糖对草鱼肝脂代谢关键基因转录水平的调控研究

在目前集约化水产养殖模式下,草鱼肝脂质代谢紊乱问题比较严重,已引起人们的高度关注。为获知糖对草鱼肝脂代谢的影响及作用机理,本研究分别从活体和细胞水平上分析了糖对肝脂代谢5个关键基因转录水平变化的影响。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术,检测了在低糖(糖含量24%)和高糖(糖含量42%)投喂条件下草鱼肝脏中固醇调节元件结合蛋白-1c、过氧化物酶体增殖物激活受体α和乙酰辅酶A羧化酶的转录水平变化,H·E染色观察肝脏组织形态学变化;并检测了在不同浓度葡萄糖作用下,草鱼肝细胞中固醇调节元件结合蛋白-1c、脂肪酸合酶和脂蛋白脂酶基因的表达变化。结果显示,肝组织中固醇调节元件结合蛋白-1c、乙酰辅酶A羧化酶在高糖组中的表达量显著高于对照组和低糖组(P0.05),过氧化物酶体增殖物激活受体α在高糖和低糖条件下变化不明显(P0.05);H·E染色观察发现在高糖条件下草鱼肝组织出现了大量的脂肪蓄积;在其肝细胞中固醇调节元件结合蛋白-1c、脂肪酸合酶、脂蛋白脂酶的mRNA表达量随葡萄糖浓度增加均呈先升后降趋势,分别在葡萄糖浓度为10mmol/L和20mmol/L时达到最高值(P0.05)。研究结果表明,葡萄糖可能通过调节固醇调节元件结合蛋白-1c、乙酰辅酶A羧化酶和脂蛋白脂酶等基因的表达进而调节体内糖向脂的转化过程。研究结果为丰富鱼类糖代谢调控机理提供研究资料,并有望为提高鱼类饲料糖的利用效率提供理论依据。     

草鱼PGC-1β基因克隆及高糖高脂饲料对其表达的影响

为探讨过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子-1β(peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1 beta, PGC-1β)基因在草鱼能量代谢中的作用,本研究克隆了草鱼PGC-1β基因的核心序列,并对其进行了生物信息学分析;利用Real-time PCR技术检测了PGC-1β在不同组织的表达状况;同时研究了饥饿、饥饿再投喂及高糖(糖含量45%)高脂(脂含量8%)饲料对草鱼肝胰脏PGC-1β表达的影响。结果显示,所获得的草鱼PGC-1β基因部分cDNA片段长为885bp(GenBank登录号为：KM580493.1),共编码293个氨基酸,与斑马鱼的同源性为81%;该基因在脑中的表达量最高,肠和肝胰脏次之;与正常投喂组相比,饥饿(7d)导致PGC-1β在肝脏中的mRNA水平显著升高(P<0.05),再投喂后几乎恢复到对照组的表达水平。饲喂高脂以及高糖高脂饲料(65d)后,与对照组相比,草鱼肝胰脏中PGC-1β的mRNA水平显著升高(P<0.05)。研究结果表明,PGC-1β基因在草鱼能量代谢旺盛的组织中高表达,同时饥饿处理、饲料糖和脂肪水平等营养状况显著影响PGC-1β mRNA的表达。以上提示,PGC-1β在草鱼能量代谢过程中可能起到重要作用。     

草鱼碱性氨基酸转运载体y+LAT2 cDNA基因克隆与表达研究

利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)方法,克隆y+LAT2基因cDNA序列,并利用实时荧光定量PCR探讨y+LAT2在草鱼(Ctenopharyngodon idellus)各组织中的表达情况以及饥饿对其mRNA的影响。结果表明,获得的y+LAT2基因的cDNA序列片段为1849bp,含1371bp的核心序列,编码456个氨基酸。预测草鱼氨基酸序列与斑马鱼(Danio rerio)的同源性高达96.5%,与哺乳动物和两栖动物的同源性在78%～83%,构建的系统进化树与传统形态学分类一致。在草鱼的肌肉、脑、鳃、心、肾脏、肝、后肠、中肠、前肠、脾脏组织均检测到y+LAT2基因的表达。草鱼脾脏、肾脏以及前肠、中肠的y+LAT2 mRNA表达水平对禁食的反应不同,在短期饥饿(14d)期间,其y+LAT2 mRNA表达水平均呈下降趋势。草鱼碱性氨基酸转运载体y+LAT2基因全长cDNA序列的获得,有利于进一步探讨鱼类氨基酸的吸收转运机制。     

