翹嘴鲌胰島素樣生長因子-Ⅰ的克隆及序列分析

劉士力 程 順 蔣文枰 遲美麗 鄭建波 賈永義 趙金良 顧志敏

(1. 浙江省淡水水產(chǎn)研究所, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)健康養(yǎng)殖重點實驗室/浙江省淡水水產(chǎn)遺傳育種重點實驗室, 湖州 313001;2. 上海海洋大學, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點實驗室, 上海 201306)

下丘腦-垂體-肝軸(Hypothalamic-pituitary-liver axis, HPL)在脊椎動物的生長發(fā)育中起到重要作用,生長激素(Growth hormone, GH)和類胰島素生長因子-Ⅰ(Insulin like growth factor-Ⅰ, IGF-Ⅰ)是HPL軸的核心多肽[1]。IGF-Ⅰ主要由肝臟合成, 局部組織細胞也可產(chǎn)生和分泌, 在體內(nèi)主要存在于血液中,具有調(diào)節(jié)細胞代謝, 促進細胞增殖和分化等多種生理功能[2]。IGF-Ⅰ是由70個氨基酸殘基組成的堿性單鏈多肽, 具有B、C、A、D四個結(jié)構(gòu)域, 在脊椎動物中高度保守[3]。魚類IGF-Ⅰ基因具有4個內(nèi)含子, 其中第2內(nèi)含子較長[4, 5]。基因的內(nèi)含子在調(diào)節(jié)基因的表達過程中具有重要作用[6], 其中經(jīng)常包含一些微衛(wèi)星和單核苷酸多態(tài)性位點(Single nucleotide polymorphism, SNP), 有時與生產(chǎn)性狀密切相關。阮瑞霞等[4]在吉富羅非魚(Oreochromis niloticus)內(nèi)含子1和內(nèi)含子3中發(fā)現(xiàn)與增重有關的2個SNP; 鯉(Cyprinus carpio)內(nèi)含子1和2中也存在2個微衛(wèi)星位點與體質(zhì)量有關[1]; 大西洋鮭(Salmo salarL.)內(nèi)含子1和內(nèi)含子3中分別包含1個與增重相關的SNP[7]。

翹嘴鲌(Culter alburnusBasilewsky)是鲌亞科中體型最大的一種魚類, 隸屬于鯉科(Cyprinida)、鲌亞科(Culterinae)、鲌屬(Culter), 廣泛分布于中國各大水系[8]。太湖中出產(chǎn)的翹嘴鲌被譽為“太湖三白”之一, 其肉白而細嫩, 味美而不腥, 一貫被視為上等佳肴。此外, 翹嘴鲌在淡水水域生態(tài)系統(tǒng)中處于食物鏈的頂端, 對維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用。近年來, 翹嘴鲌養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大, 浙江省養(yǎng)殖面積達到2×107m2以上。開展翹嘴鲌的育種具有巨大的經(jīng)濟效益, 采用分子標記技術作為輔助手段可以提高育種效率。目前已有一些翹嘴鲌微衛(wèi)星標記被開發(fā)[9, 10], 并獲得了翹嘴鲌GH基因序列信息, 其編碼的210個氨基酸與團頭魴(Megalobrama amblycephala)完全一致[11]。IGF-Ⅰ序列相對較長, 其內(nèi)含子1長度一般在6000 bp以上, 本研究通過轉(zhuǎn)錄組中的mRNA序列與草魚和鯉的IGF-ⅠDNA序列進行比對, 設計引物擴增了翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因全序列, 通過對其核苷酸序列及編碼的氨基酸進行比較分析, 以期為翹嘴鲌分子標記選育做好鋪墊, 同時為鲌亞科魚類進化機制研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗動物: 實驗用翹嘴鲌采自浙江省淡水水產(chǎn)研究所綜合試驗基地。其中用于定量表達分析的材料為2齡翹嘴鲌, 雌雄各3尾, 每尾翹嘴鲌取適量的肝、脾、肌肉、腎、腦、心臟、鰓、胃、精巢和卵巢組織分成3份經(jīng)樣品保護液(Sample Protector for DNA/RNA) 4℃過夜后放在-80℃保存, 用于后續(xù)RNA的提取。用于微衛(wèi)星性狀關聯(lián)分析的樣本為同一批繁殖, 并養(yǎng)殖在同一池塘的翹嘴鲌。測量體長和體質(zhì)量后取適量尾鰭用無水乙醇保存, 用于后續(xù)DNA的提取。

