低温对斑马鱼ZF4细胞基因组DNA甲基化水平的影响

低温压力会导致鱼类生理功能失调、机体损伤甚至死亡,鱼类会产生各种适应性变化来应对低温压力,其中涉及的表观遗传学机制越来越受到重视。为了探讨鱼类低温应激压力下的表观遗传学调控机制,本研究对斑马鱼(Daniorerio)胚胎成纤维细胞ZF4进行短期低温胁迫(18℃处理3d、5d和10℃处理3d、5d)和长期低温胁迫(18℃处理30 d),然后用具有不同甲基化敏感性的同裂酶HpaⅡ和MspⅠ对细胞基因组DNA进行酶切以监测细胞基因组DNA甲基化水平变化。结果显示短期低温胁迫下ZF4细胞生长受到抑制甚至死亡,而经过长期低温胁迫的ZF4细胞对低温压力产生了一定适应性。并且低温胁迫下DNA甲基化水平呈现动态变化,短期低温培养细胞的基因组DNA甲基化水平明显增高,但是长期低温培养细胞的DNA甲基化水平反而下降。此外,研究发现抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)或者共济失调–毛细血管扩张突变蛋白(ataxia telangiectasia mutated,ATM)抑制剂KU-55933可以抑制18℃5 d低温处理后的ZF4细胞DNA甲基化水平的增高,说明活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生和ATM的激活介导了DNA甲基化水平的增高。本研究结果显示,短期低温刺激下ZF4细胞ROS的产生导致DNA损伤,激活DNA损伤修复机制,进而导致基因组DNA甲基化水平上升,该研究为后期斑马鱼低温胁迫分子机制的研究奠定基础。     

低温驯化下斑马鱼LINE1的表达检测

长散布核元件-1(Long spread nuclear element-1,LINE1)是跳跃基因。前期比较基因组研究发现,南极鱼经历漫长的低温适应进化后,与南极圈外的同亚目鱼类相比较,在基因水平上LINE1的扩增效率高达8~300倍,但LINE1的扩增与鱼类抵御寒冷之间的关系尚未明了。本实验对斑马鱼(Danio rerio)胚胎成纤维细胞ZF4进行了不同时间梯度的低温处理(18℃、5 d和18℃、30 d),同时对斑马鱼成鱼也进行了不同时间的低温处理(10℃,3 h、6 h、1 d、3 d、5 d)。采用RT-qPCR检测了LINE1的mRNA水平,并克隆了斑马鱼LINE1基因启动子区,利用Luciferase双荧光报告系统,在ZF4细胞中验证LINE15’UTR在低温压力下的生物活性。结果显示,短时间低温处理下,ZF4细胞中LINE1 mRNA水平有所降低,而在长时间低温处理中,LINE1的mRNA水平显著升高。在成鱼中,短时间低温处理下,LINE1 mRNA水平降低;长期低温处理下,LINE1 mRNA水平显著升高。在ZF4细胞中发现,LINE15’UTR具有生物活性。在低温处理(18℃,3 d)下,报告基因信号减弱,间接表明LINE1启动子活性减弱。研究结果表明,低温压力会影响LINE1在鱼类中的表达。本研究为进一步探究LINE1在鱼类适应低温环境中的作用机制奠定了基础。     

