酶,它们发挥着各自的作用,共同维护机体健康。RNA-Seq测序表明,从瘤背石磺体腔细胞中共组装出63 097个Unigenes,这些Unigenes被成功注释到GO、COG和KEGG数据库中。如上结果为深入了解瘤背石磺进化地位及其免疫系统奠定理论基础,为发展瘤背石磺人工养殖提供理论指导。

  • 图  1  瘤背石磺体腔液中不同类型体腔细胞的显微形态(×40)

    Fig.  1  The micro-morphology of different coelomocytes in coelomic fluid of Onchidium struma (×40)

    图  2  瘤背石磺体腔液中不同类型体腔细胞的密度

    Fig.  2  Density of different coelomocytes in coelomic fluid of Onchidium struma

    图  3  瘤背石磺体腔细胞Unigenes和Transcript长度分布

    Fig.  3  Length distribution of all Unigenes and Transcript from coelomocytes in Onchidium struma

    图  4  瘤背石磺体腔细胞转录本序列与数据库中已知序列比对结果

    a. 基于Nr分析每个Unigenes的相似性分布;b. E值分布;c. 物种相似率分布

    Fig.  4  Comparison of transcriptomic sequences from coelomocytes in Onchidium struma with the known sequences from different species in database

    a. Analyze the similarity distribution of each unigenes based on Nr database; b. E-value distribution; c. species similarity rate distribution for each Unigene

    图  5  瘤背石磺体腔细Unigenes的GO功能注释

    Fig.  5  Gene ontology (GO) functional annotation of Unigenes from coelomocytes in Onchidium struma

    图  6  瘤背石磺体腔细胞Unigenes的COG统计图

    Fig.  6  Cluster of orthologous group (COG) functional annotation of Unigenes from coelomocytes in Onchidium struma

    图  7  瘤背石磺体腔细胞Unigenes的KEGG注释分类

    Fig.  7  KEGG annotation of the assembled Unigenes from coelomocytes in Onchidium struma

    表  1  瘤背石磺体腔细胞6个文库的序列统计

    Tab.  1  Statistics of transcriptomic sequences from six libraries formed from coelomocytes of Onchidium struma

    样本原始测序数据过滤后数据过滤后
    碱基数
    错误率/
    %
    Q20值/
    %
    Q30值/
    %
    GC含量/
    %
    C_156 905 46655 196 2408.28G0.0397.4592.8239.69
    C_253 789 34852 602 1147.89G0.0397.5492.9640.95
    C_352 255 81649 929 9427.49G0.0397.5492.9739.96
    C_455 152 33253 717 1168.06G0.0397.6193.1340.92
    C_555 111 05253 356 1608.00G0.0397.2792.3941.54
    C_655 545 30453 926 2408.09G0.0397.6693.2440.93
    均值54 793 22053 121 3027.97G0.0397.5192.9140.66
    下载: 导出CSV
  • [1] 黄金田, 王爱民. 瘤背石磺营养成分分析及品质评价[J]. 海洋科学, 2008, 32(11): 29−35.

    Huang Jintian, Wang Aimin. Determination of the nutrients of Onchidium struma and evaluation of its quality[J]. Marine Sciences, 2008, 32(11): 29−35.
    [2] 史艳梅, 黄笑含, 杨铁柱, 等. 瘤背石磺代谢蛋白PAK2基因的克隆、相对表达量及进化分析[J]. 安徽农业大学学报, 2020, 47(2): 179−184.

