双锯鱼(Amphiprion)胚胎不同发育阶段和成鱼不同组织中内参基因的筛选及应用

双锯鱼(Amphiprion)亦称为海葵鱼,又称为小丑鱼,是一类经济价值较高的海水观赏鱼。目前国内在双锯鱼的胚胎发育、人工饲养以及形态学观察等方面已经取得了有效成果,但在分子生物学水平上对其基因表达的研究较少。为了筛选出适用于双锯鱼胚胎不同发育阶段以及成鱼组织的内参基因,分析酪氨酸酶(TYR)基因的表达情况,以眼斑双锯鱼(A.ocellaris)和白条双锯鱼(A.frenatus)为材料,利用实时定量聚合酶链式反应(qPCR)对18SrRNA、GAPDH(甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因)、Ef-1α(转录延伸因子基因)和β-actin(β-肌动蛋白基因)这4个候选内参基因的表达水平进行检测,同时通过geNorm和Norm Finder软件对其稳定性进行评估,最后以合适的内参基因作为参考,研究TYR mRNA的表达水平。结果表明,在双锯鱼胚胎的不同发育阶段,18S和β-actin的表达量相对于其他基因较为稳定;在双锯鱼的不同组织中,稳定性依次为18S>β-actin>Ef-1α>GAPDH。以18S作为内参基因时分析发现TYR基因的表达在双锯鱼胚胎发育过程中呈先上升后下降的趋势,在体节期表达量最高;在双锯鱼各组织中均有表达,且在眼、尾和红皮中表达量最高。     

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)幼鱼生长性状和底色的表型和遗传参数估计

半滑舌鳎是重要的经济鱼类,已经被广泛推广养殖,致力于养殖方面的研究开展了很多工作,但是对半滑舌鳎生长性状进行准确遗传评估的研究还未见报道。为了对生长性状进行准确的遗传参数估计,本次研究以80个半滑舌鳎家系为研究对象,对半滑舌鳎早期生长性状（包括个体全长、体宽和体质量）进行分析。另外还将鱼体底面纯白与否（命名为底面颜色）作为一个性状进行研究。结果表明,四个性状都属于中等遗传力（全长为0.210、体宽为0.259、体质量为0.268、底面颜色为0.362）。三个生长性状之间具有很高的遗传相关性（0.913-0.959）,表明如果三个性状进行间接选择的话,将会取得较好效果。底面颜色性状与三个生长性状均为正遗传相关,相关系数在0.241-0.353之间,由此可知,对底面颜色进行选择时,可以加强生长性状的选择效果。通过家系育种值排序,初步筛选出了生长性状优良遗传背景丰富的16个全同胞家系,将作为亲鱼繁殖后代。本研究为半滑舌鳎优良品种的成功培育提供了重要基础资料。     

眼斑双锯鱼(Amphiprion ocellaris)发育中体色花纹时序发生的色素细胞变化和控制基因表达的分析I.胚胎时期

眼斑双锯鱼(Amphiprion ocellaris)属于鲈形目、雀鲷科、双锯鱼属, 是热带珊瑚礁观赏鱼类的首选品种。不同体色和花纹与色素细胞相关基因的表达直接相关, 在其胚胎发育的过程中, 色素细胞的形态和数量一直在变化, 但不同发育时期各种色素细胞的动态变化及其控制基因表达情况等仍需明确研究。记录了眼斑双锯鱼胚胎时期色素细胞变化较为明显的6个发育时期, 观察了不同时期的体色及色素细胞的变化特点, 并利用荧光定量PCR检测了各发育时期的10个体色控制基因的表达情况。结果显示: 在胚胎发育阶段, 整个胚胎的颜色从橙黄逐渐转变为暗红、黑红、黑色到最终透明, 观察到卵黄囊表面幼体黑色素细胞到成体黑色素细胞的转变过程, 鱼体表面在翻转期出现成体黑色素细胞、在器官形成期出现红色素细胞, 眼睛及腹部在孵化期出现虹彩色素细胞。结合荧光定量PCR结果分析发现: 卵黄囊表面幼体黑色素细胞推测是外胚层中的神经嵴细胞直接发育而成, 不需要迁移过程; Ednrb、TYR、Tbx2b基因对幼体黑色素细胞的形成和发育有重要作用, Pax3、Dct、Aim1基因与成体黑色素细胞的分化、迁移、形成过程密切相关; 其中TYR基因的相对表达量在体节期出现显著增加, 说明TYR基因在胚胎发育初期就参与黑色素细胞的形成; Tbx2b基因不仅对黑色素细胞形成有影响, 对眼斑双锯鱼心脏的形成也有一定作用; Fms基因对红色素细胞形成有重要作用; Ltk基因的表达要早于虹彩色素细胞的出现; 相关性分析发现各基因之间存在相互作用。     