主要試劑: 樣品保護液、RNA提取試劑、PCR反應試劑、pMD18-T載體和SYBR?Prime ScriptTMRT-PCR Kit購自寶日醫(yī)生物技術(北京)有限公司,膠回收試劑盒、大腸埃希菌 (Escherichia coli) DH5α、氨芐和異丙基硫代半乳糖苷購自天根生化科技(北京)有限公司, 用于DNA提取的試劑購自生工生物工程(上海)股份有限公司, Reverse Transcription System購自普洛麥格(北京)生物技術有限公司。

1.2 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因的克隆

采用苯酚-氯仿法提取樣本DNA。用1%瓊脂糖凝膠檢測提取DNA的完整性, DNA原液于-20℃保存?zhèn)溆?。利用本實驗室獲得翹嘴鲌轉(zhuǎn)錄組中IGF-Ⅰ的mRNA序列在GenBank中進行Blast, 結(jié)果表明與已有DNA全長的草魚(Ctenopharyngodon idella)(登錄號: KF199853)和鯉(登錄號: AF465830)推測的mRNA序列相似度較高, 根據(jù)其保守區(qū)域和已知序列設計8對特異性引物(表 1)。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。PCR反應體系為25 μL: 10×Buffer (含Mg2+) 2.5 μL, dNTPs (各2.5 mmol/L) 2.0 μL, 模板DNA (50 ng/μL) 1 μL, 上游、下游引物(10 μmol /L)各0.5 μL,Taq聚合酶(5 U/μL) 0.2 μL, 滅菌超純水補足體系。PCR反應程序: 94℃預變性5min; 94℃變性30s; 58℃退火30s,72℃延伸3min, 共32個循環(huán); 72℃延伸10min; 4℃保存。PCR產(chǎn)物克隆后送生工生物工程(上海)股份有限公司進行測序。

1.3 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因的生物學分析

利用軟件ContigExpress將所獲得的DNA片段和已知的mRNA序列拼接在一起; IGF-Ⅰ基因的mRNA及編碼的氨基酸序列按照劉士力等[12]的方法進行分析。內(nèi)含子的相似度通過GenBank的Blast功能計算。微衛(wèi)星和小衛(wèi)星的查找分別通過SSRhunter 1.3和在線軟件Repfind進行。

表 1 研究中使用的引物Tab. 1 Primers used in the current study

1.4 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因的定量表達分析

將翹嘴鲌肝、脾、肌肉、腎、腦、心臟、鰓、胃、精巢和卵巢組織用RNAiso Plus (TaKaRa)分別提取RNA, 用核酸定量儀和瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA的質(zhì)量和完整性, 隨后用Reverse Transcription System (Promega)進行反轉(zhuǎn)錄合成cDNA, 具體方法按照說明書進行。根據(jù)本實驗中已經(jīng)得到的翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因的開放閱讀框cDNA序列, 設計合成一對跨內(nèi)含子的正反向特異熒光定量引物IGF-Ⅰ, 并且以內(nèi)參基因EF1α作為對照 (表 1)。

