本發明涉及生物技術領域，公開了青蝦PDHE1基因及其編碼蛋白和應用。青蝦PDHE1基因在青蝦雄性分化過程中具有重要作用，為青蝦雄性分化研究提供理論以及和思路；青蝦PDHE1基因對青蝦雄性系統的發育有正調控作用，參與青蝦雄性雄發育機制，為青蝦雄性分化研究提供理論以及和思路；PDHE1基因能夠用于青蝦全雄群體選育中，在青蝦養殖過程中具有顯著的經濟價值和巨大的應用前景；青蝦PDHE1基因能用于青蝦雄性系統發育調控，延緩雄性系統發育過程，包括精巢和促雄腺，降低種內自交的風險，延緩種質資源退化，提高青蝦群體抗逆能力以及個體大小，在青蝦養殖過程中具有顯著的經濟價值和巨大的應用前景。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，涉及青蝦的發育調控，具體為青蝦PDHE1基因及其編碼蛋白和應用。

背景技術

青蝦，學名日本沼蝦(Macrobrachium nipponense)，俗稱河蝦，隸屬十足目(Decapoda)、長臂蝦科(Palaemonidae)、沼蝦屬(Macrobrachium)，廣泛分布于我國各地水域，生長快、適應性強、養殖經濟效益高，是我國重要的淡水養殖蝦類。據2018年《中國漁業年鑒》記載，全國養殖青蝦年產量超過22萬噸，年產值超過200億元，是目前淡水養殖業中最有發展前途的品種之一。在青蝦養殖過程中存在著顯著的雌雄生長差異現象，即雄性青蝦的生長速度顯著快于雌性青蝦，在收獲季節，雄性青蝦的個體大小為雌性青蝦的2-2.5倍，青蝦全雄群體選育具有顯著的經濟價值以及應用前景。同時，性早熟是青蝦生產過程中的另外一個主要問題，制約著青蝦產業的可持續性發展。雄性青蝦在生產過程中存在著性快熟的現象，精巢在幼蝦變態后25天即可發育成熟，與其他全同胞家系的子代進行交配，近親繁殖導致種質資源衰退，抗逆能力下降，上市蝦個體偏小等問題。因此，全面了解青蝦雄性分化以及發育機制，建立青蝦性別選育以及性腺發育調控技術刻不容緩。

促雄腺是甲殼類動物特有的內分泌腺，其分泌的激素對甲殼類動物雄性分化及雄性特征維持起重要的作用。先前研究結果表明，在雄性羅氏沼蝦中拔除促雄腺，可誘使雄性羅氏沼蝦分化出雌性特征；在雌性羅氏沼蝦中植入促雄腺，可誘使雌性羅氏沼蝦分化出雄性特征。精巢中表達的基因也已證明在甲殼動物雄性分化以及雄性特征維持方面起重要的作用。基于促雄腺和精巢在甲殼類動物雄性分化及發育過程中的重要作用，對促雄腺中表達基因的研究成為近些年來的熱點。環境因素已證明可影響甲殼動物性別相關基因的表達，對甲殼動物性別分化和發育過程起調控作用。現已證明，主要的環境因素包括溫度、光照以及營養物質等。本課題組從青蝦繁殖季節和非繁殖季節促雄腺和精巢轉錄組文庫中篩選得到編碼PDHE1基因的mRNA序列以及蛋白質序列。PDHE1基因的表達在繁殖期和非繁殖期精巢和促雄腺中的表達呈顯著性差異，因此推測該基因可能參與青蝦雄性分化和發育過程。PDHE1基因已證明參與糖異生和三羧酸循環(TCA)過程，為靶組織提供能量支持。丙酮酸脫氫酶復合物(PDHc)在糖酵解途徑中起重要作用。根據細胞的需要，葡萄糖通過糖酵解還原成丙酮酸，PDHc可催化丙酮酸的氧化脫羧反應成為TCA循環所需的乙酰輔酶A。丙酮酸脫氫酶的缺乏導致丙酮酸不能轉化為乙酰輔酶A，而是還原為乳酸，從而影響TCA循環，導致ATP生成減少。TCA循環的異常導致代謝紊亂和組織損傷。因此，PDHc在維持動物正常代謝中起著重要作用。PDHc有三種不同組成的酶，分別是E1、E2和E3。丙酮酸脫氫酶E1(PDHE1)是PDHc的關鍵酶組分，位于PDHc三個組分中的第一個，催化丙酮酸氧化脫羧的限速步驟。PDHE1在小鼠中已證明參與精巢的發育過程。

RNAi(RNA interference,RNAi)是一種廣泛存在于真核生物中的高效的序列特異性基因剔除技術。RNAi是由不同來源和長度的雙鏈RNA(double-stranded RNA,dsRNA)前體所誘發的，可以有效地抑制靶基因RNA的翻譯。近年開始在甲殼動物基因功能研究中使用。

發明內容

有鑒于此，本發明提供青蝦PDHE1基因及其編碼蛋白和應用。闡明了PDHE1基因在青蝦雄性分化及發育過程中的重要作用，為青蝦雄性分化及其發育機制的研究提供理論依據和思路。