    Shi Yanmei, Huang Xiaohan, Yang Tiezhu, et al. Clone and relative of PAK2 to discuss the evolutionary relationship in Onchidium reevesii[J]. Journal of Anhui Agricultural University, 2020, 47(2): 179−184.
    [3] Klussmann-Kolb A, Dinapoli A, Kuhn K, et al. From sea to land and beyond-new insights into the evolution of euthyneuran Gastropoda (Mollusca)[J]. BMC Evolutionary Biology, 2008, 8: 57. doi: 10.1186/1471-2148-8-57
    [4] Kwan B K Y, Chan A K Y, Cheung S G, et al. Responses of growth and hemolymph quality in juvenile Chinese horseshoe crab Tachypleus tridentatus (Xiphosura) to sublethal tributyltin and cadmium[J]. Ecotoxicology, 2015, 24(9): 1880−1895. doi: 10.1007/s10646-015-1524-7
    [5] 黄金田, 张余霞. 瘤背石磺室内温箱养殖试验[J]. 海洋科学, 2004, 28(10): 14−16. doi: 10.3969/j.issn.1000-3096.2004.10.004

    Huang Jintian, Zhang Yuxia. Indoor cultivation experiment of Onchidium struma in warm box[J]. Marine Science, 2004, 28(10): 14−16. doi: 10.3969/j.issn.1000-3096.2004.10.004
    [6] Dang C, Lambert C, Soudant P, et al. Immune parameters of QX-resistant and wild caught Saccostrea glomerata hemocytes in relation to Marteilia sydneyi infection[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2011, 31(6): 1034−1040.
    [7] Hégaret H, Wikfors G H, Soudant P. Flow cytometric analysis of haemocytes from eastern oysters, Crassostrea virginica, subjected to a sudden temperature elevation[J]. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 2003, 293(2): 249−265. doi: 10.1016/S0022-0981(03)00235-1
    [8] Nguyen T V, Alfaro A C, Merien F, et al. In vitro study of apoptosis in mussel (Perna canaliculus) haemocytes induced by lipopolysaccharide[J]. Aquaculture, 2019, 503: 8−15. doi: 10.1016/j.aquaculture.2018.12.086
    [9] Zhang Mingming, Qiao Guo, Li Qiang, et al. Transcriptome analysis and discovery of genes involved in immune pathways from coelomocytes of Onchidium struma after bacterial challenge[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2018, 72: 528−543.
    [10] 任媛, 李强, 王轶南, 等. 棘皮动物体腔细胞的研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2019, 21(2): 91−97.

    Ren Yuan, Li Qiang, Wang Yi’nan, et al. Research advances on coelomocyte of Echinodermata[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2019, 21(2): 91−97.
    [11] 丁君, 常亚青, 王长海, 等. 不同种海胆体腔细胞类型及体液中的酶活力[J]. 中国水产科学, 2006, 13(1): 33−38. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2006.01.006

    Ding Jun, Chang Yaqing, Wang Changhai, et al. Coelomocyte types and enzyme activities of coelomic fluid in sea urchines[J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2006, 13(1): 33−38. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2006.01.006
    [12] Eliseikina M G, Magarlamov T Y. Coelomocyte morphology in the holothurians Apostichopus japonicus (Aspidochirota: Stichopodidae) and Cucumaria japonica (Dendrochirota: Cucumariidae)[J]. Russian Journal of Marine Biology, 2002, 28(3): 197−202. doi: 10.1023/A:1016801521216
    [13] 于明志, 王婷, 张峰. 罗氏海盘车(Asterias rollestoni Bell)体腔细胞及免疫功能的初步研究[J]. 现代生物医学进展, 2008, 8(8): 1452−1456.

    Yu Mingzhi, Wang Ting, Zhang Feng. Preliminary study on the function of coelomocyte of The Roche sea jigger (Asterias rollestoni Bell)[J]. Progress in Modern Biomedicine, 2008, 8(8): 1452−1456.
    [14] 李玉梅, 李书娴, 李向上, 等. 第三代测序技术在转录组学研究中的应用[J]. 生命科学仪器, 2018, 16(Z1): 114−121+113.

    Li Yumei, Li Shuxian, Li Xiangshang, et al. Transcriptome studies with the third-generation sequencing technology[J]. Life Science Instruments, 2018, 16(Z1): 114−121+113.
    [15] Stahl F, Hitzmann B, Mutz K, et al. Transcriptome analysis[M]//Hu W S, Zeng A P. Genomics and Systems Biology of Mammalian Cell Culture. Berlin: Springer, 2011: 1−25.
    [16] 宋尚桥, 马围围, 张超龙, 等. 基于转录组测序生物信息学分析的研究进展[J]. 中国畜牧兽医, 2020, 47(2): 392−398.