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)摄食行为感觉作用的研究

采用实验室内鱼类行为学研究方法对半滑舌鳎的摄食行为进行研究。结果表明,嗅觉、味觉和侧线在半滑舌鳎的摄食中具有重要作用,视觉在摄食中的作用没有被发现。侧线在摄食中作用主要体现在头部侧线,躯干部侧线对侧面刺激有一定的攻击行为,但行为发生率与头部各部位受刺激时产生的行为发生率相比较低,且差异显著(P<0.05);躯干部对上部刺激仅发生警戒行为,没有观察到攻击行为。侧线和嗅觉在摄食中的作用大小比较差异显著(P<0.05),侧线的作用优于嗅觉。口咽腔对味道和硬度都有作用且对二者的敏感程度差异显著(P<0.05),对味道更为敏感。     

缢蛏HAT基因家族的全基因组鉴定及在环境因子、细菌胁迫下的表达分析

组蛋白乙酰化酶(histone acetyltransferases, HATs)在机体发育和环境胁迫响应的调控中发挥着重要作用,但在海洋贝类中研究极少。缢蛏(Sinonovacula constricta)作为典型的滩涂双壳贝类,经常面临多种极端环境和细菌胁迫的挑战,基于全基因组和转录组数据系统分析了缢蛏HAT基因家族(ScHATs)的系统发育关系,以及它们在不同发育时期、不同环境因子和细菌胁迫下的表达模式。结果共鉴定出11个ScHATs基因,根据序列同源性分为GNAT、MYST和p300/CBP三类,每个亚家族中几乎所有的HAT都具有特定的保守结构域和保守基序。基因表达谱和qRT-PCR分析显示,ScHATs在幼虫发育前期表达量普遍高于发育后期;在氨氮胁迫下,ScKAT2B、ScKAT8、ScKAT9-2、Scp300在鳃中的表达量显著变化(P<0.05);在高温胁迫下,ScHATs在鳃和肝胰腺中表现出相似的表达模式,而Scp300在肝胰腺中的表达量显著降低(P<0.05);在副溶血弧菌胁迫下,ScHATs的表达均出现显著上调(P<0.05)。综上结果提示, Sc...     

