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为探究牡蛎对 Halomonas sp. 7T 的易感性 / 抗性机制,研究人员开展了牡蛎 MgTNF-3 基因多态性的研究。结果发现 7 个单核苷酸多态性(SNPs)和 1 个单倍型与细菌抗性相关。这为牡蛎分子辅助育种提供潜在标记,助力培育高抗品种。
在神秘的海洋世界里,牡蛎作为重要的水产养殖生物,却时常遭受各种病菌的威胁。其中,2020 年春季辽宁庄河爆发的 “红壳病”,让牡蛎养殖业损失惨重,罪魁祸首便是 Halomonas sp. 7T。肿瘤坏死因子(TNF)作为免疫系统中的关键角色,在抵御病原体入侵方面发挥着重要作用。然而,在水生动物领域,TNF 基因多态性与先天免疫反应及疾病易感性之间的关系却一直是个未解之谜。为了揭开这个谜团,探寻牡蛎应对细菌感染的免疫机制,研究人员开启了一场意义非凡的科研之旅。
来自国内的研究团队针对这一问题展开研究,他们将目光聚焦于太平洋牡蛎(Magallana gigas)的 MgTNF-3 基因。研究发现,MgTNF-3 基因编码区的 7 个单核苷酸多态性(SNPs)位点(+17103 G/A、+17111 A/G、+17132 T/A、+17145 C/T、+17169 A/G、+17175 A/G 和 + 17337 C/T)以及单倍型 AGAGT 与牡蛎对 Halomonas sp. 7T 的抗性显著相关。这一成果发表在《Comparative Immunology Reports》上,为牡蛎的分子辅助育种提供了极具价值的潜在标记,有望培育出具有更高抗细菌感染能力的牡蛎品种。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,从两个牡蛎群体(抗细菌群体和普通群体)采集样本,获取相关组织和血细胞。接着,进行 RNA 提取、cDNA 合成及 DNA 提取。然后,利用多种生物信息学工具对 MgTNF-3 基因进行序列分析,包括预测保守结构域、氨基酸序列比对等。此外,通过定量实时 PCR(qRT-PCR)检测 MgTNF-3 mRNA 的表达水平,并设计引物扩增基因编码区片段,筛选 SNPs 位点,进行关联分析。
在序列特征和系统进化方面,研究人员对 MgTNF-3 基因的开放阅读框(ORF)进行分析,发现其编码 347 个氨基酸残基的多肽。通过多序列比对和系统进化树构建,发现 MgTNF-3 与软体动物来源的 TNF 相似度较高,与脊椎动物来源的 TNF 进化关系较远。在 mRNA 分布研究中,qRT-PCR 结果显示 MgTNF-3 mRNA 在血细胞和多种组织中广泛表达,其中在闭壳肌中表达量最高。LPS 刺激实验表明,LPS 能显著诱导 MgTNF-3 mRNA 在血细胞中的表达,在刺激后 3、6、48 和 72 小时表达量显著增加。
对于 MgTNF-3 基因编码区的 SNPs 研究,研究人员从两个群体的牡蛎中扩增基因编码区片段并测序,共鉴定出 17 个 SNPs 位点。部分位点为非同义突变,可能影响蛋白质的结构和功能。进一步关联分析发现,7 个 SNPs 位点的等位基因和基因型频率在两个群体间存在显著差异,且这些位点的基因型频率在两个群体中的 Hardy-Weinberg 平衡(HWE)情况不同。连锁不平衡(LD)分析显示,部分位点间存在强 LD,选取 5 个强 LD 位点进行单倍型分析,发现单倍型 AGAGT 在抗细菌群体中的频率显著高于普通群体。
综合研究结果与讨论可知,MgTNF-3 在牡蛎免疫反应中发挥重要作用,其基因编码区多态性与牡蛎对 Halomonas sp. 7T 的抗性密切相关。这不仅为揭示牡蛎免疫机制提供了新视角,也为牡蛎分子辅助育种提供了关键的理论依据和潜在标记。通过筛选携带有利基因多态性的牡蛎个体,有望培育出更具抗细菌能力的品种,从而有效减少牡蛎养殖过程中的疾病损失,推动牡蛎养殖业的健康可持续发展。