    Song Shangqiao, Ma Weiwei, Zhang Chaolong, et al. Advances in bioinformatics analysis based on transcriptome sequencing[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2020, 47(2): 392−398.
    [17] Qi Zhitao, Wu Ping, Zhang Qihuan, et al. Transcriptome analysis of soiny mullet (Liza haematocheila) spleen in response to Streptococcus dysgalactiae[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2016, 49: 194−204.
    [18] Gao Qiong, Liao Meijie, Wang Yingeng, et al. Transcriptome analysis and discovery of genes involved in immune pathways from coelomocytes of Sea Cucumber (Apostichopus japonicus) after Vibrio splendidus challenge[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2015, 16(7): 16347−16377. doi: 10.3390/ijms160716347
    [19] Zhu Qihui, Zhang Linlin, Li Li, et al. Expression characterization of stress genes under high and low temperature stresses in the Pacific Oyster, Crassostrea gigas[J]. Marine Biotechnology, 2016, 18(2): 176−188. doi: 10.1007/s10126-015-9678-0
    [20] Shen Heding, Li Kai, Chen Hanchun, et al. Experimental ecology and hibernation of Onchidium struma (Gastropoda: Pulmonata: Systellommatophora)[J]. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 2011, 396(2): 71−76. doi: 10.1016/j.jembe.2010.09.010
    [21] Li Qiang, Ren Yuan, Liang Chunlei, et al. Regeneration of coelomocytes after evisceration in the sea cucumber, Apostichopus japonicus[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2018, 76: 266−271.
    [22] 李华, 陈静, 陆佳, 等. 仿刺参体腔细胞和血细胞类型及体腔细胞数量研究[J]. 水生生物学报, 2009, 33(2): 207−213. doi: 10.3724/SP.J.1035.2009.00207

    Li Hua, Chen Jing, Lu Jia, et al. Type and quantity of blood cells and coelomocytes in Apostichopus japonicus[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2009, 33(2): 207−213. doi: 10.3724/SP.J.1035.2009.00207
    [23] 沈和定, 陈汉春, 陈贤龙, 等. 石磺繁殖生物学的实验研究[J]. 水产学报, 2006, 30(6): 753−760.

    Shen Heding, Chen Hanchun, Chen Xianlong, et al. Experimental study on the reproductive biology of Onchidium sp.[J]. Journal of Fisheries of China, 2006, 30(6): 753−760.
    [24] 黄金田, 沈伯平, 王资生. 瘤背石磺的生态习性观察[J]. 海洋渔业, 2004, 26(2): 103−109. doi: 10.3969/j.issn.1004-2490.2004.02.006

    Huang Jintian, Chen Boping, Wang Zisheng. The observation on ecological habits of Onchidium struma[J]. Marine Fisheries, 2004, 26(2): 103−109. doi: 10.3969/j.issn.1004-2490.2004.02.006
    [25] 王轶南, 穆晓虎, 封妮莎, 等. 仿刺参体腔液中酚氧化酶活性的分析[J]. 大连海洋大学学报, 2013, 28(4): 319−322. doi: 10.3969/j.issn.2095-1388.2013.04.001

    Wang Yi’nan, Mu Xiaohu, Feng Nisha, et al. Analysis of phenoloxidase activity in the coelomic fluid of sea cucumber Apostichopus japonicus[J]. Journal of Dalian Ocean University, 2013, 28(4): 319−322. doi: 10.3969/j.issn.2095-1388.2013.04.001
    [26] Parisi M G, Li H, Jouvet L B, et al. Differential involvement of mussel hemocyte sub-populations in the clearance of bacteria[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2008, 25(6): 834−840.
    [27] Musthaq S K S, Kwang J. Evolution of specific immunity in shrimp—A vaccination perspective against white spot syndrome virus[J]. Developmental & Comparative Immunology, 2016, 46(2): 279−290.
    [28] Li Jun, Zhang Yuehua, Mao Fan, et al. The first morphologic and functional characterization of hemocytes in Hong Kong oyster, Crassostrea hongkongensis[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2018, 81: 423−429.
    [29] 何秀娟, 施志仪, 陈晓武, 等. 内脏团插核术刺激对三角帆蚌血细胞的影响[J]. 水生生物学报, 2010, 34(2): 410−417.