许氏平鲉(Sebastes schlegelii)TRAF基因的鉴定及其响应杀鱼爱德华氏菌侵染的表达模式研究

TRAF是机体内一种具有信息传导作用的胞内因子, 承担多个受体家族的信号转导工作, 在固有免疫以及获得性免疫方面都发挥出重要作用。TRAF作为一类胞内接头蛋白, 对多条信号途径的活化具有一定的影响, 包括细胞的增殖、生存、凋亡、炎症反应、免疫反应等。目前已有研究表明鱼类中的TRAF基因也发挥重要的免疫防疫作用。以许氏平鲉为研究对象, 基于基因组和转录组的数据库, 进行了许氏平鲉TRAF基因家族的系统鉴定。在许氏平中共鉴定到9个TRAF基因, 并对这些TRAF基因的长度和氨基酸个数进行了统计分析。同时, 分析了这9个TRAF基因的结构特征。选取了包括许氏平鲉在内的6种鱼类进行了TRAF基因的共线性分析。结果显示, TRAF基因在硬骨鱼类中具有保守的共线性。通过系统发育分析, 更好地解析了TRAF家族基因的进化关系, 同时也证明了对其鉴定及命名的准确性。此外, 还进行了TRAF家族基因的蛋白质相互作用网络预测以及表达模式分析。通过蛋白质相互作用的网络分析, 得到TRAF基因与其互作蛋白的关联状况。在杀鱼爱德华氏菌侵染许氏平鲉后的不同时间点, 探究TRAF基因在杀鱼爱德华氏菌刺激下的表达模式。定量结果显示, 除TRAF4.1外, 其他TRAF基因在感染后均存在不同程度的上调。综上所述, 从分子水平上揭示了许氏平鲉TRAF家族基因的结构和功能, 揭示了TRAF可能依赖的免疫通路, 为进一步探究TRAF家族基因在许氏平先天免疫过程中的作用奠定了基础。     

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)群体遗传结构的研究

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对半滑舌鳎野生和养殖4个群体的遗传结构进行了比较研究.结果表明,半滑舌鳎养殖群体遗传变异水平低于野生群体,两个野生群体的多态位点百分数、观察杂合度、期望杂合度、平均有效等位基因数的平均值(分别为21.275%、0.1177、0.0854和1.1499)分别高于两个养殖群体的平均值(分别为18....     

半滑舌鳎骨形态发生蛋白2基因的克隆、表达分析及启动子活性分析

骨形态发生蛋白2（BMP2）在脊椎动物的骨形成、尤其是诱导成骨方面具有至关重要的作用。本研究克隆了半滑舌鳎（Cynoglossussemilaevis）BMP2基因的cDNA序列，分析其在半滑舌鳎成鱼的组织表达差异及其在早期发育阶段的定位和表达变化趋势，并检测了其启动子活性。研究结果表明，半滑舌鳎BMP2基因cDNA全长为2048bp，编码422个氨基酸。BMP2mRNA在半滑舌鳎成鱼的14个组织中具有广泛的分布，并在脊髓中表达量最高。此外，BMP2基因在早期胚胎发育阶段（原肠期）具有极高水平的表达，其表达量约为其他发育阶段表达量的10倍。整体原位杂交检测结果表明，BMP2mRNA在1日龄仔鱼主要在冠状幼鳍、心和肝表达，在脊索有微量表达；随后，3日龄仔鱼的BMP2mRNA主要表达于脊索。通过对BMP2基因5''上游调控区片段进行启动子活性分析，发现了-179～+109片段可能包含启动子活性增强原件，生物信息学预测该片段包含的锌指转录因子等可能参与了BMP2的转录调控。     

光强对欧洲舌齿鲈稚鱼眼组织基因表达的影响

大多数海水鱼类靠视觉器官识别并捕捉饵料,光强对其视觉器官基因表达影响的研究较少。为探究光照强度对鱼类眼内基因表达的影响,本实验以孵化后30 d的欧洲舌齿鲈为研究对象,在白光2.0 W/m²(W 2.0)、1.0 W/m²(W 1.0)和0.3 W/m²(W 0.3)条件下对其进行了为期66 d的养殖实验。实验结束后,首先比较三组稚鱼的体长、湿重和存活率,结果发现,W 2.0组饲养的稚鱼体长和湿重显著低于W 1.0和W 0.3组稚鱼(P<0.05),但三组之间的存活率无显著性差异(P>0.05)。然后,我们构建了W 2.0和W 0.3组两组稚鱼眼组织的转录组文库并进行高通量测序,结果共获得差异表达基因368个,与W 0.3组相比,W 2.0组中234个基因上调表达,134个基因下调表达。最后对筛选得到的晶状体纤维主要固有蛋白(lens fiber major intrinsic protein,MIP),视黄醇结合蛋白(retinol-binding protein,RBP),维生素A脱氢异构酶(retinoid isomerohydrolase,RPE65),热休克同源70(heat shock cognate 70,HSC70),伸长因子1-α(elongation factor 1-alpha,EF1A)和葡萄糖-6-磷酸异构酶(glucose-6-phosphate isomerase,GPI)6个差异表达基因进行qPCR验证,结果与转录组数据一致,且它们可能在稚鱼响应光照强度的过程中起着重要作用。以上结果说明光照强度可以影响鱼类眼内基因的表达,将为研究光照强度对鱼类视觉的影响机制提供基础数据,同时也对欧洲舌齿鲈稚鱼的健康养殖具有一定的参考价值。     

