云纹石斑鱼、鞍带石斑鱼及其杂交F1的DNA甲基化分析

为探讨石斑鱼杂种优势形成过程中基因组DNA甲基化水平的变化，本研究采用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)技术检测云纹石斑鱼(Epinephelus moara)、鞍带石斑鱼(Epinephelus lanceolatus)及云纹石斑鱼(♀)×鞍带石斑鱼(♂)杂交F1 3个群体的基因组DNA甲基化水平，分析杂交F1与亲本基因组DNA甲基化水平的差异。结果显示，云纹石斑鱼和鞍带石斑鱼的基因组DNA属于甲基化程度较高的类群；云纹石斑鱼、鞍带石斑鱼及其杂交F1的DNA总甲基化率分别为60.62%、59.38%和55.78%，DNA全甲基化率分别为31.37%、30.67%和29.27%，DNA半甲基化率分别为29.25%、28.71%和26.51%；杂交F1的DNA总甲基化率、全甲基化率和半甲基化率均低于双亲，并存在极显著差异(P<0.01)，3个群体的全甲基化率均大于半甲基化率。研究表明，云纹石斑鱼(♀)×鞍带石斑鱼(♂)杂交F1 DNA甲基化水平与杂种优势呈负相关，杂交F1 DNA甲基化水平的降低可能是形成快速生长等杂种优势的原因之一。     

云纹石斑鱼、鞍带石斑鱼及其杂交F_1的DNA甲基化分析

为探讨石斑鱼杂种优势形成过程中基因组DNA甲基化水平的变化,本研究采用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitiveamplificationpolymorphism,MSAP)技术检测云纹石斑鱼(Epinephelus moara)、鞍带石斑鱼(Epinephelus lanceolatus)及云纹石斑鱼(♀)×鞍带石斑鱼(♂)杂交F_13个群体的基因组DNA甲基化水平,分析杂交F_1与亲本基因组DNA甲基化水平的差异。结果显示,云纹石斑鱼和鞍带石斑鱼的基因组DNA属于甲基化程度较高的类群;云纹石斑鱼、鞍带石斑鱼及其杂交F_1的DNA总甲基化率分别为60.62%、59.38%和55.78%,DNA全甲基化率分别为31.37%、30.67%和29.27%,DNA半甲基化率分别为29.25%、28.71%和26.51%;杂交F_1的DNA总甲基化率、全甲基化率和半甲基化率均低于双亲,并存在极显著差异(P0.01),3个群体的全甲基化率均大于半甲基化率。研究表明,云纹石斑鱼(♀)×鞍带石斑鱼(♂)杂交F_1DNA甲基化水平与杂种优势呈负相关,杂交F_1 DNA甲基化水平的降低可能是形成快速生长等杂种优势的原因之一。     

莫荷罗非鱼“广福1号”与其亲本间DNA甲基化的差异分析

为了探讨罗非鱼杂种优势形成过程中基因组DNA甲基化模式的变化,运用甲基化敏感扩增多态技术(methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)分析橙色莫桑比克罗非鱼、荷那龙罗非鱼及其杂交种莫荷罗非鱼"广福1号"的皮肤、肌肉和鳃等11种组织的DNA甲基化水平差异。采用16对引物进行选择性扩增,经聚丙烯酰胺凝胶电泳带型分析结果显示:莫荷罗非鱼"广福1号"及其亲本在不同组织间的甲基化水平存在组织特异性,相同组织不同亲、子代罗非鱼间的甲基化程度亦不同;橙色莫桑比克罗非鱼、荷那龙罗非鱼以及"广福1号"各组织平均总甲基化水平分别为32.21%、38.03%和29.77%,莫荷罗非鱼"广福1号"的甲基化水平低于双亲;与亲本相比,莫荷罗非鱼"广福1号"的甲基化模式除了大多数保持稳定遗传(A、B、C类型分别为19.67%、29.99%、25.42%)之外,24.92%胞嘧啶位点发生去甲基化和超甲基化,且去甲基化位点(E类型,15.73%)多于超甲基化位点(D类型,9.19%)。研究表明,莫荷罗非鱼"广福1号"基因组DNA的低甲基化特征和甲基化模式的重调可能与耐盐杂种优势有关。     

