棘皮動(dòng)物結(jié)合素研究進(jìn)展

尚勝男，李開(kāi)全，柳林，林凱，湛垚垚，常亞青

(大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116023)

體外受精是絕大多數(shù)海洋動(dòng)物的繁殖方式，在開(kāi)放水體中，同種配子間的精準(zhǔn)識(shí)別是體外受精成功的關(guān)鍵，也是保障海洋生物物種獨(dú)立性和穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。大量研究顯示，配子識(shí)別蛋白是海洋生物體外受精過(guò)程中保證同種配子準(zhǔn)確識(shí)別并快速融合的決定性因子之一，也是同種海洋生物不同群體間形成生殖隔離的必需條件[1]。大量研究顯示，精子細(xì)胞溶素 (lysin)和精子結(jié)合素 (bindin)是海洋生物配子識(shí)別蛋白的兩個(gè)重要種類。有研究顯示，在貝類配子識(shí)別蛋白研究方面，在進(jìn)化研究尺度內(nèi)，鮑Abalone的lysin蛋白的氨基酸在快速替換過(guò)程中存在較大的適應(yīng)值，符合達(dá)爾文的正向選擇規(guī)律，也正是這種配子識(shí)別蛋白的快速分化促進(jìn)了鮑不同種間生殖隔離分子屏障的形成，從而確保了鮑的種類多樣性的穩(wěn)定[2]。通過(guò)對(duì)巨牡蠣屬Crassostrea種類的長(zhǎng)牡蠣Crassostrea gigas、熊本牡蠣Crassostrea sikamea和葡萄牙牡蠣Crassostrea angulata bindin蛋白基因的研究發(fā)現(xiàn)，巨牡蠣屬種類bindin蛋白無(wú)論在分子大小還是在序列結(jié)構(gòu)上，均存在比較明顯的種內(nèi)多樣性，此外，在正向選擇壓力下，牡蠣bindin蛋白可通過(guò)快速替換、可變剪切等以適應(yīng)其相對(duì)應(yīng)的卵子表面受體的變化，從而達(dá)到二者的協(xié)同進(jìn)化，保障牡蠣配子的種間生殖隔離和種內(nèi)配子兼容性[3]。

棘皮動(dòng)物Echinodermata屬于后口動(dòng)物Deuterostomia，在進(jìn)化上屬于無(wú)脊椎動(dòng)物的高等類別，其中，海膽綱Echinoidea的部分種類作為發(fā)育生物學(xué)和繁殖生物學(xué)的模式生物已經(jīng)有近百年的歷史。與貝類等其他海洋生物相比，棘皮動(dòng)物配子識(shí)別蛋白的研究起步較早。在20世紀(jì)初期，Lillie[4]就發(fā)現(xiàn)，海膽綱動(dòng)物的精子能夠凝集在同種卵子的表面，繼而誘發(fā)頂體反應(yīng)；Vacquier等[5]發(fā)現(xiàn)，海膽精子中含有一種特殊的凝集素樣不溶性顆粒蛋白，因其可以特異性地識(shí)別相對(duì)應(yīng)卵子表面的糖蛋白受體，促進(jìn)精-卵的識(shí)別和融合，故被稱為結(jié)合素(bindin)。目前，關(guān)于棘皮動(dòng)物配子識(shí)別蛋白的研究主要集中于bindin蛋白基因的分子結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)功能、適應(yīng)性進(jìn)化特點(diǎn)等方面。

1 棘皮動(dòng)物bindin的序列特征

關(guān)于棘皮動(dòng)物bindin分子結(jié)構(gòu)和序列特征的研究最早始于20世紀(jì)80年代。1986年，Gao等[6]利用cDNA文庫(kù)構(gòu)建、基因組印記雜交 (Genome Blot Hybridization)、體內(nèi)翻譯 (in vitro translation)和免疫沉淀反應(yīng) (immunoprecipitation)、RNA印記雜交 (RNA Blot Hybridizations)等技術(shù)，從紫球海膽Strongylocentrotus purpuratus中首次獲得了紫球海膽bindin(Spbindin，NCBI登錄號(hào)：M14487.1)基因的全長(zhǎng)cDNA序列，結(jié)果顯示，紫球海膽bindin基因的cDNA序列全長(zhǎng)為1873 bp，其中，包含一個(gè)1446 bp的開(kāi)放閱讀框，一個(gè)141 bp的5′端非編碼區(qū)和一個(gè)286 bp的3′端非編碼區(qū)，經(jīng)生物信息學(xué)分析，該序列編碼成熟的bindin蛋白 (含有236個(gè)氨基酸)，其N端起始于Spbindin基因mRNA編碼多肽的第245個(gè)氨基酸。通過(guò)這一研究成果，第一次對(duì)海膽綱動(dòng)物bindin基因的序列信息和特征有了初步的了解。隨后，大量關(guān)于棘皮動(dòng)物bindin的分子克隆和生物信息學(xué)分析等研究工作相繼開(kāi)展。迄今為止，據(jù)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù) (https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/)顯示，已經(jīng)登錄的棘皮動(dòng)物bindin基因序列共有2266條，其中，完整序列5條，部分序列2261條，所涉及種類主要來(lái)自于海膽綱和海星綱。

