草鱼两个肌肉生长抑制素cDNA克隆、表达及过量表达对胚胎发育的影响

肌肉生长抑制素(MSTN)是抑制肌肉生长和发育的重要生长调控因子.通过cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆草鱼MSTN-1型和MSTN-2型全长cDNA.RT-PCR分析结果表明,MSTN-1在草鱼肌肉、脑和眼中的转录量较高,在肝胰脏、脾脏和心的转录量较低,在肠、腮、性腺和肾中无表达;MSTN-2只在脑和肌内中有表达.在草鱼胚胎发育的0-36 hpf期间,MSTN-1的转录量较低;在胚胎发育的36-48 hpf期间,其转录量呈逐渐升高的趋势;MSTN-2各时相均无表达,可能因为该基因在草鱼胚胎发育过程中不起重要作用.通过分别显微注射MSTN-1型和MSTN-2型mRNA至斑马鱼1-2细胞期胚胎.结果显示,注射MSTN-1型mRNA过表达可导致斑马鱼体节发生期胚胎的前-后轴拉长,背-腹轴变短,脊索轻微扭曲,以及体节发育受到强烈抑制而不分化等现象.注射MSTN-2型mRNA胚胎早期发育有所延迟并未发生明显变化,但发育至60h之后尾部明显发生严重弯曲.     

斑马鱼akt3 基因的克隆及其表达图谱与过表达分析

采用RT-PCR 和RACE 相结合的方法, 克隆得到了斑马鱼的akt3/pkb 基因, 其cDNA 全长为2874 bp,编码479 个氨基酸。斑马鱼akt3 具有akt 家族成员间保守的PH 结构域、催化活性结构域和调节结构域以及两个保守的磷酸化位点Thr305 和Ser472。与已发表的人、大鼠、小鼠的akt3 氨基酸序列比较, 相似性分别为95.8%、94.7%和95.4%。对斑马鱼早期胚胎进行RT-PCR 检测显示, akt3 在0-4hpf(hours post fertilization)含量水平较高, 6hpf 到12hpf 降低至较低水平, 16hpf 后表达量开始逐渐上升, 60hpf 至96hpf 则稳定在较高水平。原位杂交结果表明: akt3 在2hpf 至96hpf 的胚胎中整体都有表达, 没有组织特异性。在成鱼中, 除鳃部外, akt3 在所检测的其他各组织器官中均有表达, 在脑部和卵巢表达量较高; 利用显微注射持续表达myr-akt3 mRNA 研究其功能充分性时结果显示, 过量表达斑马鱼akt3 mRNA 能使斑马鱼胚胎发育滞后且伴随着尾部短粗、体节模糊、尾末端膨大甚至严重缩短等不同程度畸形。而在斑马鱼myr-akt3 注射组发育至24hpf 时观察(以排除akt3 造成的发育延迟的影响), 发现注射过akt3 的斑马鱼胚胎的脑部厚度较对照组显著增大, 表明akt3 对斑马鱼胚胎脑部尺寸发育有影响。       

斑马鱼胚胎发育过程中FGF3基因的表达

为了解斑马鱼胚胎发育过程中FGF3基因的时空性表达情况,并探讨其对胚胎发育的调控作用,该研究分别提取2,4,8,12,24,36,48,72hpf斑马鱼胚胎的总RNA,经逆转录成cDNA,实时荧光定量PcR检测FGF3基因mRNA表达量;扩增FGF3基因特异片段,构建pGEM-T／FGF3基因片段重组质粒,经克隆及测序验证后,合成地高辛标记的反义RNA探针,以整体原位杂交法检测斑马鱼胚胎FGF3基因的空间性表达。结果显示：FGF3P基因在2hp胚胎就有表达,并持续至胚胎孵化,12hpf胚胎FGF3表达量达到高峰（P〈0．01）;胚胎发育过程中心表达部位以头、尾、咽弓为主。由此得出结论,FGF3主要在胚胎发育早期表达,其表达可能与胚胎脑、眼、耳、咽弓及尾部器官的发育调控有关。     

