青海湖裸鲤颗粒蛋白基因克隆及其参与盐碱适应机制研究

【目的】探究青海湖裸鲤颗粒蛋白A基因(GrnA)和颗粒蛋白B基因(GrnB)的生物学功能,为揭示颗粒蛋白(Grn)在青海湖裸鲤耐盐碱过程中的作用机制提供理论依据。【方法】以青海湖裸鲤为研究对象,通过RACE和PCR克隆青海湖裸鲤GrnA基因cDNA序列和GrnB基因编码区(CDS)序列,利用实时荧光定量PCR检测青海湖裸鲤GrnA和GrnB基因在各组织中的表达情况及在盐碱耐受过程中的表达变化,并分析二者与成骨分化特异性转录因子基因(Runx2)和补体基因C8g间的相关性。【结果】青海湖裸鲤GrnA基因cDNA序列全长653 bp,其开放阅读框(ORF)465 bp,共编码159个氨基酸残基;青海湖裸鲤GrnB基因CDS序列长1560 bp,共编码519个氨基酸残基。青海湖裸鲤与银鲫的GrnA氨基酸序列相似性高达89.61%,基于GrnA氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树显示青海湖裸鲤与鲤和鲫的亲缘关系较近;青海湖裸鲤与多鳞白甲鱼的GrnB氨基酸序列相似性高达89.69%,基于GrnB氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树显示青海湖裸鲤与多鳞白甲鱼和虎皮鱼的亲缘关系较近。GrnA和GrnB基因在青海湖裸鲤不同组织中均有表达,且以脾脏中的相对表达量最高,显著高于其他组织(P<0.05,下同)。青海湖裸鲤鳃组织中的GrnA基因对盐胁迫浓度增加的响应速度最快,其次是脾脏和肾脏;GrnB基因则表现为在肾脏中的响应速度最快,其次是脾脏和鳃组织,但在鳃组织中能持续响应。在碱胁迫下,青海湖裸鲤GrnA基因在3个组织中呈不规律性表达变化;GrnB基因表现为在鳃组织中的响应最强,其次是肾脏。在盐碱混合胁迫下,GrnA基因在鳃组织中的响应强于脾脏,在肾脏中也有响应;GrnB基因在鳃组织中最先响应盐碱混合胁迫,其次是肾脏和脾脏。在青海湖裸鲤鳃组织中,GrnA和GrnB基因在盐胁迫或碱胁迫下与Runx2基因呈正相关;在脾脏中,GrnA基因与C8g基因在盐胁迫下呈极显著正相关(P<0.01),碱胁迫下GrnA和GrnB基因与C8g基因呈正相关。【结论】青海湖裸鲤GrnA和GrnB基因除了在脾脏中高表达外,在鳃组织和肾脏中也有相应表达,参与青海湖裸鲤的盐碱适应过程,且表现为GrnA基因对盐胁迫的响应更明显,而GrnB基因对碱胁迫的响应更明显。此外,青海湖裸鲤GrnA和GrnB基因在鳃组织中可能是通过调控Runx2基因影响鳃弓的生物矿化过程,在脾脏中可能是通过激活免疫调节过程,共同协助青海湖裸鲤适应高盐碱环境。