通過(guò)比較NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)登錄的5條完整的棘皮動(dòng)物bindin基因序列可以發(fā)現(xiàn)，不同棘皮動(dòng)物的bindin基因序列全長(zhǎng)以及編碼的相應(yīng)蛋白長(zhǎng)度存在較大差異 (表1)。在海膽綱Echinoidea動(dòng)物中，海膽 Lytechinus variegatus的 bindin基因序列(Lvbindin，NCBI登錄號(hào)：M59489.1)最長(zhǎng)，為2584 bp，該基因包含一個(gè)162 bp的5′端非編碼區(qū)和一個(gè)1033 bp的3′端非編碼區(qū)，其開(kāi)放閱讀框?yàn)?389 bp，編碼一個(gè)含有462個(gè)氨基酸的多肽，其中，信號(hào)肽序列由19個(gè)氨基酸組成。海膽Strongylocentrotus franciscanus和Echinometra lucunter的bindin基因序列 (Sfbindin， NCBI登錄號(hào)：M59490.1； Elbindin，NCBI登錄號(hào)： AY452683.1)全長(zhǎng)分別為2307 bp和1944 bp，開(kāi)放閱讀框?yàn)?458 bp和1620 bp，二者均含有一個(gè)20個(gè)氨基酸的信號(hào)肽序列，分別編碼485和539個(gè)氨基酸的多肽，這兩種海膽bindin基因的5′端非編碼區(qū)分別是4種海膽中最長(zhǎng)和最短的，分別為193 bp和75 bp；3′端非編碼區(qū)分別為656 bp和249 bp。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，Elbindin基因的開(kāi)放閱讀框最長(zhǎng)編碼氨基酸數(shù)目最多。值得注意的是，雖然海膽S.purpuratus的bindin基因序列全長(zhǎng)只有1873 bp，是現(xiàn)有海膽bindin基因cDNA全長(zhǎng)序列中最短的，但是，其開(kāi)放閱讀框所含的核苷酸數(shù)目卻大于海膽L.variegatus和E.lucunter， 為1446 bp， 編碼481個(gè)氨基酸，具有一個(gè)包含20個(gè)氨基酸的信號(hào)肽序列。以上結(jié)果提示，與牡蠣種類相似，海膽綱動(dòng)物bindin基因的DNA和蛋白序列存在較大的種內(nèi)差異。

在海星綱Asteroidea動(dòng)物中，已經(jīng)獲得全長(zhǎng)bindin基因序列的僅海星 Patiria miniata一種(Pmbindin，NCBI登錄號(hào)：FJ439659.1)。海星P.miniata的bindin基因cDNA序列全長(zhǎng)為3819 bp，包含一個(gè)3075 bp的開(kāi)放閱讀框，編碼含有1024個(gè)氨基酸的多肽，其信號(hào)肽序列由23個(gè)氨基酸組成，Pmbindin的3′端非編碼區(qū)為744 bp，不具有5′端非編碼區(qū)。與海膽綱的4個(gè)種類相比，海星P.miniata具有較長(zhǎng)的序列全長(zhǎng)和開(kāi)放閱讀框，編碼的氨基酸序列遠(yuǎn)大于海膽綱的4種動(dòng)物，通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，只有海星P.miniata不具有5′端非編碼區(qū)，即開(kāi)放閱讀框起始于bindin mRNA的第一位核苷酸，其信號(hào)肽序列也與海膽綱物種具有明顯差異，這一結(jié)果可從一定程度上證實(shí)了棘皮動(dòng)物bindin基因序列的種間變異性特征。