鳜肌肉生长抑制素Myostatin cDNA克隆与组织表达分析

利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆了鳜(Siniperca chuatsi)肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)cDNA序列,并分析了该基因的结构特征和亲缘关系。鳜MSTN cDNA序列全长2627bp,包括5′端非翻译区117bp、3′端非翻译区1376bp和开放阅读框(ORF)1134bp,共编码377个氨基酸,含22个氨基酸的信号肽。鳜MSTN具有脊椎动物MSTN的共同序列特征,含有1个蛋白酶水解位点RARR和9个保守的半胱氨酸残基。脊椎动物MSTN氨基酸序列的亲缘关系分析表明,鳜与其他鱼类聚为一支。RT-PCR分析表明,鳜MSTN在成体不同组织中的表达情况不同,其中,卵巢、肾、眼、肌肉、心、脑、皮肤和胃中有表达,肝胰脏未见表达。     

金鱼etv2基因的克隆及在雌核发育单倍体和自交二倍体胚胎中的差异表达

为研究鱼类雌核发育单倍体循环系统发育异常的原因, 从金鱼(Carassius auratus)中克隆了血管发生主调控基因etv2(Ets variant 2)的全长cDNA序列, 并比较分析了该基因在雌核发育单倍体和自交二倍体中的表达。金鱼etv2 cDNA全长1531 bp, 其开放阅读框为1116 bp, 编码371个氨基酸。序列对比分析表明, 金鱼ETV2蛋白的C端含有ETS(E26 transformation-specific)转录因子家族所共有的ETS DNA结合结构域, 该结构域氨基酸序列与其他脊椎动物ETV2的同源性超过60%。RT-PCR和荧光实时定量PCR分析结果表明, etv2在自交二倍体金鱼成体的肝脏、心脏、肌肉、肾脏、精巢、脑和脾脏等多种器官组织中表达, 但在卵巢和成熟卵子中不表达; 在金鱼胚胎发育过程中, etv2从尾芽期开始表达, 在体节形成后, etv2表达水平随胚胎发育而升高, 在20体节期达到峰值, 随后其表达水平降低。整胚原位杂交显示etv2特异性表达于自交二倍体金鱼胚胎的侧板中胚层、成血管细胞以及血管内皮细胞。在14体节期和20体节期, 雌核发育单倍体胚胎中etv2在躯干及尾部的部分区域表达减弱或缺失, 特别是在胚胎中线表达消失, 并且其整体表达水平显著低于自交二倍体。上述结果说明在金鱼雌核发育单倍体胚胎中成血管细胞数量减少并存在向中线迁移的障碍, 可能是导致雌核发育单倍体血管发生异常的重要原因。     

鲫鱼Dnmt1基因cDNA的克隆及表达分析

研究克隆了编码鲫鱼Dnmt1蛋白的cDNA序列,并对Dnmt1基因的时空表达模式和表达丰度差异进行了分析。该cDNA全长4912bp,编码1503个氨基酸。鲫鱼Dnmt1蛋白与其他物种Dnmt1蛋白的同源性分析表明,N端调节区的保守性较低,但C端的催化区是高度保守的。整胚原位杂交显示,Dnmt1 mRNA在胚胎发育早期是广泛分布的,随着胚胎的发育,Dnmt1 mRNA在眼睛、脑部和已成熟体节的信号较强烈,显示了明显的区域性差异。实时定量PCR结果显示在鲫鱼胚胎发育早期有丰富的母源Dnmt1 mRNA存在,在早期发育过程中其丰度逐渐降低,在胚胎发育至2d后,Dnmt1 mRNA丰度又升到较高水平。RT-PCR检测表明在肝、心、脾、肾、脑、肌肉、视网膜等成体组织中都有Dnmt1的表达,但实时定量PCR结果显示在细胞分裂增殖旺盛的组织中表达水平明显较高。上述结果提示鲫鱼Dnmt1可能参与了胚胎基因组DNA甲基化的重编程,甲基化表观遗传学式样的确立和合子核基因正确时空表达模式形成的调节控制。       

