胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度对斑马鱼仔鱼热适应性的影响

发育可塑性是引起生物新性状产生与多样化的关键因素。在气候变化的背景下,探究鱼类热适应性的发育可塑性,有助于理解早期生活史阶段鱼类热适应表型的进化,具有重要的生态学意义。为探究胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度对鱼类热适应表型的影响,本研究选取卵生鱼类斑马鱼(Danio rerio)为实验对象,采用2×2双因素研究设计,测定了不同胚胎孵化温度(低温组22℃、高温组28℃)和不同初孵仔鱼发育温度(低温组22℃、高温组28℃)及其交互作用对斑马鱼热偏好(偏好温度)、热回避(冷回避温度、热回避温度)、非回避温度范围以及热耐受(临界低温、临界高温、致死低温、致死高温)的影响。结果表明：胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度对斑马鱼偏好温度、回避温度、临界温度以及致死温度等均有显著影响(P<0.05),胚胎孵化温度和初孵仔鱼发育温度交互作用对非回避温度范围影响显著(P<0.05);胚胎孵化热环境对早期生活史阶段斑马鱼热适应表型特征的塑造具有重要的调节作用,变动的发育温度环境可能扩展鱼类的适宜温度区间,从而提升其在未来变动气候环境中的存活力。     

斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达及其对不同环境刺激的响应

研究获得了斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的cDNA,进行了序列比对和系统进化分析,并采用实时定量RT-PCR（qPCR）方法研究了其表达模式及对不同环境刺激的转录反应。研究发现,斑马鱼nr1d4a和nr1d4b是由基因复制产生的旁系同源基因,具有高度保守的DNA结合结构域和配体结合结构域。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b的表达模式具有明显的差别。nr1d4a在胚胎发育早期的表达量很低,72 hpf时开始显著升高;而nr1d4b具有较高水平的母源性表达,6 hpf时的表达量明显降低,但也在72 hpf显著回升。nr1d4a在脑和肾脏中表达量最高,其次是鳃、卵巢、精巢和眼,在肝脏中的表达量最低;nr1d4b在卵巢中表达量最高,其次是精巢和脑,在肠道和心脏中表达量最低。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b都能被多种环境刺激瞬时诱导表达。16℃低温处理0.5h就能显著诱导斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达,但处理6h后其诱导效应开始下降并逐渐消失。除低温外,重金属（2 mol/L镉）、缺氧（5%氧气）和盐度（5）处理均能瞬时诱导nr1d4a和nr1d4b的表达,说明nr1d4a和nr1d4b基因可能参与斑马鱼对多种环境刺激的适应性反应。研究为深入揭示鱼类nr1d4a和nr1d4b基因的生物学功能及其表达调控机制奠定了基础。       

温度对斑马鱼胚胎发育的影响

目的探讨温度对斑马鱼胚胎发育速度及器官分化的影响。方法将带绿色荧光的转基因斑马鱼胚胎分配至3个培养皿中,各放160个胚胎,分别放置于28.5℃(标准发育温度)、31℃(高温)和25℃(低温)3个不同温度中进行孵育,孵育至3 h、6 h、10 h、24 h和48 h时进行观察拍照,并在36 h、48 h和72 h时用荧光显微镜观察胚胎的心脏和血管,比较不同温度对胚胎发育进程及各器官发育的影响。结果 3种温度下,胚胎存活率分别为92.5%、89.4%和91.25%,没有显著性差异。相同发育时间内,与标准温度中发育的胚胎相比,31℃中的胚胎发育较快,而25℃的胚胎发育所处的时期较早。发育到相同分期,31℃所需时间比标准温度短,而25℃所需时间长。3个不同温度下,胚胎心脏和血管的发育均不受影响。结论高温促进胚胎发育,低温延迟发育,但高温或低温均不影响胚胎器官正常发育。结合实际科研需要,可通过调控温度来调节斑马鱼胚胎的发育进程。     

斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达及其对不同环境刺激的响应简

研究获得了斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的cDNA,进行了序列比对和系统进化分析,并采用实时定量RT-PCR(qPCR)方法研究了其表达模式及对不同环境刺激的转录反应。研究发现,斑马鱼nr1d4a和nr1d4b是由基因复制产生的旁系同源基因,具有高度保守的DNA结合结构域和配体结合结构域。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b的表达模式具有明显的差别。nr1d4a在胚胎发育早期的表达量很低,72 hpf时开始显著升高;而nr1d4b具有较高水平的母源性表达,6 hpf时的表达量明显降低,但也在72 hpf显著回升。nr1d4a在脑和肾脏中表达量最高,其次是鳃、卵巢、精巢和眼,在肝脏中的表达量最低;nr1d4b在卵巢中表达量最高,其次是精巢和脑,在肠道和心脏中表达量最低。斑马鱼nr1d4a和nr1d4b都能被多种环境刺激瞬时诱导表达。16℃低温处理0.5h就能显著诱导斑马鱼nr1d4a和nr1d4b基因的表达,但处理6h后其诱导效应开始下降并逐渐消失。除低温外,重金属(2μmol/L镉)、缺氧(5%氧气)和盐度(5‰)处理均能瞬时诱导nr1d4a和nr1d4b的表达,说明nr1d4a和nr1d4b基因可能参与斑马鱼对多种环境刺激的适应性反应。研究为深入揭示鱼类nr1d4a和nr1d4b基因的生物学功能及其表达调控机制奠定了基础。     

斑马鱼胚胎中受Nodal信号调控基因的鉴定

Nodal信号在脊椎动物胚胎发育的中内胚层诱导、左右不对称性的建立、神经外胚层沿前后轴线的分化等方面起着重要的作用.为鉴定受Nodal信号调控的基因,特别是那些转录因子基因,通过将来自squint过量表达、缺失Nodal信号的MZoep突变体或野生型30%外包期胚胎的RNA与Affymetrix斑马鱼寡核苷酸芯片杂交.发现与野生型样本相比,在squint过量表达的样本中,265个转录本的表达显著增强(log2ratio>1),111个转录本的表达显著减弱(log2ratio<-1);在MZoep样本中,表达显著增强的(log2ratio>1)转录本有1495个,表达显著减弱(log2ratio<-1)的有550个.squint过量表达使26个转录因子基因的表达增强,11个转录因子基因的表达减弱;另一方面,MZoep突变体中表达增强的转录因子基因为69个,表达减弱的转录因子基因为30个.这些结果为进一步研究Nodal信号的转导机理和生物学功能提供了有益的数据.     

斑马鱼热耐受性对温度驯化的响应及其性别差异

为了探究斑马鱼(Danio rerio)热耐受性对温度驯化的响应及其性别差异,将性成熟斑马鱼分别于适温(28℃)、低温(20℃)和高温(34℃)下驯化14 d,之后测定不同温度驯化下雌鱼和雄鱼的临界高温(critical thermal maxima,CTmax)、致死高温(lethal thermal maxima,LTmax)、临界低温(critical thermal minima,CTmin)、致死低温(lethal thermal minima,LTmin)等热耐受性参数.结果表明:驯化温度对雄鱼和雌鱼的所有热忍耐参数(CTmax、LTmax、CTmin和LTmin)均影响显著(P<0.05),并且驯化温度和性别对热耐受性参数的影响具有交互作用(P<0.05).适温(28℃)驯化下,雌鱼与雄鱼各个热忍耐参数相比无显著差异(P> 0.05);低温(20℃)驯化下雌鱼的耐高温能力强于雄鱼,而高温(34℃)驯化下雌鱼的耐低温能力弱于雄鱼.结果提示:繁殖适温下雌雄斑马鱼的热耐受性趋于一致,而非繁殖适温下二者的热耐受性出现分化.     

斑马鱼肌肉高表达基因近端非编码元件分析及功能检测

为鉴定鱼类肌肉组织特异性顺式调控元件,通过分析斑马鱼多个组织的转录组数据,筛选出肌肉高表达基因及低表达基因.通过MEME对肌肉高表达基因和低表达基因非编码区序列特征进行分析,在5个肌肉高表达基因的转录起始位点上游发现了序列保守的DNA区域,包含6个排列顺序一致的DNA基序.将其中一段目标片段插入具有Tol2转座子元件的...     