實時定量使用SYBR?PrimeScriptTMRT-PCR Kit (TaKaRa), 并按照說明書逐步進行。Real-time PCR反應體系包括0.2 μL 2.5 μmol/μL的引物, 1 μL逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物, 2.5 μL 2×SYBR Premix ExTaq(TaKaRa),1.1 μL雙蒸水。反應條件為: 95℃, 10s, 1個循環(huán);95℃, 5s, 60℃, 20s, 40個循環(huán)。Real-time PCR反應以及信息收集都在LightCycler 480 System (Roche)上進行。所有PCR反應完成后進行溶解曲線分析確定PCR產(chǎn)物的特異性并得到每個基因的Ct值(熒光信號達到設定的閾值所經(jīng)歷的循環(huán)數(shù))。目標基因轉(zhuǎn)錄本的相對表達量利用qRT (Roche)軟件按照Livak等描述的方法進行計算[13]。為了保證實驗結(jié)果的可靠性, 每個樣品, 實驗組和對照組的反應都進行了3次重復。

1.5 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因中微衛(wèi)星的多態(tài)性檢測及與生長性狀的關聯(lián)分析

采用“三引物PCR (Triplex PCR)”法對內(nèi)含子中的6個微衛(wèi)星位點在24尾翹嘴鲌中進行多態(tài)性檢測, 引物用Primer6. 0 軟件設計, 前3個位點上游引物的5′端加上Tail A堿基序列, 后3個位點上游引物的5′端加上Tail B堿基序列[14], 通用引物Tail A和Tail B 5′端分別采用FAM和HEX進行修飾。由于上游引物5′端加上了15 bp的通用引物接頭, 因此擴增產(chǎn)物長度比原始序列長15 bp。具體引物序列見表 2,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。PCR反應體系為20 μL: 2×PCR Solution 10 μL, 模板DNA(10 ng/μL) 1 μL, 通用引物Tail A (前3個位點)或Tail B (后3個位點)、上游和下游引物(10 μmol/L) 使用量分別為0.2、0.2和0.4 μL, 滅菌超純水補足體系。PCR反應程序: 94℃預變性5min; 94℃變性30s;60℃退火90s, 72℃延伸30s, 共35個循環(huán); 60℃延伸30min; 4℃保存。PCR產(chǎn)物送生工生物工程(上海)股份有限公司進行微衛(wèi)星分型。采用POPGENE 1.3.1計算微衛(wèi)星位點在群體內(nèi)的等位基因頻率、觀察雜合度(Observed heterozygosity,Ho)、期望雜合度(Expected heterozygosity,He)和多態(tài)信息含量(Polymorphism information content,PIC)。運用SPSS 16.0的一般線性模型(General Linear Model,GLM)程序分析微衛(wèi)星位點與體質(zhì)量和體長的關系。

2 結(jié)果

2.1 IGF-Ⅰ基因的克隆、測序及鑒定

將PCR擴增的產(chǎn)物進行瓊脂糖電泳, 選擇條帶清晰, 無雜帶的產(chǎn)物進行測序。通過與已知序列進行比對, 依據(jù)重合片段的一致性可初步確定獲得正確的目的片段。測序拼接獲得全序列14567 bp。其堿基組成為: A+T占61. 78%, C+G占38. 22%。通過與GenBank中草魚(KF199853) 和鯉魚(AF465830)IGF-Ⅰ基因的DNA序列進行比對分析, 相似度分別為91%和81%, 由此可以認為所獲得的序列為翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因序列。將該序列提交GenBank數(shù)據(jù)庫, 獲得登錄號MF170890。

分析表明翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因包含4個內(nèi)含子、5個外顯子。預測的內(nèi)含子均以GT開始, 以AG結(jié)束, 符合真核生物外顯子與內(nèi)含子之間的剪接規(guī)律。其中4個內(nèi)含子大小分別為1170、9364、251和1746 bp, 5個外顯子長度分別為298、160、182、36和1360 bp; mRNA序列長度為2036 bp, 5′-非翻譯區(qū)(5′UTR)為250 bp, 3′-非翻譯區(qū)(3′UTR)為1300 bp,開放閱讀框 (ORF)為486 bp, 編碼由161個氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)多肽。第一內(nèi)含子中包含(GATG)5AATAT (ATAG)11微衛(wèi)星; 第二內(nèi)含子中包含(CT)8、(TTA)5、(AC)13、(TG)12和(ATT)5共5個微衛(wèi)星序列(圖 1)。