团头鲂生长相关基因在不同发育时期生长轴组织的表达分析

为了探讨生长相关基因对团头鲂生长发育的调控, 研究采用Real-time PCR的方法定量分析了团头鲂6个生长相关基因在其不同生长发育阶段(3、6、12月龄)相关组织(脑、肝脏、肌肉)的表达情况, 并比较了这些基因在生长快和慢两个群体的表达差异. 结果显示: GHRs基因在肝脏与肌肉中的表达量高于脑, 在6月龄表达量高于3月龄与12月龄, 生长快群体中的表达量高于生长慢群体(P0.05); IGFs基因在三个组织中均有表达, 肝脏表达量最高, 生长快群体中的表达量高于生长慢群体(P0.05). MSTN a与MSTN b基因在组织中表达模式存在差异, MSTN a在肌肉中高表达, MSTN b主要在脑与肝脏中表达. HCL聚类结果表明: 除了MSTN a基因外, 其他5个基因在生长差异的两个群体中表达量均分别聚为一支. 不同时期组织表达聚类结果表明, 除了3月龄肝脏与12月龄肌肉组织, 6个生长相关基因在不同时期的同一组织中的表达模式存在相似性. Pearson相关分析显示: GHRs与IGFs呈正相关, MSTN a基因与GHR 2、IGFs基因呈负相关, 相同基因在两个群体中呈极显著相关(P0.01).       

黄河裸裂尻鱼肌肉生长抑制素基因克隆及表达分析

肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)属于转化生长因子β(TGF-β)超家族中的一个成员,是骨骼肌生长发育的负调控因子。该文以黄河裸裂尻鱼肌肉总RNA为模板,采用RT-PCT、5’-RACE和3’-RACE法获得MSTN基因全长cDNA序列为2180bp,包含长为1128bp的开放阅读框,编码375个氨基酸。以肌肉总DNA为模板,通过PCR法进一步获得了MSTN基因的2个内含子序列,分析表明,黄河裸裂尻鱼MSTN基因与其他脊椎动物具有相似的基因结构(包括3个外显子和2个内含子)。黄河裸裂尻鱼MSTN具有脊椎动物MSTN的共同序列特征,含有1个蛋白酶水解位点RXXR和8个位于TGF-β功能区域保守的半胱氨酸残基。氨基酸序列同源性分析表明,黄河裸裂尻鱼MSTN序列与其他鲤科鱼类MSTN具有较高的同源性;而与哺乳动物和禽类的MSTN同源性较低。系统发育分析表明,黄河裸裂尻鱼MSTN与其他鲤科鱼类聚于同一进化支。RT-PCR分析表明,该基因在黄河裸裂尻鱼9个被检组织中均有表达,但在心、肾、肠、精巢中表达量较高。Real-TimePCR分析显示,MSTN基因在胚胎中的相对表达量,随胚胎发育阶段的不同而有所差异,暗示MSTN的功能可能并不局限在对肌肉生长发育的负调控作用,可能还有其他功能。     

2021-01期目录

为研究团头鲂(Megalobrama amblycephala) 5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)羟基化酶TET1(Ten eleven translocation 1)基因的功能及其表达特性, 采用整胚原位杂交、qRT-PCR技术进行了胚胎、组织表达分析及其在急性低氧胁迫下的基因响应研究。序列分析结果表明, 团头鲂TET1基因全长为5526 bp, 编码1841个氨基酸。qRT-PCR结果表明, 团头鲂TET1广泛表达于各个组织中, 并在脑组织中高度表达。在胚胎发育过程中, TET1基因从受精卵开始就有表达, 并在受精后20—44h (20—44 hpf)都维持在一个较高水平。原位杂交结果表明, TET1基因在12 hpf信号相对微弱, 在24和36 hpf信号逐渐增强, 并且都集中在头部表达。通过qRT-PCR检测急性缺氧处理TET1的表达量, 结果表明, TET1基因在鳃和脾等组织中表达显著升高(P<0.01), 在脑、皮肤、眼和肾脏中表达显著降低(P<0.01)。在胚胎中, TET1基因相对表达量明显高于对照组, 尤其在24 hpf低氧处理组的表达量显著地高于对照组(P<0.001)。结果表明TET1基因在低氧应答反应中发挥着重要的作用。该研究结果为TET1基因在低氧响应及功能的保守与分化方面提供了新的视角。     