普通刺参(Apostichopus japonicus)和白刺参不同组织基因组DNA的MSAP研究

本研究分别以普通刺参(Apostichopus japonicus)和白刺参基因组DNA为实验材料,应用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术对刺参体壁、呼吸树和消化道3个组织的DNA甲基化水平和甲基化模式进行了研究,初步探讨了DNA甲基化对刺参组织间基因特异性表达的影响.结果显示,筛选得到的9对引物组合能够在普通刺参和白刺参两个群体中得到稳定扩增,在两群体刺参中分别检测到5932和5208个位点,均以未甲基化位点为主,普通刺参和白刺参未甲基化位点数分别为4317和3944,分别占总扩增条带数的72.78％和75.73％.普通刺参体壁的甲基化水平为31.07％,呼吸树为23.36％,消化道为26.34％;白刺参中体壁的甲基化水平为29.88％,呼吸树为23.25％,消化道为19.45％,由此可见,体壁的甲基化率在两群体中是最高的.普通刺参和白刺参同一组织间的甲基化水平和甲基化模式不同,同一群体体壁、呼吸树和消化道不同组织间的甲基化水平和模式也不同.甲基化在普通刺参和白刺参组织分化和发育过程中可能发挥着十分重要的作用.在检测的3个组织中,CCGG序列的全甲基化位点较半甲基化位点多.     

罗非鱼5个不同品系低温致死的研究

在室内人工降温条件下,进行了美国品系奥利亚罗非鱼及4个尼罗罗非鱼品系(美国品系、埃及品系、泰国品系和吉富品系)耐寒能力的试验,计算每个品系罗非鱼的半致死低温(LT50值)和低温累计存活小时数(CDH值),评估各品系耐寒力的大小.试验结果表明,美国品系奥利亚罗非鱼的死亡温度是8.6～9.6℃,其余4个尼罗罗非鱼品系的死亡温度在9.4～10.4℃.各罗非鱼品系的LT50值由高到低的顺序是:吉富尼罗>泰国尼罗>美国尼罗>埃及尼罗>美国奥利哑;CDH值由高到低的顺序是:美国奥利亚>埃及尼罗>美国尼罗>泰国尼罗>吉富尼罗.美国奥利亚罗非鱼的耐寒能力最强,极显著高于其他罗非鱼品系;吉富尼罗罗非鱼的耐寒能力极显著低于其余4个罗非鱼品系.     

栉孔扇贝、虾夷扇贝及其杂交子代的MSAP分析

运用甲基化敏感扩增多态性(methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术对栉孔扇贝(♀)、虾夷扇贝(♂)及其杂交子一代、子二代基因组DNA胞嘧啶甲基化水平进行了研究,并分析了DNA甲基化与各性状的相关性及其与杂种优势的关系。结果表明,(1)DNA甲基化率与壳宽、总重等表型值呈正相关的关系,而与壳长、壳高、软体重和闭壳肌重4个性状表型值呈负相关的关系,其中闭壳肌重与甲基化率的相关性达到极显著水平(P<0.01);(2)虾夷扇贝、栉孔扇贝、F1代、F2代的总甲基化率分别为32.79%、24.13%、19.98%、20.18%,杂交种F1代的甲基化水平低于双亲,是两种扇贝杂交的结果;F1代的甲基化模式经过了重新调整,其变化相对其亲本主要有4种类型:甲基化水平相同、去甲基化、超甲基化、次甲基化,且去甲基化位点多于超甲基化位点。结果证实杂种优势的产生与杂交种F1代基因组DNA甲基化模式的改变和重新调整有关,丰富了杂种优势机理研究内容。     

急性温度胁迫对虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)基因组DNA甲基化的影响

为探讨急性温度胁迫对虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)基因组 DNA 甲基化水平的影响，本研究从表观遗传学角度，运用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplification polymorphism，MSAP)技术比较分析了升温海水(17℃和24℃)急性胁迫虾夷扇贝(原暂养于9℃的海水中)9 h 和24 h 后基因组 DNA 甲基化的变化情况。结果显示，9对引物在各组的总扩增位点数为314–337，总甲基化位点为79–94，所占比例为23.45%–28.51%；所有处理组基因组 DNA 总甲基化率低于对照组，急性升温胁迫使虾夷扇贝基因组 DNA 发生去甲基化，而且去甲基化程度随胁迫温差增大和胁迫时间增长而增强，说明急性升温胁迫能够改变 DNA 甲基化水平和模式。本研究为进行虾夷扇贝抗逆基因的筛查提供了新思路和研究基础，丰富了表观遗传学在扇贝中的研究资料。     