    He Xiujuan, Shi Zhiyi, Chen Xiaowu, et al. Effect pearl-nucleus-inserting operation in visceral mass on haemocytes in Hyriopsis cumingii lea[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2010, 34(2): 410−417.
    [30] 潘辉, 高如承, 吴丽云, 等. 利用流式细胞术研究3种贝类的血细胞分类[J]. 福建师范大学学报(自然科学版), 2011, 27(4): 127−130.

    Pan Hui, Gao Rucheng, Wu Liyun, et al. Flow cytometry studies on haemocyte classification in three species of Bivalve Mollusks[J]. Journal of Fujian Normal University (Natural Science Edition), 2011, 27(4): 127−130.
    [31] 李乾坤, 张桂蓉, 魏开建, 等. 橄榄蛏蚌血细胞形态及吞噬能力的初步研究[J]. 水生态学杂志, 2012, 33(3): 116−121.

    Li Qiankun, Zhang Guirong, Wei Kaijian, et al. A preliminary study on morphology and phagocytic ability of hemocytes from Solenaia oleivora (Bivalvia: Unionidae)[J]. Journal of Hydroecology, 2012, 33(3): 116−121.
    [32] 李霞, 王斌, 刘静, 等. 虾夷马粪海胆体腔细胞的类型及功能[J]. 中国水产科学, 2003, 10(5): 381−385. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2003.05.006

    Li Xia, Wang Bin, Liu Jing, et al. Type and function of coelomocyte in sea urchin Strongylocentrotus intermedius[J]. Journal of Fishery Sciences of China, 2003, 10(5): 381−385. doi: 10.3321/j.issn:1005-8737.2003.05.006
    [33] Liao W Y, Fugmann S D. Lectins identify distinct populations of coelomocytes in Strongylocentrotus purpuratus[J]. PLoS One, 2017, 12(11): e0187987. doi: 10.1371/journal.pone.0187987
    [34] San Miguel-Ruiz J E, García-Arrarás J E. Common cellular events occur during wound healing and organ regeneration in the sea cucumber Holothuria glaberrima[J]. BMC Developmental Biology, 2007, 7: 115. doi: 10.1186/1471-213X-7-115
    [35] 邢丽丽. 刺参体色发生生理特征与调控机制的基础研究[D]. 青岛: 中国科学院海洋研究所, 2019.

    Xing Lili. Basic research on physiological characteristics and regulation mechanism of body color formation in sea cucumber, Apostichopus japonicus[D]. Qingdao: The Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 2019.
    [36] Wang Chenghui, Wachholtz M, Wang Jun, et al. Analysis of the skin transcriptome in two oujiang color varieties of common carp[J]. PLoS One, 2014, 9(3): e90074. doi: 10.1371/journal.pone.0090074
    [37] Bagnara J T, Matsumoto J. Comparative anatomy and physiology of pigment cells in nonmammalian tissues[M]//Nordlund J J, Boissy R E, Hearing V J, et al. The Pigmentary System, Physiology and Pathophysiology. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press, 2007: 11−59.
    [38] 徐伟, 李池陶, 曹顶臣, 等. 几种鲤鲫鳞片色素细胞和体色发生的观察[J]. 水生生物学报, 2007(1): 67−72. doi: 10.3321/j.issn:1000-3207.2007.01.010

    Xu Wei, Li Chitao, Cao Dingchen, et al. Observation on scale chromatophore and body color’s genesis of carp and cruscian carp[J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2007(1): 67−72. doi: 10.3321/j.issn:1000-3207.2007.01.010
    [39] 孟繁伊, 麦康森, 马洪明, 等. 棘皮动物免疫学研究进展[J]. 生物化学与生物物理进展, 2009, 36(7): 803−809.