牦牛LIFR 基因的克隆及其在繁殖周期卵巢中的表达

白血病抑制因子受体(LIFR)与白血病抑制因子(LIF)结合,在排卵、胚胎发育及胚胎附植等过程中起重要的调节作用,与哺乳动物生殖过程密切相关。为进一步研究白血病抑制因子受体(LIFR)基因在卵巢中的表达,本研究对牦牛LIFR 基因进行克隆和序列分析,并利用RT-PCR 技术研究其在繁殖周期卵巢中的表达情况。本研究克隆得到牦牛3 329 bp 的LIFR 基因cDNA 序列,内含3 288 bp 开放阅读框序列。与家牛的相应序列具有很高的同源性(99 5% ),表明LIFR 基因在进化过程中较为保守。实时定量RT-PCR 检测LIFR 基因在繁殖周期卵巢中的表达,结果显示卵巢中LIFR 基因在妊娠期表达最强。表明LIFR 基因在牦牛繁殖周期中具有不可忽视的作用。     

Molecular cloning and function analysis of insulin-like growth factorbinding protein 1a in blunt snout bream(Megalobrama amblycephala)

Insulin-like growth factor-binding protein 1(IGFBP-1), a hypoxia-induced protein, is a member of the IGFBP family that regulates vertebrate growth and development. In this study, full-length IGFBP-1a cDNA was cloned from a hypoxia-sensitive Cyprinidae fish species, the blunt snout bream(Megalobrama amblycephala). IGFBP-1a was expressed in various organs of adult blunt snout bream, including strongly in the liver and weakly in the gonads. Under hypoxia, IGFBP-1a mRNA levels increased sharply in the skin, liver, kidney, spleen, intestine and heart tissues of juvenile blunt snout bream, but recovered to normal levels after 24-hour exposure to normal dissolved oxygen. In blunt snout bream embryos, IGFBP-1a mRNA was expressed at very low levels at both four and eight hours post-fertilization, and strongly at later stages. Embryonic growth and development rates decreased significantly in embryos injected with IGFBP-1a mRNA. The average body length of IGFBP-1a-overexpressed embryos was 82.4% of that of the control group, and somite numbers decreased to 85.2%. These findings suggest that hypoxia-induced IGFBP-1a may inhibit growth in this species under hypoxic conditions.     

团头鲂GPR43基因克隆、组织分布及黄连素对其mRNA表达量的影响

试验采用RACE技术克隆了团头鲂(Megalobrama amblycephala)G蛋白偶联受体43(GPR43)基因的cDNA序列, 并探究了不同组织中的GPR43 mRNA表达量及黄连素对其表达量的影响。结果显示, 克隆得到的团头鲂GPR43基因的cDNA序列全长为2026 bp, 含有1个长度为 981 bp的开放阅读框, 编码了326个氨基酸。RT-PCR检测发现GPR43在团头鲂的肠道、肌肉、鳃和肝胰腺中具有较高的表达。为期8周的养殖试验选取均重为(80.00±0.90) g的团头鲂320尾, 随机分于16个网箱中, 饲喂4种不同的试验日粮, 分别为正常日粮(脂肪含量为5%)、正常日粮+50 mg/kg黄连素、高脂日粮(脂肪含量为10%)、高脂日粮+50 mg/kg黄连素。结果显示: 在肠道组织中, 与正常日粮组相比, 高脂组的GPR43表达量降低, 添加黄连素能够显著升高其表达水平(P<0.05)。与正常日粮组相比, 高脂组的胆固醇(CHO)含量以及细胞分裂素蛋白激酶(p38)的表达量均呈现了显著上升(P<0.05)的趋势, 添加黄连素后其含量及表达量显著下降(P<0.05)。肝胰腺组织和肌肉组织中的多不饱和脂肪酸(PUFA)含量变化也有着相似的趋势, 而肉碱棕榈酰基转移酶Ⅰ(CPT Ⅰ)、过氧化物酶体增值因子α&β (PPARα&β)、AMP依赖性蛋白激酶(AMPK)的表达量以及2个组织中的饱和脂肪酸(SFA)和单不饱和脂肪酸(MUFA)含量呈现出了相反的趋势。此外, 在正常日粮中添加黄连素并不能对上述各指标产生明显的调控效应, 有时反而会导致轻微的负调控效应。综上结果表明, 黄连素能够显著上调GPR43在高脂抑制下的表达量, 同时能够缓解高脂诱导的团头鲂肝胰腺脂肪沉积, 改善其脂肪代谢性能。黄连素对于脂肪代谢的调控作用可能通过GPR43受体来实现。     