鳞头犬牙南极鱼LeptinB基因在抵御低温应激中的作用

为了探究瘦素基因(LeptinB, LepB)在斑马鱼肝脏细胞系(ZFL)低温应激中的作用，本研究根据鳞头犬牙南极鱼(Dissostichus mawsoni) LepB基因(DM-LepB)编码的氨基酸序列，克隆到构建的pTOL2-actin-EGFP质粒中(启动子为斑马鱼的β-actin)。选取EcoRⅠ和BamHⅠ为限制酶，设计构建了pTOL2-LepB+HIS-EGFP表达载体，并转染至ZFL细胞中。选择致死温度10 ℃进行实验，采用流式细胞术检测了低温胁迫下细胞的存活率，使用增强型CCK-8试剂盒检测了低温条件下细胞的生长增殖情况，使用荧光探针DHE检测了细胞活性氧(ROS)含量。结果显示，LepB基因的过表达能有效减少细胞ROS的产生，减轻细胞凋亡以应对低温胁迫。分析还显示，DM-LepB的过表达也有利于维持低温刺激下的胞内ATP水平与线粒体状态，有效减轻低温刺激对细胞的凋亡和坏死作用，对细胞冷应激起到保护作用。采用油红O染色和甘油三酯(TG)实验检测发现，DM-LepB基因能减缓低温刺激时细胞脂质的消耗，较多的脂质保留可减弱低温刺激对细胞的伤害，使得细胞能更好地抵抗低温损害。研究结果为揭示南极鱼类的低温适应分子机制提供了基础资料。     

低温胁迫诱导斑马鱼ZF4细胞ROS及MAPK相关蛋白表达的影响

为了研究鱼类低温下分子调控机制及其与活性氧(reactive oxygen species,ROS)之间的关系,本实验对斑马鱼(Danio rerio)胚胎成纤维ZF4细胞进行不同程度的低温胁迫(18℃和10℃),监测其在不同低温胁迫时间下(1 d、3 d和5 d)ROS的变化以及丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路中蛋白的表达情况。结果显示:(1)DCFH-DA探针法表明在低温胁迫作用下,细胞内ROS含量增加。细胞内ROS上升水平与外界胁迫压力成正相关。低温处理3 d后,18℃和10℃的细胞,其ROS含量与对照组(28℃)相比分别显著升高到(1.23±0.04)倍(P0.05)和(2.31±0.08)倍(P0.05)。(2)Western Blot检测磷酸化的p38(p-p38)和磷酸化的JNK(p-JNK p54和p-JNK p46)的水平变化,结果显示低温胁迫可以使p38和JNK的活性增强,且均在10℃处理3 d达到最高水平。(3)进一步检测DNA断裂标记蛋白γH2A.X的表达水平,结果显示,无论在18℃还是10℃,其在第3天呈现高表达。本实验初步证实低温胁迫能够诱导斑马鱼细胞ROS的产生;通过对不同时间点的蛋白表达水平检测,发现p-JNK、p-p38和γH2A.X激活时间点与低温诱导ROS表达时间点相吻合。该研究为后期对斑马鱼细胞低温胁迫实验奠定基础,其中低温下处理3 d可以作为一个检测各个蛋白变化的关键时间点。     

RNA干扰Gas2基因对低温胁迫下罗非鱼肾脏细胞系增殖及凋亡的影响

探讨低温胁迫下,干扰生长抑制特异性基因2(Gas2)对罗非鱼肾脏细胞系增殖和凋亡的影响。采用脂质体转染法介导Gas2短发夹RNA(short hairpin RNA, shRNA)及阴性对照短发夹RNA处理罗非鱼肾脏细胞,24 h后,以5℃/d降温速率对转染后的罗非鱼肾脏细胞进行低温胁迫,分别在25、20、15、10℃进行细胞采集。随后,利用实时荧光定量PCR检测Gas2基因及P53基因mRNA表达变化,利用流式细胞仪检测细胞凋亡情况,并开展WST-1细胞增殖实验检测细胞的增殖情况。结果表明,低温胁迫下,阴性对照组及Gas2干扰组中Gas2和P53基因mRNA的表达在15℃和10℃时均显著升高;Gas2干扰组中Gas2和P53基因mRNA的表达水平在所有温度下均显著低于阴性对照组;随着温度降低,阴性对照组及Gas2干扰组的细胞凋亡率均明显升高,但Gas2干扰组的细胞凋亡率明显低于阴性对照组;低温胁迫下,对照组及Gas2干扰组的细胞增殖率与25℃时相比均显著下降;当温度降至15℃时,Gas2干扰组的细胞增殖率显著高于对照组。罗非鱼肾脏细胞在受低温胁迫时,抑制Gas2基因能够降低P53基因mRNA的表达水平以及细胞的凋亡率,并增加细胞的增殖。     