草鱼SREBP-1基因的克隆及糖对其在肝脏中表达的影响

固醇调节元件结合蛋白(SREBPs)是调控糖脂代谢相关基因表达的关键核转录因子。为获知草鱼SREBP-1基因的序列及其在肝脏中的表达规律,本实验采用同源克隆和RACE方法获得了草鱼SREBP-1基因的部分cDNA序列,并通过生物信息学方法对该基因及所编码蛋白的结构特征进行了分析;采用实时荧光定量PCR技术,对SREBP-1基因在8种不同组织的表达规律及低糖(糖含量24%)和高糖(糖含量42%)投喂条件下肝脏中的表达水平进行了研究。结果显示,所克隆到的草鱼SREBP-1基因cDNA长4 760 bp,其中包括开放读码框3 426bp,编码1 141个氨基酸;草鱼SREBP-1具有一个典型的碱性螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链结构(bHLH-zip);氨基酸序列比对结果显示,草鱼SREBP-1与其他鱼类的同源性在76%~88%之间,与斑马鱼的进化关系最近;草鱼SREBP-1基因在脑中的表达量最高,肝脏和肠次之,在肾脏、脾脏、肌肉、脂肪和性腺中均有少量表达;与对照组相比,SREBP-1基因在高糖诱导下表达量显著提高(P0.05),低糖诱导下没有显著性差异。研究表明,在高糖负荷条件下,草鱼肝脏中SREBP-1可能会促进糖的利用和转化,从而参与糖代谢调节过程,为丰富鱼类糖代谢调控机理提供研究资料,并有望为提高鱼类对饲料糖的利用效率提供理论依据。     

草鱼PGC-1α基因的表达及饲喂n-3 HUFAs对其影响

获得了草鱼过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助活化因子1α(PGC-1α)部分cDNA序列(GenBank注册号为HM015283),并进行了序列同源性分析;采用实时定量反转录聚合酶链式反应(qRT-PCR)方法,检测了PGC-1α基因在草鱼不同组织的表达状况;研究了投喂高不饱和脂肪酸(HUFAs)对草鱼肝胰脏PGC-1α基因时序表达的影响。结果显示,所获得的草鱼PGC-1α基因部分cDNA序列长度为612bp,与人、牛、小鼠、斑马鱼和金鱼等动物的同源性为75%～97%;该基因在草鱼肝胰脏、肾脏、肌肉、心脏、鳃等10个组织中均有表达,其中在肾脏和心脏中表达丰度最高,在精巢和脾脏中表达丰度最低;草鱼摄食HUFAs饲料后第7天PGC-1α基因的表达水平极显著升高,随后又迅速下降。研究首次克隆得到草鱼PGC-1α基因部分cDNA序列,并发现该基因在草鱼能量代谢水平高的组织中表达较高,且其表达受到HUFAs的调控,其时序表达模式为先升高,然后恢复到正常水平。     

普安银鲫胚胎发育中脂质代谢酶基因的表达及葡萄糖的影响

采用荧光定量PCR技术检测了普安银鲫胚胎发育中乙酰辅酶A羧化酶α、脂肪酸合成酶、脂蛋白脂酶和肝脂酶基因表达的特点及葡萄糖浸泡的影响,以探讨乙酰辅酶A羧化酶α、脂肪酸合成酶、脂蛋白脂酶和肝脂酶基因在普安银鲫胚胎发育中的表达及mRNA表达水平及葡萄糖对这4种基因mRNA表达量的影响。试验结果显示,乙酰辅酶A羧化酶α、脂肪酸合成酶、脂蛋白脂酶和肝脂酶基因在普安银鲫的成熟卵期均有表达,且随胚胎发育而上升。在15g/L葡萄糖处理组中,乙酰辅酶A羧化酶α、脂肪酸合成酶、脂蛋白脂酶和肝脂酶从原肠期至出膜前期mRNA表达量升高。在原肠期、晶体出现期和出膜前期,葡萄糖能显著上调脂肪酸合成酶和乙酰辅酶A羧化酶αmRNA的表达(P0.05)。在原肠期,葡萄糖能稍上调脂蛋白脂酶和肝脂酶mRNA的表达,但差异不显著(P0.05)。在晶体出现期和出膜前期,葡萄糖能显著上调脂蛋白脂酶和肝脂酶mRNA的表达(P0.05)。研究表明,乙酰辅酶A羧化酶α、脂肪酸合成酶、脂蛋白脂酶和肝脂酶属母源性酶类,其合子基因在原肠期已经开始表达。适宜水平的葡萄糖促进脂肪酸合成酶和乙酰辅酶A羧化酶αmRNA的表达有利于脂肪酸合成酶和乙酰辅酶A羧化酶α的积累,为仔鱼出膜做准备;促进脂蛋白脂酶和肝脂酶mRNA表达有利于脂质的分解供能。     