白藜芦醇对高脂胁迫团头鲂抗氧化能力、非特异免疫机能和抗病力的影响

为探讨白藜芦醇（RSV）对高脂胁迫团头鲂特定生长率、抗氧化能力、非特异免疫机能和抗病力的影响,试验设计5组饲料:正常脂组（脂肪水平5%）、高脂组（脂肪水平11%）以及在高脂组中分别添加0.04%、0.36%、1.08% RSV。养殖试验持续10周,在采样结束后,进行嗜水气单胞菌攻毒试验,记录攻毒后96h的成活率。结果表明:团头鲂的特定生长率和日均采食量在添加1.08% RSV组出现最小值,并显著低于其他各组,且团头鲂的饲料效率表现出相似趋势。长期高脂饲喂可导致团头鲂血浆GSH含量显著下降,血浆MDA和NO含量显著升高,形成氧化应激。而长期氧化应激状态,可使团头鲂血浆溶菌酶活性和补体C3含量显著降低,肝脏中HSP70和HSP90应激调控基因表达上调,TNF-α炎症反应基因表达也上调。添加0.04% RSV组显著降低了血浆中SOD活性;添加0.36%和1.08% RSV组显著降低血浆MDA和NO含量,显著抑制了血浆SOD和CAT活性,且添加1.08% RSV组显著增加了鱼体血浆GSH含量。添加0.04%、0.36%和1.08% RSV组均显著提高了团头鲂血浆补体C3含量和溶菌酶活性,显著下调了高脂胁迫团头鲂肝脏中HSP70、HSP90与TNF-α mRNA的表达量。嗜水气单胞菌攻毒后团头鲂的成活率显著受到RSV的影响,并且在1.08% RSV添加组成活率最大。综上结果表明,团头鲂摄食高脂日粮之后,机体处于氧化应激状态,导致鱼体非特异免疫力和抗病力低下。而添加适宜剂量的RSV能够改善机体这种氧化应激的状态,提高鱼体的非特异免疫力和抗病力,其中以1.08%的添加量最优。     

饲料糖和脂水平对团头鲂生长性能及血浆代谢物的影响

实验以初重(6.20±0.01) g的团头鲂(Megalobrama amblycephala)幼鱼为研究对象, 分别投喂高糖低脂(HCLL, 45%糖和2%脂)、中糖中脂(MCML, 30%糖和8%脂)和低糖高脂(LCHL, 15%糖和14%脂)的3种等氮饲料56d, 以探究饲料不同糖和脂水平对团头鲂生长性能、鱼体生化组成、营养沉积及血浆代谢物的影响。实验结果显示, 饲料糖和脂水平对团头鲂摄食率无显著性影响。随饲料糖水平降低和脂水平升高, 团头鲂幼鱼特定生长率和饲料效率提高。高糖低脂饲料未造成肝脏糖原或甘油三酯含量的显著沉积, 且各饲料组间肝体比、脏体比及肥满度均无显著性差异。饲料糖和脂水平对团头鲂鱼体生化组成无显著性影响, 但随饲料糖水平降低和脂水平增加, 团头鲂蛋白沉积率升高, 脂肪沉积率降低。另外, 血浆葡萄糖、甘油三酯、游离脂肪酸和胆固醇含量各组间均无显著性差异。低糖高脂组血浆低密度脂蛋白胆固醇显著升高, 表明肝脏将脂质转运至外周组织以维持肝脏脂稳态。研究结果表明, 团头鲂对饲料脂利用优于糖类, 且具有较好地应答饲料糖和脂水平的代谢机制, 研究结果可为团头鲂的饲料配方设计提供支撑。     