表 2 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因內(nèi)含子中微衛(wèi)星引物序列Tab. 2 Primers used for microsatellite amplification in the intron of the C. alburnus IGF-Ⅰ gene

2.2 IGF-Ⅰ基因外顯子及其編碼氨基酸序列的結(jié)構(gòu)比較

將鯉科翹嘴鲌等5種魚類的IGF-Ⅰ基因和另外3個科的3種魚類進行比較發(fā)現(xiàn), 其鯉科5種魚編碼區(qū)序列長度均為486 bp, 編碼161個氨基酸組成的前體肽, 4個外顯子中編碼氨基酸堿基的長度完全相同。和另外3個科的差別主要集中在第三外顯子,鰕虎魚科、牙鲆科和鋸蓋魚科第三外顯子比鯉科魚類多了69—75個堿基序列, 致使編碼的氨基酸也有所增加。此外, 鰕虎魚科的彈涂魚(Boleophthalmus pectinirostris)在第二外顯子處也與其他魚均不一樣(表 3)。

通過預測, 翹嘴鲌IGF-Ⅰ蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量為17.92 ku, 理論等電點(Isoelectric point, pI)為9.20,分子式: C766H1217N237O229S16。其中, 絲氨酸(Ser)含量最高, 為9.9%。帶負電荷氨基酸殘基(Asp+Glu)12個, 帶正電荷氨基酸殘基(Arg+Lys) 22個。脂肪族氨基酸指數(shù)為57.52。經(jīng)過蛋白質(zhì)序列分析, 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因氨基酸預測無跨膜結(jié)構(gòu)。

圖 1 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the C. alburnus IGF-Ⅰgene

表 3 翹嘴鲌與其他魚類IGF-Ⅰ基因外顯子和內(nèi)含子的比較Tab. 3 The comparison of the exon and intron of IGF-Ⅰ gene among C. alburnus and other fish species

通過NCBI經(jīng)BLAST蛋白質(zhì)相似性分析, 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因編碼氨基酸序列與鯉科其他魚類高度同源。翹嘴鲌氨基酸序列與鳡完全相同, 而與草魚、團頭魴、鰱和鳙只有1—2個氨基酸殘基的差異。翹嘴鲌IGF-Ⅰ前體肽由信號肽、成熟肽、E肽三部分組成。其中信號肽44個氨基酸, 成熟肽 70個氨基酸, E肽47個氨基酸; 成熟肽由B、C、A和D四個區(qū)域組成, 氨基酸個數(shù)分別為29、12、21和8。IGF-Ⅰ蛋白的各個結(jié)構(gòu)域之間的相似性有較大的差異, 成熟肽中B結(jié)構(gòu)域和A結(jié)構(gòu)域的保守性最高,A結(jié)構(gòu)域完全一致。翹嘴鲌成熟肽存在CysB6、CysB18、CysA6、CysA7、CysA11和CysA20六個半胱氨酸殘基。其中B結(jié)構(gòu)域與A結(jié)構(gòu)域之間形成2個二硫鍵, 而A結(jié)構(gòu)域的內(nèi)部形成1個二硫鍵。在翹嘴鲌B區(qū)域也含有保守的IGF-Ⅰ受體識別序列(PheB23-TyrB24-PheB25殘基)。C結(jié)構(gòu)域和D結(jié)構(gòu)域的保守性相對較差, 但C結(jié)構(gòu)域在列舉的5種鯉科魚類(表 3)中完全一致。E肽的長度表明翹嘴鲌IGF-Ⅰ屬Ea-2型[15]。

