淡水中心在稻魚適應(yīng)機(jī)制研究方面取得系列進(jìn)展

近日,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心聯(lián)合貴州省水產(chǎn)研究所在稻魚適應(yīng)機(jī)制研究方面取得系列進(jìn)展。相關(guān)成果論文“Integrative analysis uncovers the mechanism underlying the environmental adaptation of an indigenous crucian carp(Carassiusauratusgibelio) in Dong’s Rice Fish Duck System”發(fā)表在Aquaculture上,淡水中心水產(chǎn)遺傳育種研究室羅明坤博士、貴州省水產(chǎn)研究所張顯波博士為共同第一作者。

金背鯽是貴州省從江縣世界農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)“稻-魚-鴨”生態(tài)系統(tǒng)中一種獨特的體色突變鯽,因其頭部有2對金色的斑點、背部有2塊金色區(qū)域而得名。據(jù)史料記載,金背鯽已有上百年歷史,且其突變顏色十分穩(wěn)定,在研究團(tuán)隊收集的3 000多尾金背鯽樣本中,其體色全部表現(xiàn)為同一性狀。團(tuán)隊根據(jù)所收集到的金背鯽全部為雌性,推測其生殖方式為雌核發(fā)育,即魚卵被鯉魚精子刺激后進(jìn)行胚胎發(fā)育?；诰€粒體D-loop區(qū)系統(tǒng)進(jìn)化分析,金背鯽與從江縣當(dāng)?shù)氐耐瘤a進(jìn)化關(guān)系最近;通過微衛(wèi)星Nei’s遺傳距離主坐標(biāo)分析,金背鯽與土鯽的遺傳差異較小;除體色外,金背鯽的生物學(xué)特征與土鯽沒有明顯差異。由此推測,金背鯽由土鯽突變而來。

此外,研究團(tuán)隊還對金背鯽兩種不同顏色皮膚的成因進(jìn)行了深入研究,在進(jìn)行了small RNA分析后,挖掘到679個已知的和254個新預(yù)測的miRNA,其中32個被鑒定為具顯著差異表達(dá)。通過功能富集,預(yù)測到23 577個靶基因,主要涉及黑色素生成、心肌細(xì)胞的腎上腺素信號傳導(dǎo)、MAPK信號和Wnt信號通路。同時,根據(jù)金色皮膚中10個上調(diào)和13個下調(diào)的miRNAs建立了mRNAs、蛋白質(zhì)和miRNAs的互作模塊。最后,通過熒光素酶報告、體內(nèi)沉默等技術(shù),發(fā)現(xiàn)miR-196d可以通過靶向myh7(myosin-7)基因間接地參與調(diào)控皮膚中黑色素細(xì)胞的合成和運動。

通過進(jìn)一步對金背鯽不同顏色鱗片和皮膚組織進(jìn)行形態(tài)學(xué)、生理生化、轉(zhuǎn)錄組和蛋白組綜合分析,發(fā)現(xiàn)其青灰色鱗片和皮膚以樹枝狀黑色素細(xì)胞為主,金色鱗片和皮膚以黃素細(xì)胞為主。SOD和MDA活性在青灰色鱗片中明顯偏高,酪氨酸酶活性和黑色素含量在青灰色皮膚中最高。在金色鱗片和皮膚中只檢測到兩種類胡蘿卜素成分:黃體素和β-胡蘿卜素,可能與色素細(xì)胞不規(guī)則分布有關(guān)。同時,分別鑒定到1 308個顯著差異表達(dá)的基因和801個蛋白質(zhì)。借助KEGG富集和蛋白-蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析,確定了參與黑色素生成、酪氨酸代謝、MAPK和Wnt信號通路中色素細(xì)胞分化沉著的關(guān)鍵基因(如tyr、tyrp1、dct等)和蛋白(如ASP1、GOT1、HSPB1等)。值得關(guān)注的是,研究發(fā)現(xiàn),對應(yīng)于腎上腺素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞動力學(xué)的基因和蛋白,如plcb2、mctp2、MYH2和TPM1等,可能影響黑色素顆粒的形成和移動是導(dǎo)致金色皮膚形成的主要原因。

(來源:淡水漁業(yè)研究中心)