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拟穴青蟹早期发育过程属于典型的变态发育,其幼体变态过程包括从胚胎到溞状幼体、大眼幼体再到仔蟹的过程。变态过程中,其个体形态和生活习性均发生巨大改变,最显著的形态变化是其腹部形态的改变,包括形状变扁、腹肢退化、失去游泳功能、折叠于头胸甲下方等,这种变化与拟穴青蟹底栖生活适应性密切相关。青蟹早期幼体在变态发育过程中存活率极低,这严重制约了青蟹人工养殖发展的步伐,因此对拟穴青蟹早期发育阶段的研究显得尤为必要。个体在变态过程中的形态和生活习性均发生巨大改变,然而,其变态发育的分子机制尚不清楚。为阐明拟穴青蟹幼体变态发育的分子机制,本研究首先通过转录组学手段,对拟穴青蟹早期变态发育阶段的基因及通路进行分析,探究拟穴青蟹早期变态发育阶段的关键生物学变化;然后,通过转录组数据筛选与形态发育相关的基因-Hox基因,分析Hox基因家族基因在拟穴青蟹早期不同发育时期的表达规律,并借助基因组对Hox基因簇进行基因组定位;最后,对在拟穴青蟹早期变态发育过程中形态发育相关的关键差异表达Hox基因SpUbx、SpAntp和SpAbd-A进行功能解析及调控机制研究。主要研究结果如下:1、通过对拟穴青蟹早期发育胚胎期、溞状幼体I期、溞状幼体III期、溞状幼体V期、大眼幼体和仔蟹I期的转录组测序,构建了拟穴青蟹早期变态发育时期的基因表达库,这些基因较多的参与机体催化活性、细胞过程、代谢过程和结合等功能以及嘌呤代谢、溶酶体、内吞作用、吞噬体和RNA转运等代谢通路。在拟穴青蟹幼体中高表达的胰凝乳蛋白酶可能与幼体食性的转变相关,在胚胎期高表达的基因中有较多的核糖体蛋白,钙化表皮蛋白在仔蟹I期中高表达可能与仔蟹表皮硬化相关,视蛋白在溞状幼体V期中高表达说明溞状幼体V期可能是视觉形成关键期,除此之外,还发现一些与消化、免疫、肌肉生长和能量代谢相关的基因也在不同时期中高表达。差异表达基因在各个时期的表达规律揭示了拟穴青蟹早期个体在消化功能、视觉形成和外壳形成等方面的特征变化。2、通过对拟穴青蟹早期变态发育关键的四个时期（胚胎、溞状幼体、大眼幼体和仔蟹）的转录组的比较分析发现,在胚胎期高表达的基因主要富集在核糖体、RNA转运、剪切体等与蛋白的翻译有关的通路和功能模块中,说明胚胎期中转录翻译过程较强;在溞状幼体I期上调的基因显著性的富集在无机离子转运和代谢、电压门控钙通道复合物、电压门控钠通道复合物和溶质:钠同工酶活性等与离子交换和渗透压调节相关的通路和功能模块中,同时视觉发育相关的通路--光传导也被显著富集,说明拟穴青蟹胚胎期到溞状幼体I期变态发育的过程中发生的主要变化体现在渗透压调节、视觉发育和消化功能等方面。在溞状幼体到大眼幼体及大眼幼体到仔蟹I期的发育过程中,在大眼幼体上调的基因显著富集的通路ECM受体相互作用和血管平滑肌收缩主要与肌肉生成相关,这可能与大眼幼体运动功能的加强有关。此外,还有一些与消化代谢和视觉相关的通路被显著富集。而在仔蟹中上调表达的基因主要编码钙化表皮蛋白和表皮原蛋白等,仔蟹时期表皮钙化的加强也是对底栖生活的一种适应。3、重点分析了与形态发育密切相关的Hox基因在拟穴青蟹早期不同发育时期的表达特征。从转录组数据中共筛选到122条与Homeobox相关的基因,其中有51个在拟穴青蟹早期发育过程中差异表达,包括5个簇状Hox基因Dfd、ftz、Antp、Ubx和Abd-A和一些非簇状Hox基因aristaless、cut-like、empty spiracles、engrailed、even-skipped、prospero和six1-like等,并且表达模式主要分为四类:Dfd、ftz、aristaless、empty spiracles和engrailed在胚胎期高表达,随后表达开始下降,这类基因占大多数;Antp和six1-like在胚胎期高表达,溞状幼体I期和III期表达开始下降,到溞状幼体V期又上升,大眼幼体和仔蟹I期开始表达降低;Ubx和Abd-A基因在溞状幼体V期显著高表达,其它时期无太大浮动。这些表达模式可能说明Hox基因参与了拟穴青蟹胚胎时期和幼体的形态发育。研究发现,拟穴青蟹簇状Hox基因在基因组上的位置与其它节肢动物一样是共线性的。4、Hox基因Ubx、Antp和Abd-A基因在幼体变态过程中的表达水平发生显著改变,暗示其可能参与了变态的调控。通过基因克隆、荧光定量和原位杂交等技术对Ubx、Antp和Abd-A基因的功能进行了初步研究。结果表明,SpUbx、SpAntp和SpAbd-A的c DNA全长分别为1,401 bp、1,402 bp和1,282 bp,分别编码315、236和180个氨基酸。在这三个基因的蛋白结构中,无规卷曲均占到大多数,预测这三个基因编码的蛋白均无跨膜结构域和信号肽切割位点。SpUbx和SpAntp基因在雌蟹和雄蟹的神经节、肠道、鳃和肌肉中高表达,SpAbd-A在肠道中的表达显著高于其它组织。在早期发育过程中,SpUbx、SpAntp和SpAbd-A的表达模式比较相近,在溞状幼体III期和V期的表达均较高。此外,在溞状幼体III期到V期的腹部,SpUbx和SpAntp显著低表达,SpAbd-A高表达,原位杂交结果显示三者在溞状幼体中的表达位置也主要位于胸腹部,而拟穴青蟹溞状幼体III期到V期主要处于胸腹部发育的关键阶段,由此推测,SpUbx、SpAntp和SpAbdA可能参与拟穴青蟹早期个体胸腹部发育过程。SpUbx和SpAntp在m RNA水平和蛋白水平的表达具有一致性,通过染色质免疫共沉淀技术发现UBX蛋白能与SpAntp启动子共同沉淀下来,说明Ubx可能通过结合SpAntp启动子区域来调节SpAntp基因在拟穴青蟹中的表达。综上所述,本研究构建了拟穴青蟹早期变态发育阶段的基因表达库。对变态发育关键阶段的差异表达基因进行了剖析。对与形态发育相关的Hox基因家族基因在早期不同发育时期的表达特征进行了研究,结合基因组定位,发现了Hox基因簇的共线性关系。筛选到在拟穴青蟹早期变态发育时期差异表达的Hox基因SpUbx、SpAntp和SpAbd-A基因,通过对这三个基因的克隆和表达特性分析,推测这三个基因参与拟穴青蟹早期个体胸腹部的发育,通过染色质免疫共沉淀技术发现Ubx通过结合SpAntp启动子区域来调节SpAntp基因在拟穴青蟹中的表达。本研究初步探究了拟穴青蟹幼体变态发育的调控机理,深入揭示拟穴青蟹变态发育机制和节肢动物Hox基因系统进化提供理论依据,对于促进苗种繁育工作的开展亦具有重要的现实和理论意义。