表1 部分棘皮動(dòng)物bindin基因及蛋白序列Tab.1 Sequence characterization of bindin gene in some echinoderm species

關(guān)于bindin蛋白的早期研究證實(shí)，棘皮動(dòng)物bindin蛋白最初是以一種保守的前體蛋白原 (prepropeptide)形式存在，該前體蛋白原包含有一個(gè)成對(duì)堿性氨基酸蛋白酶 (furin)型的剪切位點(diǎn)、一個(gè)含有55～60個(gè)氨基酸的高度保守核心區(qū)以及兩個(gè)位于核心區(qū)兩側(cè)的高度可變重復(fù)區(qū)[7-8]。通過(guò)對(duì)不同種類棘皮動(dòng)物bindin蛋白序列比較發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是海星綱動(dòng)物還是海膽綱動(dòng)物的bindin蛋白序列中，均存在大小不同的保守bindin結(jié)構(gòu)域，且該結(jié)構(gòu)域大都位于蛋白序列的后段 (圖1)，與海膽綱動(dòng)物不同的是，海星P.miniata的蛋白序列中還包含兩個(gè)核糖核酸酶E(ribonuclease E)結(jié)構(gòu)域。研究顯示，不同種類棘皮動(dòng)物的bindin前體蛋白原經(jīng)翻譯后加工，可形成長(zhǎng)度不一的成熟bindin蛋白，成熟的海膽bindin蛋白長(zhǎng)度范圍一般在193～418個(gè)氨基酸之間，是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量約為30 500的糖蛋白[9]。bindin蛋白多序列比對(duì)結(jié)果顯示，bindin蛋白氨基酸序列在海膽綱動(dòng)物中相似性較高，海星綱動(dòng)物則與之相差較大 (圖2)。通過(guò)對(duì)bindin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的比較發(fā)現(xiàn)，其大部分卷曲、螺旋等結(jié)構(gòu)位點(diǎn)較為一致，但不同種間仍存在差異(圖3)。海膽S.purpuratus的bindin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)中含有19個(gè)卷曲、5個(gè)折疊和13個(gè)螺旋。同為Strongylocentrotus屬的海膽 S.franciscanus的 bindin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)與之相比，則多1個(gè)折疊結(jié)構(gòu)和2個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)。海膽L.variegatus的bindin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)由18個(gè)卷曲、3個(gè)折疊和14個(gè)螺旋組成。海膽E.lucunter的bindin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)則由21個(gè)卷曲、4個(gè)折疊和17個(gè)螺旋構(gòu)成。而海星P.miniata的bindin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)包含的卷曲、折疊和螺旋數(shù)目分別為17個(gè)、4個(gè)和14個(gè)。

2 棘皮動(dòng)物bindin蛋白的生物學(xué)功能

早在1977年，Glabe等[10]就已發(fā)現(xiàn)，純化后的bindin蛋白可以與同種的卵細(xì)胞特異性識(shí)別并結(jié)合，具有幫助精子黏附于卵子上的作用。研究顯示，bindin蛋白是一種不溶性的凝集素樣顆粒物質(zhì)，特異性地分布于棘皮動(dòng)物精子的頂體中。利用過(guò)氧化物酶偶聯(lián)抗體的方法對(duì)海膽bindin蛋白在頂體反應(yīng)前后的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑進(jìn)行定位分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海膽卵子膠膜上的海藻硫酸鹽激發(fā)精子的頂體反應(yīng)后，成熟的bindin蛋白顆粒便從頂體囊泡中釋放至精子頂端的膜表面，與卵子表面相對(duì)應(yīng)的糖蛋白受體發(fā)生相互作用，即配子的相互識(shí)別，從而使精子最終能夠凝集在同種類卵子的卵黃膜上[11]。大量實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，bindin蛋白在配子識(shí)別過(guò)程中具有物種特異性，即bindin蛋白與卵子的黏附具有物種特異性，一種bindin蛋白只有被同種卵子有效識(shí)別，才能進(jìn)一步完成受精作用[10，12-13]。1998年，Ulrich等[13-14]在研究中發(fā)現(xiàn)，在海膽成熟bindin蛋白的核心保守區(qū)存在一個(gè)由18個(gè)氨基酸組成的多肽。2004年，Afonin等[15]研究發(fā)現(xiàn)，該多肽可形成一個(gè) “螺旋-斷裂-螺旋 (helix-break-helix)”的超二級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)兩端的α螺旋具有不同的疏水性，其中，疏水性較強(qiáng)一端的α螺旋可插入脂質(zhì)雙分子層，進(jìn)而破壞磷脂細(xì)胞膜，而另一端的α螺旋則仍留在磷脂膜表面替代磷脂頭部的水分子。綜上，“B18區(qū)”(氨基酸序列為：LGLLLRHLRHHSNLLANI)多肽的作用主要是便于磷脂質(zhì)膜的聚集和融合。