2.3 翹嘴鲌IGF-Ⅰ氨基酸序列和其他物種的比較分析

利用MEGA5. 0 等軟件, 對本研究獲得的翹嘴鲌IGF-Ⅰ氨基酸序列與GenBank數(shù)據(jù)庫中獲得的團頭魴、草魚等共17 種魚類IGF-Ⅰ氨基酸序列進行多序列比對。發(fā)現(xiàn)與翹嘴鲌IGF-Ⅰ相似度最高的為鳡(Elopichthys bambusa)的100%。與鳙(Hypoph-thalmichthys nobilis)和草魚只有1個氨基酸的差別,與鰱(Hypophthalmichthys molitrix)和團頭魴有2個氨基酸的差別, 相似度為99%, 與露斯塔野鯪(Labeo rohita)相似度為94%, 與斑點叉尾鮰(Ictalurus punctatus)的相似度為80%, 與牙鲆(Paralichthys olivaceus)相似度為68%, 與紅鰭東方鲀(Takifugu rubripes)相似度為 64%。在NJ系統(tǒng)進化樹中(圖 2), 翹嘴鲌等鯉科魚類聚集在一起, 然后與鮰科的斑點叉尾鮰聚成一支。在親緣關系較近的鯉科魚類中, 翹嘴鲌并不是先與鲌亞科魚類聚集在一起。用IGF-Ⅰ氨基酸序列在親緣關系較近的魚類中不能構(gòu)建良好的系統(tǒng)進化樹, 但在關系較遠的魚類中尚能闡明。

2.4 翹嘴鲌IGF-Ⅰ表達分析

以轉(zhuǎn)錄延伸因子基因(EF1α)作為內(nèi)參基因, 采用實時熒光定量PCR檢測翹嘴鲌不同組織中的IGF-Ⅰ基因表達情況。目標基因轉(zhuǎn)錄本的相對表達量利用qRT (Roche)軟件按照Livak等描述的方法進行計算。結(jié)果表明,IGF-Ⅰ mRNA在所檢測的翹嘴鲌組織中均有表達, 在肝中的轉(zhuǎn)錄水平最高, 脾次之。在心臟、精巢和腦中均有一定表達。在腎、鰓、卵巢和胃中的表達量較低(圖 3)。

2.5 IGF-Ⅰ基因內(nèi)含子的分析

圖 2 基于IGF-Ⅰ氨基酸序列構(gòu)建的翹嘴鲌及其他魚類系統(tǒng)發(fā)育樹Fig. 2 Phylogenetic tree of C. alburnus and other fish based on IGF-Ⅰ amino acid sequences

現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)表明魚類IGF-Ⅰ基因包含4個內(nèi)含子, 5個外顯子。相對于外顯子,IGF-Ⅰ基因內(nèi)含子存在相對較大的差異。這個差異首先體現(xiàn)在長度上面, 彈涂魚第二和第四內(nèi)含子長度分別為1399和83 bp, 遠遠低于翹嘴鲌的9364和1746 bp。彈涂魚4個內(nèi)含子通過Blast與翹嘴鲌比對相似的覆蓋范圍分別為1%、1%、0和0。在目前已公布的序列中, 草魚與翹嘴鲌最為相似, 4個內(nèi)含子通過Blast與翹嘴鲌比對相似的覆蓋范圍分別為100%、84%、100%和100%, 相似度分別為91%、90%、84%和92%。鯉科魚類以外的3種魚的內(nèi)含子與翹嘴鲌親緣關系非常低。在表 3列舉的5種鯉科魚類中, 第三內(nèi)含子變異較大, 第一內(nèi)含子變異較小。將在這5種鯉科魚類中發(fā)現(xiàn)的微衛(wèi)星序列進行比較, 有些側(cè)翼較為保守, 可以跨物種擴增。有些經(jīng)過進化整體切除, 或發(fā)生了堿基變異。在翹嘴鲌第一內(nèi)含子中發(fā)現(xiàn)了微衛(wèi)星(GATG)5AATAT (ATAG)11, 在草魚和鯉中仍然能找到同源序列。第二內(nèi)含子中的(CT)8在5種鯉科魚類中均能找到同源序列, 該微衛(wèi)星序列離第一外顯子僅46 bp, 靠近第一外顯子的側(cè)翼序列相對保守, 另一側(cè)變異較大(圖 4)。這2個微衛(wèi)星序列具有潛在的應用價值。第二內(nèi)含子中(AC)13、(TG)12及其側(cè)翼序列在其他鯉科魚中未找到相似系列。(TTA)5經(jīng)過變異, 失去了微衛(wèi)星的特征, (ATT)5可找到相似的序列, 但重復次數(shù)均為5次, 不具備多態(tài)性。

