中华鲟piwil1基因的克隆表达特征研究

Piwi是鱼类配子发生和性腺发育的重要调控因子。本研究从中华鲟(Acipenser sinensis)性腺中克隆得到了piwi基因的全长c DNA序列,该序列长3 393 bp,开放阅读框为2 583 bp,编码860个氨基酸。氨基酸序列多重对比发现,该序列具有PAZ和PIWI保守结构域,与其他鱼类piwil具有较高同源性;系统进化分析显示,中华鲟piwil聚于piwil1分支;因此,所得序列为piwi-like 1基因,命名为Aspiwil1。荧光定量PCR研究表明,Aspiwil1为母源表达,且其表达量随着胚胎发育逐渐降低;Aspiwil1在性腺中大量表达,在脑组织中也有较低水平的表达。性腺组织切片RNA原位杂交结果表明,Aspiwil1仅在生殖细胞表达,且其杂交信号随着卵子发生逐渐增强、精子发生逐渐减弱。本研究为中华鲟配子发生过程中Aspiwil1的功能研究提供了基础。     

大黄鱼gsdf和amh基因的克隆及表达分析

该研究克隆了大黄鱼(Larimichthys crocea)gsdf(gonadal soma derived factor)和amh(anti-Müllerian hormone)基因的开放阅读框序列并对它们的表达进行分析。大黄鱼gsdf基因c DNA序列开放阅读框长为618 bp,可编码205个氨基酸,含有信号肽和TGF-β结构域。系统进化分析显示,大黄鱼Gsdf与其他鱼类Gsdf聚为一枝,而与TGF-β超家族其他成员分开。Amh基因c DNA序列开放阅读框为1 563 bp,可编码520个氨基酸,含有信号肽、AMH-N区域和TGF-β保守结构域。系统进化分析显示,大黄鱼Amh与舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)Amh进化关系最近。荧光定量PCR表达分析显示,gsdf和amh基因主要在大黄鱼性腺表达,在精巢中的表达量显著高于卵巢(P0.05),2个基因都在性腺分化前开始表达,在雄鱼精巢中表达量呈现先升高后下降的趋势,在卵巢的表达量很低。此外,相比于正常雌鱼,gsdf和amh基因在伪雄鱼(遗传性雌鱼)性腺中的表达量显著上调。这些结果表明,gsdf和amh基因在大黄鱼性腺分化过程中起到重要的作用。     

河川沙塘鳢DMRT1基因的克隆及其表达分析

以河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)为研究对象,采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术对DMRT1的全长基因进行了克隆,并利用生物信息学技术分析其结构和功能;采用实时荧光定量PCR(qRTPCR)技术检测了河川沙塘鳢DMRT1基因在8种组织(鳃、肠、心、肌肉、脑、肝、脾、性腺)、胚胎发育的8个时期(受精卵期、桑椹胚期、原肠胚期、神经胚期、体节期、口裂期、出膜后1 d和出膜后3 d)以及性腺发育的4个时期(Ⅰ~Ⅳ期)中的表达变化。结果表明,河川沙塘鳢DMRT1基因c DNA序列的全长为2025 bp,编码297个氨基酸,其中包括894 bp的开放阅读框(ORF),73 bp的5'非编码区和1058 bp的3'非编码区。与已知物种的氨基酸序列比对后发现,河川沙塘鳢DMRT1的氨基酸序列与军曹鱼(Rachycentron canadum)、欧洲鲈鱼(Dicentrarchus labrax)的同源性最高。DMRT1基因在河川沙塘鳢的精巢组织大量表达,而在卵巢、肌肉、心以及肝4种组织中表达较少,在其它组织中几乎不表达; DMRT1基因在胚胎发育的各个时期都有表达,在原肠期的表达量最高;此外,DMRT1基因表达量在精巢发育的不同时期呈先下降后上升的趋势,在精子成熟期(Ⅳ期)达到最大值,而在卵巢发育的不同时期表达量较少且表达强度差异不明显,因而推测河川沙塘鳢DMRT1基因与精巢的发生和功能的维持有关。研究结果为解析河川沙塘鳢DMRT1基因的功能及其性别决定机制提供了基础资料,也为开展河川沙塘鳢单性育种奠定了基础。     

