硬骨鱼类性别决定与分化相关基因研究进展

鱼类是脊椎动物中最低等但分布最广、种类最多的一类生物.与高等脊椎动物不同,鱼类的性别决定除了受遗传因素的影响,外界环境(激素水平、温度、盐度、氧气等)和自身内分泌调节也发挥了重要作用,因而其性别决定与分化机制极其复杂.尽管如此,遗传因素仍然是鱼类性别决定与分化的关键因素.本文通过对影响硬骨鱼类性别决定及分化的遗传因素(包括sox,dmrt1,amh,gsdf,cyp19a1a,foxl2等性别决定及分化相关基因和Rspo1/Wnt/β-catenin信号通路)的研究动态与进展进行综述,为更深入的探索鱼类性别决定与分化机制提供参考.     

鲤鱼中5个Sox基因保守区的克隆和比较

SRY/Sry基因已被公认为是哺乳动物的睾丸决定因子(TestisDeterminingFactor,TDF)基因,它的正确的时空表达是雄性生殖腺形成的关键,即导致哺乳动物胚胎性别决定的开关基因.作为一个大基因家族的首位成员,它的发现诱发了Sox基因家族的研究热潮.Sox基因家族是在动物中发现的一类新的编码转录因子的基因家族,其产物具有一个HMG基序保守区,参与诸如性别决定、骨组织的发育、血细胞生成过程、神经系统的发育、晶状体的发育等多种早期胚胎发育过程.鱼类是脊椎动物中进化地位较低的一类生物,除了个别种类出现了与性别相关的染色体外,绝大多数都无异形性染色体,说明了鱼类正处于性别染色体进化的重要时刻.研究鱼类中的Sox基因对于研究SRY的发生、性别染色体的进化以及性别的决定机制有着重要的意义.本实验利用兼并引物PCR的方法,参照Sox基因的HMG-box区氨基酸序列设计简并引物,对鲤鱼(Cyrinuscarpio)的基因组进行扩增,获得5个新的基因片段.经过在Genbank中进行同源性比较和分析,证明它们是鲤鱼的Sox基因并分别命名为CcSox3、CcSox4、CcSox11、CcSox14、CcSox21.与鲤鱼中的这些Sox基因具有最高同源性的基因分别是OlSox3,同源性为94.03%;CvSox4基因,同源性为88.06%;DrSox11基因,同源性为97.01%;MmSox14和HsSox14基?     

非哺乳类脊椎动物性别决定的研究进展

本文介绍了非哺乳脊椎动物的性别决定机制,它是多种转录因子和生长因子相继表达和相互调控的结果.鸟类的性别是由遗传基因决定的.爬行类为温度性别决定的典型.大部分两栖类动物性别受环境因素影响,但发现DMRT1和DAx1可能与其精巢发育有关.鱼类性别决定和分化方式差异很大,多种因素参与了这一过程.     

鸡躯体性别由细胞自主决定

在哺乳动物性别决定模型中，胚胎在性别决定基因启动性腺分化前是不存在性别差异的。虽然这一模型被认为适用于所有的脊椎动物，但是并未完全确认。     

中华大蟾蜍βHCG基因同类物染色体定位的初步研究

人绒毛膜促性腺激素（βHCG）由α、β两条链组成,β链决定其生理功能。编码βHCG的基因及假基因已完成定位。张锡元等报导,在低等动物基因组中存在βHCG基团同类物,并报道了该同类物在鳙鱼染色体上的定位。张锡元、嵇庆等报告了牛蛙的βHCG基因同类物染色体定位结果。研究低等脊椎动物基因组中βHCG基因同类物染色体定位,对于探索βHCG基因从鱼类到人类的进化历程以及分析低等脊椎动物基因进化和染色体演化均有明显的意义。     

鱼类免疫球蛋白分子生物学研究进展

综述了近年来鱼类免疫球蛋白分子生物学的最新研究进展,主要涉及鱼类Ig基因序列分析、组成形式、重排机制以及转录调控4个方面.鱼类Ig重链和轻链基因克隆分析证实有多种不同的重链、轻链类型存在;重链和轻链基因由不同染色体上的多基因座编码,在不同的鱼类中具有不同的基因组织形式;重组信号序列在重链、轻链基因组中均有发现,其重排过程主要由重组活化酶进行调控;增强子和启动子在鱼类Ig转录调控中发挥重要作用,其中增强子序列在系统发育中具有保守性.Ig作为鱼体特异性体液免疫应答的主要因子,其分子生物学的深入研究对于阐明脊椎动物免疫系统进化具有重要意义.     

