淡水中心在稻鱼适应机制研究方面取得系列进展

近日,中国水产科学研究院淡水渔业研究中心联合贵州省水产研究所在稻鱼适应机制研究方面取得系列进展。相关成果论文“Integrative analysis uncovers the mechanism underlying the environmental adaptation of an indigenous crucian carp(Carassiusauratusgibelio) in Dong’s Rice Fish Duck System”发表在Aquaculture上,淡水中心水产遗传育种研究室罗明坤博士、贵州省水产研究所张显波博士为共同第一作者。

金背鲫是贵州省从江县世界农业遗产“稻-鱼-鸭”生态系统中一种独特的体色突变鲫,因其头部有2对金色的斑点、背部有2块金色区域而得名。据史料记载,金背鲫已有上百年历史,且其突变颜色十分稳定,在研究团队收集的3 000多尾金背鲫样本中,其体色全部表现为同一性状。团队根据所收集到的金背鲫全部为雌性,推测其生殖方式为雌核发育,即鱼卵被鲤鱼精子刺激后进行胚胎发育。基于线粒体D-loop区系统进化分析,金背鲫与从江县当地的土鲫进化关系最近;通过微卫星Nei’s遗传距离主坐标分析,金背鲫与土鲫的遗传差异较小;除体色外,金背鲫的生物学特征与土鲫没有明显差异。由此推测,金背鲫由土鲫突变而来。

此外,研究团队还对金背鲫两种不同颜色皮肤的成因进行了深入研究,在进行了small RNA分析后,挖掘到679个已知的和254个新预测的miRNA,其中32个被鉴定为具显著差异表达。通过功能富集,预测到23 577个靶基因,主要涉及黑色素生成、心肌细胞的肾上腺素信号传导、MAPK信号和Wnt信号通路。同时,根据金色皮肤中10个上调和13个下调的miRNAs建立了mRNAs、蛋白质和miRNAs的互作模块。最后,通过荧光素酶报告、体内沉默等技术,发现miR-196d可以通过靶向myh7(myosin-7)基因间接地参与调控皮肤中黑色素细胞的合成和运动。

通过进一步对金背鲫不同颜色鳞片和皮肤组织进行形态学、生理生化、转录组和蛋白组综合分析,发现其青灰色鳞片和皮肤以树枝状黑色素细胞为主,金色鳞片和皮肤以黄素细胞为主。SOD和MDA活性在青灰色鳞片中明显偏高,酪氨酸酶活性和黑色素含量在青灰色皮肤中最高。在金色鳞片和皮肤中只检测到两种类胡萝卜素成分:黄体素和β-胡萝卜素,可能与色素细胞不规则分布有关。同时,分别鉴定到1 308个显著差异表达的基因和801个蛋白质。借助KEGG富集和蛋白-蛋白互作网络分析,确定了参与黑色素生成、酪氨酸代谢、MAPK和Wnt信号通路中色素细胞分化沉着的关键基因(如tyr、tyrp1、dct等)和蛋白(如ASP1、GOT1、HSPB1等)。值得关注的是,研究发现,对应于肾上腺素信号转导和细胞动力学的基因和蛋白,如plcb2、mctp2、MYH2和TPM1等,可能影响黑色素颗粒的形成和移动是导致金色皮肤形成的主要原因。

(来源:淡水渔业研究中心)