草鱼和翘嘴鲌fgfrhl-1基因的克隆和表达分析

成纤维细胞生长因子受体同源类似物1(fgfrhl-1)基因是目前仅在鱼类基因组中检测到的fgfr基因家族成员, 该序列在鱼类进化过程中高度保守。为研究fgfrhl-1基因的表达情况和具体的功能, 在亲缘关系较远的草鱼(Ctenopharyngodon idellus)和翘嘴鲌(Culter alburnus Basilewsky)中克隆了fgfrhl-1的cDNA序列, 并通过半定量RT-PCR和冰冻切片原位杂交分析了该基因在成体不同组织中的表达情况。克隆结果的序列分析表明: 草鱼fgfrhl-1 cDNA序列全长为1472 bp, 5′-UTR长213 bp, 3′-UTR长56 bp, 开放阅读框长1203 bp; 翘嘴鲌fgfrhl-1 cDNA序列全长为1886 bp, 5′-UTR长298 bp, 3′-UTR长385 bp, 开放阅读框长1203 bp。在两种鱼类中该基因都编码400个氨基酸, 其预测的氨基酸序列同源性高达95.5%。蛋白二级结构预测表明Fgfrhl-1具有FGFRs家族蛋白的胞内酪氨酸激酶区, 跨膜的螺旋区和胞外配体识别结合区, 但其胞外区比FGFRs缺少了3个免疫球蛋白样结构域。通过RT-PCR方法在两种鱼类的心脏、鳃、肝、脾、尾鳍以及肌肉组织的肌间隔中均检测到了fgfrhl-1表达, 但在肌纤维中均没有检测到其表达。对这两种鱼类的肌肉组织、肝脏和脾脏进行的组织切片原位杂交表明fgfrhl-1只在这些组织和器官的结缔组织及导管中表达, 不在间质细胞结构中表达。这些结果说明: fgfrhl-1的成体组织特异性表达模式在不同鱼类中基本一致, fgfrhl-1在鱼类各组织和器官的结缔组织和导管的细胞中表达, 不在间质细胞中表达。因此, fgfrhl-1可能在鱼类结缔组织及导管分化调控或功能维持中有独特作用。     

翘嘴鲌胰岛素样生长因子-Ⅰ的克隆及序列分析

为探讨胰岛素样生长因子-Ⅰ(Insulin like growth factor-Ⅰ, IGF-Ⅰ)对于翘嘴鲌(Culter alburnus)生长性状的影响, 对其DNA序列进行了克隆。翘嘴鲌IGF-Ⅰ全长14567 bp, 由5个外显子和4个内含子组成。其5个外显子长度分别为298、160、182、36 和1360 bp。推测的阅读框为486 bp, 编码由161个氨基酸组成的IGF-Ⅰ前体蛋白。前体肽由信号肽、成熟肽、E肽三部分组成, 其中信号肽44个氨基酸, 成熟肽70个氨基酸, E肽47个氨基酸。成熟肽由B、C、A、D四个区域组成, 其中B结构域和A结构域的保守性最高, 在这2个区域包含由6个半胱氨酸残基形成的3个二硫键。翘嘴鲌B区域还包含保守的IGF-Ⅰ受体识别序列(PheB23-TyrB24-PheB25)。E肽的长度表明翘嘴鲌IGF-Ⅰ属Ea-2型。同源性分析表明翘嘴鲌与鲤科鱼类的IGF-Ⅰ编码氨基酸同源性较高, 为94%—100%, 但在聚类分析中翘嘴鲌并不是首先和鲌亚科的鱼类聚集在一起。Real-time qPCR组织特异性表达结果显示IGF-Ⅰ mRNA在肝脏组织中的表达量最高, 脾、心脏、精巢、脑次之, 肾、鳃、胃和卵巢中表达量较低。翘嘴鲌IGF-Ⅰ基因4个内含子长度分别为1170、9364、251 和1746 bp。相对外显子来说, 种间内含子变异较大, 其中第三内含子变异最大。翘嘴鲌IGF-Ⅰ基因中包含6个微卫星, (GATG)₅AATAT (ATAG)₁₁位于第一内含子中, (CT)₈、(TTA)₅、(AC)₁₃、(TG)₁₂和(ATT)₅位于第二内含子中。其中4个微卫星位点具有多态性, 将它们在120尾同塘养殖的翘嘴鲌中进行基因型与生长性状的关联性分析, 均未达到显著水平(P>0.05)。结果为进一步研究该基因的表达、功能及其转录调控特征奠定了分子基础。     

翘嘴红鲌雌雄基因组差异及太湖野生群体遗传多样性现状的AFLP分析

为发展翘嘴红鲌Erythroculter ilishaeformis(Bleeker)性别控制育种和单性养殖技术, 利用AFLP技术对翘嘴红鲌太湖野生群体中雌、雄各20个个体的基因组进行了遗传多样性和雌雄差异分析。用筛选出的8对AFLP多态性引物在太湖野生群体基因组中共检测到319个位点, 其中多态性位点185个。通过对所有多态性位点在个体中的分布进行分析, 发现一个只在雄性个体中稳定存在、在雌性个体中缺失的差异位点。在人工雌核发育翘嘴红鲌群体只有雌性个体, 其基因组中也检测不到该差异位点的存在。这些结果表明翘嘴红鲌性别分化可能受到严格的遗传调控, 该差异位点是雄性特有的性别分子标记。翘嘴红鲌太湖野生群体目前的多态位点比率P=57.99%, 观测等位基因数N_a=1.5799±0.4943, 有效等位基因数N_e=1.3859±0.3971, Shannon’s信息指数I=0.3221±0.2987。这些统计分析结果与10年前对该群体的AFLP研究结果(P=51.21%, N_a=1.512±0.500,N_e=1.252±0.371,I=0.218±0.275)相比没有显著差别(P>0.05), 说明该群体目前还具有适度的遗传多样性。     

