斑马鱼HCS基因全长cDNA序列及早期仔鱼阶段的空间表达

蛋白生物素酰化发挥重要的生理作用,羧化酶和组蛋白生物素酰化主要依赖于羧化全酶合成酶（holocarboxylase synthetase,HCS）。首次克隆了HCS基因全长序列2 942 bp,其编码829个氨基酸,含有BirA功能结构域。利用RNA整体原位杂交技术,检测HCS基因在斑马鱼早期发育过程中的空间表达,发现HCS基因在脑、脊髓、鳃、心脏、肠道和肌肉等组织中表达。在肌肉组织中,HCS基因在初孵仔鱼的肌节表达,而在孵化后第6天仔鱼中,HCS基因则集中在每一肌节的中部表达。这些结果,为进一步了解HCS的功能奠定了基础。     

利用CRISPR/Cas9构建斑马鱼tbx20基因突变体及其功能分析

转录因子TBX20在脊椎动物心脏的腔室发育和维护中起至关重要的作用。利用CRISPR/Cas9系统成功制备了斑马鱼tbx20突变鱼系,T7E1检测结果显示F_0敲除效率平均为42. 1%,测序分析F_1中突变种质遗传效率为36. 7%。F_2突变体中观察到心脏突变表型:48 hpf,心包腔肿大,静脉窦瘀血,环化异常,心脏结构变形; 3 dpf,心脏畸形拉伸成线状结构。原位杂交和qRT-PCR结果显示,突变体中vmhc表达上调,amhc和myl7表达下调。成功制备了斑马鱼tbx20突变体,结果表明tbx20纯合突变体心脏畸形,环化受到影响,为深入探究tbx20在早期心脏腔室分化过程中的作用奠定了基础。     

斑马鱼CDKAL1基因的生物信息学分析

[目的]深入了解斑马鱼CDKAL1基因的结构特点。[方法]运用生物信息学方法对斑马鱼CDKAL1基因的基因序列、编码蛋白的理化性质、结构及功能进行分析。[结果]分析结果显示,此基因一部分存在于细胞质,并存在一个跨膜结构域,没有信号肽。该基因编码蛋白质的变异不大;含有3个功能结构域,均为Erk D-domain,分别位于L189L、384、V315;在Y292位置有一磷酸化位点;有UPF0004超家族、Radical SAM超家族和MiaB结构域3个保守结构域;在脑、肌肉、肾脏中表达。推测该基因表达的蛋白质可能是酶、异构酶或者中间代谢产物,与胰岛素受体的作用有关。[结论]该研究为今后进一步研究人类Ⅱ型糖尿病提供了科学依据。     

牛LATS1基因启动子转录调控分析

【目的】探究牛大肿瘤抑制基因1（Large tumor suppressor gene1,LATS1）的组织表达规律,并初步鉴定其启动子区关键转录因子,以期阐明其转录调控机制。【方法】利用荧光定量PCR检测LATS1基因在牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、皮下脂肪、背最长肌、大肠、小肠、大脑、皱胃及睾丸组织中的相对表达量。克隆牛LATS1基因启动子的全长序列,通过逐段缺失PCR技术扩增7个缺失不同片段的启动子序列,并构建其双荧光素酶报告载体,分别转染小鼠C2C12和3T3-L1细胞系,通过检测不同缺失片段荧光素酶报告载体的活性,确定LATS1启动子核心区域。使用在线软件预测牛LATS1基因启动子核心区域的关键转录因子。【结果】LATS1基因在大脑、背最长肌、大肠、皱胃、肾脏中高表达。克隆了1 950 bp的LATS1基因启动子序列及其7个逐段缺失片段序列,并成功构建了pLATS1-1783/+167、pLATS1-1449/+167、pLATS1-1149/+167、pLATS1-837/+167、pLATS1-555/+167、pLATS1-298/+167和pLATS1-123/+167双荧光素报告载体。检测到牛LATS1基因启动子核心区域位于-298/-123区域。在线软件预测到牛LATS1基因启动子核心区存在肌细胞增强因子2（MEF2A）、转录激活因子5（STAT5）、同源异型盒基因5（HOXA5）、肌细胞决定基因1（Myod1）和靶向叉头框转录因子1（FoxO1）结合位点。【结论】克隆了牛LATS1基因启动子,明确了其核心区位于-298/-123区域;MEF2A、STAT5、HOXA5、Myod1和FoxO1可能对牛LATS1基因转录活性具有重要的调控作用。     

