近日,中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心聯(lián)合貴州省水產(chǎn)研究所在稻魚適應機制研究方面取得系列進展。相關成果論文“Integrative analysis uncovers the mechanism underlying the environmental adaptation of an indigenous crucian carp(Carassiusauratusgibelio) in Dong’s Rice Fish Duck System”發(fā)表在Aquaculture上,淡水中心水產(chǎn)遺傳育種研究室羅明坤博士、貴州省水產(chǎn)研究所張顯波博士為共同第一作者。

金背鯽是貴州省從江縣世界農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)“稻-魚-鴨”生態(tài)系統(tǒng)中一種獨特的體色突變鯽,因其頭部有2對金色的斑點、背部有2塊金色區(qū)域而得名。據(jù)史料記載,金背鯽已有上百年歷史,且其突變顏色十分穩(wěn)定,在研究團隊收集的3 000多尾金背鯽樣本中,其體色全部表現(xiàn)為同一性狀。團隊根據(jù)所收集到的金背鯽全部為雌性,推測其生殖方式為雌核發(fā)育,即魚卵被鯉魚精子刺激后進行胚胎發(fā)育?；诰€粒體D-loop區(qū)系統(tǒng)進化分析,金背鯽與從江縣當?shù)氐耐瘤a進化關系最近;通過微衛(wèi)星Nei’s遺傳距離主坐標分析,金背鯽與土鯽的遺傳差異較小;除體色外,金背鯽的生物學特征與土鯽沒有明顯差異。由此推測,金背鯽由土鯽突變而來。

此外,研究團隊還對金背鯽兩種不同顏色皮膚的成因進行了深入研究,在進行了small RNA分析后,挖掘到679個已知的和254個新預測的miRNA,其中32個被鑒定為具顯著差異表達。通過功能富集,預測到23 577個靶基因,主要涉及黑色素生成、心肌細胞的腎上腺素信號傳導、MAPK信號和Wnt信號通路。同時,根據(jù)金色皮膚中10個上調(diào)和13個下調(diào)的miRNAs建立了mRNAs、蛋白質和miRNAs的互作模塊。最后,通過熒光素酶報告、體內(nèi)沉默等技術,發(fā)現(xiàn)miR-196d可以通過靶向myh7(myosin-7)基因間接地參與調(diào)控皮膚中黑色素細胞的合成和運動。

通過進一步對金背鯽不同顏色鱗片和皮膚組織進行形態(tài)學、生理生化、轉錄組和蛋白組綜合分析,發(fā)現(xiàn)其青灰色鱗片和皮膚以樹枝狀黑色素細胞為主,金色鱗片和皮膚以黃素細胞為主。SOD和MDA活性在青灰色鱗片中明顯偏高,酪氨酸酶活性和黑色素含量在青灰色皮膚中最高。在金色鱗片和皮膚中只檢測到兩種類胡蘿卜素成分:黃體素和β-胡蘿卜素,可能與色素細胞不規(guī)則分布有關。同時,分別鑒定到1 308個顯著差異表達的基因和801個蛋白質。借助KEGG富集和蛋白-蛋白互作網(wǎng)絡分析,確定了參與黑色素生成、酪氨酸代謝、MAPK和Wnt信號通路中色素細胞分化沉著的關鍵基因(如tyr、tyrp1、dct等)和蛋白(如ASP1、GOT1、HSPB1等)。值得關注的是,研究發(fā)現(xiàn),對應于腎上腺素信號轉導和細胞動力學的基因和蛋白,如plcb2、mctp2、MYH2和TPM1等,可能影響黑色素顆粒的形成和移動是導致金色皮膚形成的主要原因。

(來源:淡水漁業(yè)研究中心)