The isolation, characterization, and expression of a novel GDF11 gene and a second myostatin form in zebrafish, Danio rerio

In the current study, the first non-mammalian growth/differentiation factor (GDF) 11-like homolog was cloned from zebrafish. At the nucleotide level, zebrafish GDF11 is most similar to human GDF11 (79%), while the peptide is most similar to mouse GDF11 (78%). Phylogenetic analysis showed that the zebrafish GDF11 clusters with mammalian GDF11s. This study also cloned a second MSTN form in zebrafish most similar to Salmonid MSTN2 forms. Based on real time PCR, GDF11 is expressed in multiple adult tissues, with levels highest in whole heads and gonads, and expression is less ubiquitous when compared to MSTN expression. During embryonic development, real time PCR demonstrated increasing GDF11 mRNA levels 10 h post-fertilization (hpf), while MSTN mRNA levels remain low until 48 hpf. This is the first report of a transforming growth factor (TGF)-beta superfamily member in a non-mammalian species that is more closely related to GDF11 than MSTN, and also a second form of MSTN in zebrafish; suggesting that a more complex TGF-beta superfamily array exists in primitive vertebrates than previously thought.     

Expression of fugu TIMP-3 and -4 genes in adult tissues and embryos

The tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) are involved in various processes of extra-cellular matrix (ECM) metabolism by inhibiting matrix metalloproteinases (MMPs). However, the fundamental information for these genes is little known in fish. Previously, we report cDNA cloning and gene expressions of two fugu (Takifugu rubripes) TIMP-2s. Here, we cloned cDNA of fugu TIMP-3 and performed an expression analysis of TIMP-3 and -4 mRNA in fugu adult tissues using a quantitative real-time PCR. The expression level of TIMP-3 mRNA was constitutive in all tissues, while TIMP-4 was significantly higher in the brain (P=0.05). Further, we performed a whole mount in situ hybridization in fugu embryos at different stages. In early stages, TIMP-3 mRNA was abundant in the somites and the caudal end of the notochord. At hatching larvae, the TIMP-3 mRNA was abundant in the pectoral fin, dorsal and ventral fin fold along the entire antero-posterior axis. TIMP-3 may be involved in axis elongation and somitogenesis. TIMP-4 mRNA was expressed in the tail bud, at the midbrain-hindbrain boundary and in the diencephalon from 72 to 104 hpf. This indicates TIMP-4 is highly expressed in the brain matrix in vivo.     

草鱼雌核发育后代不同群体的微卫星遗传分析及指纹识别

以紫外线灭活的团头鲂精子激活草鱼卵子,冷休克抑制第二极体排出的方法诱导出长江水系优良F2代草鱼减数雌核发育子代。在后代中不仅存在雌核发育后代,还存在草鲂杂交后代,雌核发育后代的体型与草鱼一致,而草鲂杂交后代的体型介于草鱼与团头鲂之间。Partec CyFlow倍性分析仪测定结果显示:普通草鱼与雌核发育草鱼的相对DNA含量分别为23.01和22.72,二者的DNA含量接近;而高体型子代的相对DNA含量为25.38,介于草鱼与团头鲂（DNA含量28.21）之间,属于草鲂杂交后代。选取17个微卫星标记对草鱼群体、雌核发育草鱼群体和草鲂杂交后代的遗传多样性进行了检测,共检测出59个等位基因,其中43.18个有效等位基因。草鱼对照群体、草鲂杂交后代和雌核发育草鱼群体的平均等位基因依次为3.57、2.86和2.79,平均有效等位基因依次为2.93、2.37和1.96,平均期望杂合度在依次为0.6502、0.5573和0.3775,多态信息含量（PIC）平均值依次为0.5738、0.4649和0.3791。与草鱼对照群体相比,雌核发育草鱼群体的遗传多样性显著下降,表明通过减数雌核发育方法可获得纯合性较高的草鱼个体。构建了草鱼后代不同群体的DNA指纹模式图,筛选到不同群体的9个特异微卫星标记,为草鱼优良群体的选育提供了基础资料。