黄鳝生肌调节因子(MRFs)家族基因的克隆与营养调控及进化分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuji19840718
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黄鳝作为“水中人参",肉质细嫩,鲜美可口,营养价值高,能够实现人工养殖而日益受到关注。然而野生黄鳝生长缓慢,肌肉作为鱼类最主要的可食用部分受到多种因素的调控,生肌调节因子(MRFs)对肌肉的发生起着重要的调控作用,本文主要以生肌调节因子(MRFs)的表达作为分子判断标准,以冰冻切片作为肌纤维形态观察的手段,分别从MRFs家族基因的克隆以及种属特异性分析、不同发育阶段的表达与形态观察、应对肌肉损伤的修复过程与机理、不同浓度大豆浓缩蛋白替代鱼粉对生长的影响并结合线粒体基因组,分析黄鳝的种质资源情况,以期为黄鳝的规模化养殖提供技术支持,并为进一步黄鳝的遗传育种提供遗传背景支持。本研究主要得到以下结果:1、采用常规PCR和RACE技术成功克隆了黄鳝生肌调节因子(MRFs)家族的全部基因,通过与NCBI上斑马鱼的序列进行比对,分别命名Myf5、Myo D1,Myo D2、Myo G、MRF4。Genbank登录号分别为KM103285、KM103286、KM103287、KM103288和KM103283。比较MRFs家族的基因结构发现,这些基因具有相似的结构特征,其结构都是包含一个位于靠近5’端的转录激活区,一个富含碱性氨基酸的区域,以及一个碱性螺旋-环-螺旋结构域(basic helix-loop-helix,b HLH)以及一个染色体激活区域(CTD)。在所有MRFs成员中,均由65个氨基酸残基组成了的螺旋-环-螺旋结构域(basic helix-loop-helix,b HLH)保守区域。蛋白比对显示这些基因在物种之间比较保守,而进化分析显示这些基因在进化上区分的很快,其中MRFs家族中的五个基因首先是分成了两支:Myf5、Myo D1、Myo D2聚成一支,而Myo G和MRF4另外聚成一支。这与他们在功能上的分为两类是一致的。另外进化分析结果显示黄鳝和鲈形目鱼类的亲缘关系最近,这对我们以后克隆黄鳝基因选择同源物种具有重要意义。2、我们分析了MRFs家族的5个基因在黄鳝不同发育阶段的时空表达特异性和黄鳝在不同发育阶段的肌纤维发育规律,同时也通过冰冻切片,并运用SDH酶染色技术进行探讨肌纤维的分布类型以及组成规律。结果显示MRFs在黄鳝肌纤维的发育过程中起着重要作用,肌纤维的增粗和增殖与MRFs家族的时空表达情况密切相关。黄鳝肌纤维镶嵌在不同的结缔组织之间,直径主要分布在80-200μm之间,随着黄鳝体重的不断增加,平均纤维直径也在不断的增长,从5g时候的平均纤维直径34±0.47μm到114g时平均纤维直径达到最大153±7.25μm。在黄鳝幼鱼中,纤维直径<20μm的频率显著大于其他阶段,并随着体重的增加,纤维直径>60μm的频率也在增加。另外我们发现在黄鳝体重<114g之前,黄鳝肌肉的发育主要以肌纤维的增粗为主,而超过114g之后,明显的观察到了黄鳝肌纤维的重新生成。3、通过对比牛磺酸投喂的黄鳝和正常饲料投喂黄鳝在面对盐酸布比卡因注射损伤时,生肌调节因子(MRFs)的表达变化情况和相应采用冰冻切片技术分析,肌纤维的恢复过程,结果显示牛磺酸对肌肉受损的恢复具有一定的促进作用。4、我们探讨了不同浓度大豆浓缩蛋白替代鱼粉对黄鳝幼鱼的影响,结果显示大豆浓缩蛋白替代鱼粉不超过48%的情况下不会影响到黄鳝幼鱼的生长,然而高浓度的大豆浓缩蛋白替代水平会降低黄鳝幼鱼的生长,消化酶,蛋白酶活性和改变生肌调节因子家族的时空表达模式。5、我们克隆了来自贵州、广西、湖南以及广东等四个地方的野生黄鳝线粒体基因组序列,全长均为16,622bp,并上传至NCBI数据库,获得Genbank序列号KP779622-KP779625。同时我们比较了4个不同地域的黄鳝线粒体结构,发现他们和其它硬骨鱼类类似,均包含13个编码蛋白基因,22个t RNA基因,2个r RNA基因以及一个控制区。线粒体基因组具有自己的遗传模式,因此我们比较了4个不同地域的黄鳝线粒体的密码子使用特点,发现黄鳝线粒体基因组中G碱基使用频率非常低仅为14.45%-14.58%,同时黄鳝线粒体基因组中具有明显的偏A碱基和C碱基(AT-skew=0.03,GC-skews=-0.34)。为了评估黄鳝线粒体的遗传多样性,我们分析了四个不同地域黄鳝线粒体的多态性,在整个线粒体的13个编码蛋白基因组中,我们共发现了469个多态性位点。占整个线粒体编码基因的0.04。在所有的469个多态性位点中有266个位点位于ND1-ND6基因。108个位点位于CO1-CO3,50个在ATP8和ATP6基因中发现,剩下的45个位于CYTB基因。同时在黄鳝的13个编码蛋白基因中,多态性最高的为ND5(71),最低为ND6,但是突变所占基因长度的比例却以ATP8基因所占比例最高(0.12),以CO1最低(0.03),根据线粒体进化的适应性原则,要求具有较高的序列长度和较低的多态性位点的序列具有比较好的适应性,因此我们认为ND4和DN5具有较好的适应性,用他们所构建的进化树最可靠。
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