Genomic cloning and expression of vitellogenin gene from the self-fertilizing fish Rivulus marmoratus (Cyprinodontiformes, Rivulidae)

We cloned the vitellogenin gene from the self-fertilizing fish Rivulus marmoratus, and sequenced 12,326 bp. The number of exons of R. marmoratus and rainbow trout vitellogenin genes were different, and also the splicing junctions are different throughout most of the exons and introns but the amino acid similarity of R. marmoratus vitellogenin gene to other species was rather high. In promoter region of R. marmoratus vitellogenin gene, there were several E2 binding sites and the estrogen response element (ERE). We discuss here the gene structure and expression of R. marmoratus vitellogenin gene.     

黄条(鰤)(Seriola aureovittata)MyHC基因克隆及其在早期发育阶段表达研究

为解析肌球蛋白重链(MyHC)基因在黄条鰤(Seriola aureovittata)生长发育过程中作用机制,本研究采用RACE技术,克隆了黄条鰤MyHC基因全长cDNA序列,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对MyHC在黄条鰤不同组织、胚胎发育过程以及仔稚幼鱼发育过程中的表达特征进行了研究。结果表明:黄条鰤MyHC基因全长为6143bp,开放阅读框为5811bp,编码了1936个氨基酸,由3个保守结构域组成即MYSc-classⅡ、Myosin taill和SH3;系统进化树分析显示黄条鰤MyHC与高体鰤进化关系最近。qRT-PCR分析发现黄条鰤MyHC在各组织中均有表达,但在肌肉中表达量最高(P0.05);随着黄条鰤胚胎发育的进行,MyHC在16细胞期之前表达量较高,在胚体下包2/3时期表达量显著升高,且在孵化期达到峰值(P0.05:);在仔稚幼鱼发育阶段,MyHC在孵化后20d后表达量显著升高,30d表达水平达到峰值(P0.05),随后的35d到40d表达水平略有下降但仍保持较高表达趋势,黄条鰤MyHC表达具有发育阶段表达的特异性。MyHC表达特征揭示其参与了调控黄条鰤的早期生长发育。     

三倍体虹鳟(Oncorhynchus mykiss)卵巢分化及滞育的调控机制研究

尽管与性别决定和分化的相关基因在二倍体虹鳟中已被鉴定出来,如Cyp19a1a、Foxl2、Dmrt1、Amh和Sox9,但关于三倍体雌性虹鳟独特性腺表型及其相关性别控制基因的表达规律仍未得到深入研究,尤其是早期卵巢发育阻滞导致的生殖细胞去分化特征。因此,本研究以三倍体雌性虹鳟性腺发育中起重要调控作用的特异候选基因作为重点研究对象,辅助性腺体细胞与生殖细胞分化方向的组织学证据和类固醇激素表达规律,验证了各基因间的级联调控关系。结果表明,虹鳟三倍体与二倍体卵巢的分化特征基本一致。虹鳟二倍体与三倍体性腺分别在84dpf和98dpf就已分化为卵巢。但三倍体虹鳟卵巢分化存在障碍,早期发育停滞,卵原细胞及其滤泡细胞数量有限。Foxl2和Cyp19a1a在二倍体虹鳟卵巢和精巢中均有表达,它们在卵巢中表达量均呈逐渐升高趋势,但在精巢中的表达量非常低;这两个基因在雌性三倍体虹鳟性腺中的表达呈先升高后降低的趋势,其表达量均在8月龄时期达到最大。Dmrt1、Amh和Sox9在二倍体精巢和雌性三倍体卵巢中的表达均呈不断上调趋势,这些基因上调可能与血清睾酮含量的增加相关,因为在10月龄时期这两种鱼的血清含量相对较高,而这三个基因在二倍体虹鳟卵巢中的表达却呈下调趋势。因此本研究认为,维持鱼类卵巢分化需要持续高水平的雌激素,这可能是脊椎动物进化过程中的一个保守特征。可以推断雌性三倍体虹鳟卵巢滞育将导致其体细胞去分化,这对于Cyp19a1a表达及雌二醇合成存在抑制作用。因为这些雌激素是用来维持它们分化和继续发育的,可能产生一个负反馈圈,之后去分化会增强。     