斑马鱼肿瘤坏死因子(tnfα)及其受体(tnfrsf1a)应答细菌和病毒感染的表达

肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,Tnf)作为重要的炎症因子,在抵抗细菌和病毒感染以及清除被感染的细胞等方面发挥着重要的作用。对斑马鱼进行腹腔注射免疫刺激物、细菌和病毒病原,并采用荧光定量PCR技术分析tnfα及其受体[tnf receptor superfamily(tnfrsf)member 1a]在肾脏和脾脏中的表达。实验结果显示:tnfα和tnfrsf1a在斑马鱼各组织中均有常量表达。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)和聚肌苷酸-聚胞苷酸[polyinosinic acid-polycytidylic acid,poly(I:C)]能够调控肾脏和脾脏中tnfα和tnfrsf1a的表达。腹腔注射嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)感染斑马鱼后,tnfα在脾脏(48 h和72 h)和肾脏(72 h)中表达显著升高;tnfrsf1a在脾脏(48 h)表达水平也有显著上调。在注射迟缓爱德华氏菌(Edwardasiella tarda)的斑马鱼中,肾脏的tnfα表达显著增加,但在脾脏的表达则完全被抑制;tnfrsf1a基因在脾脏和肾脏(6 h和72 h)有明显上调。鲤春病毒血症病毒(spring viraemia of carp virus,SVCV)感染斑马鱼后,tnfα和tnfrsf1a在感染早期表达量有显著升高;而且在感染1～7 d中,肾脏的tnfrsf1a始终维持高水平诱导表达。实验结果表明:tnfα和tnfrsf1a在鱼类抵抗细菌和病毒感染过程中发挥重要作用。     

斑马鱼ddx27基因对tp53基因的调控作用

为探究斑马鱼ddx27基因对tp53基因表达的影响,根据NCBI网站在线数据库中分析得到的ddx27基因编码序列（coding sequence,CDS）,利用同源重组技术构建斑马鱼ddx27真核表达载体pCMV-3×Flag-ddx27。通过亚细胞定位试验和蛋白质免疫印迹技术验证ddx27基因的表达,并利用双荧光素酶试验验证ddx27基因的过表达对tp53基因转录活性的影响。结果显示,ddx27 CDS区及阳性克隆的电泳片段大小以及测序比对均与预期结果一致。蛋白质免疫印迹显示Ddx27重组质粒可正常表达,且蛋白大小与预测结果一致。亚细胞定位显示Ddx27蛋白表达于HEK293T细胞的细胞核中。而且,过表达pCMV-3×Flag-ddx27真核表达载体能够显著增强 tp53启动子报告基因载体pGL3-tp53-Luc的活性,为对照组的1.8倍（P<0.05）。以上结果表明,斑马鱼pCMV-3×Flag-ddx27真核表达载体构建成功,能够在哺乳动物的细胞核中表达,且ddx27基因可以促进tp53基因的表达。     

斑马鱼软骨内骨化过程中骨骼的转录组测序分析

为研究斑马鱼(Danio rerio)骨骼发育时期关键调控基因及复杂的调控网络,采用阿尔辛蓝-茜素红双重染色方法对受精后50 d(day post fertilization, dpf)和65 dpf野生型斑马鱼骨骼进行染色,提取50 dpf和65 dpf斑马鱼骨骼的总RNA进行转录组测序,对差异表达基因进行筛选并进行GO功能注释和KEGG富集分析。结果表明：50 dpf斑马鱼头骨正在经历软骨内骨化,而65 dpf斑马鱼软骨内骨化过程基本完成;对50 dpf与65 dpf斑马鱼骨骼进行转录组测序,共产生41.44×10⁹个有效数据,存在610个差异表达基因,相比50 dpf斑马鱼,65 dpf斑马鱼骨骼中软骨发育相关基因(dlx2a、foxd3和sec23b)、骨矿化调节基因(ptk2bb)、骨骼细胞分化正调控基因(dlx2a)均下调,表明其骨骼发育已较为成熟,骨细胞分化过程减少,与阿尔辛蓝-茜素红双重染色结果相一致;进一步对这些差异表达基因进行GO功能注释和KEGG富集分析,发现大部分差异表达基因与代谢网络、生殖信号通路相关;随机选取了6个差异表达基因进行实时荧...     

