橘色双冠丽鱼黑色素细胞和黄色素细胞的分离、培养与鉴定

为探讨橘色双冠丽鱼(Amphilophus citrinellus)黑色素细胞和黄色素细胞的分离、培养与鉴定方法,观察鱼类色素细胞生长特征,本研究以橘色双冠丽鱼的尾鳍、鳞片、皮肤组织为材料,在25℃~28℃条件下,分别在胰蛋白酶溶液和胶原酶溶液中消化6 h和12 h,可有效分离出色素细胞团,细胞悬液经气孔尼龙网过滤后,于35%-45%-55%Percoll试剂中梯度分离和收集黄色素细胞和黑色素细胞。采用K-SFM培养基进行细胞原代培养和细胞纯化,抑制成纤维细胞和角朊细胞的生长,用十四烷酰佛波醇乙酸酯(TPA)、双抗、bFGF的DMEM培养基进行色素细胞传代培养;运用巴染色和透射电镜观察细胞形态,并用分子标记技术进行细胞鉴定。结果显示,细胞分离时,黑色素细胞位于Percoll试剂45%和35%浓度层之间,黄色素细胞位于Percoll试剂35%浓度层上,2种色素细胞均凝聚成絮状。透射电子显微镜观察发现,黑色素细胞内部含大量黑色素小体,而黄色素细胞内部含喋呤体和类胡萝卜素囊泡;黑色素细胞左旋多巴(L-DOPA)染色呈阳性;取第10代色素细胞进行体色相关基因黑皮素1受体(melanocortin receptor 1,MC1R)、酪氨酸酶(tyrosinase,TYR)和牛内皮素受体B(endothelin receptor B,EDNRB)PCR检测,显示基因扩增条带特异性强,表明获得的2种色素细胞具有良好的生物学活性。本研究建立了橘色双冠丽鱼黄色素细胞和黑色素细胞的分离培养与鉴定方法,为进一步开展鱼类体色细胞分化和体色形成的分子机理研究提供了细胞模型。

橘色双冠丽鱼体色相关基因mitf的结构及表达调控特性

为了解小眼畸形相关转录因子mitf基因在鱼类早期体色褪黑过程中的调控作用,本研究采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术获得橘色双冠丽鱼(Amphilophus citrinellus)mitf基因c DNA序列全长,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测其在橘色双冠丽鱼胚胎不同发育时期、体色褪黑不同时期和各个组织中的表达规律。获得mitf基因2个亚型,其中,mitf1的cDNA全长为1816bp,包括5’非编码区(UTR)158 bp、3’UTR 428 bp、开放阅读框(ORF)1230 bp,共编码409个氨基酸;mitf2的c DNA全长为1638 bp,包括5’UTR 160 bp、3’UTR 428 bp和ORF 1050 bp,共编码349个氨基酸。同源性和系统进化分析显示,mitf1和mitf2聚在一小支,与慈鲷科(Cichlidae)鱼类同源性最高,与哺乳类动物同源性较低。qRT-PCR结果显示,在成鱼各个组织中,mitf1和mitf2均有不同程度表达,其中,眼部表达量最高且显著高于其他组织(P<0.05),肌肉、脑和肾脏也有较高表达;mitf1和mitf2在胚胎各个发育时期均有表达,在受精卵时期表达量最高,显著高于其他胚胎期;随着橘色双冠丽鱼体色由黑色过渡到橘黄色,mitf1和mitf2在鱼皮肤、鳞片、尾鳍中的表达均呈逐渐下降的趋势,表明mitf基因表达与鱼体色由黑到黄转变的表型间存在关联性,推测与鱼体色发育阶段色素细胞的分化和分布比例的动态变化相关。本研究通过了解鱼类体色发育和变异的分子基础,可为鱼类色素细胞发育和体色人工改良积累资料。