α-tubulin基因的克隆、生物信息学分析及其在仿刺参肠道再生过程中的表达模式

为了明确仿刺参α-微管蛋白(α-tubulin)基因的序列及结构信息,初步研究该基因在仿刺参肠道再生过程中的生物学功能,本研究利用转录组数据挖掘和c DNA末端快速扩增技术(RACE)首次克隆得到仿刺参α-tubulin基因的全长c DNA序列。结果表明,仿刺参α-tubulin基因c DNA全长为1641 bp,共编码453个氨基酸,经生物信息学分析发现,该基因的5'端非编码区为153 bp,3'端非编码区为126 bp,推算该基因所编码的蛋白质分子量为50.33 ku,等电点为4.89,属于亲水性非跨膜蛋白质,且氨基酸序列中含有微管蛋白特有的信号序列GGGTGSG。通过与13种已公布物种的α-tubulin氨基酸序列进行多重序列比对及系统进化分析,发现仿刺参α-tubulin蛋白的氨基酸序列与其他真核生物的α-tubulin蛋白序列具有非常高的保守性,与南极岩斑鳕α-tubulin相似性高达90%。采用实时定量PCR技术对α-tubulin基因在仿刺参肠组织再生不同时期的表达情况进行检测,结果显示α-tubulin基因在仿刺参肠组织再生不同时期均有表达,其相对表达量在肠组织再生17 d时最高,5 d时最低。本研究在获得仿刺参α-tubulin基因结构信息的同时,进一步印证了真核生物α-tubulin基因的高度保守性,同时表明α-tubulin基因参与仿刺参肠道再生过程。     

Caspase-3在黄鳝性腺性逆转过程中的表达及定位分析

为探究黄鳝( Monopterus albus )Caspase-3在性腺性逆转发育过程中的功能和作用,实验扩增黄鳝 caspase-3 的部分序列,检测了其在不同发育时期性腺中mRNA表达水平、蛋白相对含量以及表达位置。通过PCR扩增获得黄鳝 caspase-3 基因cDNA序列,推导的氨基酸序列对比发现,黄鳝 caspase-3 与大黄鱼( Larimichthys crocea )和鳜( Siniperca chuatsi )亲缘关系最近。实时定量PCR ( qRT-PCR)结果显示, caspase-3 mRNA在黄鳝各发育时期性腺中均有表达,在卵黄生成期性腺中表达量最高,并伴随性腺向雄性发育表达量呈下降的趋势;而其蛋白相对含量在性腺性逆转过程中呈现逐渐上升的趋势,间性晚期最高。免疫组织化学染色结果显示,Caspase-3蛋白阳性信号定位于卵黄生成期卵母细胞细胞质、皮质小泡期卵母细胞的细胞核和颗粒细胞,以及各个发育时期性腺中初级生长期卵母细胞的细胞质和细胞核。综上,Caspase-3与黄鳝性逆转过程关系密切,推测其可能参与了性逆转过程中卵母细胞的凋亡过程。     

高温胁迫下仿刺参表观遗传调控相关基因的表达特征

以仿刺参(Apostichopus japonicus)表观遗传调控相关基因—DNA甲基转移酶(DNA methyltransferase,DNMT1)、组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC3)和组蛋白甲基转移酶(histone methyltransferase,MLL5)为目的基因,采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术和相对定量2~(-ΔΔC_T)法,以刺参管家基因β-actin为内参进行校正,比较了高温胁迫下3个基因在呼吸树、消化道、体液、肌肉各组织中的表达情况。以15℃条件下的刺参为对照组,其目的基因表达量为基准1,在体液中,DNMT1基因在18℃时表达量上升不显著(P0.05),18~21℃时表达量上升极显著(P0.01),21~24℃时上升不明显(P0.05),30℃得到最大表达量为3.26,总体为上调表达;HDAC3基因和MLL5基因在24℃时的表达量显著(P0.05),之后随着温度升高其表达量稍有升高,分别在30℃得到最大表达量为2.90和3.19。总体来看,各基因随着温度的升高其表达量都增高,上调表达趋势明显,在30℃达到最高表达量。对比3个基因在不同组织中的表达差异,体液中表达变化较明显,在24℃以后均大于2.5;肌肉中最低,在整个高温胁迫过程中基因表达变化量小于2。在30℃的温度胁迫条件下,检测在0 h、3 h、6 h、9 h、12 h、15 h 6个时间点3个基因的表达量,以0 h各基因的表达量为基准1,结果显示,3个基因的表达量都表现为上调表达,除消化道的HDAC3在6 h时提前进入平稳期,其他各组织各基因的表达量均在0~9 h内随着胁迫时间的延长呈现快速上升状态(P0.05);胁迫9 h以后,各目的基因表达量变化不明显或稍有降低(P0.05)。不同组织中目的基因的表达趋势一致,体液中3种表观相关基因的表达量最高值高于其他3种组织。本研究为从表观遗传修饰角度解析刺参的高温逆境应答反应机制奠定了基础。     