1-萘酚在斑马鱼体内富集规律研究

[目的]研究1-萘酚在斑马鱼体内富集规律。[方法]试验采用半静态水质接触染毒法,研究了不同浓度1-萘酚暴露下斑马鱼体内1-萘酚含量的变化,并分析了1-萘酚的富集系数和染毒浓度的相互关系。[结果]在0.1和0.5 mg/L 2个浓度点下进行富集效应时,1-萘酚在鱼体中的富集速度较快,富集系数随染毒浓度的增加而减小,且均在第4天达到富集稳态,富集系数BCF0.1 mg/L=21、BCF0.5 mg/L=13;96 h半致死浓度值为3.963 mg/L,属高毒污染物。[结论]1-萘酚在低浓度条件下鱼类更容易对污染物产生富集作用。     

斑马鱼nos2a基因的生长调控作用

鱼类的生长调控一直是水产领域研究的热点。为了在斑马鱼中探索诱导型一氧化氮合酶（Nos2）在生长调控中的作用,我们通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,首次构建了可稳定遗传的nos2a缺失型（nos2a-/-）斑马鱼家系。通过监测其生长过程发现,nos2a-/- 斑马鱼的整体生长趋势较nos2a正常型（nos2a+/+）斑马鱼偏低,且nos2a-/-成鱼的体型显著小于同期的nos2a+/+ 斑马鱼（P <0.01）：nos2a+/+成鱼体长（29.53 ± 0.60） mm,nos2a-/-成鱼体长（26.34 ± 0.69） mm;nos2a+/+成鱼体质量（512.8 ± 30.75） mg,nos2a-/-成鱼体质量（394.4 ± 16.91） mg。而在肌纤维密度（P =0.718）及躯椎骨的横截面积上（P =0.548）两者没有显著差异。qPCR检测发现,出膜8天时,nos2a-/- 斑马鱼的生长激素基因gh1的mRNA水平（P <0.01）及类胰岛素生长因子基因igf1的mRNA水平（P <0.001）均显著低于nos2a+/+ 斑马鱼;出膜68天时,nos2a-/- 斑马鱼的gh1 （P <0.0001）和igf1 （P <0.0001）的mRNA水平同样显著低于nos2a+/+ 斑马鱼。以上结果表明,斑马鱼中nos2a的功能缺失导致鱼体生长受到抑制,而gh1及igf1 mRNA的水平下调是其潜在原因。     

斑马鱼hoxb4a在心脏发育中的功能

斑马鱼转录因子hoxb4a在心脏中的功能未见研究报道,为了阐明hoxb4a在心脏发育中的作用,本文利用基因沉默技术和mRNA基因过表达方法,分别在斑马鱼中敲降和过表达hoxb4a基因,发现抑制或过表达hoxb4a的胚胎在第3天出现心包腔肿大、心脏环化异常的表型。通过原位杂交技术对野生型及hoxb4a敲降胚胎进行心肌特异基因的原位杂交染色比较,测量结果显示hoxb4a敲降胚胎的心脏环化角度增大（P<0.01）。接着利用转基因鱼系,发现敲降hoxb4a后的胚胎存在鳃弓异常、心内膜畸形的表型。进一步使用qPCR检测hoxb4a沉默后心脏相关基因的表达量变化, 结果显示 hoxb4a敲降后,多数心脏发育关键基因出现显著性下调,而调控心脏腔室分化的关键基因nppa明显上调（P<0.05）。本研究表明斑马鱼hoxb4a沉默会导致心脏结构畸形、环化异常,并且调控了早期心脏发育基因的变化。本研究发现了hoxb4a在斑马鱼早期心脏发育中发挥作用,并通过原位杂交及qPCR结果初步探索了hoxb4a调控心脏腔室的分化及心脏环化过程,深化了人们对心脏发育调控网络的认识。     

斑马鱼幼鱼嗜中性粒细胞对副溶血弧菌清除的动态变化

副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus)是人-兽-鱼共患的致病菌,严重威胁食品安全和人类的健康。为了研究宿主嗜中性粒细胞清除细菌感染的动态变化过程,利用红色荧光蛋白标记的副溶血弧菌Vp57~(RFP)菌株感染受精后48 h(hours post fertilization,hpf)的斑马鱼(Danio rerio)幼鱼耳泡,建立局部感染模型,并以大肠杆菌(Escherichia coli)Ec01菌株为对照,系统比较了副溶血弧菌和大肠杆菌的半数致死剂量(median lethal dose,LD_(50))、存活曲线以及和嗜中性粒细胞相互作用的动态过程,RT-qPCR验证炎症相关基因il1b和il10在感染前后的表达量变化。结果显示副溶血弧菌和大肠杆菌感染斑马鱼幼鱼的LD_(50)分别为7.90×10~8 CFU/mL和1.14×10~(11) CFU/mL,与感染大肠杆菌相比,斑马鱼感染副溶血弧菌后招募嗜中性粒细胞的速度更快,且数量更多。RT-qPCR结果发现斑马鱼感染副溶血弧菌后在相同时间点能够激活更高的il1b和il10基因的表达,引起强烈的炎症反应。基于以上研究,我们建立的副溶血弧菌-斑马鱼幼鱼耳泡局部感染模型,为进一步研究嗜中性粒细胞清除副溶血弧菌感染的动态过程,以及深入揭示天然免疫应答机制提供了依据。     