上述研究結(jié)果表明，不僅提示bindin蛋白可能在棘皮動(dòng)物受精過(guò)程中兼具配子識(shí)別和配子融合兩種作用[4]，同時(shí)，也在一定程度上解釋了，為什么在自然環(huán)境下，雖然有些異源的配子可以 “僥幸”識(shí)別，甚至能夠誘導(dǎo)頂體反應(yīng)的發(fā)生，但是，隨后的配子融合卻不能正常進(jìn)行，即bindin的種屬特異性與配子識(shí)別和配子融合密切相關(guān)，也是種群多樣性產(chǎn)生和維持種群生殖隔離穩(wěn)定性的重要原因[3，11]。最新的研究顯示，位于夏威夷卡內(nèi)奧赫灣沿岸的兩種近緣夏威夷海膽Echinometra mathaei和E.oblonga之間存在比較嚴(yán)重的生殖隔離現(xiàn)象，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這兩種海膽雖然在線粒體基因和核基因上幾乎沒(méi)有差異，即呈現(xiàn)近緣效應(yīng)，但是，這兩種親緣關(guān)系很近的海膽在bindin基因序列上卻存在很大差異，導(dǎo)致其編碼的bindin蛋白在蛋白序列和空間結(jié)構(gòu)上存在較大差異，最終導(dǎo)致近緣精卵之間不能有效識(shí)別，進(jìn)而產(chǎn)生合子前生殖隔離，但其具體的分子機(jī)制仍有待深入研究[16]。

3 棘皮動(dòng)物bindin的進(jìn)化特點(diǎn)

一般說(shuō)來(lái)，某一基因的進(jìn)化速率與其生物功能的重要性密切相關(guān)，即越具有重要功能的基因其進(jìn)化速率相對(duì)越慢[17]，然而，大量研究表明，在海洋生物配子識(shí)別以及精卵融合過(guò)程中發(fā)揮重要作用的配子識(shí)別蛋白卻經(jīng)歷著相對(duì)快速的適應(yīng)性進(jìn)化，因此，研究配子識(shí)別蛋白的進(jìn)化規(guī)律以及進(jìn)化機(jī)制，已成為海洋生物繁殖生物學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。

通過(guò)序列挖掘技術(shù)，收集NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中現(xiàn)有的部分棘皮動(dòng)物已知的bindin基因序列信息 (表2)

并利用鄰接法 (neighbor-joining，NJ)構(gòu)建基于bindin基因核苷酸序列的分子系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù) (圖4)，經(jīng)聚類分析發(fā)現(xiàn)，Paracentrotus屬兩種海膽聚為一支，Strongylocentrotus屬兩種海膽聚為一支，并與其他種海膽最終聚為一支。所有海星最終也聚為一支，且分別同屬 Pisaster、Cryptasterina、Parvulastra、Patiria屬的物種均分別聚為一支。這一結(jié)果表明，bindin基因在海膽綱和海星綱動(dòng)物的種內(nèi)和

種間均存在明顯的分化，其進(jìn)化規(guī)律以及具體的進(jìn)化機(jī)制可能具有種屬特異性，這一結(jié)果也在一定程度上支持了Wu等[18]提出的 “bindin的分化可代表生殖隔離和物種形成的歷史過(guò)程”這一假設(shè)。

圖1 部分棘皮動(dòng)物bindin核苷酸及其推導(dǎo)氨基酸序列的比較Fig.1 Nucleotide and deduced amino acid sequences of bindin in some echinoderm species

圖2 部分棘皮動(dòng)物bindin蛋白多序列比對(duì)Fig.2 Multiple sequence alignment of deduced amino acid sequences from some echinoderm species

圖3 部分棘皮動(dòng)物bindin蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)比較Fig.3 Secondary structure prediction of bindin proteins from some echinoderm species