干露胁迫对长牡蛎基因组DNA甲基化的影响

为探讨干露胁迫对海产贝类基因组DNA甲基化的影响,应用荧光标记甲基化敏感扩增多态性(fluorescencelabeled methylation sensitive amplified polymorphism,F-MSAP)技术,比较了不同干露条件下(0 d、0.5 d、1 d、3 d、5 d、7 d、9 d和11 d)长牡蛎(Crassostrea gigas)基因组DNA甲基化的变化。结果表明,对照组(干露处理0 d)闭壳肌与鳃组织的总体甲基化水平分别为29.76%和29.82%;干露处理0.5 d、1 d、3 d、5 d、7 d、9 d和11 d的长牡蛎全基因组甲基化水平呈现先增高后降低的趋势,其中,闭壳肌组织的总体甲基化水平分别为36.59%、38.86%、43.02%、39.30%、51.13%、46.79%和35.06%,鳃组织总体甲基化水平分别为39.39%、42.13%、39.36%、43.54%、56.19%、38.57%和28.99%;干露处理7 d的长牡蛎甲基化水平明显高于其他时期(P0.05),11 d时甲基化水平基本恢复至初始状态。甲基化变异模式分析发现,闭壳肌与鳃组织DNA甲基化变异位点存在差异,甲基化升高位点变化程度较大(P0.05)。以上结果表明,长牡蛎通过改变DNA甲基化模式来应答干露胁迫,发生了不同程度的甲基化与去甲基化反应,DNA甲基化与长牡蛎的抗逆性状密切相关。     

普通刺参(Apostichopus japonicus)和白刺参不同组织基因组DNA的MSAP研究

本研究分别以普通刺参(Apostichopus japonicus)和白刺参基因组DNA为实验材料,应用甲基化敏感扩增多态性(Methylation-sensitive amplified polymorphism,MSAP)技术对刺参体壁、呼吸树和消化道3个组织的DNA甲基化水平和甲基化模式进行了研究,初步探讨了DNA甲基化对刺参组织间基因特异性表达的影响。结果显示,筛选得到的9对引物组合能够在普通刺参和白刺参两个群体中得到稳定扩增,在两群体刺参中分别检测到5932和5208个位点,均以未甲基化位点为主,普通刺参和白刺参未甲基化位点数分别为4317和3944,分别占总扩增条带数的72.78%和75.73%。普通刺参体壁的甲基化水平为31.07%,呼吸树为23.36%,消化道为26.34%;白刺参中体壁的甲基化水平为29.88%,呼吸树为23.25%,消化道为19.45%,由此可见,体壁的甲基化率在两群体中是最高的。普通刺参和白刺参同一组织间的甲基化水平和甲基化模式不同,同一群体体壁、呼吸树和消化道不同组织间的甲基化水平和模式也不同。甲基化在普通刺参和白刺参组织分化和发育过程中可能发挥着十分重要的作用。在检测的3个组织中,CCGG序列的全甲基化位点较半甲基化位点多。     

刺参响应灿烂弧菌侵染的基因组DNA甲基化水平和转录组差异及其关联分析

为探讨病原菌胁迫下刺参(Apostichopus japonicus)基因组DNA甲基化水平和转录组表达的差异,本研究采用人工攻毒侵染胁迫,获得刺参化皮体壁组织,并以未攻毒组的健康体壁组织为对照,对刺参2种体壁组织进行全基因组甲基化测序(WGBS)和转录组高通量测序,解析刺参体壁基因组DNA甲基化差异,筛选响应病原胁迫的差异甲基化区域和差异表达基因。同时,通过基因组甲基化和转录组联合分析,筛选负相关关联基因,为解析刺参响应灿烂弧菌(Vibrio splendidus)侵染的分子机理提供基础数据。结果显示,刺参对照组和侵染组基因组总甲基化水平分别为(3.59±0.04)%和(3.87±0.27)%,侵染组甲基化水平显著升高;在发生甲基化的位点中,攻毒组和对照组的mCpG占比分别为83.06%和81.91%,mCpG为最主要的甲基化形式。本研究共筛选出差异甲基化区域(DMRs) 626 677个,注释到23 706个功能基因。转录组测序共检测到29 290个基因,筛选到差异表达基因496个,其中,上调基因214个,下调基因282个。在基因组甲基化与转录组的关联分析中,筛选到180个负相关关联基因,其中,差异甲基化区域位于启动子区域的负相关基因为60个。对负相关关联基因的GO和KEGG富集分析,筛选到相关通路和LRR、hsp20和CARD等关键基因。本研究将为解析刺参抗病的表观遗传调控机制提供数据,也为刺参抗病性状选育提供科学参考。     