圖 3 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因在不同成體組織中的表達Fig. 3 The expression of IGF-Ⅰ in various adult tissues of C.alburnus

2.6 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因中微衛(wèi)星的多態(tài)性檢測及與生長性狀的關聯(lián)分析

在對6個微衛(wèi)星位點在24個樣本中進行初步檢測時發(fā)現(xiàn)除了Cal-IGFⅠ-2和Cal-IGFⅠ-6外, 其余4個位點均為多態(tài)性。將這4個微衛(wèi)星位點在120尾同塘養(yǎng)殖的翹嘴鲌中進行分析。位于第一內(nèi)含子中的位點Cal-IGFⅠ-1檢測到11個等位基因, 具有35種基因型。其中頻率最高的4個等位基因203、207、215和227的百分比分別為29.2%、18.3%、17.5%和8.8%。第二內(nèi)含子中靠近第一外顯子的Cal-IGFⅠ-2僅發(fā)現(xiàn)了364和367 bp兩種等位基因,其百分比分別為59.2%和31.7%。Cal-IGFⅠ-4中具有4個等位基因415、417、419和435, 其比例分別為30.4%、17.5%、26.2%和25.0%。Cal-IGFⅠ-5中檢測到11種等位基因, 具有30種基因型。其中優(yōu)勢等位基因312、314、316和326 bp合計占等位基因的頻率為80.8%。這4對引物觀測雜合度(Ho)0.551—0.842 (平均0.704), 期望雜合度(He)0.456—0.832(平均0.707), 多態(tài)信息含量(PIC) 0.463—0.809(平均0.684), Cal-IGFⅠ-2位點多態(tài)信息含量(PIC)為0.463 (0.250＜PIC＜0.500), 屬中度多態(tài)位點。其余3個微衛(wèi)星位點PIC均大于0.5, 屬于高度多態(tài)位點(表 4)。舍棄突變個體數(shù)低于樣本量5%的基因型, 剩下的數(shù)據(jù)用于性狀關聯(lián)分析。4個微衛(wèi)星位點與體長和體質(zhì)量無顯著關聯(lián)(P＞0.05) (表 5)。

圖 4 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因第二內(nèi)含子中微衛(wèi)星(CT)8及側(cè)翼與其他鯉科魚類的比較Fig. 4 Comparison of sequence of (CT)8 microsatellite and flank region of IGF-Ⅰ gene in C. alburnus and other cyprinid fishes