草鱼APN基因的克隆及表达特征

氨肽酶N(APN)是肽酶M1家族的成员之一,在蛋白质的消化中发挥重要作用。采用同源克隆和RACE技术首次克隆草鱼APN基因的全长cDNA序列。该cDNA全长为3258bp,包含27bp的5UTR序列,552bp的3UTR序列,2679bp开放阅读框,编码892个氨基酸;草鱼与斑马鱼基因同源性和编码氨基酸同源性分别为81.5%和75.4%,与其他动物同源性分别为58.8%～61.2%和54.3%～60.2%。经预测,其编码蛋白的分子量为100.61ku,等电点为5.14,该蛋白具有与哺乳动物十分相似的1个螺旋跨膜结构,但跨膜区氨基酸同源性较低;系统进化分析表明,草鱼APN基因与斑马鱼的亲缘关系最近;利用Real-timePCR技术检测了该基因的发育表达,结果显示草鱼出膜4d后APNmRNA表达量相对稳定;APN在草鱼前肠、中肠和后肠均有较高的表达量,以前肠组织表达量最高;昼夜节律研究发现,肠道APN基因06:00-18:00的表达量较18:00-06:00高。     

草鱼C1qC基因的克隆及表达分析

为了研究C1qC基因在草鱼(Ctenopharyngodon idella)免疫过程中所起的作用,利用RT-PCR和RACE方法克隆获得了C1qC基因cDNA全长序列,经序列分析表明,所克隆的C1qC cDNA全长为916 bp,包括开放阅读框(open reading frame,ORF)735 bp,5′端非编码区(untranslated region,UTR)89 bp和3′端非编码区(UTR)92 bp。735 bp的ORF共编码244个氨基酸,相对分子量为26 162.5 U。同源性分析表明,草鱼与斑马鱼(Danio rerio)的相似度最高,达到71%。经草鱼呼肠孤病毒(grass carp reovirus,GCRV)诱导后,草鱼C1qC基因在鳃、皮肤、肌肉、肝、中肾、心脏、头肾等组织中的mRNA表达水平均显著上调。在草鱼胚胎发育的各个阶段都能检测到C1qC mRNA的表达,说明该基因可能在草鱼胚胎和鱼苗的免疫反应和早期发育中起重要作用。本研究将为今后在草鱼免疫功能方面深入研究C1qC基因提供基础资料。     

草鱼α-淀粉酶基因组织表达特征和早期发育的表达谱

为获知α-淀粉酶(α-amylase,AMY)在鱼体内的组织分布以及在鱼类早期发育过程中的特征,从消化酶的角度阐明鱼类对糖的利用机理,实验在获得草鱼(Ctenopharyngodon idellus)α-淀粉酶基因编码区序列的基础上,应用实时定量PCR(real-time PCR)检测了草鱼α-淀粉酶基因在不同组织和早期发育不同时期的相对表达量。序列分析结果显示:草鱼的α-淀粉酶的ORF框长1 539 bp,编码512个氨基酸,氨基酸同源性比对发现草鱼α-淀粉酶与其它物种的同源性很高,且在关键活性位点处均保守,其中与斑马鱼(Danio rerio)α-淀粉酶氨基酸的同源性最高,为92%,与人的同源性最低,为72%。对血液、心脏、肝胰脏、肾、肌肉、脑、前肠、中肠、后肠9个组织定量分析结果显示:草鱼α-淀粉酶基因在肝胰脏中的表达量最高,在前肠、中肠和后肠能检测到明显的表达,在心脏和肾脏仅能检测到微弱的表达。早期发育定量分析结果显示:从未受精卵到神经胚都没有检测到α-淀粉酶基因的表达,从器官形成期开始检测到微弱的表达,一直到出膜后48 h表达都很微弱,出膜72 h之后表达量升高较明显。对组织分布和早期发育的定量研究结果分析表明:肝胰脏并不是草鱼生成α-淀粉酶的唯一场所,在肠道中也有α-淀粉酶的合成;从出膜72 h仔鱼开口摄食之后,α-淀粉酶基因表达量增加得较明显,推测摄食能够促进α-淀粉酶基因的表达。     

