BMP/Smad通路分子及酪氨酸酶在长牡蛎（Crassostrea gigas）早期发育中的作用研究

IOCAS-IR > 实验海洋生物学重点实验室

	BMP/Smad通路分子及酪氨酸酶在长牡蛎（Crassostrea gigas）早期发育中的作用研究
	刘刚
学位类型	硕士
导师	刘保忠
	2013
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位专业	海洋生物学
关键词	长牡蛎发育整装原位杂交转化生长因子酪氨酸酶
摘要	贝壳发生是软体动物发育早期最重要的事件之一，在发育生物学和演化生物学上都有重要的意义。目前关于贝壳发生的分子机制尚不清楚，一些已有的研究提示，在体轴决定中发挥重要功能的BMP/Smad途径也调控了贝壳的发生过程。然而，前期研究除了鉴定出Dpp（一种BMP家族分子）可能发挥重要的调节作用外，其相关信号通路的组成和作用方式尚未阐明。此外，除了上述的调控基因和通路，幼虫贝壳发生的效应基因也一直没有研究。本研究以重要的双壳贝类长牡蛎（Crassostrea gigas）为研究对象，鉴定了其幼虫贝壳发生过程中的调控通路BMP/Smad信号通路和效应基因酪氨酸酶基因。对这些基因的表达模式分析表明，它们在贝壳发生中发挥了重要的功能。首先我们克隆了BMP/Smad通路的配体分子Dpp。 Dpp是转化生长因子β（TGF-β）超家族下骨形成蛋白（BMP）的重要成员，在模式动物胚胎发育中作为形态发生子参与体轴形成及附肢发育等过程。本研究克隆了长牡蛎的dpp基因，命名为cgdpp。序列和进化分析显示，cgdpp分子中的不同位点的氨基酸残基保守程度不同，显示其不同部分经受了不同的选择压力。用整装原位杂交的手段研究了cgdpp在长牡蛎早期发育中的表达情况。结果表明，cgdpp参与了从贝壳形成区开始分化到早期贝壳形成的全过程包括参与调控了贝壳发生的起始、形状与扩张速度；在早期D形幼虫中，dpp同源基因表达量突然下降至痕量水平，并与贝壳发育区无明显的关联，提示dpp同源基因可能仅参与了贝壳发生的初始阶段，但不参与其进一步的发育过程。Smad基因家族作为信号转导分子在TGF-β信号通路中发挥着至关重要的作用，为了深入研究BMP/Smad信号通路在软体动物发育中的功能，我们从长牡蛎中克隆了两个smad基因： cgsmad1/5和cgsmad4。经过功能分析发现cgsmad1/5和cgsmad4具有smad基因家族的保守功能结构域。用整装原位杂交的手段研究了cgsmad1/5和cgsmad4在长牡蛎早期发育中的表达情况，结果表明，这两个基因属于母体效应基因，在早期发育中广泛表达，并且在某些时期高表达于特定部位，推断其参与调控了长牡蛎背部化、胚层分化和贝壳发生等过程。除调控基因外，我们还从长牡蛎中克隆了一种贝壳发生的效应基因（酪氨酸酶基因）cgtyr。序列分析发现该基因包含两个铜离子结合域和一个信号肽序列。利用整装原位杂交的手段研究了cgtyr在长牡蛎早期发育中的表达情况，结果表明，在长牡蛎早期发育过程中cgtyr最先在担轮幼虫时期表达，表达区域位于壳形成区。在担轮幼虫至早期D形幼虫期间， cgtyr大量表达于新生壳区，而在壳形成区中部该基因的表达随着壳形成区的扩大逐渐减弱，最终停止表达。cgtyr的这种表达模式提示其起始了早期贝壳的发生过程，并特异性的在最早期发挥功能而不参与后期的发育。这是首次报道的软体动物幼虫贝壳发生相关效应基因。本研究从贝类贝壳发生相关基因入手，揭示了其表达模式和功能的联系；对Dpp下游的信号转导分子进行了研究，首次鉴定了贝壳发生的效应基因。这些结果为深入阐明贝类幼虫贝壳发生的分子机制提供了支持。此外，本研究结果还为长牡蛎体轴决定和胚层分化等早期发育的重要问题提供了重要的参考资料。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17760
专题	实验海洋生物学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	刘刚. BMP/Smad通路分子及酪氨酸酶在长牡蛎（Crassostrea gigas）早期发育中的作用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2013.

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BMP-Smad通路分子及酪氨酸酶在长牡（4260KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-SA	浏览