有研究表明，棘皮動(dòng)物bindin基因的起源至少可追溯到二億五千萬(wàn)年前[19]，石筆海膽Heterocentrotus mamillatus與海膽綱其他種類出現(xiàn)分離的時(shí)期。研究顯示，在二億五千萬(wàn)年的進(jìn)化歷程中，棘皮動(dòng)物bindin蛋白保守的核心區(qū)一段氨基酸序列為L(zhǎng)GLLLRHLRHHSNLLANI的區(qū)域呈現(xiàn)出了高度的進(jìn)化保守性，被稱為 “B18區(qū)”，該區(qū)域的生物功能現(xiàn)已被證實(shí)與配子識(shí)別后的膜融合密切相關(guān)[15]。通過(guò)比較現(xiàn)存的海膽綱動(dòng)物bindin蛋白 “B18區(qū)”氨基酸組成發(fā)現(xiàn)，不同種類海膽綱生物 “B18區(qū)”氨基酸組成完全一致。與保守的bindin蛋白 “B18區(qū)”不同，位于bindin核心區(qū)兩側(cè)的重復(fù)區(qū)，在進(jìn)化上呈現(xiàn)比較快速的替換趨勢(shì)。目前，已有研究證實(shí)，驅(qū)動(dòng)棘皮動(dòng)物bindin核酸序列多態(tài)性的形成以及bindin蛋白進(jìn)化的動(dòng)力是達(dá)爾文的正向選擇[20-21]。基于海膽bindin蛋白編碼區(qū) (不包含內(nèi)含子)的研究顯示，驅(qū)動(dòng)不同種類海膽bindin蛋白快速進(jìn)化的機(jī)制可涉及4個(gè)主要方面：增強(qiáng)效應(yīng)(reinforcement)，即增強(qiáng)前合子隔離的選擇效應(yīng)，用以防止異種受精和避免劣質(zhì)雜交種產(chǎn)生；細(xì)胞層次的性別選擇 (sexual selection)，即繁殖性狀(reproductive traits)的進(jìn)化，包括 “隱秘的雌性選擇 (cryptic female choice)”；兩性沖突 (sexual conflict)，即精子競(jìng)爭(zhēng) (sperm competition)的平衡和防止多精入卵 (egg polyspermy)的發(fā)生；免疫防御 (immunological defense)，即拮抗協(xié)同進(jìn)化(antagonistic coevolution with pathogens)[21]。最新的研究顯示，除了遺傳因素外，海膽bindin基因的進(jìn)化還可能受到地理環(huán)境和空間密度高低對(duì)特定配偶的影響。值得注意的是，Hart等[22]的研究顯示，與其他種類的海膽相比，海膽Heliocidaris的bindin基因在進(jìn)化上呈現(xiàn)一種相對(duì)較低的速率，這一結(jié)果與魚(yú)類的性別分化機(jī)制有一定相似之處[23]。但是，關(guān)于棘皮動(dòng)物不同種類之間以及種間bindin分子特異性進(jìn)化的具體機(jī)制至今仍不是十分明確。

Patino等[7]運(yùn)用來(lái)自13個(gè)物種的DNA和RNA序列數(shù)據(jù)研究海星的性選擇是否會(huì)影響bindin的進(jìn)化。這一研究不僅證實(shí)了bindin在海星中也有分布，而且表明了bindin蛋白是海星性選擇中的關(guān)鍵蛋白。交配系統(tǒng)的差異會(huì)導(dǎo)致bindin在分子進(jìn)化過(guò)程中部分變異。bindin在不同物種之間具有多樣性，其多樣性程度幾乎令人難以置信，但是仍存在一個(gè)明顯的規(guī)律：在雌雄同體中的多樣性少于雌雄異體的物種。這一差異表明，bindin的進(jìn)化是由性選擇，特別是繁殖成功的精子競(jìng)爭(zhēng)或者其他差異所驅(qū)使的。對(duì)于bindin多樣性的性選擇來(lái)源，可能包括不同bindin基因型雄性之間的精子競(jìng)爭(zhēng)，精卵接觸最佳比率下 (雄性高雌性低)雌雄之間的性沖突以及致死性多精入卵的配子消耗 (雄性低雌性高)。實(shí)驗(yàn)室中的受精研究以及在雌雄中分別表達(dá)基因的比較，揭示了雄性基因型、雌雄基因型以及受精率之間功能上和遺傳上的聯(lián)系。這些結(jié)果表明，性選擇有利于特定的等位基因或基因型組合，并且能夠?qū)е耣indin與其卵子受體的共同進(jìn)化[24-28]。有研究分析了13種不同海星的精子頂體bindin基因的編碼序列和重復(fù)域的變化，結(jié)果表明，單個(gè)氨基酸差異與重復(fù)的差異可能影響精卵結(jié)合以及生殖兼容性[12]。