低温压力对ZF4细胞组蛋白修饰的影响

为探索低温压力对斑马鱼细胞组蛋白修饰的影响,建立并优化使用斑马鱼(Danio rerio)成纤维细胞ZF4进行染色质免疫共沉淀(chromatin immunoprecipitation, ChIP)的条件。本研究分别优化了ChIP过程中裂解细胞所使用的NP-40浓度、超声破碎的时间,确定了最佳NP-40浓度为0.2%,超声时间为20 min。利用针对β-actin启动子区域的引物,通过常规PCR初步验证ChIP实验是否成功。琼脂糖凝胶电泳结果显示, IgG组常规PCR产物基本无条带,H3K27me3组条带较暗, H3K4me3和H3K27ac组有较亮条带,初步说明实验可靠。使用正常培养(28℃)与长期低温驯化(18℃, 30 d)的斑马鱼成纤维细胞ZF4作为实验材料,通过优化之后的ChIP技术进行实验。分别使用qPCR和ChIP-qPCR检测低温驯化对肿瘤坏死因子b(tumor necrosis factor b,tnfb)基因表达以及其启动子区域H3K4me3、H3K27ac、H3K27me3的影响。qPCR结果显示tnfb基因经过低温驯化后上调,而ChIP-qPCR结果显示,tnfb基因启动子区域的H3K4me3、H3K27ac富集度也出现升高, H3K27me3没有明显变化,提示低温压力可能通过影响tnfb基因启动子区域的H3K4me3、H3K27ac水平来调控tnfb基因的表达。本研究建立并优化的ChIP实验条件可以用来研究ZF4细胞组蛋白修饰变化,为下一步探索低温压力对斑马鱼细胞全基因组组蛋白修饰的影响奠定基础。     

低温胁迫对凡纳滨对虾胸腺肽基因功能的影响

低温是影响凡纳滨对虾养殖的重要因素。为探明凡纳滨对虾在应对低温胁迫下的分子机制,通过RACE方法对凡纳滨对虾胸腺肽(Lvthy)基因进行克隆,并对其序列特征进行分析,并通过荧光定量PCR对其组织分布表达及低温胁迫下的表达谱进行分析,最后通过siRNA干扰的方法对其表达量进行敲降,对其在凡纳滨对虾低温胁迫下的功能进行验证。Lvthy基因cDNA全长1765 bp,开放阅读框长度729 bp,编码242个氨基酸。组织分布分析结果显示,Lvthy基因在对虾不同组织中均有表达,在胃组织中表达量最高,其次是在肠道、心脏和脑组织。低温胁迫试验结果显示：Lvthy基因在低温刺激1 h后表达量开始上调;3 h后表达量达到最高,是正常状态下的2.7倍;随后Lvthy基因表达量开始下降。RNAi干扰试验结果显示,敲降Lvthy基因后,凡纳滨对虾在低温胁迫下的存活率仅为31%,显著低于对照组存活率(83%)。试验结果表明,胸腺肽在凡纳滨对虾响应低温胁迫的生理过程中发挥重要的作用,本试验结果可为胸腺肽在甲壳动物应对低温胁迫下的适应机制研究奠定基础。     