大菱鲆幼鱼视网膜结构及不同光谱下视蛋白基因表达特征的研究

大菱鲆(Scophthalmus maximus)是中国重要的养殖鱼类之一, 其生活史经历不同的栖息地和光环境, 视觉器官结构及视觉功能也具有适应性发育特征和可塑性。本研究以不同发育阶段的大菱鲆幼鱼为对象, 探究了其视网膜结构变化、视蛋白基因的表达特征及其与光谱之间的关系。结果表明, 随着大菱鲆幼鱼的生长发育, 其视网膜的外核层逐渐变厚; 视锥视杆层的厚度变化不明显; 而内核层与神经节细胞层逐渐变薄。视紫红质基因rh1与视蛋白基因总表达量的比例上升, 由2月龄的57.35%上升到9月龄77.19%; 视锥蛋白基因与视蛋白基因总表达量的比例下降; 其中红视蛋白基因lws 由2月龄的4.49%下降至9月龄的0.13%。将7月龄的大菱鲆幼鱼用不同光谱处理75 d后, 其视蛋白基因的表达会随光谱环境的变化而发生改变。与全光谱相比, rh2b1、sws2、sws1在红、黄光下的表达量显著下降, 而rh2b1在蓝、绿光下表达显著上升、sws2在绿光下表达显著上升, 其他则变化不显著(P<0.05)。黄、绿、蓝及全光谱下rh2基因家族与视蛋白基因总表达量的比例最高, 而红光下基因rh1的表达量占比最高。大菱鲆幼鱼在不同阶段以及不同光谱处理下表现出了视蛋白基因表达的可塑性以适应不同水层的光谱环境。本研究为探究大菱鲆对光环境的适应机制及工厂化养殖光照调控技术的建立提供理论参考。     

海洋线虫Litoditis marina早期发育的转录组分析

全球气候和环境变化影响海洋动物的生长发育和繁殖等生命过程,探究环境因子调控发育的分子机制,需要深入了解海洋动物早期发育的生理和分子特征。以实验室驯化的潜在模式动物海洋线虫Litoditis marina为研究对象,对其胚胎期和孵化后发育早期2h、4h和6h的L1幼虫样品进行了转录组测序和分析。结果表明,2h、4h和6h的L1幼虫间差异较小,而三个L1幼虫样品与胚胎期相比,基因表达发生了显著变化。通过KEGG富集分析,发现与胚胎期相比,三个L1幼虫样品的多个通路如核糖体、核糖体生物发生、糖酵解/糖原异生、TCA循环和氧化磷酸化通路相关基因发生了显著上调。另外还发现多个神经递质和神经肽受体基因如dop-和npr-等在L1期转录水平显著上调。与胚胎期相比,L1幼虫的多个DNA复制和修复相关、Notch、Hippo和Hedgehog信号和剪切体等通路相关基因发生了显著下调。发现的L. marina早期发育转录组变化模式与已经发表的陆生模式生物秀丽线虫Caenorhabditis elegans从胚胎期到L1幼虫的转录组变化特征非常相似,但同一上调或下调通路中具体发生表达变化的基因有些不同。另外,L1幼虫显著上调的核糖体生物发生通路相关基因在秀丽线虫中发生了显著下调。进一步通过基因编辑等技术和方法深入研究发育调控关键基因的功能将为海陆近缘线虫间的发育进化机制、海洋线虫对潮间带环境适应以及全球气候变化应答的分子机制研究提供新认知。     