CYP3A65及上游核受体基因PXR和AHR2在斑马鱼生长发育阶段的表达

为了选择处于最佳生长阶段的斑马鱼用于药物代谢研究,本实验考察不同生长阶段斑马鱼全鱼、肝脏和肠道组织中CYP3A65及其上游核受体基因(PXR、AHR2) mRNA表达水平的变化规律。实验测定CYP3A65、PXR和AHR2相对表达量,并通过比较核受体基因与代谢酶基因mRNA之间的相关性来证实核受体基因的调控作用。结果显示,144 hpf和75 dpf两个生长阶段的斑马鱼中CYP3A65、PXR和AHR2 mRNA表达量最高;斑马鱼生长阶段中代谢酶基因和核受体基因的表达趋势一致,且受肝脏、肠道组织占全鱼比重的影响。研究表明,幼鱼期144 hpf斑马鱼及稚鱼期75 dpf的斑马鱼最适用于CYP3A65代谢研究;CYP3A65与PXR、CYP3A65与AHR2的mRNA表达之间有显著的相关性,与AHR2的相关性更显著。     

饥饿及再投喂处理对草鱼生长、葡萄糖代谢和转运蛋白1表达的影响

设置持续投喂组(C,持续投喂8周)、饥饿再投喂组(R,饥饿4周+再投喂4周)和持续饥饿组(S,饥饿8周)3个处理组,研究3种不同饥饿处理对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)血清生化指标、糖原和糖代谢相关酶和葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)的影响,同时在此实验基础上研究草鱼在急性高糖负荷胁迫下的糖耐受能力、糖代谢相关酶和GLUT1的变化规律,旨在阐明草鱼在饥饿及再投喂处理条件下的糖代谢特征。选取初重为(125.35±0.54)g的草鱼,饲养8周后以30 mg/100 g体重的剂量腹腔注射葡萄糖研究其糖耐受能力。结果显示,S组肝糖原和血清的血糖、甘油三酯含量均最低。饥饿处理对草鱼糖耐受能力影响显著,S组血糖含量在各时间点上显著低于其余两组(P0.05),肝糖原在6 h达到峰值;饥饿处理对草鱼肝脏糖代谢关键酶影响显著,饥饿处理(S组)诱使磷酸烯醇式丙酮酸激酶(PEPCK)活性上升但抑制丙酮酸激酶(PK)和果糖-6-磷酸激酶(PFK)的活性(P0.05),而饥饿再投喂(R组)后PEPCK、PK和PFK酶活性恢复到持续投喂(C组)处理水平。注射葡萄糖后S组肝脏GK酶活性增幅最大,PK酶活性呈上升趋势,而R组则呈先下降后上升的趋势;饥饿处理对草鱼肝脏和肌肉GLUT1表达影响显著,注射葡萄糖后,除R组肝脏组织外,其余各组草鱼肝脏和肌肉组织GLUT1表达量均呈先上升后下降的趋势,且S组肌肉GLUT1表达量在各个时间点上均高于其余两组(P0.05)。研究结果表明,在不同饥饿处理下,草鱼可通过消耗肝糖原和甘油三酯及降低肝脏糖酵解相关酶(PK和PFK)活性和促进糖异生PEPCK酶活性来应对饥饿胁迫,而饥饿处理可诱使GK和PK酶活性上升、促进糖原合成和激活GLUT1基因的表达和转运来缓解草鱼急性高糖负荷,从而提高其糖耐受能力。     

杜仲对草鱼生长、肌肉品质和胶原蛋白基因表达的影响

为研究杜仲对草鱼生长性能、肌肉品质及胶原蛋白基因COL1A1和COL1A2表达的影响,实验采用初始体质量为(215.0±0.4)g的草鱼120尾,随机分为2处理组(每组3重复,每重复20尾鱼),分别饲喂基础饲料(对照组)和添加2%杜仲的实验饲料(杜仲组),养殖时间为8周。结果显示,与对照组相比,添加2%杜仲对草鱼生长性能无显著影响,但能显著增加肌肉、皮肤和肝脏胶原蛋白水平,增加肌肉总必需氨基酸(TEAA)、总氨基酸(TAA)水平。2%杜仲可显著降低草鱼肌肉的冷冻失水率、离心失水率,但对肌纤维密度和肌纤维直径无显著影响。在胶原蛋白基因表达方面,2%杜仲显著增加了第4周、8周时草鱼的肌肉、皮肤和第8周时的肝脏组织COL1A1、COL1A2基因m RNA表达量。研究表明,饲料中添加2%杜仲可改善大规格草鱼的肌肉品质。     

