青海湖裸鲤TNNI1和TNNI2基因克隆及其响应盐碱胁迫的表达研究

【目的】克隆青海湖裸鲤慢收缩骨骼肌型肌钙蛋白I基因(TNNI1)和快收缩骨骼肌型肌钙蛋白I基因(TNNI2),分析其在不同组织及盐碱胁迫环境下皮肤和腹侧肌肉组织中的表达水平,为揭示青海湖裸鲤生长缓慢及恢复青海湖裸鲤鱼类资源提供基础数据。【方法】以青藏高原特有鱼类青海湖裸鲤为研究材料,利用RACE技术克隆TNNI1和TNNI2基因全长cDNA序列,进行氨基酸序列同源性比对;利用实时荧光定量PCR法检测2个基因在青海湖裸鲤鳃、眼、脑、脾脏、肝脏、肠、肾、心、皮肤、腹侧肌肉组织的表达情况,以及盐碱胁迫下腹侧肌肉和皮肤组织中的表达规律。【结果】青海湖裸鲤TNNI1 cDNA序列全长为1211 bp,其中开放阅读框540 bp,共编码179个氨基酸;TNNI2 cDNA序列全长为737 bp,其中开放阅读框531 bp,共编码176个氨基酸。序列同源性分析发现,青海湖裸鲤TNNI1氨基酸序列与安水金线鲃的同源性高达92.13%,TNNI2氨基酸序列与鲤鱼的同源性最高为92.61%。系统发育树结果显示,从TNNI1氨基酸序列来看,青海湖裸鲤与金线鲃属鱼类、鲫鱼、鲤鱼的亲缘关系较近;从TNNI2氨基酸序列来看,青海湖裸鲤与鲤鱼的亲缘关系最近,其次是鲫鱼和金线鲃属鱼类。TNNI1和TNNI2基因在青海湖裸鲤不同组织中均有表达,且在腹侧肌肉中相对表达量最高。盐碱胁迫条件下,TNNI1和TNNI2基因在肌肉组织中的相对表达量均显著下调;在皮肤组织中TNNI1的相对表达量极显著下调(P<0.01),而TNNI2极显著上调(P<0.01)。【结论】成功克隆了青海湖裸鲤TNNI1、TNNI2基因全长;TNNI1、TNNI2基因在腹侧肌肉组织中高表达,表明其与肌肉组织发育密切相关;盐碱胁迫条件下TNNI1、TNNI2基因在腹侧肌肉组织中的表达均显著下调,提示2个基因表达量降低可能是青海湖裸鲤生长缓慢的重要因素。

碱度胁迫对青海湖裸鲤血清生理生化指标的影响

【目的】探究碱度对青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)相关生理生化指标的影响,对制定青海湖裸鲤应对碱环境的策略提供理论参考。【方法】以青海湖裸鲤血清为研究对象,进行慢性碱度胁迫,碱度先逐渐上升至最高点后逐渐降低(未胁迫为对照),测定分析取各胁迫点血清中激素、渗透、能量、氧化及免疫等指标的变化。【结果】青海湖裸鲤血清的皮质醇(COR)、钙(Ca^(2+))、血糖(GLU)、渗透压(OS)、Na^(+)/K^(+)-ATPase(NKA)、碳酸酐酶Ⅱ(CAⅡ)、碳酸酐酶Ⅳ(CAⅣ)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLOB)、甘油三酯(TG)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和丙二醛(MDA)变化趋势相同,均为随碱度升高先升高后下降,随碱度降低则先下降后升高。COR与CAIV、总胆固醇(TC)、ALT、GPX和MDA呈极显著正相关(P<0.01),与TP、GLOB、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)、TG和CAT呈显著正相关(P<0.05,下同)。胰岛素样生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)、超氧化物歧化酶(SOD)、钠(Na^(+))、碱性磷酸酶(AKP)和酸性磷酸酶(ACP)有相同变化趋势,无论碱度升高还是下降,均呈先下降后升高变化趋势。三碘甲状腺原氨酸(T3)、TC、HDL-C和LDL-C与碱度呈负相关,肌酐(CREA)和总胆红素(TBIL)与碱度呈正相关。IGF-Ⅰ与T3呈显著正相关。甲状腺激素(T4)含量和乳酸脱氢酶(LDH)活力随碱度升高先升高后下降再恢复,之后随碱度降低先下降后升高。生长激素(GH)和氯(Cl-)随碱度升高先升高后下降再升高,之后随碱度降低逐渐升高。催乳素(PRL)含量随碱度升高先稍微下降后恢复再降低,之后随碱度降低先迅速升高后恢复。钾(K^(+))浓度随碱度升高而下降,随碱度降低先升高后下降。尿酸(UA)含量随碱度升高先下降后恢复,随碱度降低逐渐下降。尿素(UREA)含量随碱度升高先升高后恢复再升高,随碱度降低继续升高后恢复。【结论】在碱度胁迫时,青海湖裸鲤COR起主导作用,T3和IGF-Ⅰ协同,T4调控GH辅助,从而维持鱼类的体液稳态;TP、ALB、GLOB和TG含量的升高、SOD活力先下降后恢复及AKP活力先下降后恢复再升高等反应可能是青海湖裸鲤应对碱环境的一个重要策略。

青海湖裸鲤盐碱耐受过程中的渗透、免疫、代谢相关基因筛选和分析

为探究青海湖裸鲤在盐碱耐受过程中的基因表达变化,对青海湖河口水域以及入湖淡水河——泉吉河中的青海湖裸鲤的鳃、肾脏组织进行转录组测序,筛选青海湖裸鲤耐盐碱过程中发挥作用的免疫、代谢、渗透相关基因。结果显示,使用Trinity对所有样本质控数据(clean data)进行从头组装后共得到541429个非冗余的序列(unigene),N50平均长度达612 bp。经差异表达分析发现,共有832个基因在2个区域中的青海湖裸鲤鳃、肾脏中共表达。经GO功能注释分析,注释到结合(binding)、细胞过程(cellular process)、代谢过程(metabolic process)、单一生物过程(single-organism process)的DEGs占比较多。KEGG通路分析结果表明,与免疫、代谢、渗透相关的通路得到了富集。根据差异表达基因的GO注释和KEGG信号通路富集分析,实验初步筛选到了青海湖裸鲤渗透相关基因,主要包括钠/钾转运ATP酶(sodium/potassium-transporting,ATPase)、钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶(calcium/calmodulin-dependent protein kinase)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase)、溶质载体家族(solute carrier family)等;免疫相关基因主要包括白细胞介素(interleukin)、补体(complement)、整合素(integrin)等;代谢相关基因主要有一氧化氮合酶(nitric oxide synthase)、1,25-二羟基维生素D(3)24-羟化酶(1,25-dihydroxyvitamin D(3)24-hydroxylase)、细胞色素P450(cytochrome P450)等。本实验为青海湖裸鲤的组学研究提供了相关数据,同时也为青海湖裸鲤在盐碱耐受方面的适应性研究奠定了基础。