低温驯化下4种不同品系罗非鱼血清皮质醇与免疫相关指标的变化

选取4种不同品系罗非鱼, 分别为吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)、奥尼罗非鱼(O. niloticus×O. aureus)、红罗非鱼(O. nilotica♂× O. mossambica♀)和奥利亚罗非鱼(O. aureaus)。在26℃水温下饲养3周后, 选取规格基本一致的罗非鱼(体质量50.73 g±4.23 g)进行低温驯化实验。水温以3℃/d的速度从26℃降至8℃, 分别于水温为26℃、20℃、14℃和8℃时进行采样, 比较不同驯化阶段4种不同品系罗非鱼血清皮质醇和免疫相关指标的变化规律。结果表明, 与26℃时的免疫指标相比, 水温降至8℃时, 吉富与红罗非鱼血清皮质醇水平显著升高; 然而血清C3、C4、IgM以及头肾C型溶菌酶mRNA水平显著下降(P<0.05), 血清中高皮质醇水平对鱼体的免疫产生了抑制作用。水温为8℃时, 奥尼罗非鱼血清皮质醇、IgM和补体C3以及头肾抗菌肽mRNA水平显著升高; 奥利亚血清皮质醇、C4和IgM以及头肾C型溶菌酶mRNA水平与26℃时相比无显著差异, 然而血清溶菌酶与C3水平降低。驯化实验结束后, 比较了4种不同品系罗非鱼在8℃水温下48 h内的累积死亡率。吉富与红罗非鱼组累积死亡率较高, 分别达到43.3%和40.0%; 奥尼罗非鱼其次, 为23.3%; 奥利亚罗非鱼最低, 为20.0%。较高的血清IgM和头肾溶菌酶和抗菌肽mRNA水平可能有助于提高奥尼和奥利亚罗非鱼的抗低温应激能力, 增加低温时的成活率。本研究通过分析4种品系罗非鱼不同驯化阶段血清皮质醇和免疫相关指标, 探讨不同品系罗非鱼在低温驯化过程中的免疫保护机制, 旨在为下一步抗低温新品系罗非鱼的选育提供理论依据。

     

Physiological responses and HSP70 mRNA expression of GIFT strain of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) under cold stress

An investigation on the physiological responses and HSP70 expression under cold stress was conducted on Genetically Improved Farmed Tilapia (GIFT) strain of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Tilapia were acclimated at 28°C as control and then the water temperature was reduced from 28°C to 15°C at a rate of 1°C h^?1, and serum biochemical indices, antioxidant enzymes and expression of HSP70 mRNA were analysed on days 0, 0.5, 1, 2, 3 and 5 after exposure to 15°C. The concentration of serum K, Na, Cl and Ca concentration showed instability during cold stress. Glucose rapidly increased on day 0 followed by a declining trend. Triglyceride, cholesterol, low density lipoprotein‐cholesterol signifi‐cantly decreased and high density lipoprotein‐cholesterol showed instability during cold stress. Aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase and lactate dehydrogenase activities were prominently elevated under cold stress. Superoxide dismutase and catalase activities showed a remarkable rise on day 0.5 under cold stress, and gradually decreased thereafter. HSP70 mRNA level significantly increased both in liver and muscle under cold stress, especially on days 0.5 and 1. These results suggest that cold influences several physiological responses of tilapia, and the cold resistance and cold tolerance of tilapia will benefit from the enhancement of antioxidant enzymes activities and upregulated HSP70 mRNA expression.     

盐度胁迫对尼罗罗非鱼免疫相关指标的影响

为探究盐度胁迫对尼罗罗非鱼免疫的影响，对体质量(35.0±5.0) g的尼罗罗非鱼进行了急性和慢性的盐度胁迫实验，对免疫相关指标进行了检测和分析。在急性盐度胁迫中，设置0、5和15盐度组，分别在胁迫后6、12、24、48和96 h进行取样，检测血清SOD、CAT、GSH-Px和AKP的活性。在慢性实验中，设置0、10、20和30盐度组，胁迫8周后检测血清SOD、CAT、GSH-Px和AKP活性，并进行了无乳链球菌易感性实验。结果显示：①血清中SOD活性在急性盐度胁迫6、12和24 h时都有随盐度上升而上升的趋势，但在96 h时盐度15组酶活性显著低于盐度5组；在慢性盐度胁迫下，各组的酶活性呈现出随着盐度升高而显著性下降的趋势。②血清CAT活性在急性盐度胁迫下12和24 h时呈现出随着盐度升高而显著下降的趋势；在慢性胁迫下不存在显著性差异。③血清中GSH-Px活性在急性和慢性胁迫后，均呈现随着盐度升高而降低的趋势。④血清AKP活性在胁迫后6 h随盐度升高呈现出显著下降趋势；在慢性盐度胁迫下，盐度20组显著低于其他实验组。⑤尼罗罗非鱼对无乳链球菌易感性实验中，盐度10组的易感性和盐度0组之间无显著差异，盐度20和30组的易感性高于盐度0组。研究表明，两种盐度胁迫均会引起免疫相关指标的变化，急性盐度胁迫实验表明，盐度5和15可导致尼罗罗非鱼机体氧化损伤，但尼罗罗非鱼可以逐渐适应这一变化；慢性盐度胁迫实验表明，盐度高于20会抑制尼罗罗非鱼多种免疫指标活性，造成其对无乳链球菌的易感性升高。     