牙鲆趋化因子基因CXCL9的克隆、鉴定与表达分析

趋化因子是一类具有化学趋化功能的小分子分泌性蛋白,能够引导白细胞到损伤或者感染的部位,参与免疫调节和病理反应。为丰富鲆鲽鱼类趋化因子的相关基础研究,本研究克隆了牙鲆(Paralichthys olivaceus)趋化因子基因CXCL9,其全长为910 bp,开放阅读框为408 bp,编码135个氨基酸。该基因具有趋化因子超家族的典型特征,在35、37、60和77个氨基酸位置具有4个保守的半胱氨酸残基,形成两个二硫键。氨基酸序列分析表明,该基因与大菱鲆(Scophthalmus maximus)、半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)的CXCL9基因具有较高的同源性,分别为78.5%和71.0%。实时荧光定量PCR结果显示, CXCL9在正常牙鲆肝脏和脾脏中的表达量非常高,在皮肤和鳃等组织中表达量次之,说明CXCL9特异性地在免疫相关组织中表达。经迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)感染后,牙鲆肝脏中CXCL9 mRNA表达量在感染后6 h即出现高峰值,而头肾和脾脏中的高峰值出现较晚。经鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染后6 h,牙鲆肝脏中CXCL9 mRNA的表达量升高近8倍,头肾中的表达高峰值出现在感染后24 h,而脾脏中CXCL9 mRNA的表达量在感染后6 h迅速升高10倍,逐渐降低后48 h又出现高峰,为正常水平的20倍。上述研究结果说明CXCL9基因在病原菌感染过程中有快速响应,可能参与了免疫防御过程,将有可能发展为一种牙鲆细菌性疾病的生物标记。本研究为牙鲆趋化因子超家族免疫机制的深入研究奠定了基础。     

盐碱胁迫对尼罗罗非鱼鳃Na+/HCO3-共转运子、碳酸酐酶基因表达的影响

为了探讨盐碱胁迫条件下鱼类渗透生理调节机制,以尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)为实验材料, PCR扩增得到了Na⁺/HCO₃^-共转运子(NBCe1)基因cDNA部分序列,比较了单盐(盐度10、盐度15)、单碱(1.5 g/L、3 g/L NaHCO₃)、盐碱混合(盐度10,碱度1.5 g/L;盐度15,碱度3 g/L)胁迫后不同时间(0 h、6 h、12 h、24 h、48 h、72 h、96 h)血清渗透压、离子浓度(Na⁺、K⁺、Cl^-、Ca²⁺)以及鳃碳酸酐酶(CA)活性、CA与NBCe1基因mRNA表达变化。结果显示,不同胁迫条件下,血清渗透压、离子浓度、鳃组织CA酶活、CA与NBCe1基因mRNA表达变化均与胁迫强度呈正相关。随时间推移,血清渗透压、离子浓度呈现先上升后下降的变化趋势,单盐、盐碱混合组血清渗透压值较单碱组高。单盐、单碱、盐碱混合组中, NBCe1基因mRNA在鳃中均呈略微上调,但不显著(P>0.05)。单碱组和盐碱混合组鳃CA活性较单盐组高,低盐碱胁迫(盐度10,碱度1.5 g/L)下CA活性较晚达最高值;不同胁迫条件下, CA基因mRNA表达均表现上调,单碱、盐碱混合组更为显著(P<0.05),推测CA较NBCe1对体内HCO₃^-转运作用更为显著。研究结果为尼罗罗非鱼盐碱适应生理调节提供了基础资料。     

