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实验室研究与海湾扇贝生长,发育有关的基因

史蒂文·罗伯茨(Steven Roberts)博士

海洋生物实验室确定控制生长和发育的内部因素

海湾的扇贝
扇贝强大的内收肌富含蛋白质和糖原。

在1960年代中期,科学家首次发现了海湾扇贝(Argopecten 辐照度)作为水产养殖的良好候选人,并建立了当前养殖方法背后的许多技术。当前的技术主要集中在以最少的财务支出,以减少的时间为消费者提供高质量,市场规模的扇贝。

扇贝文化

扇贝的生长速度非常快,大约六个月即可达到性成熟。海湾扇贝在野生环境中可在一到两年内达到市场规模,或者在受控条件下的上市时间大大减少。由于海湾扇贝是可移动的,因此与牡蛎和蛤的底层养殖相反,通常在悬浮的网中生长。

在海湾扇贝中演化出的单个大内收肌可以用很大的力来打开和关闭外壳。当去除壳时,该肌肉是观察到的最突出特征,也是海鲜消费者(尤其是在美国)想要的扇贝的主要部分。与任何动物肌肉一样,扇贝内收肌也富含蛋白质和糖原。

多年以来,极好的口感和高营养价值使扇贝的肌肉需求量很大。当海湾扇贝可用时,它们的市场价值非常高。例如,在美国新英格兰地区,当地海湾扇贝在零售市场上的售价为每公斤35至48美元。

控制发展

在美国,海湾扇贝养殖的主要问题是动物在早期发育和越冬期间的高死亡率。美国马萨诸塞州海洋生物实验室的研究重点之一是确定控制海湾扇贝生长和发育的内部因素。

通过了解涉及哪些具体因素,可以刺激扇贝幼虫的定型和生长,从而降低死亡率和使扇贝达到市场规模所需的时间。另外,当确定了对生长重要的因素时,可以开始选择性育种过程以选择具有期望性状的扇贝。

了解遗传因素

在美国农业部支持的研究中,海洋生物实验室正在采取多种方法来更好地了解与海湾扇贝生长和发育有关的遗传因素。具体项目包括表达的序列标签项目以及基于聚合酶链反应的差异表达基因技术的使用。

表达的序列标签是通过单次测序产生的DNA序列的小片段。代表特定组织或发育不同阶段表达的基因的DNA测序位为研究人员提供了必要的信息,以帮助鉴定未知基因并定位其在基因组中的位置。

EST分析 

对于海湾扇贝,对在三个发育阶段和一个内收肌数据库中从海湾扇贝幼虫产生的四个cDNA文库进行表达序列标签分析。表1显示了从内收肌组织获得的序列的摘要。

Roberts,海湾扇贝内收肌的表达序列标签,表1

顺序百分比
细胞结构33%
代谢31%
未分类11%
细胞信号8%
结合蛋白7%
免疫相关7%
基因/蛋白质表达3%
表1.来自海湾扇贝内收肌肌肉cDNA文库的表达序列标签,可以根据基因功能分组在一起。

 

迄今为止,作为国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information)的一部分,已有超过2,000种来自海湾扇贝的序列可供公众使用。 数据库. 已经基于序列同源性鉴定了几个基因。研究的下一步是开始完全表征一些更有前途的基因,以了解它们在海湾扇贝生长中的功能并确定其在基因组中的位置。

差异表达基因

海湾的扇贝
图1:差异表达基因
(以星号表示)在海湾扇贝幼体发育过程中。使用两个任意引物进行两阶段聚合酶链反应。

为了理解控制发育的内部因素而采取的第二种更有针对性的分子方法是分离差异表达基因。这些基因在不同样品的mRNA水平上均差异表达。为了实现该目标,在(“ D”铰链)之前,(定居者期间)以及变态之后(拍击)拍摄发育中的扇贝。

RNA分离后,使用市售试剂盒通过聚合酶链反应扩增差异表达的基因。具有可见基因的凝胶的一个例子如图1所示。

这种方法的前提是相关性状与基因的上调或下调相关。目前,图1中基因的身份尚不清楚,但是其他研究将有助于研究人员了解基因如何参与发育。

(编辑’注意:本文最初发表于2004年6月的 全球水产养殖倡导者


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