黄鳝细胞质动力蛋白3基因的克隆及其在性逆转中的功能分析

为解析黄鳝(Monopterus albus)性逆转机制，实验以雌、雄、间性发育黄鳝为研究对象，分析不同组织、不同发育时期性腺、甲基睾丸酮处理性腺及Zebularine处理性腺原代细胞后dynlt3基因表达模式的变化及其在性腺中的表达定位。性腺转录组测序结果显示，基因全长1 082 bp,开放阅读框354 bp,编码117个氨基酸。生物信息学分析显示，dynlt3基因编码蛋白质的二级结构包含37.96%的α-螺旋，29.20%的β-折叠，32.85%的无规则卷曲。系统进化分析结果显示，黄鳝DYNLT3氨基酸序列与硬骨鱼纲中底鳉(Fundulus heteroclitus)同源性最高。实时荧光定量PCR结果表明，dynlt3基因在黄鳝肌肉和脑具有较高表达，心脏次之，在其它各组织表达量较低。在性腺的不同发育时期，在间性后期和雄性中表达量显著性高于雌性与间性早期。甲基睾酮处理后黄鳝卵巢组织结构发生明显退化，卵母细胞退化且数量减少，结缔组织间出现空泡结构；dynlt3基因在卵巢中表达量显著性下调。原位杂交分析dynlt3基因在性腺组织中的表达定位结果显示，在不同性腺发育时期均检测到dynlt3...     

三疣梭子蟹甲基转移酶2基因克隆及在胚胎、幼体和性腺发育过程中的表达分析

本研究采用SMART RACE方法克隆了三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)Dnmt2(Pt Dnmt2)基因。该基因c DNA全长为1291 bp,开放阅读框为1203 bp,编码400个氨基酸。结构域分析显示,PtDnmt2基因有典型的C5-DNA甲基化酶结构域。同源分析表明,PtDnmt2氨基酸序列与其他物种有较高的同源性。系统进化分析显示,三疣梭子蟹PtDnmt2氨基酸序列与罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)Dnmt2关系最近。qRT-PCR结果显示,PtDnmt2基因在三疣梭子蟹所有组织中均有表达,在卵巢中表达量显著高于其他组织(P0.05)。PtDnmt2基因在胚胎和幼体发育过程中的表达量随发育时期而变化,其在受精卵和多细胞时期无表达,从囊胚期开始出现,随着胚胎的发育表达量逐渐上升。在性腺发育不同时期PtDnmt2基因表达量存在显著差异,其在卵巢II期表达量最高,之后逐渐下降;在精巢中该基因的表达量随着精巢的发育逐渐上升,在IV期达到峰值。本研究结果表明,PtDnmt2基因参与了三疣梭子蟹胚胎、幼体和性腺发育调控。     

