蓝光影响鱼类隐蔽伪装色形成的信号通路

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:qinxinhun
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隐蔽伪装色表现为背部体色深,腹部体色浅,在包括鱼类在内的动物中普遍存在。这种体色的形成主要与皮肤中的色素细胞的不同分布和数量差异有关。鱼类的色素细胞主要有四种类型:黑色素细胞、黄色素细胞、红色素细胞和虹彩细胞,其中黑色素细胞的差异排列对鱼类体色的形成起决定性作用。目前,有关鱼类色素细胞的研究主要集中在对观赏鱼体色的研究以及鱼类色素细胞的形态结构方面,对鱼类隐蔽伪装色形成的研究很少。最新研究发现蓝光能够导致近海底层鱼类牙鲆的隐蔽伪装色的形成,但其确切的信号通路尚需更进一步的明确。本论文首先对一些近海鱼类的隐蔽伪装色进行了量化调查,包括6种近海中上层鱼类(斑鱵、大甲鲹、五条鰤、竹荚鱼、蓝圆鲹、蓝点马鲛)和5种底层鱼类(斑尾刺虾虎鱼、带鱼、单角革鲀、海鳗、小鳍龙头鱼),发现无论近海中上层鱼类还是底层鱼类,均为背部黑色素细胞多,腹部黑色素细胞少,且黄色素细胞的数量与黑色素细胞成正相关,黑色素细胞多的部位黄色素细胞也相应增多。其次,对近海上层鱼类花鲈的背腹部皮肤、梭鱼的背部皮肤、近海底层鱼类黑鲷、欧洲鳗鲡、线纹鳗鲶的背部和腹部皮肤、大弹涂鱼的背部皮肤、近海底层鱼类褐菖鲉背部皮肤、近海底层鱼类及软骨鱼类条纹斑竹鲨的背部、腹部皮肤进行转录组测序。在近海上层鱼类和下层鱼类背部高表达的前200个基因中,发现16个共同表达的基因,且均为核糖体蛋白基因;对近海鱼类背腹部皮肤的转录组测序分析中,我们找到背腹部差异表达基因为黑鲷50(上调5,下调45)、线纹鳗鲶65(上调19,下调46)、欧洲鳗鲡11(上调2,下调9)、花鲈45(上调23,下调22)、条纹斑竹鲨1623(上调1623),并在差异基因富集到的KEGG通路中筛选出14个与黑色素细胞合成相关的KEGG通路,基因106个;在对硬骨鱼类褐菖鲉和软骨鱼类条纹斑竹鲨背部皮肤转录组分析中,我们找到717(上调284,下调433)个差异表达基因,富集到的KEGG通路有15个,筛选到11个与色素合成相关的通路。为了进一步验证蓝光对黑色隐蔽伪装色的形成作用,利用CRISPR/Cas9技术在模式鱼类斑马鱼中进行了感蓝光视蛋白sws2基因的敲除,并用蓝光和白光(作为对照)分别背侧和腹侧照射野生型AB斑马鱼和突变体sws2-/-斑马鱼100天,并对其背腹部皮肤黑色素细胞进行统计和观察,发现蓝光确定能增加斑马鱼背部黑色素细胞的合成。利用Illumina转录组测序,我们对蓝光和白光背侧照射的野生型AB斑马鱼背部皮肤、蓝光照射的突变体sws2-/-斑马鱼背部皮肤、白光照射的野生型AB斑马鱼背部和腹部皮肤进行转录组测序分析,在白光照射的AB斑马鱼背腹部中发现1254(上调301,下调953)个显著差异基因,筛选到4个色素相关通路,37个差异基因;在蓝光照射AB斑马鱼和白光照射AB斑马鱼背部皮肤中找到3954(上调1754,下调1840)个差异显著基因,筛选到7个色素合成相关通路,137个差异显著基因;在蓝光照射突变体sws2-/-斑马鱼和蓝光照射AB斑马鱼背部皮肤中发现3981(上调1657,下调2324)个差异显著基因,筛选到1个色素相关通路,19个差异显著基因。
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