3 討論

目前, 已有很多物種的IGF-ⅠcDNA被擴增出來, 其編碼的氨基酸序列揭示了IGF-Ⅰ在進化過程中的保守性。但這種保守性主要是針對編碼區(qū)的,其內(nèi)含子存在著較多變化。這種差異首先體現(xiàn)在內(nèi)含子的數(shù)量和長度上, 在人(Homo sapiens)和鼠(Mus musculus)中,IGF-Ⅰ由6個外顯子和5個內(nèi)含子組成, 其長度超過80 kb[16, 17]。而雞(Gallus gallus)的IGF-Ⅰ包含5個外顯子和4個內(nèi)含子, 長度約50 kb[18]?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)表明, 魚類大多由5個外顯子和4個內(nèi)含子組成, 其長度均在20 kb以下[19—21], 彈涂魚的長度甚至只有3193 bp。在這4個內(nèi)含子中, 第2內(nèi)含子的長度最長。本實驗通過草魚和鯉的保守區(qū)域設計引物擴增了內(nèi)含子2, 說明其在相近物種中還是具有一定的保守性。已有研究證實基因的內(nèi)含子在基因的表達過程中發(fā)揮重要作用[6], 魚類IGF-Ⅰ基因與生長性狀的關聯(lián)研究已見報道。Feng等[22]在采用4個SNP位點對于鯉進行研究時發(fā)現(xiàn), 發(fā)現(xiàn)了2個生長性狀相關的SNP標記, 它們均位于內(nèi)含子2中。Tsai等[7]在針對大西洋鮭(Salmo salar) 3個SNP位點進行研究時發(fā)現(xiàn)其中2個與生長性狀相關。阮瑞霞等[4]在對于吉富羅非魚IGF-Ⅰ部分序列進行研究, 共找到3個SNPs位點, 其中2個位點與增重性狀相關。

胡雪松等[1]對鯉中的2個微衛(wèi)星位點進行了研究, 它們分別位于內(nèi)含子1和內(nèi)含子2中, 分別命名為intron1189(GATA)和intron2310(ATCT), 發(fā)現(xiàn)它們均對鯉的生長性能產(chǎn)生影響。這些研究結(jié)果表明IGF-Ⅰ基因中分子標記與生長性狀顯著關聯(lián)的比例較高, 具有較大的應用價值。而且這2個微衛(wèi)星標記在3個群體進行擴增后檢測到的等位基因數(shù)分別為15和25, 具有較高的多態(tài)性。經(jīng)過比對分析,發(fā)現(xiàn)在翹嘴鲌和草魚中也有(GATA)微衛(wèi)星序列。但在進化關系稍遠的斑馬魚和滇池金線鲃中則產(chǎn)生了變異, 但可以看出變異的痕跡。翹嘴鲌中該位置對應的(GATG)5AATAT (ATAG)11也具備較高的多態(tài)性, 在120個樣本中檢測到11個等位基因, 具有35種基因型。(ATCT)微衛(wèi)星在相關物種中則找不到近緣序列。在對翹嘴鲌的內(nèi)含子進行分析時發(fā)現(xiàn)了1個CT微衛(wèi)星, 目前僅發(fā)現(xiàn)了2個等位基因。其在所分析的5種鯉科魚類中均能找到, 屬于較保守的微衛(wèi)星序列, 微衛(wèi)星核心左側(cè)距離編碼氨基酸的外顯子1僅46個堿基。推測其在鲌亞科魚類中也能順利擴增, 具有較大的潛在用途。處于翹嘴鲌內(nèi)含子2中部的(AC)13和(TG)12則變異較大, 在所研究的5種鯉科魚類中已找不到痕跡。但它們在本研究的翹嘴鲌群體中表現(xiàn)出較高的多態(tài)性(PIC＞0.5)。對于120尾同塘養(yǎng)殖翹嘴鲌進行體長和體質(zhì)量的測定及IGF-Ⅰ基因4個多態(tài)性微衛(wèi)星位點的基因型檢測后的關聯(lián)分析表明,IGF-Ⅰ基因 4個微衛(wèi)星位點與翹嘴鲌體長和體質(zhì)量均無顯著相關(P＞0.05)。這與胡雪松等[1]的結(jié)果不同, 這可能是我們采用的樣本量相對較少的原因。接下來我們將在擴大樣本量的同時在不同群體中進行驗證。

