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我国是世界水产大国,将转基因等现代生物技术引入传统的水产养殖中,已成为必然的发展趋势。现代生物技术,在观赏水族业中,更具应用前景。随着组织特异性启动子研究的深入,用荧光基因构建重组子,并转入鱼受精卵中,获得在不同部位发荧光的转基因观赏鱼技术已经得到初步应用。本研究所用到的单聚体绿色荧光蛋白(AcGFP)是一种新颖的报告基因,来源于水母体内蓝色发光蛋白质,是EGFP荧光蛋白质的变异体。与单聚体GFP的氨基酸有94%的同源性。可在体外或正在发育的胚胎或成体的原位方便地进行实时观察。
肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分,分子量为43kD。斑马鱼的α-actin1基因位于其第17号染色体上,所调控的α-肌动蛋白1为骨骼肌所特有。本研究利用PCR技术,从斑马鱼基因组DNA中分离了斑马鱼α-肌动蛋白1(α-actin1)基因的启动子及其上游调控序列片段(2019bp)。序列分析表明,该启动子所在区域片段序列与NCBI网上公布的α-actin1基因5’侧翼区相应序列的相似性为98.7%,经进一步分析,在67位发现了100%MEF2顺式调控序列元件,在47位、1078位和1636位发现了88.9%MEF2顺式序列调控元件。在370位、679位以及802位发现了三个E顺式序列盒调控元件,MEF2盒,E盒等都对肌肉表达起调控作用。分析还发现,在所得序列的1667位点上发现了在转录中起重要作用的TATA盒。根据第一个外显子起始的所在位点,分析软件初步确定了所得片段的1714位点的A为转录起始位点。
将分离得到的α-actin1基因启动子及其上游调控序列片段与AcGFP荧光基因进行重组,得到α-actin1-AcGFP重组子。通过基因导入仪,将α-actin1-AcGFP重组子导入斑马鱼受精卵细胞核中,获得细肌丝(肌动蛋白)特异性表达的绿色荧光蛋白的转基因斑马鱼。为确定外源基因(acta1-AcGFP)的最佳注射浓度,本实验分别设置了100ng/ul、200ng/ul、300ng/ul、400ng/ul、500ng/ul五组不同外源DNA浓度并以TE溶液为阴性对照,导入斑马鱼受精卵中,观察荧光基因在斑马鱼仔鱼中的表达。根据统计学分析,初步确定外源基因(α-actin1-AcGFP)的最佳注射浓度为400ng/ul,荧光表达率平均为16.0%,在表达荧光的仔鱼中,有50%的鱼苗荧光强表达,此时荧光鱼苗畸形率为41.7%。对所得荧光鱼苗分别在出膜1天、出膜10天和出膜1个月进行观察。通过观察,发现荧光蛋白主要在骨骼肌中表达,且表达量随仔鱼肌肉的发育呈增长趋势。从仔鱼开始直到成鱼,在蓝光灯的照射下,绿色荧光均能通过肉眼直接观察。证明了分离得到的α-actin1启动子所在区域片段具有有效的驱动功能。
本实验用不连续SDS聚丙烯酰胺胶在蛋白水平分别对1月龄和3月龄表达荧光强的斑马鱼进行了荧光蛋白定量,通过估算,初步确定获得的1月龄和3月龄的荧光斑马鱼其荧光蛋白含量分别为1.05mg和3.5mg,分别占总体重(去内脏)的0.75%和0.83%。实验结果表明,荧光基因蛋白在斑马鱼体内的表达是呈增长趋势的。