Tyr基因家族在感染才女虫虾夷扇贝中分子功能及表达规律的研究

Yesso scallop (Patinopecten yessoensis), the most important aquaculture scallop in North China, has suffered severe infection with Polydora during recent aquaculture, causing great economic losses. The Polydora parasitizes the shell of the scallop, damaging the shell structure. What’s more, it has selectivity for the shell color. The Polydora can also infect the soft body of the scallop, disturbing their immune system. Tyrosinase is a copper-containing enzyme, which plays an important role in shell formation, shell pigments biosynthesis and innate immunity of mollusks. In our previous study, we found several differently expressed Tyr genes in the mantle tissue of individuals infested with Polydora by transcriptome sequencing, indicating Tyr genes participate in the regulation process of Polydora infestation. On this basis, study on the molecular function and expression pattern of Tyr gene family in the Yesso scallop infested with Polydora will be conducted by using SEM technology, bioinformatics analysis and qRT-PCR. The aim is to exlpore the general law of Polydora infestation for different shell color of the Yesso scallop, screen the Tyr genes genome-widely and illuminate their characterization and phylogenetic relationships, analyse the molecular function and expression charaterization of Tyr gene family in different shell color Yesso scallops infested with Polydora, then discuss the roles of Tyr gene family in the process of shell repair and formation, shell color formation and immune response. The project will lay important theoretical basis for the breeding of resistant improved varieties of the Yesso scallop.

虾夷扇贝作为我国北方最重要的养殖贝类，在近些年养殖中受到才女虫侵害，造成严重经济损失。才女虫寄生于扇贝贝壳中，破坏贝壳结构，且对壳色具有选择性，严重时侵染扇贝软体部，干扰扇贝免疫系统。酪氨酸酶（tyrosinase）是一种含铜金属酶，与贝类贝壳形成、色素合成及先天免疫都具有密切的关系。本课题组前期对感染才女虫虾夷扇贝外套膜转录组测序发现，多个Tyr基因呈现差异表达，表明其参与才女虫感染的表达调控。在此基础上，本项目将借助SEM技术、生物信息学手段及qRT-PCR技术，开展Tyr基因家族在感染才女虫虾夷扇贝中分子功能及表达规律的研究，分析不同壳色虾夷扇贝感染才女虫的规律；全基因组水平鉴定虾夷扇贝Tyr基因，阐释其基本特征及系统进化关系；解析Tyr基因家族在不同壳色染病个体中的分子功能及表达规律；探讨Tyr基因家族在贝壳修复形成、壳色形成及免疫应答中发挥的作用，为扇贝抗病良种培育奠定理论基础。

虾夷扇贝（Patinopecten yessoensis）是我国最重要的养殖贝类之一，近些年养殖中常常受到才女虫的侵害，造成严重的经济损失，然而至今未获得有效的防治手段。抗病良种选育是解决才女虫病的根本办法，但实际工作的开展缺乏理论依据和指导。酪氨酸酶（tyrosinase）作为一种含铜金属酶，贝类贝壳的形成、贝壳色素的合成及贝类免疫防御等生理过程都具有密切的关系，在贝类中缺乏全面系统的研究。本项目利用扫描电镜技术解析了感染才女虫虾夷扇贝壳质微细结构的变化特点，发现不同种类才女虫可对虾夷扇贝壳质造成不同形式的损伤，为才女虫侵染行为及侵染机制研究奠定了重要基础；首次利用组织学研究方法解析了感染才女虫虾夷扇贝外套膜组织学变化特征，发现不同外套膜区域在形态结构、细胞组成类型上发生不同的变化，暗示其在抵御才女虫侵染过程中发挥不同的作用，为探索外套膜组织在壳形成中的功能提供了有价值信息；首次利用组学技术，解析了感染才女虫虾夷扇贝转录组基因表达变化特点，结果表明参与贝壳形成、免疫、能量代谢、神经调控等过程的基因显著富集，推测其在应答才女虫侵染过程中发挥重要的分子功能；利用生物信息学及qRT-PCR技术，首次全基因组范围内鉴定获得24个虾夷扇贝Tyr基因，并解析了其在基因组的分布特征、序列特点及系统进化关系，以及Tyr基因家族各基因在虾夷扇贝不同组织、不同壳色及感染才女虫个体中的表达规律，表明了Tyr基因家族在虾夷扇贝贝壳形成、修复，壳色形成及免疫应答中发挥了重要的功能。本项目为深入研究Tyr基因家族的分子功能、全面解析虾夷扇贝应答才女虫侵染机制奠定了重要基础，为贝类病害防控、抗病良种选育提供重要理论支撑。