虹鳟pmela基因的克隆及其在不同发育阶段和组织中的表达分析

前黑素小体蛋白a (premelanosome protein, pmela)基因是黑色素合成通路中的关键基因之一,对动物的体色有着重要影响。为探讨pmela基因在虹鳟(Oncorhynchus mykiss)体色变异中的作用,本研究利用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)技术对pmela基因cDNA全长进行克隆并运用生物信息学方法分析该基因的序列特征,同时采用qRT-PCR比较pmela在野生型虹鳟(虹鳟)、黄色突变型虹鳟(金鳟)和杂交F1代受精期至孵化后3个月不同发育时期及成鱼不同组织中的相对表达量。研究获得pmela基因cDNA全长序列3 476 bp,包含2 532 bp开放阅读框,编码843个氨基酸。序列分析发现,Pmela为疏水性蛋白且存在PKD功能结构域。同源性比对发现,虹鳟Pemla氨基酸序列与红鲑(Oncorhynchus nerka)的同源性高达97.75%;进化分析结果显示,虹鳟与红鲑的亲缘关系最近,与人类(Homo sapiens)和小鼠(Mus musculus)的亲缘关系最远。qRT-PCR结果显示,pmela基因在虹鳟与金鳟胚胎及出膜后各时期均有表达,在受精期至16细胞期中的表达为虹鳟高于金鳟,出膜后该基因在金鳟背部皮肤中的表达均高于虹鳟,且在4细胞期、16细胞期、原肠期、神经期、体节期、心跳期、1 day post-hatching (1 dph)、3 dph、5 dph、7 dph、10 dph、1 month post-hatching (1 M)和2 M时期中,虹鳟与金鳟的表达存在显著差异。在各组织中,pmela基因在虹鳟与金鳟背部皮肤和眼睛中的表达显著高于其他组织。在杂交F1代中,pmela基因在不同发育时期和组织中的表达模式与双亲类似,且在大部分相同时期和组织中的表达与双亲存在显著差异。上述结果表明,pmela基因的表达量高低与虹鳟体色具有一定的相关性,且可能参与其体色的形成过程。本研究结果为进一步研究pmela基因在虹鳟体色变异中的作用提供基础资料。