亲本繁殖和胚胎孵化温度对斑马鱼孵化表现的影响

亲本效应(parental effect)指亲代的表现型及其所经历的环境因素而非基因型对子代表现型差异和适应性的影响,对子代适合度的维持与提高具有重要生态学意义。为探究亲本效应对鱼类胚胎发育可塑性的影响,本研究选取卵生鱼类斑马鱼(Danio rerio)为实验对象,采用2×2双因素设计,测定了不同亲本繁殖温度(22、28℃)和不同胚胎孵化温度(22、28℃)及其交互作用对斑马鱼孵化表现(孵化率、胚胎死亡率、初孵仔鱼畸形率、孵化历时、初始孵化时间、结束孵化时间)的影响。结果表明：亲本繁殖和胚胎孵化温度交互作用对斑马鱼胚胎死亡率、初始孵化时间、结束孵化时间、孵化历时等均有显著影响(P<0.05),亲本繁殖与胚胎孵化温度相一致时胚胎的死亡率更低、孵化时间更短;斑马鱼孵化表现受亲本效应(代际发育可塑性)和子代发育环境(代内发育可塑性)的双重影响,亲本效应对早期生活史阶段鱼类表型特征的塑造有重要作用。     

斑马鱼TK1基因的克隆表达

目的:克隆斑马鱼TK1基因的cDNA序列,并在大肠杆菌中诱导表达,对其产物进行生物学活性鉴定。方法:采用RT-PCR和RACE方法,克隆TK1的cDNA全长序列。表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)中进行诱导表达。表达蛋白利用镍离子柱纯化。结果:获得TK1基因的cDNA全长序列,编码一个分子量为26kD的蛋白。结论:TK1融合蛋白在28℃条件表现出比较高的生物学活性,达到0.45 U/mg。     

低氧对斑马鱼胚胎心脏和血管发育及相关基因表达的影响

研究以斑马鱼(Danio rerio)为研究模型,选择心脏和血管荧光标记的2个品系斑马鱼为实验材料,设定低氧和常氧2种水体溶氧条件,用荧光显微镜检测低氧胁迫对胚胎形态结构、心脏和血管外部形态、心率、胚胎躯干部主要血管形成的影响.研究发现低氧导致胚胎存活率低于常氧.低氧不仅滞后胚胎发育,而且造成胚胎形态异常.低氧胁迫后斑...     

斑马鱼胚胎发育过程中TGF-1基因的表达特征分析

为研究转化生长因子 (Transforming growth factor , TGF)1对斑马鱼胚胎发育的调控作用, 通过NCBI获得TGF-1基因序列, TGF-1 cDNA全长1571 bp, 编码377个氨基酸。系统进化树分析发现, TGF-蛋白按照不同的类型严格聚类, 斑马鱼TGF-1与其他鱼类的TGF-1聚集到一个分支, 在进化中非常保守。对斑马鱼胚胎进行RT-PCR和Real-Time PCR检测显示, TGF-1基因为母源表达基因, 在分节期之前的表达水平比较低, 而从咽囊期开始持续高水平的表达。胚胎整体原位杂交发现, TGF-1基因在斑马鱼24 hpf 胚胎中开始有特异信号出现, TGF-1基因的表达主要分布在腮弓、侧线原基、耳囊、嗅觉基板、心脏和前肾等处, 表明TGF-1基因可能参与斑马鱼胚胎免疫调节、循环系统发育和侧线形成。用低氧处理斑马鱼胚胎, 发现低氧处理24h后斑马鱼胚胎发育延迟。利用Real-Time PCR和胚胎整体原位杂交检测发现, 低氧处理后发育延迟的斑马鱼胚胎中TGF-1 mRNA表达量较常氧组显著降低。以上结果表明, TGF-1基因参与斑马鱼胚胎发育调控, 并且可能与低氧处理后斑马鱼胚胎发育延迟有关。研究结果将为深入研究斑马鱼TGF-1基因的功能奠定基础。       

