[00143908]水产生物免疫学

大黄鱼是我国特有的海水经济鱼种,也是目前我国海水网箱养殖单产数量最大、产量最高的鱼种,被农业部列为我国八大最具优势的出口水产品之一。近年来,大黄鱼养殖病害频发,严重制约了其产业的持续健康发展,使得对其免疫防治的研究迫在眉睫,因此,必须对大黄鱼免疫的分子基础及机制进行全面、深入的了解。我们采用细菌人工染色体（Bacterial artificial chromosome） 与全基因组鸟枪法（Whole-genome shotgun）相结合的策略对大黄鱼全基因组进行了测序,获得了大黄鱼基因组精细图谱。组装的大黄鱼基因组为679 M、contig N50为63.11 kb、scaffold N50 约为1.03 Mb,包含25401个蛋白编码基因。通过比较基因组分析发现,大黄鱼不仅具有发达的先天性免疫系统,还具有相对完整的获得性免疫系统。在此基础上,我们构建了大黄鱼高密度遗传连锁图谱,全面揭示了大黄鱼遗传、免疫的分子基础,为大黄鱼分子遗传育种提供了有价值的基因资源,对于推动大黄鱼产业的持续健康发展具有重要意义。 大黄鱼具有特殊的生理及行为特性,如对环境胁迫敏感,尤其是对低氧和空气暴露等极为敏感,使得其可作为研究环境胁迫应答机制的良好模型。在全基因组序列测定的基础上进一步通过比较基因组分析结合大黄鱼脑组织转录组研究,揭示了神经-内分泌-免疫/代谢新的调控网络在大黄鱼应答低氧胁迫中发挥重要的作用,该调控网络有助于鱼类在低氧条件下避免炎症性脑损伤,并维持能量平衡。空气暴露条件下大黄鱼粘液蛋白质组分析显示,3209种粘液蛋白可能为大黄鱼应对空气暴露胁迫提供了诸如抗氧化、氧运输、免疫防御及渗透压调节等多重保护。这些研究结果揭示了大黄鱼适应环境胁迫的分子遗传机制,为鱼类适应环境胁迫的分子机制提供了新的认识,也为大黄鱼的良种选育奠定了一定的基础。 细菌病是对大黄鱼养殖业危害最为严重的病害,疫苗接种是防治细菌病安全、有效的途径。为了查明细菌疫苗免疫后鱼类主要信号传导途径与其调控机制,揭示鱼类针对细菌疫苗的免疫反应规律及免疫应答过程,我们采用高通量测序技术对三联细菌疫苗接种后不同时间点（0h,24h和72h）的大黄鱼脾组织进行了转录组分析。结果发现,在三联细菌疫苗刺激后,大黄鱼在24小时应答较为强烈,共有2789个基因差异表达,包括1132个上调表达基因和1657个下调表达基因;在72小时共有1511个基因差异表达,其中842个上调表达基因和669个下调表达基因。GO分类显示,在细菌疫苗诱导后显著上调表达的基因包括模式识别受体基因、体液免疫因子基因、组织蛋白酶与蛋白酶抑制剂、补体系统成分、趋化因子及其受体基因、白细胞介素及其受体基因等;三联细菌疫苗接种早期主要激活了大黄鱼先天性免疫反应,而抑制获得性体液免疫过程。KEGG信号通路分析发现在三联细菌疫苗刺激后,大黄鱼补体和凝集级联反应、细胞因子及其受体相互作用及抗原加工与递呈等过程均可能被激活。这些结果表明,三联细菌疫苗在接种早期能够有效地激活大黄鱼先天性免疫反应基因和相关信号通路,增强其免疫防御能力。相关的免疫因子经过进一步的功能鉴定有望作为细菌疫苗的佐剂以增强免疫效果。 为了更好地了解细菌疫苗免疫后抗原呈递细胞的摄取、加工和呈递抗原的过程,本项目开展了大黄鱼半胱氨酸蛋白酶cathepsins及其抑制剂Cystatins 在MHCⅡ类分子相关恒定链（Ii链）加工中的功能研究,以及大黄鱼重要免疫细胞的分离工作。首次证实了组织蛋白酶cathepsin S是可能参与硬骨鱼类MHC II 型相关分子Ii加工的主要蛋白酶,且其对Ii链的加工可受半胱氨酸蛋白酶抑制剂Cystatin调节。此外,利用51 %/34 %的Percoll非连续密度梯度法分离富集得到外周血淋巴细胞,并从中分选得到了大黄鱼CD4+ T细胞,同时也建立了从大黄鱼头肾组织中分离巨噬细胞的方法。 以上研究发表SCI论文收录15篇,获得国家发明专利9项,培养硕士研究生12名,博士研究生2名。