鱼类进化的故事

1991年12月23日《珍稀鱼类展览》在北京自然博物馆拉开帷幕.3米多长威风凛凛的东方旗鱼,淡水鱼中的大王鳇鱼,"活化石"矛尾鱼,随波逐浪的翻车鱼,赫赫有名的中华鲟,中国特有的白鲟、胭脂鱼,敢于刺杀鲸类的剑鱼,还有麻哈鱼、虹鳟鱼、刺钝、施氏鲟等,它们展现着鱼类世界的一角.观看这形形色色的珍稀鱼类,你会提问这些鱼类是怎样发展的呢?现代鱼类生活在地球上的各种水域中,它们是数量最多的脊椎动物.在动物进化史中,鱼类也是最重要的脊椎动物.首先它们是最早的脊椎动物,     

鱼类MHC基因的研究进展

MHC是高度多态的基因群,广泛分布于各种脊椎动物体内,其除了具有免疫功能外,还在其它许多方面起作用.由于MHC基因的多态性,使其在脊椎动物的遗传、进化、行为、保护及生态等许多方面的研究倍受关注.综述了自鱼类MHC基因的研究起步以来,国内外有关该基因的研究报道,包括其结构、功能和遗传特性等,并对其在鱼类种群遗传学及遗传育种中的应用前景做了展望.     

促性腺激素释放激素(GnRH)结构与功能及其受体的进化发展

促性腺激素释放激素是下丘脑分泌产生的神经激素,对脊椎动物生殖的调控起重要作用.自1971年从猪和羊的脑分离出GnRH以来,到目前GnRH家族至少已有24个类型,其中14种来自脊椎动物,10种来自无脊椎动物.除章鱼GnRH(octo GnRH)外,所有的GnRH肽都由10个氨基酸组成,其分子长度和部份氨基酸序列非常保守.每种脊椎动物都产生多种GnRH类型.无脊椎动物鉴别的10种GnRH类型、9种来自被囊类,1种是由12个氨基酸组成的章鱼GnRH.生理学研究表明GnRH和无脊椎动物的生殖功能有密切联系;此外,GnRH在一些无脊椎动物还起着性外激素的作用,刺激它们自行产卵.自克隆小鼠GnRH受体转录物以来,已在22种动物克隆32个GnRH受体cDNA,其中11种是哺乳动物,11种是其他脊椎动物.无脊椎动物只在果蝇鉴别出一种类GnRH受体.以鱼类为例,氨基酸序列分析表明鱼类的GnRH-R属于G-蛋白偶联受体家族(GPCRs)中视紫红质亚族中的β-亚群,它们由3个主要功能域组成,包括N-端细胞外功能域,7个跨膜功能域和C-端细胞质功能域.系统发生分析表明鱼类的GnRH-R主要有两个类型,即Ⅰ型和Ⅱ型;每个类型还包括2到3个亚型.编码不同的GnRH-R类型的基因,具有不同的基因结构.GnRH-R基因的表达主要集中在生殖系统及相关的器官与组织,但每种鱼类GnRH-R的不同类型与亚型在组织或细胞中的具体分布有所不同.     

脊椎动物性别决定机制的研究进展

分别以哺乳动物和爬行动物为例介绍了脊椎动物性别决定的两种主要类型的研究进 展,并推测两种性别决定机制在分子水平上可能是一致的。     

黑斑蛙Dmrt4基因的克隆测序

Dmrt基因家族是新近发现的一个与性别决定相关的基因家族.该家族成员都含有一个新的具有DNA结合能力的保守基序--DM结构域,它们在性别决定和分化发育的调控中担负重要的功能.本文采用简并PCR技术,扩增并克隆了黑斑蛙基因组中的DM结构域,经序列分析,获得了Dmrt家族的一个成员rnDmrt4.通过对不同进化地位的物种进行Dmrt4基因的氨基酸序列聚类,发现了Dmrt4基因在系统进化中具有高度保守性,提示该基因在性别分化和功能维持上可能具有重要作用.     

