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花鲈(Lateolabrax maculatus)为广盐性海水鱼,是我国重要的经济鱼类。花鲈属短日照繁殖类型,其繁育正值寒冬腊月,低温导致的一系列问题已成为花鲈苗种规模化生产的主要制约因素。因此,通过生态环境调控实现不同季节的产卵繁殖是当前花鲈人工繁育亟需解决的重要科学问题。鱼类的季节性繁殖涉及光信号的感知、转换以及神经内分泌等复杂的生理过程。最近,鱼类的血管囊被发现具有光接收和神经内分泌输出的双重功能。基于血管囊(saccus vasculosus,SV)在光周期信息传递中的重要作用,针对花鲈季节性繁殖的特点和生产需求,本研究围绕Kiss2-Gn RH2信号通路,利用已构建的花鲈转录组数据筛选出亲吻素2(kisspeptin2,Kiss2)和促性腺激素释放激素2(Gonadotropin releasing hormone2,Gn RH2)的EST序列,通过ORF验证和RACE技术扩增得到两个基因的c DNA全长,并分析了其序列特征、亚细胞定位、组织发布、性腺发育各期以及不同光周期处理下的表达模式。进一步通过双荧光素报告检测磷脂肌醇(亦称PKC系统,简称PLC/PKC)和c AMP信号通路(亦称PKA系统,简称AC/PKA)信号转导途径,用来探索Lm Kiss2参与生殖信号调控通路的信号传导途径以及作用方式。此外,本研究还针对花鲈原代细胞开展了si RNA干扰实验和血管囊孵育实验,在下丘脑、血管囊和垂体原代细胞中,研究Lm Kiss2对下游生殖激素基因的调控作用。通过以上研究,以期揭示血管囊介导光周期对花鲈季节性繁殖的调节机制,为花鲈繁殖期的人工调控提供理论支持,同时促进对鱼类季节性繁殖节律调控机制的理解。(1)Lm Kiss2 c DNA序列全长711(bp),编码110个氨基酸。其蛋白分子量约11.85 k Da,理论等电点是11.49。序列分析结果显示氨基酸序列含有一个典型C端的kisspeptin2-10肽结构域(74~83 aa),其不含跨膜结构域和信号肽。序列比对与进化树结果显示,Lm Kiss2与鲈形目真鲷和黑鲷聚为一支。亚细胞定位结果表明其主要分布于细胞膜或细胞质中。Lm Gn RH2基因序列c DNA全长748bp,编码80个氨基酸,分子量为9.15 k Da,理论等电点为9.13。Lm Gn RH2的N端氨基酸序列包含GASTRIN结构域(29~42 aa),无其他结构域和信号肽。进化分析显示,Lm Gn RH2氨基酸序列与鲈形目鱼类聚为一支,其中与欧洲海鲈Gn RH2同源性最高。(2)Lm Kiss2和Lm Gn RH2在不同性腺发育时期的表达模式结果显示,在下丘脑、垂体、血管囊和性腺内,Lm Kiss2主要在性腺发育的早期(Ⅱ期)和晚期(Ⅴ期)表达量显著上调,但是在肝脏中,其表达量主要在性腺发育中间时期(Ⅲ期和Ⅳ期)显著上调。各组织定量分析表明Lm Kiss2在多个组织均有表达,在下丘脑中表达量最高,其次是延脑、垂体、端脑和血管囊。而Lm Gn RH2主要是随着性腺发育,从性腺发育Ⅰ期到Ⅴ期,其表达量在不同组织中整体呈现上升的趋势,并且在下丘脑、血管囊和性腺中的表达量较其他组织而言显著上调。组织分布研究显示,Lm Gn RH2在性腺中表达量最高,其次是下丘脑、垂体、血管囊和延脑等。(3)本研究从在体和离体两个水平进行探究光周期对Lm Kiss2和Lm Gn RH2基因表达模式的影响;在体水平,光周期处理对比下,与对照组(12L:12D)相比,Lm Kiss2的表达量在8L:16D处理下显著上调。而Lm Gn RH2的表达量在与对照组(12L:12D)相比之下,在8L:16D和16L:8D处理下均显著上调。离体水平,对花鲈下丘脑、垂体和血管囊组织原代细胞培养后光周期处理结果显示,以对照组(12L:12D)相比,Lm Kiss2和Lm Gn RH2的表达量在8L:16D处理下均显著上调。结合Lm Kiss2主要在性腺发育的早期(Ⅱ期)和晚期(Ⅴ期)表达量显著上调,说明在性腺发育早期和晚期通过缩短日光照时间更容易促进其性腺发育。(4)为了研究Kiss系统在Kiss2-Gn RH2通路中的作用,探究花鲈体内关于Kiss2系统的信号转导途径(AC/PKA和PLC/PKC)的具体作用机制。通过在HEK293T细胞中转染Kiss2R真核表达质粒,通过各种特异性抑制剂抑制转导途径上的激酶活性,利用双荧光素报告来检测细胞内Kiss2的活性的变化。以上实验结果充分表明花鲈Kiss2与受体结合后,通过PKC和PKA途径调控下游基因的表达。(5)为了深层次探讨Lm Kiss2与Kiss2-Gn RH2信号通路下游基因的调控关系。我们成功培养下丘脑、血管囊和垂体原代细胞,通过si RNA-Lm Kiss2实验,成功干扰Lm Kiss2基因,使得相关生殖调控激素如Gn RH2、卵泡刺激素(Follicle stimulating hormone,FSH)和黄体生成素(Luteinizing hormone,LH)等显著下调。血管囊营养液孵育实验,使得部分Kiss2-Gn RH2信号调控通路下游激素显著上调,充分证明Kiss2对下游通路基因之间的调控关系。