中国明对虾钙调磷酸酶基因calcineurinB表达量的遗传变异分析

为了评估中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis)核心育种群体calcineurin B基因(FcCN-B)表达量的遗传变异水平, 从2018年构建的G13群体中随机选取32个家系, 每个家系随机选择20尾个体, 分别放入20个网箱中(每个网箱包括32尾虾), 限制饲料投喂量, 利用Real-time PCR方法检测每尾虾神经节组织中FcCN-B基因的表达量。结果表明, FcCN-B基因在个体水平上表达明显呈正偏态分布, 均值(8.25)大于中位数(6.95), 表明存在极大值个体; 极差为43.48, 最大值是最小值的44.48倍, 个体间表达量的变异系数为66.55%。家系间FcCN-B表达量的变异系数相对较小(19.31%), 最大值仅为最小值的2.20倍。单因素方差分析表明, FcCN-B基因的表达量在家系水平上差异显著(P<0.05)。利用个体动物模型结合系谱信息, 获得FcCN-B基因表达量的遗传力估计值为0.60±0.13。这表明其在育种群体中具有较高的遗传变异水平, 遗传改良的潜力大。研究结果为解析中国明对虾竞争行为的分子机理、改良其竞争性提供了重要的参考数据。     

中国明对虾calcineurin B基因的克隆及其在竞争行为中作用的初探

中国明对虾在养殖中表现出较强的竞争行为,对其生长性能产生了较大的影响,然而,到目前为止其发生的分子机制尚不清楚。钙调神经磷酸酶(calcineurin,CN)是高度保守的Ca2+/钙调蛋白(calmodulin,CaM)依赖性丝氨酸/苏氨酸磷酸酶,由催化亚基(CNA)和调节亚基(CN-B)组成,是参与许多重要生理过程的多功能蛋白质。CNB在Ca2+/CaM的介导下主要在动物的中枢神经系统发挥重要作用。另外,前期通过比较转录组分析筛选出的与中国明对虾竞争行为相关的候选基因中包括CNB基因。为了进一步明确CNB在中国明对虾竞争过程中的作用,实验通过RACE技术克隆了中国明对虾CNB基因(FcCN-B)的全长cDNA序列,并利用Real-time PCR技术分析了其在高竞争能力组(HCG)和低竞争能力组(LCG)组间不同组织(神经节、心脏、胃、肝胰腺和肠)中的表达情况。结果显示,FcCN-B的cDNA全长序列为2867 bp,包括95 bp的5′非编码区(UTR),540 bp的开放阅读框(ORF),和2232 bp的3′UTR,其中ORF中具有4个保守的EF-hand Ca2+结合结构域。蛋白质同源性分析显示,FcCN-B的氨基酸序列与其他物种具有较高的同源性(78.8%~93.8%),其中最高的是中华绒螯蟹(93.8%)和黑腹果蝇(90.5%);系统进化关系分析显示,脊椎动物和无脊椎动物分别独立为一支,且中国明对虾与中华绒螯蟹单独聚为一支,之后与黑腹果蝇聚类关系最近,提示FcCN-B在中国明对虾中可能具有与其在中华绒螯蟹和果蝇中相类似的功能。Real-time PCR定量结果显示,FcCN-B在HCG组的神经节中的表达极显著高于LCG组,而其在HCG组的心脏中的表达极显著低于LCG组。研究结果表明,calcineurin B基因在中国明对虾的竞争行为中可能发挥一定的作用,将为解析中国明对虾竞争行为的分子机制奠定重要的基础。