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东风螺(Babylonia)隶属软体动物门(Mollusca)、腹足纲(Gastropoda)、新腹足目(Neogastropoda)、东风螺科(Babyloniidae),分布于中国东海、南海以及东南亚、日本和印度洋沿岸,因肉质鲜美、市场接受度高,而且生长速度快、养殖产量大,被认为是本世纪最具开发前景的优质海产腹足类之一。方斑东风螺和泥东风螺是我国常见的东风螺种类,对于其早期发育阶段的形态学以及多种组学进行研究,其结果不仅可以为相关研究提供理论依据,而且可以用于指导生产实践,具有重要的科研和生产指导意义。 本研究采集了海南方斑东风螺、泰国方斑东风螺、海南方斑雌性与泰国方斑雄性杂交种、泰国方斑雌性与海南方斑雄性杂交种以及泥东风螺五种东风螺,利用光学显微镜和电镜对这五种东风螺的精子形态进行研究,并利用主成分分析的方法对这五种东风螺的精子形态差异进行了分析。结果表明,精子的形态差异可以作为区分方斑东风螺和泥东风螺的依据之一。另外,正反杂交种的精子形态基本上与亲本差异不大,但是在细微结构上与母本或者父本更相似。通过五种东风螺的精子形态比较,揭示了种间差异以及父母本与杂交种的差异,研究结果为东风螺的物种鉴别和遗传研究提供了基础资料。 采用Illumina HiSeq测序技术对方斑东风螺面盘幼体中期(MV)、后期(LV)以及稚螺期(YS)的RNA样品进行测序和分析,结果共获得495,795条转录本,424,075条unigene,共有142,593条unigene至少在七大数据库中的一个得到注释。GO富集结果表明,在方斑东风螺的早期发育的三个阶段中,参与各种代谢过程的基因数目最多,说明在这些阶段中各种物质的代谢过程十分旺盛。KEGG富集结果表明,在方斑东风螺的早期发育的三个阶段中,参与核糖体通路、溶酶体通路的基因最多,说明在这些阶段中蛋白质合成以及免疫反应也十分活跃,以满足幼体发育的需求和应对各种病原体的攻击。 利用Q-exactive对方斑东风螺早期发育的面盘幼体中期(ZRZ-Ⅲ)、末期(ZRZ-Ⅴ)和稚螺期(ZRZ-Ⅵ)三个时期进行LC-MS/MS分析,结果中定性到的蛋白质共计5,583个,其中差异表达蛋白质数目为1,419个。由GO功能注释的结果可知,参与代谢过程、细胞过程的蛋白质数量最多,多具有结合、催化活性等分子功能。由KEGG富集的结果可知,参与到核糖体通路、碳代谢通路和溶酶体通路的蛋白质数目最多,说明在方斑东风螺幼体的三个发育时期,蛋白质合成和免疫相关的活动十分旺盛,与转录组的结果十分一致。 采用HILIC UHPLC-Q-TOF MS技术结合数据依赖采集方式对4组不同营养状态下的方斑东风螺幼体进行全谱分析,包括刚孵出带卵黄囊(DX2)、卵黄囊消失开始摄食(DX3)、卵黄囊消失摄食24 h(DX4)以及卵黄囊消失饥饿24 h(DX5)。在获得一级质谱和二级质谱数据后,本研究采用XCMS对数据进行峰提取和代谢物鉴定。主成分分析结果表明,不同营养状态下幼体的代谢谱发生了一定变化,并筛选了显著性差异代谢物以及对其进行聚类分析和KEGG代谢通路分析。结果在正离子模式下共筛选出5,793种差异代谢物,其中有74种有具体描述;在负离子模式下共筛选出5,621种差异代谢物,其中有62种有具体描述。KEGG代谢通路分析结果表明,主要是参与代谢通路、次级代谢物的生物合成、抗生素的生物合成以及氨基酸的生物合成等通路的代谢物发生了显著性差异变化。 以方斑东风螺附着前面盘幼体(实验组E1及对照组C1)、附着后面盘幼体(实验组E2及对照组C2)和开始肉食性的稚螺(实验组E3及对照组C3)为研究对象,利用Q-exactive蛋白质组学技术,分析了海水酸化暴露后东风螺幼体发育不同阶段的响应。通过二维液相色谱串联质谱鉴定共计鉴定到720个蛋白质,245个蛋白质具有相对定量信息。结果表明,E2和C2组相比,总的差异蛋白数目最多为148个,而C1和E1之间差异蛋白质数目为57个,C3和E3差异蛋白质数目为26个。在蛋白质的亚细胞定位结果中,E1上调的差异蛋白主要位于细胞质、核糖体、肌球蛋白复合体、线粒体;E1下调的蛋白主要位于细胞核、核糖体、细胞质中细胞骨架。E2上调的差异蛋白主要位于核糖体、细胞质、线粒体、膜结构、内质网;E2下调的蛋白主要位于细胞质、细胞核、核糖体、细胞质中细胞骨架。E3上调的差异蛋白主要位于线粒体、细胞质;E3下调的蛋白主要位于细胞外间隙、细胞质、细胞核、核糖体。 综合利用转录组、蛋白组和代谢组学手段对于方斑东风螺早期发育的不同时期、不同营养状态、不同pH条件下的生长情况进行研究,在很大程度上弥补了相关数据资源的空缺。本实验通过筛选获得了与方斑东风螺幼体贝壳形成和变态阶段与生长、消化、抗逆、免疫相关的基因和差异表达的蛋白,以及在幼体在不同营养状态下体内差异变化的代谢物,从组学的角度较为全面地对方斑东风螺幼体不同发育阶段以及所处的不同状态下体内的基因表达水平、蛋白表达水平以及代谢物组成进行分析,以期为其他海洋腹足类的相关研究提供参考数据。