橘色双冠丽鱼黑素皮质素受体1基因(MC1R)整胚原位杂交

为探究黑素皮质素受体1基因(MC1R)在橘色双冠丽鱼胚胎发育和体色形成过程中的表达定位及功能,本研究首先制备了MC1R基因的RNA正反义探针,T7方向转录的正义RNA探针质量浓度为447.529ng/μL,SP6方向转录的反义RNA探针质量浓度为342.698ng/μL。经10~20倍稀释后的探针用于原位杂交,MC1R基因探针表达定位显示,随橘色双冠丽鱼胚胎的发育杂交信号总体呈逐渐减弱趋势,原肠期和视泡期其卵黄和胚体侧卧部分有杂交信号分布;出膜期其脊柱、卵黄囊及其内容物和色素细胞内出现杂交信号;出膜期第1天,卵黄表面有信号分布。总体来看,杂交信号在脊索、卵黄囊、卵黄囊内容物质及色素细胞有特异表达,而以正义探针作为阴性对照组在5个胚胎阶段均无任何信号,杂交信号显现的MC1R表达定位说明其在橘色双冠丽鱼色素细胞的分化、迁移中起到重要调控作用,也与神经、营养、免疫功能相关,初步建立了鱼类体色相关基因功能和定位研究的整胚原位杂交方法。

橘色双冠丽鱼胚后色素细胞发育与体色变化

采用生物显微镜和体式显微镜等对橘色双冠丽鱼(Amphilophus citrinellus Günther 1864)早期发育过程中体色和色素细胞的分布及形态变化进行连续观察。结果显示,在水温为(27±1)℃,pH 8.3条件下,仔鱼期:初孵仔鱼体表已具有黑色素,2 dph(day post hatching,dph)黑色素增加,眼窝变黑,未有视觉功能;3dph卵黄囊尚未吸收完毕,黑色素细胞分支,形态多样;4 dph仔鱼有视觉功能,能自行游动;5 dph仔鱼开口,卵黄囊明显变小;7 dph仔鱼出现虹彩细胞;10 dph仔鱼体表出现黄色素细胞;12 dph各鳍被成鱼鳍膜所取代,黑色素细胞、黄色素细胞继续增多,视觉看到鱼体变黑。稚鱼期:19 dph有鳞片产生,各鳍条发育完全,30 dph发现红色素细胞;幼鱼期:35 dph幼鱼体表为黑色,初步形成7条色素带,全身布满鳞片;65 dph鱼体部分黑色素开始褪去;85 dph黑色素细胞全部褪去,鱼体变为亮黄色。研究结果为培育褪黑完全而且遗传稳定的橘色双冠丽鱼奠定了理论基础。

橘色双冠丽鱼体色相关基因mc1r的组织表达分析

黑素皮质素受体1基因(mc1r)是动物体色形成的关键调控因子,为探讨mc1r基因在橘色双冠丽鱼(Amphilophus citrinellus)体色褪黑过程中的调控作用,本研究利用cDNA末端快速克隆(RACE)技术首次获得橘色双冠丽鱼mc1r的cDNA全序列,并利用荧光定量PCR分析了橘色双冠丽鱼体色变化不同时期和不同组织中mc1r基因的表达差异。获得cDNA全长序列1 699 bp,共编码氨基酸325个,开放阅读框(ORF)为978 bp,5′非编码区(UTR)497 bp,3′非编码区(UTR)224 bp。氨基酸序列和系统发育分析表明,橘色双冠丽鱼与人(Homo sapiens)、斑马鱼(Danion rerio)、大黄鱼(Larimichthys crocea)和尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)相似度分别为55.1%、77.1%、90.15%和96.92%。荧光定量PCR结果表明,mc1r在橘色双冠丽鱼胚胎发育9个时期均有不同程度的表达,且随着胚胎发育表达量逐渐减少,推测在胚胎发育的早期阶段该基因的基础表达水平即可启动参与体色细胞形成的腺苷酸循环。在"黑色-灰白色-黄色"三个体色蜕变期,mc1r在尾鳍、鳞片、皮肤的表达均呈先降低再稍升高的变化趋势,均在灰白色过渡期呈现最低值,推测这与mc1r和Agouti存在竞争性结合,及mc1r、tyr、tyr1三者是否处于适当、平衡状态有关。橘色双冠丽鱼长至近成鱼期,非正常褪黑鱼(即未完全褪黑)各组织mc1r表达量均比正常褪黑鱼(完全褪黑)高,其中皮肤组织的相对表达量显著高于正常褪黑鱼(P <0.05),可见鱼体体表褪黑程度与mc1r表达量呈负相关。在成熟鱼体11个组织中mc1r均有不同程度的表达,其中,鳞片显著高于其他组织(P <0.05),说明橘色双冠丽鱼mc1r的主要表达部位是鳞片。本研究通过了解体色变异相关基因表达特征,为鱼类体色遗传和体色改良研究积累资料。