拟穴青蟹Sp-Sox14基因在胚胎发育和性腺发育过程中的表达

为了解Sox14基因在拟穴青蟹胚胎发育和性腺发育过程中可能起到的调控作用,实验从青蟹性腺转录组数据库中得到全长为2558 bp的Sp-Sox14 c DNA序列,该序列编码一个包含427个氨基酸的蛋白,包含一个HMG-box。进化树分析表明,Sp-Sox14与其他节肢动物的Sox14亲缘关系较近。实时定量PCR结果显示,Sp-Sox14在成蟹雌雄各组织中均有不同程度的表达,其中在卵巢和雄蟹心脏中的表达量最高。在胚胎发育过程中,SpSox14在复眼色素形成期的表达量显著高于其他时期。在性腺不同发育阶段,Sp-Sox14在卵黄发生前期(O2)的表达量显著高于卵巢其他发育阶段;而在精巢发育过程中,其表达量在成熟精子期(T3)高于精母细胞期(T1)和精子细胞期(T2)。推测其参与卵巢的前期发育以及精子成熟等过程。整胚原位杂交结果显示,Sp-Sox14在青蟹胚胎复眼色素形成期阳性信号定位于头部以及鄂足附近,在近孵化期定位于复眼附近,幼体孵出期则在头部仍有少量信号,暗示其与青蟹神经器官的形成以及体节附肢的发生有关。     

大黄鱼sox9a/b基因的克隆与表达分析

为探究sox9基因在大黄鱼性别决定与分化过程中的作用,利用RACE方法克隆得到大黄鱼sox9a和sox9b 2个基因,采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析其在雌雄个体不同组织和不同发育阶段的表达规律,并检测了其在17β-雌二醇处理后的遗传雄性和17α-甲基睾酮诱导处理后遗传雌性幼鱼中的表达变化。结果显示,大黄鱼sox9a c DNA全长2 442 bp(NCBI登录号:MH996431),包含476 bp 5′UTR、466 bp 3′UTR、1 500 bp ORF,编码499个氨基酸。大黄鱼sox9b cDNA全长为2 199 bp (NCBI登录号:MH996432),包含335 bp5′UTR、415 bp 3′UTR、1 449 bp ORF,编码482个氨基酸。qRT-PCR分析显示,sox9a基因主要在性腺、眼、脑、肝脏中表达,精巢中的表达量显著高于卵巢;sox9b在大黄鱼各组织中广泛表达,但以精巢中表达量最高,而卵巢中只有痕量表达。在鱼苗性腺发育初期,sox9a/b的表达量都维持在较低水平;随着鱼苗长大,sox9a/b的表达量在84 dph、123 dph 2次达到高峰,随后开始下降,10 mph后又逐渐上升。17β-雌二醇处理能够显著下调遗传雄性大黄鱼sox9a和sox9b基因在性腺中的表达,17α-甲基睾酮处理则显著上调遗传雌性大黄鱼sox9a和sox9b基因在性腺中的表达。研究表明,sox9a/b基因与大黄鱼性别发育和分化过程密切相关,对大黄鱼精巢的发育与维持起重要的调控作用,而且两个基因的功能可能具有一定程度的分化。     

An overview of functional and stereological evaluation of spermatogenesis and germ cell transplantation in fish

Although there are almost thirty-thousand species of fish living in a great variety of habitats and utilizing vast reproductive strategies, our knowledge of morphofunctional and quantitative aspects of testis structure and spermatogenesis is still incipient for this group of vertebrates. In this review, we discuss aspects that are important to better understanding of testis structure and function, and of the development of germ cells (GC) during spermatogenesis. To achieve this, we have recently completed a number of studies presenting morphometric and functional data related to the numbers of GC and Sertoli cells (SC) per each type of spermatogenic cyst, the number of spermatogonial generations, the SC efficiency, and the magnitude of GC loss that normally occurs during spermatogenesis. We also investigated SC proliferation and the relationship of this important event to early spermatogenic cysts. The available data strongly suggest that SC proliferation in sexually mature tilapia is the primary factor responsible for the increase in testis size and for determination of the magnitude of sperm production. The influence of temperature on the duration of spermatogenesis in tilapia was also evaluated and we have used this knowledge to deplete endogenous spermatogenesis in this teleost, in order to develop an experimental system for GC transplantation. This exciting technique results in new possibilities for investigation of spermatogenesis and spermatogonial stem cell biology, creating also an entirely new and promising scenario in biotechnology—transgenic animal production and the preservation of the genetic stocks of valuable animals or endangered species.     

