近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心魚類遺傳育種課題組明坤博士為第一作者，董在杰研究員為通訊作者撰寫的論文“Fish pigmentation and coloration: Molecular mechanisms and aquaculture perspectives”在漁業(yè)領(lǐng)域頂尖期刊Reviews in Aquaculture上在線刊出。

 

　　董在杰研究員的課題組先后在國家自然科學(xué)基金青年基金、江蘇省自然科學(xué)基金和江蘇省人才基金等項目的資助下，開展了魚類體色變異和分化基礎(chǔ)研究。自2014年開始對紅羅非魚的體色變異機理及其調(diào)控通路進(jìn)行研究，進(jìn)行了三種不同體色紅羅非魚皮膚轉(zhuǎn)錄組和microRNA文庫的構(gòu)建與分析，鑒定了紅羅非魚的黑色素合成和調(diào)控通路，并鑒定出了2個顯著差異表達(dá)的miR-138-5p 和 miR-722在調(diào)控體色中可能發(fā)揮重要作用。在以上鑒定的黑色素合成調(diào)控通路的基礎(chǔ)上，對其關(guān)鍵調(diào)控基因slc7a11進(jìn)行了克隆、表達(dá)、定位以及RNA干擾研究，確定其通過黑色素合成通路在紅羅非魚體色形成和分化過程中起著重要作用，同時，對α-MSH-Mc1r-Mitf信號通路調(diào)控紅羅非魚黑色素合成的機制進(jìn)行了深入探究。針對紅羅非魚越冬期的體色變異，研究了溫度、飼料以及背景色對紅羅非表觀體色和黑色素合成通路的影響。發(fā)現(xiàn)紅羅非越冬期的體色變異可能是其皮膚黑色素細(xì)胞數(shù)量和體內(nèi)酪氨酸酶活性改變的結(jié)果，并發(fā)現(xiàn)內(nèi)分泌系統(tǒng)在紅羅非的體色變異過程中發(fā)揮重要作用。

　　紅羅非魚黑色素合成通路圖

 

　　此后，課題組在錦鯉和福瑞鯉的體色分化和調(diào)控上也開展了相應(yīng)的研究。基于Illumina Hiseq SE50測序平臺，對三色皮膚（黑、紅、白）錦鯉相關(guān)miRNA信息進(jìn)行了挖掘，篩選到如miR-200b，miR-206及miR-196a等通過靶向黑色素合成、Wnt、MAPK及嘌呤合成通路中的mitf，mc1r，foxd3及sox10等關(guān)鍵調(diào)控基因的miRNA。通過poly（A）尾建庫方法對錦鯉三種顏色皮膚組織進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序，挖掘到92條顯著差異表達(dá)的lncRNA和722條顯著差異的mRNA，并對lncRNA與mRNA間進(jìn)行了順式、反式關(guān)聯(lián)分析。通過靶基因軟件預(yù)測、RT-PCR、雙熒光素酶報告及慢病毒包裝等方法，證實了在錦鯉中miRNA-206通過與黑色素合成通路中mc1r基因3‘端非編碼區(qū)域結(jié)合，而存在靶向調(diào)控關(guān)系，也探究了miR-196a通過靶向性結(jié)合mitfa基因的3'UTR在錦鯉皮膚色素形成過程中的調(diào)控機制?；谇捌趯﹀\鯉皮膚組織的轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)lncRNA172145與黑色素合成通路中miR-206間存在靶向結(jié)合，進(jìn)一步利用CPC、CPAT、CNIT軟件，qRT-PCR、雙熒光素酶報告及miRNA antagomir等技術(shù)對二者在黑色素合成通路中具體的分子作用機制進(jìn)行了分析。針對福瑞鯉2號繁育過程出現(xiàn)橘紅色分化家系開展了基于表型生長、酶活力、黑色素含量和代謝通路相關(guān)基因表達(dá)的比較分析。

 

　　課題組在魚類體色研究上已經(jīng)發(fā)表了13篇研究論文，其中SCI收錄10篇，中文核心期刊收錄3篇。這次發(fā)表的綜述文章介紹了魚類色素細(xì)胞的不同類型和早期神經(jīng)嵴發(fā)育分化研究進(jìn)展，描述了形態(tài)學(xué)和生理學(xué)體色變化的細(xì)胞調(diào)控機制，闡述了單性控制和分子標(biāo)記輔助技術(shù)在體色育種中的應(yīng)用；同時，回顧了神經(jīng)嵴遷移、發(fā)育、黑色素細(xì)胞及其它色素細(xì)胞調(diào)控的關(guān)鍵基因，并探討了轉(zhuǎn)基因技術(shù)在提高魚類體色中的應(yīng)用；最后，從基因組編輯和其它組學(xué)技術(shù)在魚類體色方面的研究進(jìn)行了綜述，并提出了現(xiàn)階段魚類體色研究中存在的短板，給出了我們對未來魚類色素沉著分化相關(guān)研究和育種的一些建議。根據(jù)科睿唯安2020的報告，在53本漁業(yè)期刊中，Reviews in Aquaculture排名第一。

 

　　全文網(wǎng)址：https://doi.org/10.1111/raq.12583