低盐胁迫下松江鲈aquaporin基因的表达变化规律

为了探究aquaporin基因家族成员在松江鲈(Trachidermus fasciatus)应对低盐胁迫过程中的调节作用，本研究选取7个Aquaporin基因（aqp1、aqp4、aqp7、aqp8、aqp10、aqp11和aqp12）为目标基因，利用实时荧光定量PCR技术检测了鳃、肠、肾和肝组织中7个基因在两种低盐胁迫处理下不同时间点(0 h、12 h、24 h和48 h)的表达水平。在两种低盐胁迫处理下，aqp4在松江鲈鳃、肝和肠组织中无表达，aqp7在鳃、肝组织中无表达。此外，其他aqp基因在四个组织中的表达量变化趋势具有显著差异。除肾组织中aqp12和肠组织中的aqp7、aqp8和aqp10之外，特定组织中aquaporin基因在两种低盐胁迫下呈现相似的表达量变化趋势。本研究通过比较分析了aquaporin基因在松江鲈应对不同低盐胁迫时表达变化规律的异同，相关结果为探讨这一家族成员在鱼类应激调节过程中的作用及洄游性鱼类适应盐度变化的分子调控机制提供了理论依据。     

缢蛏(Sinonovacula constricta)氨氮胁迫应答miR-8245a-5p靶基因GOT验证及其表达特征分析

为鉴定缢蛏(Siaoraovacula constricta)氨氮胁迫应答相关miRNA靶基因及其表达特征,选择氨氮胁迫下缢蛏肝胰腺组织中表达水平差异显著的miR-8245a-5p进行研究。靶基因验证结果显示,缢蛏GOT基因表达量极显著高于未胁迫组(P0.01),表明GOT是miR-8245a-5p的靶基因。缢蛏GOT基因的ORF长1227bp,编码408个氨基酸;氨基酸多重序列比对和系统进化树分析发现,缢蛏等贝类同源性较高,与其他物种同源性较低。基因时空特征表达分析结果显示,GOT基因在缢蛏肝胰腺中的表达量明显高于其余6个组织(P0.01);140mg/L氨氮胁迫下缢蛏GOT基因在肝胰腺中的表达量1h内急剧上调,此后上调逐步减弱,60mg/L氨氮水平下第12h上调才达峰值;不同氨氮水平暴露下缢蛏肝胰腺中GOT活力整体均呈现先升后降趋势,但在较高氨氮浓度水平下同样表现出更快速的应答特征。这些结果为后续深入研究缢蛏miR-8245a-5p及GOT基因调控氨氮解毒机制提供了理论基础。     

hedgehog基因在笠贝(Lottia goshimai)早期发育中的表达模式研究

Hedgehog信号通路参与动物神经系统发育、分节等诸多发育过程,研究该信号通路对理解动物的发育与演化机制有重要意义。对软体动物而言,目前Hedgehog信号通路的研究较少。本文克隆了腹足纲软体动物笠贝的hedgehog基因,利用整装原位杂交技术研究了其在胚胎发育过程中的时空表达规律;并与重要发育基因brachyury及soxb的表达模式进行了比较。结果表明,笠贝hedgehog基因与神经外胚层及中/内胚层相关,可能调控了幼虫神经、肌肉及消化道的分化。通过比较原肠胚及担轮幼虫不同阶段的基因表达模式,研究了hedgehog基因相关的组织和细胞随个体发育进程的动态变化。这些结果为理解软体动物形态发生和重要器官的分化机制提供了基础。