草鱼肝细胞外泌体的分离鉴定及其对肝细胞miR-122/33和免疫相关基因表达的影响

外泌体是具有磷脂双分子膜结构的纳米级囊泡,能够参与机体多种生理过程。实验探讨了草鱼肝细胞外泌体的分离鉴定方法,并初步研究外泌体对草鱼肝细胞中miRNAs及免疫相关基因表达的影响。实验以草鱼肝细胞L8824为材料,通过超速离心获得外泌体,利用电子显微镜观察外泌体形态,采用纳米颗粒示踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)技术检测外泌体粒径和数量,同时利用Western blot分析其标志蛋白CD63的表达,最后用正常肝细胞和油酸诱导的脂肪肝细胞源外泌体孵育草鱼肝细胞,通过Real-time qPCR技术检测两种不同来源的外泌体对草鱼肝细胞中miR-122/33及免疫相关基因(TNF-α,NF-κB,IL-1β,IL-6和IL-10)转录水平的影响。结果显示,草鱼肝细胞外泌体为30~150 nm的不均匀囊泡,呈圆形或椭圆形,有完整的膜结构;外泌体标志蛋白CD63呈阳性表达;NTA技术检测显示外泌体囊泡占所有囊泡的50%以上;脂肪肝细胞源外泌体显著提高了肝细胞中miR-122及炎症因子TNF-α、IL-1β和IL-6的mRNA转录水平。研究表明,通过超速离心法可成功分离草鱼肝细胞外泌体,且脂肪肝细胞源外泌体在草鱼肝细胞免疫调节中可能发挥重要作用。     

鲤lipea基因表达的时空特征及与脂肪沉积相关性分析

本文旨在克隆鲤(Cyprinus carpio)激素敏感性脂肪酶a (hormone-sensitive lipase a, lipea)基因,探究其时空表达特征及其与脂肪沉积的关系,以期为鲤脂肪沉积分子调控机制研究奠定理论基础。本实验采用RACE技术克隆获得鲤lipea基因,其cDNA全长为3379 bp,包括230 bp的5′非翻译区(5′-UTR)、1067 bp的3′非翻译区(3′-UTR)和编码693个氨基酸的开放阅读框。多序列比对显示,鲤lipea与斑马鱼(Danio rerio)、牙鲆(Paralichthys olivaceus)和虹鳟(Oncorhynchusmykiss)的氨基酸序列相似性分别为88.17%、64.94%和63.35%,不同物种间序列差异主要集中在C-端的多肽序列上。蛋白质结构分析显示该蛋白含有3个功能域分别具有脂肪酶活性、乙酰基水解酶活性和水解酶活性。应用实时荧光定量PCR技术分析了lipea基因在鲤各组织、不同发育时期以及脂肪含量极端差异个体的肌肉和脂肪组织中mRNA表达量的变化。结果显示, lipea在各组织中均有表达,腹腔脂肪中相对表达量最高,其次是腹部肌肉,血液中最少。随着胚胎的发育, lipea的表达水平呈现下降趋势, 8细胞期表达量最高,其次是囊胚晚期,开口期最少。lipea表达量与背部肌肉脂肪含量呈正相关,但差异不显著(P0.05),与腹腔脂肪量呈负相关,且差异极显著性(P0.01),推测lipea基因对鲤腹腔脂肪沉积可能具有抑制作用。本实验结果可为进一步解析鲤lipea基因的功能和基因调控脂肪沉积分子机制研究提供参考。     

栉孔扇贝心脏细胞的体外培养

体外培养细胞对研究生物的资源保护、功能基因及病害发生机理与防治等均具有重要意义。然而,目前海洋双壳贝类中可以长期存活的组织细胞是有限的。本研究采用植块法启动栉孔扇贝(Chlamys farreri)心脏细胞的原代培养,通过优化培养基的方法,建立了可使其长期存活的原代培养体系。根据组织块迁出细胞的数量和细胞存活时间,确定L-15是3个培养基(L-15,M199,L-15+M199)中最适宜栉孔扇贝心脏细胞的基础培养基。通过三因子三水平正交实验,得出栉孔扇贝心脏细胞适宜的添加物组合:L-15基础培养基中添加5%胎牛血清、50 mmol/L牛磺酸和6 mmol/L Ca~(2+)。原代培养产物中以心肌细胞为主要的细胞类型,其中部分心肌细胞在原代培养14 d内可进行节奏性搏动;部分细胞可局部形成心肌束和肌管样结构;心肌细胞在体外存活时间达2个月。本研究将为栉孔扇贝基础生物学和功能基因的研究提供细胞平台。     

