本文關鍵詞：團頭魴phds基因家族參與低氧應答的分子機理解析

  更多相關文章： 團頭魴 低氧 行為學 生理生化 非特異性免疫 PHDs DNA甲基化

【摘要】：團頭魴(Megalobrama amblycephala)作為我國重要淡水養(yǎng)殖魚類,目前面臨著種質資源退化以及養(yǎng)殖環(huán)境惡化的問題。和四大家魚相比團頭魴缺氧耐受能力差,導致其很難適應急劇惡化的養(yǎng)殖環(huán)境,尤其是缺氧環(huán)境。另外,團頭魴自身性情暴躁、容易受驚,極易對不良環(huán)境產生應激。上述因素極大制約了團頭魴養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展。因此本研究對不同溶氧濃度及處理時間條件下團頭魴行為學、生理生化、非特異性免疫相關指標和環(huán)境應激相關蛋白表達進行了分析;同時獲得了prolyl hydroxylases(phd)家族3個基因phd1、phd2和phd3序列,并對phds進行生物信息學、時空表達及甲基化水平等分析,為耐低氧團頭魴品種/品系的培育提供一定的理論基礎。本研究主要結果如下:1.低氧處理前后團頭魴行為學變化低氧處理后團頭魴呼吸頻率從常氧條件下的平均182次/min增加到平均245次/min,并且魚嘴張合幅度增加,團頭魴也從水體底部和中部游到上層水體進行水面呼吸(Aquatic surface respiration,ASR)。當水體溶氧水平繼續(xù)下降并且接近團頭魴窒息點溶氧0.5 mg/L時,團頭魴身體失去平衡。復氧處理后團頭魴上述行為也逐漸恢復到正常狀態(tài)。整體上低氧處理后團頭魴自發(fā)性活動頻率增加。2.低氧處理前后團頭魴生理生化指標變化團頭魴血紅蛋白、高鐵血紅蛋白、血糖、Na+、琥珀酸脫氫酶和乳酸水平在不同溶氧(dissolved oxygen,DO)濃度包括對照(DO:5.5 mg/L)以及急性低氧(DO:3.5和1.0 mg/L)處理后,隨著溶氧濃度的下降而逐漸升高,肝糖原水平逐漸下降。團頭魴血紅蛋白、高鐵血紅蛋白、血糖和乳酸含量隨著低氧時間(0.5 h和6 h DO:3.5 mg/L)延長而升高,Na+和肝糖原水平下降,琥珀酸脫氫酶含量不變。復氧后上述7項指標水平全部下降。3.低氧處理前后團頭魴非特異性免疫指標變化團頭魴干擾素alpha和溶菌酶水平隨著溶氧濃度的下降而逐漸升高,而白蛋白水平則逐漸下降。另外,隨著低氧時間的延長團頭魴干擾素alpha水平升高,而白蛋白和溶菌酶水平則降低。復氧后上述3項指標水平全部升高。4.低氧處理前后團頭魴環(huán)境應答蛋白的表達變化Western blot分析顯示Heat shock protein 70(Hsp70)在團頭魴組織中表達兩條帶,其中較小的Hsp70條帶通過hsp70內部核糖體進入位點翻譯。較大Hsp70在團頭魴肝臟、脾臟、腦、鰓和腎臟中檢測到表達,而較小Hsp70僅在肝臟、脾臟和鰓中檢測到表達。Hypoxia-inducible factor 1 alphs(Hif-1α)在團頭魴肝臟、脾臟和鰓中的蛋白水平隨著溶氧濃度下降以及低氧處理時間的增加而升高。5.團頭魴phds基因cDNA和啟動子擴增及序列特征作者設計開發(fā)了基于生物信息學和多重PCR技術的高效c DNA和啟動子擴增方案,獲得了團頭魴phd1、phd2和phd3的c DNA全長和啟動子序列,該方法也在其他魚蝦中進行了有效性驗證。生物信息學分析顯示3個phds基因均包含5個外顯子(exons),編碼的氨基酸序列都含有脯氨酸羥基化酶結構域P4Hc,該區(qū)域中包含3個鐵離子結合位點(氨基酸H、D和H殘基),而Phd2的N末端還有一個zf-MYND結構域。啟動子分析顯示Phd1和phd3啟動子中都包含低氧應答元件(hypoxia response element,HRE)結合位點。雙熒光素酶活性進一步分析顯示phd3啟動子中5個HRE位點對Hif-1α做出應答,其中HRE1、HRE2和HRE3應答活性較強。6.團頭魴phds的表達分析時空表達譜分析顯示團頭魴phd1在胚胎發(fā)育過程中的眼囊期表達量最高;常氧條件下該基因在血液、腦和心臟中表達較高,但低氧處理后,其在血液、肌肉、腦、心臟和腸表達下降,在鰓表達升高。另外,作者也發(fā)現(xiàn)phd1可以通過選擇不同的起始密碼子而表達出兩種蛋白,并且兩種蛋白都位于細胞核中,其中較大蛋白可以促進細胞增殖。團頭魴phd2在16-細胞期、囊胚早期和囊胚中期表達量較高;常氧條件下該基因在肌肉和鰓表達最高,低氧處理后其在血液、肝臟、脾臟、肌肉和心臟中的表達量下降。而團頭魴phd3在胚胎發(fā)育的早期表達;常氧條件下該基因在肝臟表達最高,而低氧后其在所檢測的9個組織中都上調表達。另外,作者也發(fā)現(xiàn)phd3存在兩種不同的選擇性剪接體,并且這兩個剪接體都可被低氧誘導表達。7.TDN-PCR分析團頭魴phds甲基化水平團頭魴phd1在低氧敏感和耐受個體的肌肉組織中表達差異不顯著,phd2在低氧敏感和耐受個體肌肉組織表達差異顯著,而phd3在低氧耐受個體中表達量較高,在低氧敏感個體中幾乎檢測不到表達。為了分析候選基因啟動子的甲基化對基因表達的影響,作者設計開發(fā)了特異性和靈敏性較高的Touch-down based nest-PCR(TDN-PCR)用于DNA甲基化分析,結果表明團頭魴低氧敏感和耐受個體的phd2和phd3啟動子上CpG區(qū)域沒有甲基化,而phd1啟動子上有2個甲基化區(qū)域。為了進一步在團頭魴低氧敏感和耐受群體中分析phd1啟動子區(qū)域的甲基化水平,作者利用TDN-PCR技術的高分辨率溶解曲線(high-resolution melting,HRM)方法對其進行了檢測,結果顯示團頭魴phd1啟動子高甲基化程度與低氧敏感群體顯著正相關。8.TDN-PCR分析魚類phd1甲基化水平通過TDN-PCR擴增來自鯉形目、鱸形目和鱧形目的幾種魚phd1啟動子并測序分析,結果顯示魚類phd1啟動子甲基化越高則窒息點越高,魚對低氧越敏感,即甲基化程度與窒息點呈正相關。
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S917.4