Cyp19a1基因在鱼类性别分化和发育中的研究进展

鱼类是人类获得优质动物蛋白的重要途径,蛋白的高效产出是水产研究领域的热点.许多鱼类存在性别异形的特点,因此,培育生长快、个体大的单性群体是增加产量的方式.单性群体的培育工作已在部分鱼类中完成,但鱼类的性别化机制复杂,受遗传、环境等因素影响.鱼类芳香化酶(Cyp19a)可将雄激素转化为雌激素,是鱼类卵巢分化和发育的关键因素.Cyp19a1基因在发挥功能时,不仅受到相关转录调控因子的影响,也与外界环境因素(如温度、pH值、盐度、湿度、光照等)有关.随着分子生物学技术的发展,水产动物性别分化机制日益深入,Cyp19a1在性腺发育过程中的调控机制也愈发明确.通过综述水产动物中的Cyp19a1基因的研究进展,为鱼类性别分化与性别发育机制的探索提供参考.     

异源四倍体鲫鲤Sox9a基因保守区序列的克隆及内含子剪接位点分析

用特异于HMG-box保守区的兼并引物扩增了异源四倍体鲫鲤及其原始亲本(红鲫和鲤鱼)的Sox基因. 异源四倍体鲫鲤的扩增产物共有4条带,大小分别约为200,600,900和 1900?bp,而其原始亲本的扩增产物只有3条带,且在雌雄个体中未发现性别特异扩增带. 回收雄性四倍体鱼600?bp扩增带,经亚克隆及测序分析得到一个新的编码71个氨基酸残基的基因. 该基因与虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)、蟾蜍(Xenopus laevis)、鲤鱼(Cyprinus carpio)等的Sox9基因相似性达97%,据此命名为Atsox9a. 通过计算机分析和RT-PCR方法确定该基因含有内含子,并获得其内含子的序列和剪切位点,此内含子剪切位点在进化上是保守的. Atsox9a对于研究异源四倍体鲫鲤性别决定和分化机制及脊椎动物性别进化具有重要的理论意义.     

深海鱼影 海洋脊椎动物的奥秘

脊椎动物的出现,是进化史上飞跃性的进步,水中的生命由此逐步走向陆地生活。从最早的脊椎动物鱼类,到两栖类、爬行类、鸟类再到哺乳类,这中间经历了一个漫长的进化过程。在占地球表面积约70%的海洋中,生存着数量庞大的脊椎动物类群。由于受环境的影响,这些海洋脊椎动物的外形和结构更趋近于鱼类,身体的功能器官也为了适应环境而发生了微妙的变化。以鲸和海豹为代表的脊椎动物,是如何重新适应在海洋中生活的?它们的身体发生了哪些变化?这到底是进化的必然,还是偶然?本书以精美的标本图片,"自内而外"地展现了一个前所未知的海洋世界。海洋脊椎动物的     

有趣的鱼类性逆转

在低等动物中,为了更好地繁衍后代,使种族延续千秋,变性是可以自然发生的,这就是生殖生理学上所称的性逆转现象。性逆转在脊椎动物中并不多见,在鱼类中也是凤毛麟角。     

黄鳝性别决定与SRY基因不相关

以人和鼠的SRY片断为探针与黄鳝基因组DNA进行杂交,发现雌雄黄鳝中均有相同的杂交带.用一对SRY基因保守区HMGbox的引物,在雌雄黄鳝的基因组DNA中均扩增出约200bp片段.将此片断克隆测序后发现雌雄个体中此片断仅相差1个bp,且与人的SRY基因HMG盒基因极相似.以该片段与雌雄个体的RNA进行Northern杂交未能检测到杂交带,RT-PCR反应扩增出一条微弱的200bp片段.以上结果表明:在雌雄黄鳝的基因组DNA中均存在SRY同源片断;黄鳝中的SRY同源片断可能与其性别无直接关系,而是具备其他功能,由此推测低等脊椎动物的性别决定可能由其他基因控制.     

