Piwi基因参与两性卤虫(Artemia franciscana)的生殖调控研究

摘要

Piwi (P-element induced wimpy testis)基因编码Piwi蛋白,在生殖干细胞的自我更新、减数分裂过程、RNA沉默和转录调控中起重要作用.为探究Piwi基因参与两性卤虫生殖发育的作用,从两性卤虫Artemia franciscana转录组中筛选获得Piwi基因开放阅读框,进行序列分析和结构域预测等生物信息学分析,采用qPCR技术研究该基因在A.franciscana生殖腺发育不同时期表达特征,并利用RNAi显微注射技术探究其功能.生物信息学分析表明,A.franciscana Piwi基因的开放阅读框长2619 bp,编码872个氨基酸;Piwi基因编码的蛋白分子量为98.11 kDa,等电点为9.50,为碱性亲水性蛋白,无信号肽和跨膜结构;存在Piwi和PAZ结构域及ArgoL1结构域,二级结构以α-螺旋为主,三级结构与之对应;系统进化树显示A.franciscana与蚤状溞和大型溞的Piwi序列相似性最高.qPCR结果表明,Piwi基因在卵巢的卵黄发生晚期和晚期胚胎表达量最高,显著高于卵黄发生早期和早期胚胎(P＜0.01);Piwi基因在精巢的未成熟期表达量最高,显著高于成熟早期、成熟中期和成熟晚期(P＜0.01).RNAi结果显示,该方法能显著降低Piwi基因的表达水平(P＜0.01),并导致A.franciscana所产后代均为休眠卵,说明Piwi基因不但在A.franciscana生殖发育调控起重要作用,而且可能在其繁殖方式决定过程中起关键作用.研究结果为两性卤虫Piwi/piRNA功能和分子机制调控的研究提供了基础信息,将有助于揭示Piwi基因参与调控两性卤虫生殖发育机制.