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本研究通过密度梯度离心的方法纯化近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)体内感染的类立克次体Rickettsia-like organisms(RLOs),并获得其特异的1304个碱基的16SrDNA序列。根据该序列设计了27个碱基长度的特异性地高辛标记探针做原位杂交,杂交结果呈阳性,验证了所获得序列的正确性。根据分子分类方法,确定其属于原核细菌中的gamma亚群,与其最相似的已经确定了分类地位的细菌种类是引起大西洋鲑(Salmo salar)出血病的类立克次体细菌Piscirikettsia salmonis,但相似度仅为92%。通过进化树计算认为该RLOs属于‘Thiotrichales’目下的一个新属新种,命名为Mulirickettsia jinjianggen.nov.sp.nov.。主要研究内容及结果如下:
⑴通过连续切片的不同染色方法和原位杂交作比较,H&E染色中红色的嗜酸性颗粒,并不是RLOs自身形成的包涵体,但该种嗜酸性嗜酸性颗粒的出现位置和数量,同感染这种微生物的强度和位置具有密切的相关性。因此,也可以通过H&E染色中红色的嗜酸性嗜酸性颗粒来判定RLOs的感染强度和位置。通过对切片进行PAS染色发现,在H&E染色,Giemsa染色和Gimenez染色中,空白不着色的部分是近江牡蛎上皮分泌的粘液或者糖原。结合原位杂交结果判断,RLOs可以突破表皮粘液层,进入近江牡蛎的上皮细胞群中,并在其中孳生繁殖。
⑵通过对大量的病理切片进行观察,发现H&E染色中的红色嗜酸性颗粒的出现极有规律,总是最先出现在同外界环境紧密相关的组织的上皮细胞内。如鳃,外套膜上皮,消化道上皮。这种规律性暗示RLOs可以在宿主群体中水平传播。通过扩增贝壳上沉积的淤泥中的细菌16S rDNA的结果证明该种RLOs确实可以存在于外界环境中。同时,通过对病理切片的观察发现濒死近江牡蛎体内的血淋巴细胞有大量的崩解,凋亡的现象。采用该RLO的特异性引物扩增发病牡蛎的血淋巴细胞内提取的DNA并没获得阳性扩增,说明这种调亡的现象不是由于RLOs的破坏造成的。
⑶实验中克隆了近江牡蛎5个与免疫作用有关基因的全部或部分序列。它们是:具有全长编码框的金属硫蛋白Metallothionein基因;具有全长编码框的超氧化物岐化酶Superoxide dismutase基因;近乎全长的编码框的铁结合蛋白Ferritin基因;1/2全长编码框的半乳糖苷凝集素蛋白Galectin蛋白基因;1/3全长编码框Toll-like receptor(TLR)基因,以及Beta-actin基因和beta-tubulin基因的部分序列。经过序列的对比分析发现,各个基因均与太平洋牡蛎(Crassostreagigas)的对应基因的相似度最高,且相似度分别为金属硫蛋白95%,SOD基因94%,Galectin94%,TLR基因97%,铁结合蛋白95%,beta-actin基因97%。这个结果从分子角度证明了近江牡蛎和太平洋牡蛎之间有着紧密地亲缘关系。
⑷阳西地区的近江牡蛎养殖区位于一个有淡水河流注入的海湾,养殖近江牡蛎爆发大规模死亡的时期通常在每年的11.12月份,在该时间段内该地区海水的温度盐度都处于一个相对较高的水平。为了说明环境、病原微生物以及宿主免疫系统之间的相互影响。采用半定量PCR方法,定量不同环境下,RLO病原16S rDNA相对于宿主细胞内beta-tubulin的变化情况。采用荧光定量PCR的检测方法,以Beta-tubulin基因的表达量作为参照,定量上述五个以及Hsp70和Cyto C氧化酶两个已有报道的近江牡蛎免疫有关基因,在不同温度盐度和有无RLOs感染等四种不同状态下的转录情况。结果发现:Galectin基因的转录受环境的影响显著增加大约34倍,受病原的影响不显著。TLR相对表达量受到病原微生物影响显著,转录增加到原来得1.7倍,而环境因素的影响不显著。金属硫蛋白基因的转录水平受到病原生物的影响转录水平显著降低,受到环境因素的影响不显著。细胞色素C氧化酶辅酶I的相对表达量受到高温高盐和病害共同作用的影响显著,转录量增加。铁结合蛋白在个体之间的转录差异相差很大。SOD受到RLOs侵袭后,表达量增加,但由于个体之间的差异大,在统计学上的结果不明显。热休克蛋白mRNA的转录水平既不受环境因素的影响,也不受病害因素的影响。
⑸通过流式细胞方法对于高温高盐环境下近江牡蛎的血细胞的凋亡情况以及活性氧(ROS)的产量进行检测。发现高温高盐的条件下,活性氧产生的平均水平也增加了一倍,显著高于低温低盐条件下的对照。同时血细胞的凋亡数量明显增加,同低温低盐条件下的对照差异显著。这说明,高温高盐的环境本身可以刺激血细胞过量产生活性氧(ROS),而过量的活性氧可以导致血细胞的凋亡。
⑹研究表明:广东阳西地区养殖近江牡蛎冬季(11-12月份)的大规模死亡是由环境和RLOs共同造成的。当每年的冬季,海湾中温度和盐度相对较高,这种温度盐度的条件增强了近江牡蛎产生ROS的作用。同时,养殖海区的海水交换量由于注入河流的水量减少而降低,延长了携带有RLOs的悬浮颗粒(死亡解体的牡蛎碎片)在该海区内的滞留。而RLOs可以突破宿主表皮的粘液层防御体系,进入宿主上皮细胞群内,刺激宿主的非特异性免疫系统,增强了体内ROS的产生.同时减弱了对于ROS的清除。同时由于该海区内养殖密度较高,使得短期内大量的近江牡蛎被感染,感染死亡的近江牡蛎又成为新的传染源,持续的、大量的刺激使得宿主自身的细胞和组织长期处于过量的自身产生的ROS环境中。而过量的自身产生的ROS环境可以导致宿主自身的细胞的凋亡,最终导致宿主死亡。