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 左清清;姚娜;董坤哲;葉紹輝;馬月輝;;低氧適應的線粒體調控機制研究進展[J];畜牧獸醫(yī)學報;2013年07期

2 李文玲;李繼中;楊舒黎;崔小艷;;HIF-2α在高原動物低氧適應中的研究進展[J];安徽農業(yè)科學;2012年07期

3 江炎庭;茍瀟;李明麗;嚴達偉;李繼中;魯紹雄;;高原民族和動物低氧適應血液生理特征及相關基因研究進展[J];中國畜牧獸醫(yī);2012年10期

4 于力;;消滅糧倉害蟲新法[J];糧油倉儲科技通訊;1993年03期

5 韓樹鑫;茍瀟;楊舒黎;;動物低氧適應的生理與分子機制[J];中國畜牧獸醫(yī);2010年09期

6 楊靜;李金鋼;何建平;張有林;;甘肅鼢鼠血象及其與低氧適應的關系[J];動物學雜志;2006年02期

7 周鋒;黃大吉;倪曉波;宣基亮;張經;竺可欣;;影響長江口毗鄰海域低氧區(qū)多種時間尺度變化的水文因素[J];生態(tài)學報;2010年17期

8 謝芬;李濤;何建平;;低氧對甘肅鼢鼠體內ACTH及血液生理指標的影響[J];動物學雜志;2012年05期

9 王雪艷;茍瀟;李繼中;;內皮PAS1蛋白(EPAS1)基因的研究進展[J];安徽農業(yè)科學;2013年08期

10 王秀娟;楊舒黎;李帥;劉情;茍瀟;;一氧化氮在動物低氧適應中的生理和分子機制[J];中國畜牧獸醫(yī);2011年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前10條

1 秦嶺;文賽蘭;井然;宋智;李岑;向陽;;間歇性低氧對小鼠瘦素及其受體表達的影響[A];湖南省生理科學會2006年度學術年會論文摘要匯編[C];2007年

2 陳學群;杜繼曾;;低氧腦-內分泌網絡作用[A];中國生理學會第23屆全國會員代表大會暨生理學學術大會論文摘要文集[C];2010年

3 郭世榮;李式軍;李娟;解衛(wèi)華;;根際低氧逆境的危害和蔬菜作物的耐低氧性研究進展[A];中國園藝學會第四屆青年學術討論會論文集[C];2000年

4 景孝堂;范文紅;吳燕;楊應忠;范明;;神經發(fā)育中低氧相關新基因的篩選[A];中國生理學會第六屆應用生理學委員會全國學術會議論文摘要匯編[C];2003年

5 杜繼曾;陳學群;張穎沙;劉健翔;許寧一;張家興;;低氧下生長發(fā)育抑制與認知功能促進的調節(jié)機制[A];中國生理學會第五屆比較生理學學術會議論文匯編[C];2004年