云锦杜鹃转录组分析

云锦杜鹃Rhododendron fortunei具有很高的园艺观赏价值。由于缺乏相关的遗传信息,云锦杜鹃的多样性、分子辅助育种等工作进展较为缓慢。通过高通量测序技术（Illumina）,对云锦杜鹃的转录组进行了测定和分析。通过测序拼接和去冗余共获得84 633条单基因簇（unigene）序列,平均长度为691.4 bp。通过与公共数据库比对成功注释到了35 526条单基因簇,其中与葡萄Vitis vinifera基因相似的序列最多。根据基因本体论数据库（GO）可将23 215个单基因簇归类于生物学过程、细胞组分及分子功能等三大类的55个功能组;真核直系同源基因数据库（KOG）将11 085条单基因簇分为26个功能分类,涉及一般功能预测的单基因簇最多,多达1 970条;以京都基因与基金组百科全书（KEGG）作为参考,依据代谢途径可将9 887个单基因簇定位到272个代谢通路。进一步分析基因注释结果,挖掘获得24个编码MADS-box基因的单基因簇分属于10个不同亚家族。此外,检测到了21 900个简单序列重复（SSR）位点,可用于SSR标记开发。     

紫光对斑马鱼皮肤黑色素细胞数量及相关基因表达的影响

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建感紫光短波视蛋白(short-wave-sensitive 1,sws1)基因缺失的斑马鱼突变品系sws1^-/-。检测紫光照射后野生型AB品系和sws1^-/-突变品系在背腹皮肤中黑色素细胞的数量、黑色素合成相关基因pomc和asip、视黄酸合成相关基因raldh2和raldh3的表达量。结果显示:在紫光照射60和100 d后,sws1^-/-斑马鱼背部皮肤黑色素细胞数量显著少于野生型斑马鱼(P<0.05);实时荧光定量PCR (qRT-PCR)检测发现,pomc基因在紫光照射100 d的sws1^-/-斑马鱼背部皮肤中的表达量显著低于野生型,raldh2在紫光照射100 d的sws1^-/-斑马鱼背部皮肤中的表达量显著低于野生型。研究表明,紫光可能通过SWS1影响背部皮肤raldh2的表达从而影响视黄酸的合成,再通过影响pomc的表达调控黑色素细胞的形成。研究结果为分析紫光基因调控鱼类皮肤黑色素细胞形成的分子机制提供了基础。     

斑马鱼il-11b基因5'端启动子序列及体外活性分析

白细胞介素11（Interleukin-11,IL-11）是白细胞介素家族的重要成员,其在伤口愈合、癌细胞迁移及免疫调控等过程中起到关键作用。为了深入研究IL-11的转录调控机制,本实验通过生物信息学分析,找出斑马鱼il-11b基因的3000bp启动子序列,经缺失处理获得2908bp、2000bp、1000bp和500bp不同片段,进行PCR扩增并与pGL3-enhancer载体重组构建pGL3-il-11b-promoter-enhancer 报告基因质粒,接着转染HEK293T 细胞,再用双荧光素酶报告基因检测系统检验其转录活性。结果显示所获的il-11b启动子序列上存在3个潜在的启动子区和7个CpG岛,潜在的转录因子结合位点包括Sp1、CACCC-binding f、Egr-1、ICSBP、c-Jun、COUP、GR、RAP1、NF-kappaB、REV-ErbA alpha、ER、RAR-alpha1、RXR-beta、SRF、Oct-1、Oct-2、Pit-1a、GCN4、HNF-1、TBP、C/EBP alpha、HNF-1C、Oct-2.1、USF等,成功扩增出il-11b不同片段启动子,重组质粒双酶切检测条带大小一致,测序比对正确,双荧光素酶检测pGL3-il-11b、pGL3-il-11b-Δ1、pGL3-il-11b-Δ2、pGL3-il-11b-Δ3、pGL3-il-11b-Δ4、pGL3-il-11b-Δ5报告基因质粒的活性分别是pGL3–enhancer空载对照组的1.94、14.92、5.33、9.11、0.75、1.32倍。该结果为研究细胞因子参与的免疫相关信号之间的调控提供了有力的研究工具。     