弗氏柠檬酸杆菌感染诱导斑马鱼皮肤免疫相关基因的差异表达

从草鱼肠道中分离到1株细菌,通过形态学观察、生理生化特征和16S rDNA序列分析等鉴定为弗氏柠檬酸杆菌,动物试验结果表明,该菌对斑马鱼有致病性;从感染诱导的斑马鱼皮肤组织中提取总RNA,经Biotin荧光标记与拥有15 617个cDNA片段的斑马鱼基因芯片(affymetrix)杂交筛选分析,获得斑马鱼皮肤免疫相关差异表达基因88个,其中有74个上调表达基因和14个下调表达基因;进一步根据基因功能聚类(GO)分析,初步将88个差异表达基因分为8个生物学功能,其中主要参与补体激活、急性期反应、应激防御反应、细胞凋亡、抗原加工提呈、细胞迁移粘附、凝血因子和血小板激活等免疫应答过程;同时进行信号通路(pathway)分析,结果表明MAPK(hsp70、daxx、nfkbiab)、JAK/STAT(ifn1)和TGF-β(thbs1)等信号通路参与斑马鱼皮肤抗弗氏柠檬酸杆菌感染免疫应答。采用基因芯片方法筛选与鱼类皮肤免疫相关的功能基因,为将来以斑马鱼为模型研究鱼类皮肤局部免疫应答的分子机制提供科学依据。     

低温胁迫对七带石斑鱼幼鱼血清生化指标的影响

研究了体质量为(300±20)g的七带石斑鱼幼鱼从12.4℃海水直接转入到8.0℃的海水中,低温胁迫不同持续时间(0、1、2、5、10 d)血清生化指标的变化。结果表明,低温导致AKP活性呈不规则变动,2 d时其活性显著高于同期对照。GGT活性先升后降,2 d时酶活性最高,10 d酶活性最低。GOT和GPT活性随低温胁迫时间延长呈增加态势,10 d时与同期对照组之间活性差异显著。LDH活性在胁迫前及实验时期差异均不显著。TP含量随低温胁迫时间延长而下降。GLU胁迫前期变化未达显著性差异,但10 d时含量与对照组差异显著。TG含量先降后升,胁迫前与实验结束时所测得的含量无显著性差异。CREA含量的变化趋势与TP相似,也随胁迫时间而降低,10 d时只有胁迫前(48.57 34.96)mmol/L含量的22%。低温胁迫对血清离子浓度变化未产生大的影响,实验前、至低温胁迫10 d的测试结果均未达到显著性差异的水平。研究认为,实验幼鱼能适应跳跃式降温胁迫;低温胁迫对七带石斑鱼幼鱼的胁迫有累积效应。在实际生产越冬期间8.0℃低温时间不宜超过10 d。     

三氯生对斑马鱼卵巢抗氧化和凋亡相关基因表达的影响

为了探讨三氯生(TCS)对硬骨鱼类性腺损伤作用的分子机制,通过半静态水体暴露法对斑马鱼(Danio rerio)进行染毒,将斑马鱼暴露在2种不同TCS浓度(0.034 mg/L和0.068 mg/L)溶液中,同时设置空白对照组,42 d后,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术,探究TCS对斑马鱼卵巢抗氧化及凋亡相关基因表达的影响。结果发现:与空白对照相比,SOD、CAT和GPx1a基因在0.068 mg/L TCS处理组表达水平显著下调,GPx1和MT-2基因在0.034 mg/L浓度组表达显著上调;Bcl-2基因在0.068 mg/L浓度组表达显著下调,p53基因在0.034 mg/L浓度组表达极显著上调,Bax在TCS处理组中均显著上调。以上研究结果表明:较高浓度TCS显著影响了斑马鱼卵巢抗氧化和凋亡相关基因的表达,从而产生了氧化损伤和加速细胞凋亡的发生。     

Development of Cre–loxP technology in zebrafish to study the regulation of fish reproduction