鱼类MHC基因的研究进展

MHC是高度多态的基因群，广泛分布于各种脊椎动物体内，其除了具有免疫功能外，还在其它许多方面起作用．由于MHC基因的多态性，使其在脊椎动物的遗传、进化、行为、保护及生态等许多方面的研究倍受关注．综述了自鱼类MHC基因的研究起步以来，国内外有关该基因的研究报道，包括其结构、功能和遗传特性等，并对其在鱼类种群遗传学及遗传育种中的应用前景做了展望．     

RAD-seq技术在鱼类基因组学中的研究进展

限制性酶切位点相关DNA测序(restriction-site associated DNA sequencing,RAD-seq)是在二代测序技术上发展起来的简化基因组测序技术,该技术操作简单、实验成本低、并且简化了基因组的复杂度.鱼类是脊椎动物中物种数最多的类群,由于生活环境的不同,造就了丰富的物种多样性,常作为基因组学的研究对象.目前,在鱼类基因组学研究中,RAD-seq技术广泛应用于鱼类的系统发育、物种分化、遗传图谱、群体遗传和适应性进化等方面的研究.研究主要基于RAD-seq技术在鱼类基因组学中的研究进展进行综述,以期为鱼类资源的保护和合理利用提供参考依据.     

眼斑拟石首鱼肽聚糖识别蛋白2的基因克隆与组织表达特性

采用同源克隆技术获得了眼斑拟石首鱼(Sciaenops ocellatus)的肽聚糖识别蛋白2基因(命名为So-pglyrp2).So-pglyrp2的cDNA全长1 729 bp,含有1个1 446 bp的开放阅读框,编码的482 aa前体蛋白带有1个21 aa信号肽;So-pglyrp2基因由4个外显子和3个内含子构成.序列比对分析表明,So-pglyrp2存在1个保守的PGRP结构域,其氨基酸序列与已报道的脊椎动物pglyrp2的同源性最高,一致性为57.1%~82.8%.RT-PCR分析表明,So-pglyrp2基因在肝脏强烈表达,在性腺、肠和胃组织弱表达,在其他组织不表达.研究结果为阐明鱼类pglyrp2基因结构、了解低等脊椎动物pglyrp2的进化地位、探讨鱼类pglyrp2的免疫学功能奠定了坚实的基础.     

鳜鱼(S.Keneri)肌球蛋白重链基因cDNA的克隆及其特征分析

鳜鱼(S.Keneri)以优良肉质性状成为极具商品价值和大力推广人工养殖名贵鱼类之一.为掌握控制优良肉质性状的遗传基础,采用同源克隆RT-PCR方法,克隆出该鱼肌球蛋白重链(MYH)cDNA序列.该基因cDNA序列全长5938bp,编码区长度为5814bp,含有poly(A)信号,3’非翻译区长124bp,其开放阅读框共编码1938个氨基酸,推算蛋白质分子质量为221.6Ku.鳜MYH基因由3个结构域组成,即MYSc-type-Ⅱ,SMC-N和Myosintail 1,其中MYSc-type-Ⅱ头部结构与鲤、斑马鱼同源性达90%,具高度保守性.通过DNAstar软件MegAlign构建进化树显示不同物种间该基因核苷酸编码序列同源性为77%—86%,氨基酸编码序列同源性达80%—92%.采用RT-PCR方法研究MYH在不同发育阶段差异表达结果表明,MYH在肌肉效应期开始有低量表达,成鱼期和鱼苗期表达量高,而囊胚期与神经胚均未表达.由此推测MYH基因于肌肉效应期开始表达.研究结果揭示鳜鱼肌球蛋白重链基因在进化上保持与其他脊椎动物相似性和差异性,为决定名贵鱼类肉质结构基因的研究提供了分子生物学基础.