低氧胁迫下斑马鱼鳃中核糖体蛋白基因家族的表达分析

为研究斑马鱼核糖体蛋白应对低氧胁迫的生物学功能，对低氧胁迫和常氧条件下斑马鱼（Danio rerio）鳃组织进行转录组分析，利用高通量测序检测了低氧胁迫与常氧条件下斑马鱼鳃转录组中核糖体蛋白家族基因的表达差异。结果表明：在两个不同浓度的低氧胁迫下，斑马鱼鳃组织中60个核糖体蛋白基因的表达量显著上调。其中大亚基核糖体蛋白基因35个，小亚基核糖体蛋白基因25个。在低氧胁迫下斑马鱼鳃中显著差异表达基因GO富集的前15条通路中，均包括核糖体蛋白基因，且其中的5条通路与核糖体蛋白组装合成相关。在富集到“translation”GO通路中，富集到44个核糖体蛋白基因。另外，利用前期筛选出的低氧条件下斑马鱼鳃中显著低表达的2个miRNAs，针对低氧下表达量显著上调的60个核糖体蛋白基因进行靶基因预测，结果表明：斑马鱼miR-455-3p可以同时靶向核糖体蛋白基因rpl13和rplp1来调控斑马鱼对低氧环境的适应。     

MsxC基因在斑马鱼肌间刺和大侧肌发育中的作用

肌间刺存在于有些真骨鱼类的肌间隔中。已有研究表明,作为Hox基因家族成员,MsxC（muscle segment homeobox C）基因的表达模式与唇鱼骨肌间刺形成有一定的相关性。为了进一步探究MsxC基因在肌间刺形成中的作用,本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,建立了斑马鱼MsxC基因纯合突变体（MsxC-/-）。结果表明,与野生型斑马鱼相比,MsxC-/-斑马鱼尾部的髓弓小骨和脉弓小骨平均缩短15%以上,差异极显著,而躯干部的肌间刺长度则无明显差异;MsxC-/-斑马鱼大侧肌肌隔周围白肌细胞分布疏松,且排列混乱,越靠近尾部差异越明显;MsxC-/-突变体红肌面积增大,越靠近尾部,红肌面积增大越明显,尾部红肌面积增大2.22%（p<0.01）,而躯干靠前部位面积增大0.97%（p<0.05）。以上结果表明,MsxC基因的缺失既影响了肌间刺的形成,同时也影响了大侧肌的发育。     

玉米抗病相关基因NPR1的同源克隆及表达分析

NPR1是植物系统获得性(systemic acquired resistance,SAR)抗病反应中的关键基因,对植物的广谱抗性起重要调控作用。以玉米自交系"齐319"为材料,通过PCR方法克隆到一个玉米NPR1基因(命名为Zm NPR1)。序列分析结果显示Zm NPR1包含两个保守结构域POZ/BTB位点和Ankyrin repeat锚蛋白重复位点。蛋白质聚类分析表明Zm NPR1与水稻Os NPR2的同源性最高。亚细胞定位结果显示Zm NPR1定位于洋葱表皮细胞的细胞核中。半定量PCR结果显示,Zm NPR1和玉米防卫基因PAL(编码苯丙氨酸解氨酶)响应水杨酸、玉米矮花叶病毒和玉米小斑病原菌的诱导并显著上调表达;而Zm NPR1和PAL的表达水平受到茉莉酸甲酯的明显抑制。这表明Zm NPR1在玉米中参与到水杨酸介导的抗病反应通路。     

基于线粒体COX1基因的蚕蛾类系统发育分析

基于生物信息学的方法,以16种蚕蛾类昆虫作为研究对象,利用线粒体基因COX1的碱基序列作为分子标记对其系统发育信息进行分析。结果表明,COX1基因序列具有明显的AT偏倚性,编码氨基酸的密码子有26个具有明显的使用偏好性,种群间的校正遗传距离在0.003～0.177之间,表明蚕蛾类昆虫的亲缘关系近。利用MEGA6软件,分别采用邻接法（NJ）和最大似然法( ML)构建系统发育树,其发育树的分支明显,大部分的节点支持率都很高,进一步说明了蚕蛾类昆虫的亲缘关系较近。本研究补充了对蚕蛾类传统分类的认识,也为蚕蛾类昆虫的分类提供依据。