饲料脂肪对黄颡鱼卵巢脂类代谢以及PI3KCa甲基化和转录水平的影响

为了探究饲料不同脂肪水平对黄颡鱼卵巢脂肪代谢潜在的影响,本研究设计了活体与离体两个实验。活体实验中,分别投喂3组不同脂肪水平的饲料(脂肪含量分别为6.98%、11.34%和15.41%)8周。离体实验中,分离原代黄颡鱼卵母细胞,采用(0、0.2和0.5 mmol/L)3组不同脂肪酸浓度孵育48 h。活体实验结果显示:与6.98%和15.41%脂肪水平组相比,11.34%脂肪水平显著增加黄颡鱼卵巢甘油三酯水平(TG),并上调FAS、G6PD、6PGD和ME的酶活性水平,以及LPL和CD36基因表达水平。与6.98%和11.34%脂肪水平组相比,15.41%脂肪水平组显著升高黄颡鱼的性腺指数(GSI),并上调CPTIA和DNMT3b的基因表达水平,以及PI3KCa启动子-64和-52 CpG位点的甲基化水平,而显著降低PI3KCa的基因表达水平。体外细胞实验显示:与对照组(0)相比,0.5 mmol/L脂肪酸孵育显著增加卵母细胞TG含量,并上调FAS、G6PD和ME酶活水平,以及G6PD和PI3KCa的基因表达水平。同时,与对照组相比,脂肪酸孵育组显著降低CPTIA、ACCb、LPL、CD36、DNMT1以及DNMT3b基因的表达水平。然而,脂肪酸孵育对卵母细胞PI3KCa的启动子甲基化水平没有影响。研究表明,饲料不同脂肪水平影响卵巢TG的合成,可能主要是通过脂肪转运相关基因,并且高脂肪很可能是通过影响黄颡鱼卵巢PI3KCa启动子甲基化水平来影响PI3KCa的表达。而离体条件下,脂肪酸促进卵母细胞TG的合成很可能是通过升高脂肪合成相关基因、降低脂肪分解和转运相关基因来实现,但脂肪酸孵育不通过影响黄颡鱼卵母细胞PI3KCa甲基化水平来影响PI3KCa基因表达。     

马氏珠母贝外套膜不同区域基因组DNA甲基化MSAP分析

通过甲基化敏感多态性扩增(methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术,检测马氏珠母贝(Pinctada martensii)外套膜的边缘膜区(mantle edge,Me)、套膜区(mantle pallial,Mp)和中央膜区(mantle central,Mc)的基因组DNA甲基化修饰水平;回收具特异性的清晰甲基化修饰片段进行测序、比对分析并筛选基因;利用荧光定量PCR对筛选基因进行定量分析。结果显示:(1)利用15对引物进行扩增实验,平均每个个体外套膜3个区域能够产生(1163.25±124.34)条清晰可辨的条带,其中Me、Mp和Mc分别得到(401.00±40.37)条、(380.63±52.39)条和(381.63±53.57)条扩增条带,各组织甲基化总条数差异不显著(P0.05);Me、Mp和Mc的基因组甲基化水平分别为(17.07±2.19)%、(15.48±2.34)%和(19.61±2.88)%,Mc和Mp具有显著性差异(P0.05);组织间的基因组甲基化水平由高到低排列依次是McMeMp。(2)对特异性片段进行回收、测序后,经在线及本地Blast比对,得到8条存在甲基化修饰的基因序列,其中3条有同源序列,基因注释为40S核糖体蛋白SA(40S ribosomal protein SA)、iHog(interference hedgehog)、锌指蛋白(zinc finger protein castor)。iHog仅在中央膜上具有全甲基化修饰,且E值较低,为筛选的目的基因。(3)荧光定量结果表明iHog在Me、Mp和Mc中均有表达,以Me表达量最高,Mc表达量最低,差异显著(P0.05)。我们推测iHog的DNA序列的甲基化修饰抑制了该基因在Mc组织中的表达。综上研究结果表明,马氏珠母贝外套膜3个区域的甲基化修饰水平不一,且DNA甲基化在基因表达调控中具有作用,这对深入研究珍珠贝生物矿化和免疫反应机制具有一定的参考意义。