斑马鱼nrf基因时空表达分析及其在调控胰外分泌酶原基因表达中的作用研究

通过GenBank搜索发现,斑马鱼中有6个nrf同源基因,即nfe2、nrf1a、nrf1b、nrf2a、nrf2b和nrf3。为了研究6个nrf在物种之间的关系,实验对6个Nrf蛋白进行系统发育树分析,结果显示6个Nrf蛋白的分子进化趋势与物种进化趋势一致,尽管在硬骨鱼类中由于基因组倍增的原因,nrf1和nrf2基因各产生了两个拷贝,但Nrf蛋白仍然是比较保守的。此外,实验选取斑马鱼胚胎发育十个不同时期（1 cell、2 cell、3.5 hpf、6 hpf、12 hpf、24 hpf、36 hpf、48 hpf、72 hpf、96 hpf）,对其表达模式进行了详细的研究,结果显示:6个nrf在一细胞期都有转录信号,且胚胎发育早期（48 hpf之前）全身广泛表达。72 hpf后,nrf1b、nrf2a、nrf2b、nrf3和nfe2基因的表达部位主要集中在头部、部分躯干、肠处,nrf2b还在脊髓处有微弱的表达。总体来说,6个nrf基因的表达部位基本重叠。研究还利用双荧光素酶检测系统检测了6个Nrf蛋白对胰外分泌酶原基因（tryl）转录的调控,结果显示nrf1a、nrf2a、nrf2b与nfe2的过表达能使tryl的表达上调,而nrf1b与nrf3的过表达能抑制tryl的表达。研究结果将为深入研究斑马鱼6个nrf基因的功能叠加、互补及其功能歧化奠定基础。     

基因芯片与植物基因差异表达分析

基因芯片为研究植物不同个体或物种之间以及同一个体在不同生长发育阶段、正常和疾病状态下基因表达的差异、某一性状多基因的协同作用,寻找和定位新的目的基因等方面带来了革命性的变革。与传统研究基因差异表达的方法相比,它具有微型化、用材少、快速、准确、灵敏度能高基、在因同等一研究方面已取得了显著的成绩,如拟南芥、酵母、水稻等。     

斑马鱼IRF11基因的鉴定、亚细胞定位及表达特征

早期的研究表明IRF11是鱼类特有的IRF家族成员。查询最近解析的斑马鱼第九版基因组时,发现斑马鱼IRF1和IRF11命名出现了混乱。通过对脊椎动物IRF1和IRF11基因位点进行同线型分析表明,IRF11与IRF1是两个不同的基因,不宜命名为IRF1b和IRF1a。系统进化树分析发现,在脊椎动物中IRF11基因比IRF1起源更早;两栖类以后的脊椎动物基因组只有IRF1,没有IRF11,其中原因可能是因为基因丢失。斑马鱼IRF11与脊椎动物IRF1一样,其表达蛋白定位在细胞核中。缺失分析揭示斑马鱼IRF11的DBD有一个能引导蛋白定位进入细胞核的序列。表达分析发现poly（I:C）能诱导斑马鱼IRF11的表达,但其表达水平低于IRF1。     

斑马鱼 HO1 基因的表达特征及功能研究简

实验对血红素加氧酶1(HO1)在斑马鱼发育中的功能进行了研究。多重序列比对结果显示,斑马鱼HO1与哺乳类、鸟类及其他鱼类的HO1氨基酸序列的总体相似性为44.1%—86.8%,血红素结合标签相似性为87.5%—95.8%。对斑马鱼早期胚胎和成鱼各组织进行RT-PCR检测,结果显示HO1转录本母源存在,HO1mRNA的表达水平在尾芽期前较低,到咽囊期迅速上升并稳定在较高水平。HO1基因在斑马鱼成鱼多个组织中均有表达,在肝脏、脾、鳃、肾中的表达量较高。WISH结果显示,HO1基因在斑马鱼胚胎的卵黄合胞层、眼和血液中的表达量较高。利用超表达和基因敲降技术发现,注射HO1 mRNA使HO1基因过表达对斑马鱼早期胚胎发育无明显影响。注射HO1 MO使HO1基因表达抑制可导致斑马鱼胚胎出现发育迟缓、围心腔水肿、尾部消失等不同程度的畸形。HO1 MO导致的斑马鱼胚胎发育异常可被HO1 mRNA回复。利用Real-Time PCR研究发现,HO1基因表达抑制可导致IGF1表达量显著下降,IGFBP1表达量显著升高。这些结果表明斑马鱼HO1基因可通过调节IGF信号途径调控胚胎的正常发育。     