6 單淑香;;慢性阻塞性肺疾病患者睡眠低氧的初步研究[A];中華醫(yī)學會呼吸病學年會——2011（第十二次全國呼吸病學學術會議）論文匯編[C];2011年

7 馬子敏;范明;;低氧損傷與離子通道[A];2003’離子通道、受體與信號轉導專題研討會專輯[C];2003年

8 李海生;陳金武;朱玲玲;趙彤;趙惠卿;馬蘭;丁愛石;范明;;不同程度持續(xù)低氧對人骨髓間充質干細胞增殖的作用[A];中國生理學會第六屆應用生理學委員會全國學術會議論文摘要匯編[C];2003年

9 彭兆云;孫學軍;練慶林;蔣春雷;;高壓氧預處理提高小鼠耐低氧能力的實驗研究[A];中國生理學會第六屆應用生理學委員會全國學術會議論文摘要匯編[C];2003年

10 洪欣;尹昭云;謝印芝;呂永達;;低氧時肺動脈內皮細胞功能變化及其在肺水腫發(fā)生中的作用[A];中國生理學會第六屆全國青年生理學工作者學術會議論文摘要[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據庫 前8條

1 本報記者 周仲全;窒息的海洋[N];遼寧日報;2008年

2 ;低氧健身好處多[N];中國中醫(yī)藥報;2003年

3 王雪飛;間歇性低氧對學習記憶有利[N];健康報;2004年

4 李慶;健身新概念：低氧運動[N];工人日報;2000年

5 記者 馬芳;地下鼠低氧生存源自基因突變[N];南方日報;2014年

6 北京體育大學科研中心教授 胡揚;低氧運動也很棒[N];健康報;2010年

7 健康時報記者 葉依;睡幾天“低氧屋”也能減肥？[N];健康時報;2008年

8 記者 嚴存義 周丹波;高原低氧關注健康[N];甘肅日報;2003年

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 陳楠;團頭魴phds基因家族參與低氧應答的分子機理解析[D];華中農業(yè)大學;2017年

2 陳柏湘;團頭魴（Megalobrama amblycephala）低氧相關分子標記的開發(fā)及應用[D];華中農業(yè)大學;2016年

3 蔣明;團頭魴鋅的營養(yǎng)需求及鋅對其精巢發(fā)育影響的研究[D];華中農業(yè)大學;2016年

4 李俊怡;膽堿對團頭魴脂肪代謝的調控機制研究[D];南京農業(yè)大學;2016年

5 劉超;涎腺腺樣囊性癌中低氧與自噬相關基因的生物信息學研究[D];山東大學;2015年

6 紀志鵬;低氧預處理誘導的HIF-1α可促進缺血再灌注損傷肝臟糖代謝并保護線粒體的研究[D];山東大學;2015年

7 葉巧;Tat-NGB低氧神經保護作用機理研究及低氧相關模型探索與應用[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院;2016年

8 張森;低氧右心室在壓力/容量超負荷條件下的適應機制研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學院;2016年

9 周洋;miR-199a-5p在慢性缺氧心肌內質網應激中的作用及機制研究[D];第三軍醫(yī)大學;2016年

10 許曉玲;抑制CapG基因預防低氧性肺動脈高壓的研究[D];浙江大學;2016年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 周姍姍;低氧預處理的骨髓間充質干細胞對慢性腎衰竭大鼠腎臟的修復作用[D];福建醫(yī)科大學;2015年

2 嚴衛(wèi)亞;低氧預處理MSCs通過Pim-1高表達抑制細胞凋亡的實驗研究[D];蘇州大學;2015年

3 王慧娟;低氧對團頭魴生理生化指標及低氧應答基因表達的影響[D];華中農業(yè)大學;2015年

4 吳鑫杰;低氧對團頭魴細胞凋亡及抗氧化酶活性的影響[D];華中農業(yè)大學;2015年

5 寇蓬;Twist在低氧微環(huán)境中宮頸癌順鉑耐藥的作用及機制研究[D];昆明醫(yī)科大學;2015年

6 李錦松;金絲桃苷對低氧時大鼠認知功能損傷的改善作用及其抗氧化應激損傷機制[D];廣東藥學院;2015年

7 郭佳;宮內生理性低氧微環(huán)境對哺乳動物胚胎早期腎臟發(fā)育的影響[D];復旦大學;2014年

8 張振中;低氧處理對不同年齡段C57小鼠骨髓間充質干細胞增殖能力的影響[D];南方醫(yī)科大學;2015年

9 張建明;低氧下cyclinB1表達與肝癌細胞對Hsp90抑制劑17-DMAG耐藥性的關系探討[D];南方醫(yī)科大學;2015年

10 吳國瑞;低氧微環(huán)境對腦星形膠質細胞凋亡及對BCL-2表達的影響[D];昆明醫(yī)科大學;2015年

，

本文編號：1271357