One cannot seek permission to market transgenic fish mainly because there is no field test or any basic research on technological developments for evaluating their biosafety. Infertility is a necessary adjunct to exploiting transgenic fish unless completely secure land-locked facilities are available. In this study, we report the generation of a Cre transgenic zebrafish line using a cytomegalovirus promoter. We also produced fish carrying the Bax1 and Bax2 plasmids; these genes were separated by two loxP sites under a zona pellucida C promoter or were driven by an anti-Müllerian hormone promoter. We inserted a red fluorescent protein gene between the two loxP sites. After obtaining transgenic lines with the two transgenic fish crossed with each other (Cre transgenic zebrafish x loxP transgenic zebrafish), the floxed DNA was found to be specifically eliminated from the female or male zebrafish, and apoptosis gene expressions caused ovarian and testicular growth cessation and degeneration. Overexpression of the Bax1 and Bax2 genes caused various expression levels of apoptosis-related genes. Accordingly, this transgenic zebrafish model system provides a method to produce infertile fish and may be useful for application to genetically modified fish.     

Stress-induced apoptosis by heat shock, UV and γ-ray irradiation in zebrafish embryos detected by increased caspase activity and whole-mount TUNEL staining

SUMMARY: Environmental stress-induced apoptosis in zebrafish Danio rerio embryos was characterized by assaying caspase-3-like activity and whole-mount terminal deoxynucleotidyl nick-end labeling (TUNEL) staining. Severe stress conditions, such as heat shock at 39°C for 1 h, ultraviolet light at 10–100 mJ/cm² and γ-ray irradiation at 5–20 Gy induced extensive apoptosis in embryos. Apoptotic cells were observed after the bud and 1-somite stages in normal embryos by TUNEL staining, and after stress treatment many TUNEL-positive cells were found in the enveloping and deep cell layers and the larval fin. The caspase-3-like activity increased severalfold during stress-induced apoptosis in a dose-dependent manner. These findings indicate that apoptotic pathways, mediated by caspase-3-like activity, play a major role in zebrafish embryogenesis under stress conditions.     

低温胁迫对云纹石斑鱼(♀)×鞍带石斑鱼(♂)杂交后代血清生化指标的影响

选取云纹石斑鱼(Epinephelus moara♀)×鞍带石斑鱼(E.lanceolatus♂)的杂交种(俗称云龙石斑鱼)为研究对象,设定20℃、16℃、15℃、13℃和10℃共5个温度梯度(20℃为对照组),从20℃开始,采取1℃/d的降温速率,对其进行低温胁迫实验,并对云龙石斑鱼血清中生化指标和代谢酶活力进行检测.同时对棕点石斑鱼(E fuscoguttatus♀)和鞍带石斑鱼(♂)的杂交种(俗称珍珠龙胆石斑鱼)、斜带石斑鱼(E.coioides♀)×鞍带石斑鱼(♂)的杂交种(俗称青龙石斑鱼)进行低温胁迫,每天记录3种杂交石斑鱼的存活率.当存活率低于50％时,记录半致死温度.结果显示,云龙石斑鱼半致死温度为8℃,珍珠龙胆石斑鱼的半致死温度为11℃,青龙石斑鱼的半致死温度为9.5℃.云龙石斑鱼血清中肌酐(CREA)含量和总胆固醇(T-CHO)含量随低温胁迫强度增加呈先降低后上升的趋势,血清甘油三酯(TG)含量呈现波动,在15℃和10℃时与对照组比较,出现显著性差异(P＜0.05).血清葡萄糖(GLU)含量随胁迫强度的增加呈现波动,在16℃和13℃时与对照组之间有显著性差异(P＜0.05).碱性磷酸酶(AKP)活性在16℃时有所升高,但整体上与对照组无显著性差异(P＞0.05).过氧化氢酶(CAT)活性呈现波动,除13℃以外,其余各组均与对照组有显著性差异(P＜0.05).血清中谷草转氨酶(GOT)的活性在13℃和16℃时略高于对照组.谷丙转氨酶(GPT)活性呈现先升后降的趋势,在16℃和15℃时,与对照组差异显著(P＜0.05).结果表明,3种杂交石斑鱼中,云龙石斑鱼最耐受低温;低温胁迫会导致幼鱼免疫力和抗氧化能力下降,实际生产中仍应降低胁迫强度和缩短胁迫时间.     

