IOCAS-IR  > 海洋生态与环境科学重点实验室
仿刺参Apostichopus japonicus (Selenka)消化道再生的组织细胞特征与关键基因分析
孙丽娜
Subtype博士
Thesis Advisor杨红生
2013-05
Degree Grantor中国科学院研究生院
Degree Discipline海洋生态学
Keyword刺参apostichopus Japonicus 消化道 再生 组织学 细胞学 转录组 表达谱 Wnt基因 Hox基因 Rap基因 Hmg基因
Abstract刺参是我国重要的海珍品,具有超强的再生能力,当环境不适或者遇到敌害时,可以通过吐脏将消化道等内脏几乎完全排出体外,当环境条件适宜时,又可以再生出功能完善的内脏器官。不同种类的海参吐脏方式不同,因而再生的模式也不完全相同。尽管如此,目前已知所有海参再生的研究仍认为消化道是吐脏后第一个再生的器官。肠系膜为消化道再生的中心。目前的研究多集中于组织学、细胞学方面,分子生物学方面仍需更多的努力。本文利用组织学、免疫组化、高通量测序技术、RACE、实时定量等相关手段对刺参消化道再生机理的展开研究。探索了刺参消化道再生的组织细胞学变化;建立了刺参再生转录组,改善了刺参再生研究分子基础薄弱的现状;构建了连续的表达谱,揭示了刺参消化道再生的基因全局调控变化情况;获得并分析了关键再生基因wnt6、Hox6、HMG(High mobility group protein)以及RAP(Regeneration associated protein)基因在消化道再生中的表达变化,并初步探讨预测其作用。主要研究结果如下:1. 将刺参消化道再生过程划分为5个关键阶段:伤口愈合、原基形成、肠腔形成、肠道分化以及最后的生长阶段。超微结构观察发现再生早期的消化道具有明显去分化现象。新生肠壁的组织层早期只有浆膜层和粘膜下层,最终分化出浆膜层、肌肉层、粘膜下层和粘膜层。新生组织细胞的获得早期以迁移为主(变形再生),逐渐转变为增殖为主(新建再生)。2. 利用454高通量技术构建刺参再生转录组,已经获得182473条Reads,这些EST拼接成71086个unigene,改善了海参再生方面分子基础过于薄弱的现状。将再生转录组与对照组比较分析发现:起结构功能活性作用的相关基因在再生库中出现的频数显著升高,而催化活性相关基因则显著降低。关键信号通路Wnt、 Notch信号通路等在再生过程中被激活。3. 利用RNA-Seq技术构建了消化道再生连续的基因表达谱,揭示基因全局表达调控情况。消化道再生早期,基因的表达情况发生巨大变化,而随着新生消化道分化的完成逐步恢复到正常水平。证明刺参消化道再生是一个多基因调控的过程。特异性“Go term”揭示了差异表达基因在再生的每个阶段主要形式的功能。除Ribosome和 Spliceosome pathway 等在再生中显而易见会被富集通路外,通路 “Notch signaling pathway”, the “ECM-receptor interaction” 和 the “Cytokine-cytokine receptor interaction” 等也被显著富集,这些通路在刺参消化道再生中更加值得关注。4. 获得了基因Wnt6和AjHBOX6(Hox6) 的cDNA全长。利用Real-time PCR分析发现wnt6的表达量在消化道再生初期显著升高到后期逐渐开始下降恢复到正常水平,其可能通过激活许多基因来起始刺参的消化道再生。AjHbox6的表达量在消化道再生中后期开始显著升高而后逐渐下降,推测其在消化道再生中起指导前、中、后肠分化的作用。5. 获得了基因RAP(Regeneration associated protein)和HMG(High mobility group protein)的cDNA全长。RAP基因在消化道再生早期阶段表达量为正常生命活动下的400多倍。除囊舌虫外,该基因尚未在其它物种中发现有可能是特异性的再生基因。HMG是一类介导细胞迁移的重要调节因子,其表达在再生早期即发生上调。目前对于刺参消化道再生的研究多关注于mRNA水平上的研究,需进一步在蛋白水平和microRNA上进行研究,分析调控网络结合RNA干扰、抗体阻断等技术分析关键基因功能,揭示刺参消化道再生机理。关键词:刺参Apostichopus japonicus; 消化道; 再生; 组织学;细胞学;转录组; 表达谱;wnt基因; Hox基因; RAP基因;HMG基因
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17867
Collection海洋生态与环境科学重点实验室
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GB/T 7714
孙丽娜. 仿刺参Apostichopus japonicus (Selenka)消化道再生的组织细胞特征与关键基因分析[D]. 中国科学院研究生院,2013.
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