企鹅珍珠贝足丝分泌生理过程对环境因子的响应及其分子机理

The byssus of winged pearl oyster is different with other bivalves in shape and structure which is often be cut artificially. We want to know the response to different environmental factors in byssal secretion of the winged pearl oyster, by comparing the time of byssal secretion and the time of reattachment, measuring parameters of byssus, and calculating the speed of byssal secretion. First, foot glands transcriptome and proteome of foot and byssus will be constructed for screening adhesive proteins. Second, we will use the expression patterns of these selected genes in the foot glands to analyze the molecular mechanism of different environmental factors affecting the byssal secretion in Pteria penguin. This study will provide useful resources for understanding physiological process of byssal secretion, selecting proper culture area and studying the strategies of adapting changing marine environments in bivalves.

企鹅珍珠贝（Pteria penguin）在养殖过程中，足丝经常会被人为破坏，而企鹅珍珠贝的足丝在形态和结构上与其它贝类存在明显差异，因此本项目期望通过比较不同环境条件下，企鹅珍珠贝足丝分泌和附着的时间、足丝直径、质量和长度、足丝分泌速度等指标，分析不同环境因子对企鹅珍珠贝足丝分泌的影响；构建具足丝企鹅珍珠贝不同足腺的转录组，从不同足腺转录组中筛选出表达量高的基因；从企鹅珍珠贝的足部和足丝不同部位分别提取蛋白质，进行质谱鉴定和氨基酸序列分析，对已知足丝黏附蛋白基因进行筛选，对新足丝黏附蛋白候选基因进行预测。利用这些基因在不同水温、盐度、pH和光照条件下，在企鹅珍珠贝足腺的表达模式，探讨环境因子影响足丝分泌的分子机理。为深入了解企鹅珍珠贝足丝分泌的生理过程，选择适宜企鹅珍珠贝的养殖环境，探讨双壳贝类对海洋环境的适应性夯实理论基础，同时也可以为开发新的生物粘合剂提供资料。

企鹅珍珠贝Pteria penguin需要通过其足部分泌的足丝黏附在水下基底物的表面，营附着生活，足丝附着的生活习性利于其获得生存必须品、降低被捕食的几率、增加基因交流的机会，同时也与贝类的变态和生物矿化等生理功能紧密相关。为深入了解企鹅珍珠贝足丝分泌的生理过程，选择适宜企鹅珍珠贝的养殖环境，本项目通过比较不同温度、盐度、pH和光照环境条件下，企鹅珍珠贝P. penguin足丝分泌根数、首次附着时间、足丝直径、拉力等指标，发现光照几乎可以完全抑制足丝的分泌，盐度可以影响足丝的拉力；克隆了byssal protein 3（BP3）和foot protein 1（FP1）足丝蛋白基因全长，发现不同双壳贝类足丝蛋白不仅具有种属特异性、而且保守性低。开展不同温度下分泌足丝和未分泌足丝企鹅珍珠贝足的转录组、分泌足丝和尚未分泌足丝足部和足丝的蛋白质组学分析，结合企鹅珍珠贝全基因组信息、足的显微结构和足部腺体分泌颗粒的超微结构观察，分析了企鹅珍珠贝足丝分泌的可能过程和潜在的足丝蛋白，发现足丝分泌不仅需要足腹沟处纤毛的参与，很可能还需要actin等基因的参与；同时，足丝蛋白中还有蛋白酶抑制剂、防御蛋白和凝集素等，参与足丝免疫或抗菌防腐等功能的蛋白，如Superoxide dismutase（SOD）。本项目的研究成果可为足丝进化和双壳贝类对环境的适应性等提供前期基础。