急性高温胁迫对大口黑鲈"优鲈3号"肝脏凋亡相关酶活性和基因表达的影响

为了探究急性高温胁迫对大口黑鲈“优鲈3号”凋亡相关酶活性和基因表达的影响,将25℃下暂养的大口黑鲈“优鲈3号”直接放入37℃水环境中,探究急性高温胁迫后幼鱼肝脏组织Caspase3、Caspase9和基因酶活的变化。结果显示:37℃高温胁迫后,肝脏Caspase3和Caspase9酶活均显著升高,且随着胁迫时间的延长呈升高趋势,在48 h达到峰值。基因Caspase3和Caspase9的表达量均呈现先升高再下降的趋势,在6 h的表达量达到峰值,随之下降,并在48 h与对照组无显著性差异。BCL-2的表达量于1 h达到峰值,之后显著下降,48 h时BCL-2的表达量仅为对照组的0.04倍。结果表明,高温胁迫会使大口黑鲈“优鲈3号”幼鱼发生凋亡甚至细胞坏死。     

Aquatic birnavirus induces apoptosis through activated caspase-8 and -3 in a zebrafish cell line

In this study, the possible influence of temperature on infectious pancreatic necrosis virus (IPNV)-induced apoptosis in a zebrafish liver epithelium (ZLE) cell line was investigated. At a lower temperature (18 degrees C), there was expression of viral proteins VP2 and VP3 at 4 h post-infection (p.i.). At this time no expression was found in the high temperature group at 28 degrees C. The cell survival ratio was 52 and 18% at 24 and 48 h p.i., respectively, during IPNV infection at 18 degrees C. In addition, we assayed for apoptosis in IPNV-infected cells with terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated end labelling (TUNEL) of DNA at different dosages of virus. We found a ratio of apoptotic cells of 8 and 25% at 12 and 18 h p.i., respectively, in the multiplicity of infection (MOI) 1 group. The MOI 10 group had 20 and 45% apoptotic cells at 12 and 18 h, respectively. Furthermore, at 18 degrees C IPNV activated the caspase-8 and 3 from 1.5 to 2 times at 12 and 18 h p.i., respectively. Taken together, these findings suggest that successful virus replication occurs at the low temperature (18 degrees C) compared with the non-permissive temperature of 28 degrees C. Thus, IPNV replication is capable of activating caspase-8 and -3 and inducing host apoptosis.     

吡啶甲酸铬对热应激异育银鲫血清生化指标的影响

选取240尾初始体重为(31.80±1.07)g的异育银鲫(Carassius auratus gibelio),分为4组,分别饲喂在基础饲料中添加0μ/kg(对照组和热应激1组)、300μg/kg(热应激2组)、600 μg/kg(热应激3组)吡啶甲酸铬(以Cr3+计)的试验饲料,在室内可控温循环水养殖系统中常温(2...     

复方中药对施氏鲟非特异性免疫功能的影响

以施氏鲟（Acipenser schrencki）为实验对象,探讨自组中药方剂（复方A）水煎剂对鲟鱼体内部分非特异性免疫功能指标的影响。将1＋龄施氏鲟随机分为2组,每组3个重复,每个重复20尾鱼。每日按1.1g·kg-1体质量口灌给药,连续7d。给药结束后,每组取10尾鱼高温30℃热刺激2h后,与常温22℃实验组共同采样,测定鱼血浆中蛋白含量、白细胞吞噬及6种组织中溶菌酶活性。结果表明：连续7d口灌复方A有效提高了施氏鲟血浆中总蛋白和球蛋白含量及6种组织中溶菌酶活性,促进了白细胞吞噬作用;在高温应激条件下能调节机体做出快速应激反应,但在高温条件下对部分组织中溶菌酶活性有一定的抑制作用。