斑马鱼Zar1和Zar1-like基因的克隆及其表达分析

合子阻滞基因1(Zygote arrest 1,Zar1)及Zar1-like(Zar1L)作为母源基因,在小鼠卵子-合子转变过程中发挥着极其重要的作用。研究以斑马鱼为对象,采用cDNA末端快速克隆(RACE)技术获得了Zar1L cDNA全长,并采用RT-PCR技术检测Zar1和Zar1L在斑马鱼不同组织器官、卵母细胞和胚胎发育时期的表达情况。Zar1L cDNA的全长为1146 bp,编码311个氨基酸残基,5′非编码区20 bp,3′非编码区190 bp。多重序列比对结果显示,C-末端的序列非常保守,相似性高达74%,具有非典型的PHD基序(Plant homeo domain),并具有两个C4类型的锌指结构。在基因结构上,Zar1和Zar1L均由四个外显子构成,两个基因的每一个外显子在大小上也比较相近。分子进化表明斑马鱼Zar1和Zar1L属于两个不同的基因,可能是同一来源的祖先基因重复和进化的结果。RT-PCR结果表明斑马鱼Zar1和Zar1L的表达模式相似,都是卵巢特异表达基因,在卵母细胞及早期胚胎中可检测到大量转录本的存在,囊胚、原肠胚期后下降,但在整个胚胎发育期都可检测到转录本。斑马鱼Zar1和Zar1L mRNA的表达水平的一致性,似乎暗示着两个基因的功能基本一致。表达模式分析表明Zar1和Zar1L可能与斑马鱼卵子-合子转变有关,也可能与其他的胚胎发育过程有关。       

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。       

紫外线辐射对菜豆幼苗某些胁迫响应基因表达的影响

报道了ＵＶ－Ｃ辐射对菜豆（ＰｈａｓｅｏｌｕｓｖｕｌｇａｒｉｓＬ．）ＰＲＰ、ｄｅｈｙｄｒｉｎ、ＰＲ蛋白、ｐｏｌｙｕｂｉｑｕｉｔｉｎ和ＤａｎＪ－ｌｉｋｅ蛋白等胁迫响应基因表达的影响。Ｎｏｒｔｈｅｒｎｂｌｏｔ杂交结果表明：ＵＶ辐射能强烈地诱导ＰＲ蛋白基因的表达,并能促进ＰＲＰ、ｐｏｌｙｕｂｉｑｕｉｔｉｎ和ＤａｎＪ－ｌｉｋｅ蛋白等基因的转录,而对ｄｅｈｙｄｒｉｎ基因的转录有抑制作用,这些防御蛋白共同作用可能对于保护细胞免受ＵＶ伤害和维持细胞的正常代谢有重要作用。     

低氧胁迫对青海湖裸鲤端脑抗氧化酶活性、细胞凋亡及相关基因表达的影响

为研究青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)端脑在低氧胁迫下的生理响应机制,选取体重(97.68±0.12) g、体长(24.11±0.12) cm的健康青海湖裸鲤进行低氧[溶解氧含量(0.7±0.1) mg/L]胁迫,设常氧[溶解氧含量(8.4±0.1) mg/L]为对照组,分别在低氧胁迫8h和24h时采集青海湖裸鲤的端脑组织,进行脑细胞线粒体超微结构和膜电位、抗氧化酶活性、脑细胞凋亡和凋亡相关基因(Caspase 3、Bax和Bcl-2)及低氧诱导反应相关基因(Hif-2α和EGLN1)表达测定。结果显示,在低氧胁迫过程中:(1)端脑神经细胞线粒体出现肿胀、嵴溶解;线粒体膜电位在8h时显著升高, 24h时显著降低,表明随着低氧胁迫时间的延长端脑神经细胞线粒体可能受到了损伤。(2)TUNEL检测显示端脑细胞发生了凋亡,但随着低氧胁迫时间延长端脑细胞凋亡率无显著差异;qPCR显示,随着低氧胁迫时间的延长端脑细胞Caspase 3、Bax和Bcl-2基因表达水平升高; Bcl-2/Bax比值随低氧胁迫时间的延长显著降低; Hif-2α基因表达水平显著升高; EGLN...