黑龍江林蛙和黑斑側(cè)褶蛙抗菌肽的差異及其對種群擴散的潛在影響.pdf

1、擴散是物種擴大棲居范圍、產(chǎn)生分化的主要方式。成功擴散的先決條件是個體能夠在新環(huán)境中得以生存和繁殖。兩柄動物的皮膚缺乏角質(zhì)層等物理屏障，且通透性高，主要依靠體表抗菌肽等化學(xué)屏障來對抗微生物的侵襲，因而擴散到新環(huán)境中將面臨著新的抗原環(huán)境和威脅，那么抗菌肽的組成就可能在擴散中起到重要作用。為了驗證這一推測，本研究以在中國東北部地區(qū)同域分布，而擴散方向相反的黑龍江林蛙（Ranaamurensis）和黑斑側(cè)褶蛙（Pelophylax nigrom

2、aculatus）作為研究對象，通過RT-PCR技術(shù)克隆了其皮膚抗菌肽信號肽和成熟肽部分的eDNA序列。在黑龍江林蛙共得到82條不同的抗菌肽cDNA序列，編碼14個不同家族的抗菌肽，其中8個為新發(fā)現(xiàn)的家族：黑斑側(cè)褶蛙共得到96條不同的抗菌肽cDNA序列，編碼11個不同家族的抗菌肽，其中6個為新發(fā)現(xiàn)的家族，且首次發(fā)現(xiàn)酸性抗菌肽(Nigrocin-3N家族和Nigrocin-4N家族)。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)：黑龍江林蛙的抗菌肽表達譜在理化性質(zhì)

3、、結(jié)構(gòu)上的分歧程度均高出黑斑側(cè)褶蛙，使其抗菌譜的重疊度低于黑斑側(cè)褶蛙，因而某種抗菌肽的突變更容易造成抗菌譜的“漏洞”。黑斑側(cè)褶蛙氨基酸殘基的突變位點一般不發(fā)生在決定抗菌肽電荷數(shù)或極性的氨基酸殘基上，而黑龍江林蛙的突變位點則相反，這使得突變往往導(dǎo)致抗菌肽性質(zhì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生實質(zhì)性改變，加大了抗菌譜的不穩(wěn)定性。黑斑側(cè)褶蛙抗菌肽基因的密碼子使用受到基因的堿基組成和翻譯水平上選擇壓力的影響，而黑龍江林蛙抗菌肽基因的密碼子使用則僅受到該基因翻譯水平選擇

4、壓力的影響。黑斑側(cè)褶蛙中一些種類的抗菌肽具有很大的dN和dS值，表明突變活躍，而黑龍江林蛙dN和dS值均較小。這些結(jié)果表明，黑斑側(cè)褶蛙的抗菌肽系統(tǒng)較為穩(wěn)定，且具有較活躍的突變潛力，提高了種群遷移擴散的潛力，使其能夠向微生物更加復(fù)雜的南方擴散，而黑龍江林蛙抗菌肽系統(tǒng)穩(wěn)定性較低，且突變不活躍，限制了其向南方擴散的潛力，而只能向北方微生物群落相對簡單的地區(qū)擴散。此外，兩種蛙在共同的分布內(nèi)均能生存，說明可以通過不同的抗菌肽體系應(yīng)對相似微生物群落