表2 系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中bindin基因序列信息Tab.2 Bindin nucleotide sequences used for phylogenetic analysis

圖4 部分棘皮動(dòng)物bindin基因核苷酸序列的聚類分析Fig.4 Phylogenetic analysis of bindin nucleotide sequences of some echinoderm species

2014年，Popovic等[29]比較分析了海星綱Pisaster屬3種不同海星 (Pisaster ochraceus、Pisaster brevispinus和Pisaster giganteus)的bindin基因種內(nèi)和種間的分子進(jìn)化規(guī)律及趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)3種海星的bindin基因中3個(gè)外顯子、3個(gè)蛋白結(jié)構(gòu)域 (包括一個(gè)富含半胱氨酸的50個(gè)氨基酸組成的bindin前體蛋白區(qū)域、一個(gè)中心重復(fù)區(qū)域以及一個(gè)由30個(gè)氨基酸組成的保守功能核心區(qū))的比較分析發(fā)現(xiàn)，Pisaster屬3種不同海星的bindin基因的結(jié)構(gòu)具有高度相似性。多序列比對(duì)結(jié)果顯示，Pisaster屬3種海星的bindin基因與目前已經(jīng)獲得序列信息的其他種屬海星的bindin基因在結(jié)構(gòu)上具有一定的相似性，但是，在位于bindin前體蛋白區(qū)域和保守功能核心區(qū)之間的中心重復(fù)區(qū)域Pisaster屬的3種海星卻存在較大差異。

上述結(jié)果與牡蠣種類 bindin基因的進(jìn)化特征具有一定相似之處，Wu等[18]在研究牡蠣 Crassostrea angulata bindin基因 (Cabindin)的進(jìn)化特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，位于Cabindin蛋白F-lectin重復(fù)區(qū)發(fā)現(xiàn)了11個(gè)正向選擇位點(diǎn)，這些正向選擇位點(diǎn)都位于F-lectin的表面，并且圍繞在組氨酸37(H37)、精氨酸64(R64)和精氨酸70(R70)3個(gè)重要的識(shí)別氨基酸周圍。

4 展望

棘皮動(dòng)物不僅是胚胎發(fā)育生物學(xué)和繁殖生物學(xué)的重要模式種類，其中海膽綱、海參綱的部分品種還具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是重要的海洋漁業(yè)資源和養(yǎng)殖對(duì)象。近年來(lái)，隨著海洋環(huán)境的不斷惡化，海洋棘皮類生物資源量逐年減少，經(jīng)濟(jì)棘皮動(dòng)物的種質(zhì)衰退現(xiàn)象日益加劇，如何有效保護(hù)棘皮動(dòng)物的種群多樣性以及提高經(jīng)濟(jì)棘皮動(dòng)物的種質(zhì)質(zhì)量、改良養(yǎng)殖品種，已經(jīng)成為海洋生物學(xué)和水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)研究的熱點(diǎn)。bindin基因作為與棘皮動(dòng)物種群生殖分離(配子識(shí)別)以及性別選擇高度相關(guān)的重要基因，不僅可以作為種群特異性標(biāo)志物來(lái)深入研究棘皮動(dòng)物生物多樣性的產(chǎn)生和變化規(guī)律，還可以有助于認(rèn)識(shí)和了解棘皮動(dòng)物種間雜交屏障產(chǎn)生的分子機(jī)制。因此，通過(guò)不斷豐富棘皮動(dòng)物bindin基因的結(jié)構(gòu)信息，深入研究棘皮動(dòng)物bindin蛋白的進(jìn)化規(guī)律及機(jī)制，掌握bindin蛋白及其相應(yīng)卵膜受體的協(xié)同進(jìn)化規(guī)律，可制定有效的棘皮動(dòng)物多樣性保護(hù)措施，還可打破生殖隔離的分子屏障，利用種間雜交優(yōu)勢(shì)繁育出性狀更優(yōu)的經(jīng)濟(jì)棘皮動(dòng)物新品種。

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