表 4 四個微衛(wèi)星位點在120尾翹嘴鲌中的多態(tài)性信息Tab. 4 Polymorphism information for four microsatellite loci in 120 individuals of C. alburnus

表 5 翹嘴鲌IGF-Ⅰ基因中4個微衛(wèi)星位點不同基因型與生長性狀的關聯(lián)分析Tab. 5 Association analysis between growth traits and different genotypes of 4 microsatellite locus in IGF-Ⅰ of C. alburnus

本文公布的翹嘴鲌IGF-Ⅰ堿基序列編碼的IGF-Ⅰ前體蛋白也由信號肽、成熟肽和E肽三部分組成, 而成熟肽則由B、C、A、D四個結(jié)構(gòu)域組成。B和A是相對保守的序列, 他們共包含6個極端保守的半胱氨酸(Cys)殘基, 參與形成的二硫鍵對蛋白質(zhì)的正常折疊、空間結(jié)構(gòu)的維持及生理作用的發(fā)揮具有重要意義[23—25]。在成熟肽中, 翹嘴鲌與斑馬魚完全一致。與另外4種鯉科魚類的差別都集中在D區(qū)。與鯉魚的差別為D4, 與草魚的差別為D7。因此我們推測IGF-Ⅰ基因的D區(qū)域?qū)傧鄬Σ环€(wěn)定區(qū)。IGF-Ⅰ蛋白原中C末端的E區(qū)域保守性較差, 列舉的5種鯉科魚類和牙鲆、尖吻鱸和彈涂魚相比多出26—27個氨基酸, 但也存在著保守的片段。列舉的5種鯉科魚類IGF-ⅠE區(qū)域 47 個氨基酸相互間都僅有 5 個氨基酸的差異。對于8 科17 種魚類IGF-Ⅰ編碼氨基酸序列進行對比分析, 發(fā)現(xiàn)鯉科魚類的IGF-Ⅰ氨基酸序列同源性在94%—100%, 與其他不同科的魚類序列同源性在64%—80%, 這表明同一科魚類之間, 生長激素基因編碼區(qū)序列具有相對較高的同源性, 不同科魚類的生長激素基因序列的同源性明顯下降。但在鯉科魚類中, 與翹嘴鲌最相近的并不是鲌亞科中的團頭魴而是鳡, 這說明在親緣關系較近的物種中, IGF-Ⅰ氨基酸系統(tǒng)進化樹并不能很好地表明系統(tǒng)進化關系。

翹嘴鲌IGF-Ⅰ在肝臟組織中的表達量最高, 這與其他魚類如荷那龍羅非魚(Oreochromis hornorum)[26]、日本白鯽(Carassius cuvieri)[27]、哲羅鮭(Hucho taimen)[28]、銀鯧(Pampus argenteus)[29]和花鱸(Lateolabrax japonicus)[10]等的研究結(jié)果一致。IGF-Ⅰ在肝臟中的表達量較高與肝臟是IGF-Ⅰ分泌的主要部位是一致的。不同的發(fā)育時期對于IGF-Ⅰ在肝臟中的表達水平也會造成影響。翹嘴

鲌成魚精巢中也有較高的表達, 而且表達量要顯著高于卵巢。荷那龍羅非魚[26]中精巢和卵巢均有一定量的表達, 而且精巢高于卵巢, 但在精巢中的表達量沒有那么高。在日本白鯽[27]中精巢和卵巢中的表達量最低, 卵巢中的表達情況略高于精巢。這可能與取樣時機有關,IGF-Ⅰ對于性腺發(fā)育也具有調(diào)控作用。在翹嘴鲌肌肉和腎中的表達量較低, 但在銀鯧[29]中仍然有一定量的表達, 另外Qian等[30]發(fā)現(xiàn)花鱸肌肉中表達量相對較高。不同物種在不同時期的各個組織中表達均不一致, 應該具體實驗具體分析。