海州湾大竹蛏种质资源保护区生态环境质量分析与评价

本研究根据2018年5、8月对海州湾大竹蛏(Solen grandis)国家级水产种质资源保护区表层海水营养盐、重金属、石油类及相关环境因子的调查数据,运用综合质量指数法对该保护区海水生态环境质量进行综合评价,并采用富营养化指数和有机污染指数从不同角度分析该保护区的海水环境质量。结果显示,除部分站位无机氮(DIN)含量略超标外,海州湾保护区其他监测因子均符合国家Ⅰ类海水水质标准。2018年海州湾保护区海水综合质量指数范围为0.31~0.39,属于尚清洁等级。N/P值均大于Redfield系数,且磷酸盐(PO4-P)含量较低,表明该海域营养盐结构为磷限制。富营养化指数范围为0.05~0.27,海水为贫营养状况。有机污染指数范围为-0.24~0.81,该水域有机污染程度较轻。与2008~2013年历史调查数据相比,近年来,海州湾保护区海水生态环境质量保持较好。     

Rare serotype occurrence and PFGE genotypic diversity of Streptococcus agalactiae isolated from tilapia in China

Previously, we reported 10 PEGE types of 85 tilapia Streptococcus agalactiae(GBS), which shifted from Streptococcus iniae in China, by using PEGE method. Presently, larger and more representative tilapia GBS were isolated, for the ?rst time in China, to characterize their serotypes and genetic diversities more precisely than had done before. 168 GBS strains were distributed in ?ve provinces of China, in which Guangdong, Guangxi and Hainan were the major ones, holding36.9%(62/168), 37.5%(63/168) and 19.6%(33/168), respectively. Serotypes, Ia, Ib and III, were observed in these strains and the most predominant one was Ia(95.2%), which mainly distributed in Guangdong, Guangxi and Hainan. Ia initially occurred in 2009, it shoot up to 32.1% in 2010,but decreased to 16.1% in 2011 before went up to 45.2% in 2012. Ib sporadically occurred during2007–2011, III onlyoccurred in 2012. 14 different PFGE types, including 4 new types(N, O,P and Q), were observed, in which B, D, F and G were the predominant types, holding 83.9%(141/168) of the total GBS strains. Ia corresponded to 11 PFGE types(A–H, N–P), in which type D predominated(51%). Ib represented 3 genotypes(I, J and Q) and III harbored only 2genotypes(N and F). Type N and Fsynchronously presented in Ia and III. In summary, the genetic diversity of tilapia GBS varied by serotypes and changed with geographical locations and years.Although Iastillpredominated, new rareserotypeIII alreadyoccurred in China.     

Growth hormone (GH) and reproduction: a review

Interaction between growth and reproduction occurs in many vertebrates and is particularly obvious at certain stages of the life cycle in fish. Endocrine interactions between the gonadotropic axis and the somatotropic axis are described, the potential role of GH being emphasised. A comparative analysis of these phenomena in mammals, amphibians and fish, suggests a specific role of GH in the physiology of puberty, gametogenesis and fertility. It also shows the original contribution made by studies on the fish model in this field of investigations.     

Purification and partial characterization of GtHs (cfLH and cfFSH) from Indian walking catfish (Clarias batrachus) (L.) and development of a homologous ELISA for cfLH

Two gonadotropins (GtH; Qa and Qb) were purified by gel filtration and ion exchange chromatography from the pituitaries of Indian walking catfish (Clarias batrachus). The presence of GtH during purification was assessed by in vitro oocyte maturation and in vivo steroidogenic activity, and their identities were determined by elution profiles, molecular weight, biological activities and yield. The molecular weights of Qa and Qb were 37 and 42 kDa, respectively, and composed of distinct subunits (Qa: 20 and 14 kDa and Qb: 26 and 18 kDa). Polyclonal antibodies raised against Qa immunostained Qa, Qb and pituitary GtH cells. A competitive Qa‐ELISA was developed whose sensitivity was 6.25 ng mL^?1 (1.25 ng well^?1) with intra‐ (3.5%) and inter‐ (12.4%) assay coefficients of variation. Displacement curves parallel to the standard were obtained with plasma and pituitary extracts of catfish, Qb and carp GtHII. The assay was validated by measuring the plasma Qa levels after LHRH treatment and in relation to ovarian growth in the female catfish during different reproductive phases. Based on the results, Qa and Qb corresponded to fish LH and FSH respectively. The findings will increase the knowledge of the mechanisms controlling fish reproduction and identification of sensitive phases in fish in captivity for hormonal manipulation.