斜带石斑鱼igf3对生殖和性别相关基因的调控研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:k55551309787
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众所周知,胰岛素样生长因子(Insulin-like Growth Factors,IGFs)广泛参与硬骨鱼类性腺发育和生殖过程。igf3在硬骨鱼类的多个组织中均有表达,尤其性腺中表达量最高,但igf3的表达模式、转录调节机制以及它是否对鱼类的性别决定与分化产生作用尚不清楚。本研究中以斜带石斑鱼(Epinephelus coioides)为研究对象,采用实时荧光定量PCR(RT-PCR)技术检测IGF3刺激后性别分化、生殖相关基因的表达量,研究igf3对斜带石斑鱼中性别分化相关因子的调控作用,探索igf3对生殖调控及其对卵巢生理功能的作用机理;并对igf3启动子进行转录活性调控研究,探讨性别决定相关基因对其作用机制,深入了解igf3在性别分化方面的功能影响。通过本实验,可以有效调控斜带石斑鱼的生殖与性别分化,人工诱导斜带石斑鱼卵巢发育成熟,解决其性成熟周期长、雌雄比例不平衡的问题,提高繁殖效率,有利于扩大斜带石斑鱼的养殖与生产,并为高活性催产剂的实际生产提供前期物质准备。本论文的主要研究成果如下:1.离体孵育斜带石斑鱼的卵巢原代细胞,分别以10 n M、100 n M和1000 n M三个不同浓度IGF3重组蛋白刺激细胞,6小时后收样,制备模板并采用实时荧光定量检测仪检测性别分化相关基因foxl2、dax1、cyp11a1、cyp19a1a和cyp19a1b的表达量。结果发现,IGF3对foxl2、dax1、cyp11a1、cyp19a1a和cyp19a1b的表达都具有促进作用,其中IGF3对dax1和cyp19a1b的表达影响最显著,10 n M、100 n M和1000 n M三个浓度IGF3均能显著提高dax1和cyp19a1b的表达且具有浓度依赖性,10n M的IGF3就能极显著上调它们的表达,100 n M和1000 n M的IGF3多肽刺激均极其显著地上调dax1和cyp19a1b的表达;IGF3多肽对foxl2和cyp19a1a的表达影响显著性次之,10n M的IGF3使foxl2和cyp19a1a的表达轻微上调,但均不呈现显著性差异,100n M的IGF3刺激能极显著上调foxl2和cyp19a1a的表达,然而1000 n M的IGF3对二者表达的影响显著性不如100 n M;随着IGF3刺激浓度的增大cyp11a1也具有浓度依赖增长趋势,但10 n M和100 n M的IGF3多肽对其表达影响不显著,而仅在1000 n M条件下其表达量才具有显著性差异。实验结果表明,igf3对性别分化相关基因具有调控作用。2.离体孵育斜带石斑鱼的卵巢原代细胞,并以三个不同浓度的IGF3重组蛋白(10n M、100 n M和1000 n M)刺激原代细胞,6小时后收样,制备模板并采用实时荧光定量检测仪检测生殖相关基因lh的受体lhr1、fsh的受体fshr的表达量。结果发现,10 n M的IGF3重组蛋白就能显著上调lhr1的表达,100 n M的IGF3多肽作用下lhr1表达量进一步增大,1000 n M的IGF3刺激下表达量最大,IGF3重组蛋白对lhr1的上调作用呈现浓度依赖性;然而,三个浓度的IGF3重组蛋白均不影响fshr的表达。该结果表明,igf3能够调节性腺中生殖相关基因的表达。3.从基因组数据库中获得斜带石斑鱼的igf3启动子序列,设计引物并克隆igf3启动子,构建p GL3.0-igf3-promoter荧光素酶报告基因载体;根据斜带石斑鱼sf1、dmrt1、dax1、foxl2基因的ORF框序列,筛选阳性克隆并构建pc DNA4.0-sf1、pc DNA4.0-dmrt1、pc DNA4.0-dax1、pc DNA4.0-foxl2表达基因载体。通过转染鱼类GS细胞,对igf3启动子与性别相关因子进行结合实验,于酶标仪上进行荧光素酶活性检测,研究igf3启动子的转录活性调控机制。结果显示:当分别以foxl2、dax1、dmrt1或sf1进行转染,igf3启动子能够直接被sf1激活,200 ng和400 ng的sf1对igf3启动子的活性增强作用均极其显著,并且随着sf1剂量的增大,sf1对igf3的转录激活作用就越强;无论在200 ng或400 ng剂量下,foxl2和dax1均不影响igf3启动子活性;而igf3启动子活性直接被dmrt1抑制且具有剂量依赖性,200 ng的dmrt1显著抑制igf3启动子活性,400 ng的dmrt1对gf3启动子活性抑制极显著;当foxl2与sf1进行共转染或dax1与sf1进行共转染均能增强sf1对igf3启动子的激活作用,尤其foxl2能极其显著的增强由sf1激活igf3启动子活性;相反,dmrt1与sf1共转染显著性抑制sf1对igf3启动子的激活作用。实验结果表明,igf3启动子受性别分化相关基因的调控,暗示igf3参与了斜带石斑鱼的性别分化。4.实验结果表明:igf3能够调节斜带石斑鱼生殖和性别分化相关基因的表达,而性别分化相关基因也能够影响igf3的启动子活性,推测igf3对斜带石斑鱼的生殖具有一定作用,并且参与了斜带石斑鱼的性腺分化过程。
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