鲤和草鱼IL17受体基因家族的全基因组识别、起源进化及表达分析

为了研究鲤科鱼类最具代表性的二个物种—鲤和草鱼IL17受体基因家族的起源进化,实验采用比较基因组学和生物信息学的方法,分别在鲤和草鱼基因组数据库进行序列比对和注释,然后对得到的基因进行结构域和系统发育学分析,最后在12个不同组织中进行基因表达分析研究。结果显示,在鲤和草鱼中分别注释得到9个和5个IL17受体基因家族成员。系统发育分析显示,该基因家族不存在鱼类特有的基因,在硬骨鱼类中具有一定的保守性。比较基因组学结果显示,与四足动物相比,大多数硬骨鱼类中IL17受体基因没有明显增多。鲤与草鱼等其他硬骨鱼类相比,除IL17RB以外,其余IL17受体基因家族成员均加倍。不同组织的表达分析结果显示全基因组复制后不同基因拷贝的功能发生了分化。研究表明,虽然硬骨鱼经历第三轮全基因组复制,但是由于复制发生时间久远,大多数基因已经发生改变或退化,进而在基因组中丢失。而鲤第四轮基因组复制时间发生在820万年前,复制发生时间较近,故复制后的基因基本得以保留。但是对于一些具有特殊功能的高度保守基因(例如IL17RB),也会发生在极短时间内出现丢失现象。鲤和草鱼健康组织的表达谱分析结果同样表明,鲤IL17受体基因的不同拷贝之间已经发生了快速进化及亚功能化,并且这种现象在鲤四倍体基因组中普遍存在。     

草鱼AdipoR1-B基因克隆、组织分布及其表达的营养调控

为探讨Adipo R1-B在鱼类糖类和脂质代谢中的作用,本实验采用RACE方法获得了草鱼Adipo R1-B的全长c DNA序列(登录号:KP733846),利用生物信息学技术对该基因及其所编码蛋白的结构特征进行了分析;采用实时定量PCR技术,检测了Adipo R1-B在19个不同组织中的表达特性以及高糖(45%)、高脂(8%)和高糖高脂饲喂对草鱼肝脏中该基因表达的影响。结果显示,草鱼Adipo R1-B c DNA全长2186 bp,其中开放读码框为1122 bp,编码373个氨基酸;跨膜结构分析表明草鱼Adipo R1-B为典型的7次跨膜蛋白;同源性分析结果显示,草鱼Adipo R1-B与其他物种的Adipo R1-B高度同源(氨基酸相似度78%以上),并与斑马鱼Adipo R1-B的进化关系最近;组织分布结果显示,Adipo R1-B在草鱼肝脏中表达量最高,中枢神经系统和红肌次之;此外,高脂和高糖高脂饲喂均能够显著提高草鱼肝脏中Adipo R1-B的表达水平。因此,草鱼肝脏中Adipo R1-B的表达水平受到日粮中脂类水平的调控,推测该受体可能在调节鱼类脂质代谢中发挥重要作用。     

基于黄河鲤新品系IGF2b基因SNPs获取体系的建立及在该品系选育中的应用

为了建立鲤IGF2b (insulin-like growth factor 2)基因全基因组信息SNPs (single nucleotide polymorphism)的获取体系,并验证该获取体系在黄河鲤新品系选育中运用的适用性,本研究首先对10个不同鲤品种的33个鲤个体重测序数据进行分析,整体上了解IGF2b基因的单核苷酸位点及其在基因组上的分布情况。然后在基因组DNA水平上分段获取IGF2b基因的SNPs信息,并以不同的鲤品种验证引物的适用性,最后在黄河鲤新品系中检测其应用。研究结果:获得8对聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)引物进行分段克隆的结果,并通过直接测序和限制性片段长度多态性来获取相应的SNPs。经过直接测序,本文对黄河鲤、建鲤、黄河鲤和建鲤的正反交后代进行PCR检测发现条带单一,目地片段正确;结合黄河鲤新品系的体重数据,本文又以IGF2b~(3#)引物检测到一个与体重明显相关的SNPs,同时检测到一个与该基因表达量相关的另一个SNPs。本研究的方法能够在该基因全基因组范围内开展鲤分子育种中SNPs的检测,并验证发现黄河鲤新品系IGF2b~(3#)引物227号位点处,出现的突变位点使体重降低,且有一处SNPs与其表达量有关。这将为其他物种、其他功能基因的多态性分子标记研究提供思路。