缢蛏幼虫变态过程中IGFBPs基因调控的分子基础研究

The larval metamorphosis process of the razor clam Sinonovacula constricta is the key link to improve the success of artificial breeding. Insulin-like growth factor binding proteins (IGFBPs) is an important factor in the regulation for shellfish larvae development. Three IGFBP genes have been screened from the transcriptome data, which were differentially expressed in early developmental stages of the razor clam. The gene structure of IGFBPs will be analysized using RACE technology, primer walking approach and bioinformatics. The expression charaterization and biological function in the larval metamorphosis will be verified with fluorescence quantitative PCR, Western Blot and RNA interference technologies. The insulin-like gene related peptide (IPs) and insulin-related peptide receptors (IPRs) will be identified using the yeast two-hybrid technique. Comparative transcriptome data in RNA interference experiments to clarify IGFBPs gene regulation mode and signal pathway during the larval metamorphosis. The correlation analysis between SNPs of IGFBPs, IPRs and IPs and larval metamorphosis will be performed using flight mass spectrometry technology. The research results will contribute to clarify the molecular mechanism of shellfish larval metamorphosis and provide theoretical guidance for improving the efficiency of genetic breeding of the razor clam.

缢蛏幼虫的变态过程是提高育苗成功率的关键时期。类胰岛素生长因子结合蛋白（IGFBPs）是调控贝类幼虫生长发育的重要因子。本项目组利用比较转录组分析筛选出与缢蛏幼虫变态相关3个IGFBPs基因，拟进一步利用RACE技术，引物步行法及生物信息学方法分析IGFBPs基因的结构特征；结合荧光定量PCR，Western Blot和RNA干扰技术阐明IGFBPs基因在幼虫变态过程中的表达模式和生物学功能；利用酵母双杂交技术鉴定与IGFBPs基因相互作用的胰岛素样相关多肽（IPs）及其受体（IPRs），结合RNA干扰实验的比较转录组数据，阐明IGFBPs基因在幼虫变态过程中的调控作用和信号传导途径；利用飞行质谱技术开展IGFBPs，IPs和IPRs基因多态性与幼虫变态的相关性分析，筛查关键SNPs位点，并进行基因定位。研究成果有助于阐明贝类幼虫变态的分子调控机制，为提高缢蛏的新品种选育效率提供理论指导。

缢蛏（Sinonovacula constricta）是我国重要的滩涂贝类，是四大海水养殖贝类之一。据统计，蛏的养殖年产量达到了80多万吨，约占滩涂贝类养殖总产量的30%。缢蛏养殖产业的扩大对蛏苗的质量和数量提出了更高的要求，因此选育优质的苗种是满足市场需求的重要途径。同时，缢蛏从浮游幼虫期到稚贝期的变态过程，是提高育苗成功率和优良品种选育效率的关键时期。. 类胰岛素信号通路IGF（Insulin-like growth factor）是调控生物体生长发育的一个重要的信号通路。在脊椎动物中，IGF系统主要包括2个配体、2个受体、6个结合蛋白、3个mRNA结合蛋白。在本项目中，利用高通量测序技术测定了缢蛏不同发育时期的转录组，获得了缢蛏IGF系统相关基因，包括胰岛素样生长因子结合蛋白IGFBP和IGFBP-like，IGF2 mRNA结合蛋白IGF2BP1，类胰岛素相关多肽ILP1、ILP2和ILP3，类胰岛素多肽受体ILPR及其变异体sILPR以及IGF系统信号途径转录因子FOXO。利用生物信息学方法和PCR技术分析了该系统基因的结构特征和时空表达模式；通过基因SNP与生长发育性状的关联分析，揭示了该系统基因与生长发育具有重要的相关性。利用简化基因组测序技术，构建了缢蛏高密度遗传图谱，获得了29个连锁群，平均图距为0.27 cM；进一步将ILPR和FOXO基因分别定位在了11号和9号连锁群。利用酵母双杂交和pull down技术验证了IGF系统中IGFBP, ILPR和ILP基因之间的相互作用。利用流式细胞仪分析了该系统基因在细胞增殖过程中的作用；利用RNA干扰和抑制实验揭示了IGF系统基因在缢蛏幼虫变态发育和幼体生长过程中的重要作用。研究结果为阐明IGF系统基因对贝类幼虫生长发育的分子机制，提供了有利的理论基础，为提高缢蛏的新品种选育效率提供了重要的理论指导。. 本项目已发表科研论文12篇(SCI收录6篇)；授权实用新型4项；参加国内外学术会议8人次；培养硕士研究生9名，毕业6名，培养博士研究生2名，毕业1名。