草鱼cadm2b基因的克隆及在成体组织中的表达分析

为研究CADMs（Cell adhesion molecules）在草鱼构建抵御病害感染的第一道防线中发挥的作用,用RT-PCR和RACE方法结合测序分析,在草鱼脑组织中检测到了该基因家族成员cadm2b基因的4条不同的cDNA全长序列。序列比对结果表明这4条全长cDNA在5'端的序列完全相同,在3'端的3个局部区域有不同片段的缺失。因此,可以确定这4条不同的mRNA是cadm2b的不同剪接体。这4条不同的剪接体被分别命名为cadm2b、cadm2bX2、cadm2bX3和cadm2bX6。cadm2b的cDNA序列全长1669 bp,开放阅读框（ORF）1203 bp,编码400个氨基酸。cadm2bX2的cDNA序列全长2783 bp,开放阅读框长1323 bp,编码440个氨基酸;cadm2bX3的cDNA序列全长2755 bp,开放阅读框1296 bp,编码431个氨基酸;cadm2bX6基因的cDNA序列全长2649 bp,开放阅读框1161 bp,编码386个氨基酸。根据碱基序列所进行的氨基酸序列和蛋白结构预测显示这4个CADM2b蛋白亚型都具有CADM家族保守的4个功能区,但其C端的蛋白结合位点存在差异。CADM2b具有近膜4.1蛋白结合位点和Ⅱ型PDZ蛋白结合位点,CADM2bX2、X3缺失了PDZ蛋白结合位点,而CADM2bX6则同时缺失4.1蛋白和PDZ蛋白的结合位点。实时定量RT-PCR检测结果显示cadm2b剪接突变体是该基因mRNA的主要形式。半定量RT-PCR和套式PCR实验检测结果表明cadm2b基因在草鱼成体脑中高水平表达,在肝、肾、心脏和肌肉组织中有微量表达。这种表达模式提示草鱼中CADM2b主要是由非免疫细胞,而不是由免疫肥大细胞合成分泌的细胞黏附因子,可能通过介导免疫肥大细胞与病原靶细胞的黏附而起非特异性抵御病害感染的作用。     

翘嘴鲌胰岛素样生长因子igf3基因的克隆及表达分析

为研究翘嘴鲌(Culter alburnus Basilewsky)胰岛素样生长因子(Insulin-like growth factor 3, igf3)基因在性别调控过程中的作用, 基于分子克隆手段RT-PCR和RACE技术相结合方法扩增到翘嘴鲌igf3基因完整cDNA序列, 利用qRT-PCR技术检测其在不同组织中的表达水平, 最后通过甲基化检测方法比较分析了翘嘴鲌性腺组织igf3基因组水平的CpG岛修饰水平。实验结果显示igf3 cDNA序列全长901 bp, 包含92 bp的5′端非编码区和203 bp的3′端非编码区, 开放阅读框606 bp, 编码201个氨基酸。序列分析显示, 类似于其他IGF家族成员igf1和igf2, igf3同样存在保守的特征结构域, 主要划分为前体信号肽、B、C、A、D和E区。igf3基因在翘嘴鲌不同组织中的表达水平差异明显(P<0.05), 在卵巢中表达量最高, 其次是精巢组织, 而在脑、心脏、脾脏、肝脏、肌肉和肾脏中表达丰度极低。甲基化检测结果显示在卵巢中CG位点几乎不发生甲基化, 然而精巢中的甲基化程度非常高, 这与其表达水平正好呈负相关。研究结果表明igf3可能参与了性腺的形成或功能维持, igf3基因组启动子区域的DNA甲基化修饰与其在性腺组织的二态性表达特征关系密切。     

翘嘴鲌Sox9基因的克隆及CpG岛甲基化与基因表达的关系

为了揭示翘嘴鲌(Culter alburnus)性别决定与分化的作用机制, 进而更好地发展性别控制育种技术, 研究重点分析了Sox9基因在翘嘴鲌性腺分化过程中的作用。通过RT-PCR和RACE方法获得了翘嘴鲌2个旁系同源基因Sox9a和Sox9b的cDNA序列: Sox9a全长1642 bp, 编码458个氨基酸; Sox9b全长1673 bp, 编码456个氨基酸。序列分析表明两者相似度达到73.95%, 编码HMG盒区域极其保守。蛋白质次级结构预测显示Sox9a和Sox9b除了保守的HMG盒结构域外, 还存在2个核定位信号; 两者的三维结构都存在多个螺旋结构。系统进化树分析发现翘嘴鲌Sox9a与罗非鱼关系最近, 但Sox9b形成单独的一支。利用实时荧光定量PCR技术分析了翘嘴鲌Sox9a和Sox9b基因在各成体组织中的表达水平, 结果显示Sox9a在脑和精巢中表达量最高, 其次是肌肉、鳍条、眼睛和卵巢, 在肾脏、脾脏、肝脏中相对较低; Sox9b只在脑、鳍条、眼睛和精巢中检测到一定水平的表达。通过重亚硫酸氢盐DNA测序方法分析了翘嘴鲌性腺组织Sox9a启动子CpG岛甲基化修饰模式, 结果显示在精巢中CG位点几乎不发生甲基化, 然而卵巢中的甲基化程度非常高。这些结果表明启动子CpG甲基化可以调控Sox9a的性别异形表达, 表观遗传修饰在翘嘴鲌性腺发育过程中可能具有重要的生物学功能。