转基因抗病草鱼研究进展

草鱼是我国淡水养殖的著名品种。草鱼的疾病严重阻碍着我国水产业的发展。通过分析当前国内外转基因技术培育抗病草鱼的现状,对今后转基因抗病草鱼的研究作了展望。     

草鱼IL-10单克隆抗体的制备与鉴定

白细胞介素10(Interleukin-10, IL-10)参与机体免疫应答调节, 协同其他细胞因子维持免疫系统稳态。为探究草鱼(Ctenopharyngodon idella)IL-10的细胞来源, 研究利用大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli)表达系统制备了高纯度的草鱼IL-10重组蛋白, 免疫小鼠制备单克隆抗体后通过免疫印迹、激光共聚焦和流式细胞术对抗体进行分析。结果表明, 获得的单克隆抗体不仅能特异识别大肠杆菌表达的CiIL-10重组蛋白, 而且能识别HEK293细胞中表达的真核IL-10重组蛋白。脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)和草鱼白细胞介素1β(IL-1β)刺激草鱼性腺细胞系(GCO)36h的免疫荧光染色分析表明, 草鱼IL-10单克隆抗体能与草鱼内源IL-10结合, 但IL-10阳性细胞数量在LPS处理前后无明显变化。该研究成功制备了高纯度CiIL-10重组蛋白, 获得了特异性好的高质量单克隆抗体, 为研究草鱼ILC2和Th2细胞的增殖、分化和功能奠定了基础。     

赤眼鳟Mx1基因的cDNA克隆及表达特性

为探究赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus)是否存在Mx1 (Myxovirus resistance)基因及参与抗病毒免疫反应, 研究利用RACE技术获得了赤眼鳟Mx1基因(ScMx1)的cDNA全长序列, 并对其进行了生物信息学分析; 采用荧光定量PCR技术, 检测了ScMx1在赤眼鳟健康组织中的表达情况以及感染GCRV后ScMx1和ScIFN-Ⅰ的表达特征。结果表明, ScMx1的cDNA全长为3000 bp, 包含5′非编码区124 bp, 开放阅读框1893 bp, 3′非编码区983 bp, 共编码630个氨基酸。预测的ScMx1蛋白包含GTP酶结合区域、中央核心结构域和GTP酶效应结构域。ScMx1与青鱼Mx1的相似性最高(97%), 与ScMx的相似性仅为50%。ScMx1在所检测的10种组织中均有表达, 其中在脾脏中表达量最高。经GCRV感染开始至168h, ScMx1和ScIFN-Ⅰ在肝脏和体肾中的表达量持续上调; 在脾脏和头肾中于感染后72h达到峰值。相关性分析显示脾脏中ScMx1和ScIFN-Ⅰ的表达水平呈显著相关(r=0.94, P=0.018)。研究发现赤眼鳟存在Mx1基因, 且可能参与了抗GCRV免疫应答反应。     

草鱼(♀)×赤眼鳟(♂) F1及其亲本CAST基因cDNA全长克隆与结构差异

钙蛋白酶抑制蛋白(Calpastatin, CAST)在肌肉生长和肉质特征形成中发挥重要作用。为探究草鱼(Ctenopharyngodon idellus) (♀)×赤眼鳟(Squaliobarbus curriculus) (♂)正交F₁的肉质相关分子基础, 通过RACE(Rapid-amplification of cDNA ends) 技术分别克隆了草鱼(♀)×赤眼鳟(♂) F₁及其亲本的CAST基因cDNA全长, 并利用生物信息学方法分析比较了三种鱼的CAST结构差异。结果表明: 草鱼(♀)、赤眼鳟(♂)及草鱼(♀)×赤眼鳟(♂) F₁的CAST基因cDNA全长分别为3036、3165和3086 bp, 编码901、893和904个氨基酸; 预测蛋白质分子量分别为93.72、92.77和94.02 kD; 推测的理论等电点分别为5.92、6.01和6.02。草鱼(♀)×赤眼鳟(♂) F₁ CAST与草鱼(♀)和赤眼鳟(♂)核苷酸序列相似性分别为94.52%和90%。三种CAST蛋白均包括4个含有典型七肽的钙蛋白酶抑制结构域。草鱼(♀)、赤眼鳟(♂)和F₁ CAST氨基酸残基中分别存在73、82和75个潜在的磷酸化修饰位点。蛋白三级结构分析显示草鱼(♀)、赤眼鳟(♂)和F₁ CAST中分别含有24、12和20个β-折叠, 且均呈链状结构。综合可知, F₁ CAST在序列相似度、磷酸化位点数、蛋白质结构及进化地位与草鱼(♀)均更接近。该研究结果为阐明草鱼(♀)×赤眼鳟(♂)正交F₁肉质形成机理提供了分子基础。     

草鱼呼肠孤病毒VP7蛋白单克隆抗体的制备与应用

草鱼呼肠孤病毒(Grass carp reovirus, GCRV)是导致该病的主要病原, 研究将Ⅰ型草鱼呼肠孤病毒GCRV-873株的外衣壳蛋白VP7基因进行原核表达, 获得高度纯化VP7重组蛋白, 通过免疫BALB/c小鼠, 首次制备筛选得到高效价单克隆抗体。结果显示, GCRV-I vp7基因可在原核表达系统中高效表达, 主要以包涵体形式存在, 大小约为40 kD。免疫小鼠后筛选到了5株IgG类型阳性杂交瘤细胞株, 其中3株亚型为IgG1, 2株亚型为IgG2a。Western Blot实验和直接免疫荧光实验显示, 该抗体可特异识别GCRV-873, 并且ELISA检测原核重组蛋白的效价高达204800, 亲和常数为4.04×109。研究制备的VP7蛋白单克隆抗体, 为GCRV-I病毒诊断技术开发及病毒感染机制的深入研究提供实验基础。     

草鱼(♀)×赤眼鳟(♂)杂交F1IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ cDNA克隆、序列分析及表达特征

为探究草鱼(♀)×赤眼鳟(♂)杂交F_1生长性状形成相关分子机理,本研究通过RACE技术(rapid-amplification of cDNA ends, RACE)克隆了杂交F_1个体胰岛素样生长因子-Ⅰ(Insulin-like growth factors-Ⅰ,IGF-Ⅰ)和IGF-Ⅱ的cDNA全长序列,利用荧光定量PCR检测了两个基因的组织表达水平,并比较了杂交F_1生长性状大、小两个亚群的基因表达水平差异。结果显示:IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ的cDNA全长分别为824 bp和1 707 bp。IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ蛋白均具有胰岛素样生长因子的典型特征,即包括信号肽和B、C、A、D和E5个功能结构域,并具有6个保守的半胱氨酸。IGF-Ⅰ与IGF-Ⅱ的氨基酸序列同源性较低,仅为26%。IGF-Ⅰ与IGF-Ⅱ在杂交F_1下丘脑、垂体、肝脏、脾脏、肾脏、头肾、肠、心脏、皮肤、肌肉、性腺和血液中都有表达,且均在肝脏中表达水平最高,心脏中最低。同池饲养F_1的基因表达分析显示,大亚群肝脏、血液和肌肉中IGF-Ⅰ表达水平均极显著高于小亚群对应组织中的表达水平(p0.01),大亚群肝脏中IGF-Ⅱ表达水平极显著高于小亚群(p0.01),表明IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ的表达水平与杂交F_1的生长性状相关联。实验结果可为深入研究草鱼(♀)与赤眼鳟(♂)杂交F_1生长性状的分子调控机制提供科学基础。