军曹鱼全基因组微卫星特征分析与多态性标记的筛选及应用

为更好地开发军曹鱼(Rachycentron canadum)高多态性微卫星分子标记,本研究基于军曹鱼全基因组测序结果,利用MISA1.0软件对其简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)的位点信息进行检索及分析。结果显示,基因组中共筛选出1~6个核苷酸为重复单元的SSR位点344 820个,其中,以单核苷酸重复序列最多(174 146个),占SSR总数的50.50%;其次为二核苷酸重复和三核苷酸重复序列,分别占SSR总数的30.23%和14.02%。在SSR包含的重复单元中,单核苷酸重复以A/T类型为主,AC/GT是二核苷酸的优势重复单元类型。军曹鱼基因组SSR核心序列重复次数在4~275次范围内波动,单核苷酸SSR重复数为10的最多,二核苷酸SSR重复次数为6的最多。本研究设置长度≥12 bp为筛选高多态性SSR位点的标准,共获得361 684个位点。在上述位点中随机选取100个候选位点进行基因分型检测,利用从中筛选到多态性较高的10个SSR标记分别对北海、陵水、硇洲、徐闻和三亚5个养殖群体进行遗传多样性分析,145尾个体中共检测到69个等位基因,观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)和多态信息含量(PIC)平均值分别为0.628、0.706和0.653。相关研究表明,军曹鱼基因组中SSR位点类型较为丰富、多态性潜能较高,从中筛选获得的多态性SSR标记可为军曹鱼分子标记辅助育种、群体遗传多样性评价等研究提供有力支持。     

鲑降钙素对虹鳟鳞组织lncRNA表达的影响

为探明鲑降钙素(salmon calcitonin, sCT)对鱼类骨组织钙代谢过程的调节机制, 对虹鳟(Oncorhynchus mykiss) 幼鱼进行 sCT 腹腔注射, 并在注射后 24 h 采集鳞组织进行转录组测序, 分析其中长链非编码 RNA (long non-coding RNA, lncRNA)表达水平的变化。结果显示, 注射 sCT 后的虹鳟鳞组织中共鉴定出 847 个差异表达的 lncRNA, 其中 247 个表达上调, 600 个表达下调。GO 注释结果显示, 差异表达 lncRNA 靶基因主要被注释到转录调控、运输、信号转导、膜、细胞质、金属离子结合和核苷酸结合等功能中。KEGG 通路富集结果显示, 差异表达 lncRNA 靶基因在硫胺素代谢通路、炎症介质对 TRP 通道调节、血小板活化、谷氨酸能突触、神经营养因子通路、ARVC 通路和 NF-kappa B 信号通路等通路中显著富集。利用实时荧光定量 PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR)对随机选取的 6 个差异表达 lncRNA 的表达量进行验证, 结果显示, qRT-PCR 与 RNA-Seq 结果一致。基于上述结果, 本研究筛选到 MSTRG.68909.2、MSTRG.39805.1、MSTRG.121429.1、MSTRG.9137.1 和 MSTRG.43721.1 共 5 个可能参与虹鳟钙代谢的关键 lncRNA, 这些关键基因的筛选鉴别可为探明硬骨鱼类骨代谢的调控机理提供新的切入点, 为虹鳟养殖生产实践提供参考。     

盐度驯化影响虹鳟鳞组织基因表达的转录组分析

合理选择盐度驯化方式是目前虹鳟(Oncorhynchus mykiss)养殖生产所要解决的重要问题之一。本研究通过分析盐度驯化对虹鳟幼鱼外骨骼(鳞组织)中基因表达水平的影响,重点探讨了盐度对鱼类骨代谢的影响机制。首先,分别采集海水(盐度28)驯化7 d和常规淡水养殖(对照)条件下的虹鳟鳞组织,采用Illumina HiSeq 4000测序平台进行转录组测序(RNA-Seq)。以log2|fold change|≥1且P<0.05作为显著差异表达基因(DEGs)筛选条件,共筛选出1714个DEGs,其中,484个基因显著上调,1230个基因显著下调。GO功能注释分析结果显示,上述DEGs主要被注释在细胞膜、细胞质、细胞核、运输、信号转导、金属离子结合和ATP结合等功能中。KEGG通路富集分析结果显示,DEGs在氧化磷酸化、药物代谢–细胞色素P450、蛋白酶体、p53信号通路和心肌收缩等通路中显著富集。利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)对随机选取的8个DEGs的表达量进行验证,结果显示,RT-qPCR与RNA-Seq结果一致,表明RNA-Seq数据可靠。结果表明,以4/d的盐度提升速率对虹鳟进行盐度驯化,对其Mmp-2、Mmp-9、Acp5b、Alpl、Osteocalcin、OPG和Col12a1等骨代谢相关基因及NF-kB、MAPK-(JNK、p38、ERK1/2和STAT3)、Wnt/β-catenin、BMP/Smads和OPG-RANK-RANKL等骨代谢相关信号通路影响不显著,说明本研究所采用的驯化模式较为合理。本研究结果可为虹鳟的养殖生产实践提供参考,所获得的基因信息、功能注释和通路富集信息可为探究硬骨鱼类骨代谢的调控机理及其应对环境变化的演化规律提供新视角。     

不同发育期虹鳟脊椎骨的显微结构及钙、磷元素含量分析

为揭示虹鳟(Oncorhynchus mykiss)脊椎骨的形态结构、元素组成等特征在生长发育过程中的变化情况，本研究分别采集4个发育期(分别为幼鱼Ⅰ期、幼鱼Ⅱ期、成鱼Ⅰ期和成鱼Ⅱ期，平均体质量分别为4、35、644和2 129 g)的虹鳟脊椎骨样品，利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测其第1~6节脊椎骨中钙、磷元素含量，并运用显微CT (Micro-CT)技术对其第4~6节脊椎骨进行扫描与三维重建。结果显示，虹鳟第1~6节脊椎骨的钙、磷元素含量在不同发育期均呈先升高后降低的趋势，脊椎骨中钙、磷元素含量在幼鱼Ⅱ期最高；脊椎骨钙/磷摩尔质量比在生长发育过程中显著增加。第4~6节脊椎骨的显微结构扫描结果显示，脊椎骨的骨小梁数量(trabecular number, Tb.N)随虹鳟的生长呈显著降低趋势；骨小梁厚度(trabecular thickness, Tb.Th)和骨小梁分离度(trabecular separation/spacing, Tb.Sp)在生长发育过程中显著增加；脊椎骨的骨体积分数(bone volume fraction, BV/TV)、组织矿物质密度(tissue mineral density, TMD)和骨矿物质密度(bone mineral density, BMD)等指标均在成鱼Ⅰ期中最低，其次为幼鱼Ⅱ期；脊椎骨中BV/TV及TMD在成鱼Ⅱ期中最高，而BMD在幼鱼Ⅰ期中最大。上述结果不仅为虹鳟发育生物学研究提供了基础数据，还可为鱼类年龄鉴定和分类鉴定等研究提供理论依据。