    Meng Fanyi, Mai Kangsen, Ma Hongming, et al. The evolution of echinoderm immunology[J]. Progress in Biochemistry and Biophysics, 2009, 36(7): 803−809.
    [40] 佘秋新. 昼夜节律及褪黑激素对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)免疫酶和抗氧化酶活性的影响[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2019.

    She Qiuxin. Impacts of circadian rhythm and melatonin on the specific activities of immune and antioxidant enzymes of the Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis)[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2019.
    [41] Ray P D, Huang B W, Tsuji Y. Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and redox regulation in cellular signaling[J]. Cellular Signalling, 2012, 24(5): 981−990. doi: 10.1016/j.cellsig.2012.01.008
    [42] Wu Xianjian, Cao Wei, Jia Gang, et al. New insights into the role of spermine in enhancing the antioxidant capacity of rat spleen and liver under oxidative stress[J]. Animal Nutrition, 2017, 3(1): 85−90. doi: 10.1016/j.aninu.2016.11.005
    [43] Söderhäll K, Cerenius L. Role of the prophenoloxidase-activating system in invertebrate immunity[J]. Current Opinion in Immunology, 1998, 10(1): 23−28. doi: 10.1016/S0952-7915(98)80026-5
    [44] 赵旺, 杨蕊, 吴开畅, 等. “翻背症”对方斑东风螺主要消化酶及免疫相关酶的影响[J]. 水产学报, 2020, 44(9): 1502−1512.

    Zhao Wang, Yang Rui, Wu Kaichang, et al. Effects of “reverse back syndrome” on main digestive enzymes and immune-related enzymes in Babylonia areolata[J]. Journal of Fisheries of China, 2020, 44(9): 1502−1512.
    [45] 党慧凤, 张腾, 黎睿君, 等. 饲料中添加壳寡糖对仿刺参肠、触手、体壁、体腔液免疫指标的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2019(5): 21−30.

    Dang Huifeng, Zhang Teng, Li Ruijun, et al. Effect of adding chitooligosaccharide on immunological indexes of intestine, tentacles, body wall and coelomic fluid of sea cucumber (Aposticopus japonicus)[J]. Heilongjiang Animal Science and Veterinary Medicine, 2019(5): 21−30.
    [46] 杨铁柱. 瘤背石磺潮汐感知的分子机制探究[D]. 上海: 上海海洋大学, 2020.

    Yang Tiezhu. Molecular mechanism of tidal sensing in Onchidium reveesii[D]. Shanghai: Shanghai Ocean University, 2020.
    [47] 高琼. 刺参体腔细胞转录组测序与抗灿烂弧菌感染相关免疫基因的筛选及表达研究[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2015.

    Gao Qiong. Transcriptome sequencing of coelomocytes and identification and expression of immune-related genes after Vibrio splendidus infection[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2015.
    [48] Oskars T R, Bouchet P, Malaquias M A E. A new phylogeny of the cephalaspidea (Gastropoda: Heterobranchia) based on expanded taxon sampling and gene markers[J]. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2015, 89: 130−150. doi: 10.1016/j.ympev.2015.04.011
  • 期刊类型引用(2)

    1. 邓雨婷,黄兹宝,刘雪菲丹,曹明玉,周媛媛,董琳,张小坡. 瘤背石磺的化学成分研究. 热带生物学报. 2024(03): 368-372 . 百度学术
    2. 孙启睿,张继武,蒋红星,张虎,马之豪,仇明,乔帼,李强,张明明. 微塑料对瘤背石磺活力、消化和抗氧化性能的影响. 水产科学. 2024(04): 550-560 . 百度学术

    其他类型引用(2)

  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  528
  • HTML全文浏览量:  252
  • PDF下载量:  29
  • 被引次数: 4
出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-28
  • 修回日期:  2021-11-19
  • 网络出版日期:  2021-12-23
  • 刊出日期:  2022-02-01

目录

/

返回文章
返回