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硬骨鱼类骨骼的新陈代谢包括骨的形成和吸收,由成骨细胞、破骨细胞行使功能,主要表现为钙的生物矿化及再活化,这一无机盐代谢活动与水环境离子强度(盐度)密切相关。硬骨鱼类鳞片具有独特的再生能力,再生过程中涉及到骨细胞分化、增殖等活动,也是骨代谢的重要组成部分。为揭示盐度驯化对虹鳟骨代谢的影响,本研究通过对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)幼鱼开展为期21天(d)的盐度驯化实验,并在盐度驯化前对虹鳟幼鱼进行刮鳞处理使鳞片再生,采集盐度驯化不同时间的正常生长鳞片及再生鳞片,分别利用酶组织化学、组织切片及电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等技术方法,考察了盐度驯化对虹鳟幼鱼正常生长鳞片中成骨细胞、破骨细胞标志性酶--碱性磷酸酶(ALP)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAc P)活性及元素含量的影响,比较了盐度驯化及淡水养殖条件下再生鳞片组织形态及钙(Ca)、磷(P)元素含量差异;采用Illumina Hiseq 4000平台进行m RNA、mi RNA和lnc RNA测序,分析正常生长鳞片及再生鳞片中m RNA、mi RNA和lnc RNA表达水平的变化趋势,筛选可能参与虹鳟骨代谢的关键基因。基于上述研究结果,探讨盐度驯化对虹鳟鳞片骨代谢的影响。本研究获得的结果可为探明硬骨鱼类骨代谢的调控机理及其应对环境变化的演化规律提供新视角,为虹鳟养殖生产实践提供参考。本研究获得的主要结果如下:1.盐度驯化对虹鳟幼鱼鳞片组织学特征及基因表达的影响盐度驯化不同时间(0、7、14和21 d)虹鳟幼鱼鳞片组织学研究结果表明,TRAc P染色阳性位点数目在盐度驯化后期(21 d)升高;各组样品中ALP染色结果无显著差异;Von Kossa’s染色阳性区域在7 d时最高,随后呈显著降低趋势(P<0.05);ICP-MS检测结果表明,鳞片中Ca、P含量在7 d时显著升高,而后逐渐降低。上述研究结果表明,盐度驯化过程中破骨细胞活性升高,但成骨细胞活性无显著变化,依据Ca、P含量的变化推测盐度驯化可能会加强鳞片的骨吸收过程。利用盐度驯化不同时间采集的四组鳞片(CG、7D、14D和21D)构建了12个独立mi RNA文库,共从中鉴定出664个已知和92个预测mi RNAs。以log2|fold change|≥1和P<0.05作为差异表达筛选阈值,共筛选出327个显著差异表达mi RNAs(differentially expressed mi RNAs,DE mi RNAs)。聚类分析结果显示,上述DE mi RNAs可聚类为30种表达模式,其中5个具有显著差异表达趋势的聚类模式包含290个DE mi RNAs(记为CST mi RNAs)。基于m RNA测序结果对上述290个CST mi RNAs进行靶基因预测,共获得22,374个差异表达靶基因(differentially expressed target genes,DETGs),上述靶基因中有5,957个(记为CST m RNAs)聚类在6种具有显著差异的表达模式中。基于5,957个CST m RNAs的GO功能注释和KEGG通路富集分析结果显示,这些靶基因主要被注释到转录调控、信号转导、膜的组成部分、金属离子结合和转移酶活性等GO条目中,显著富集于MAPK信号通路、钙信号通路、Wnt信号通路、矿物质吸收和NF-κB信号通路等骨代谢相关信号通路。通过对盐度驯化不同时间虹鳟幼鱼鳞片进行lnc RNA测序,共鉴定到3,432个显著差异表达lnc RNAs(differentially expressed lnc RNAs,DE lnc RNAs),基于m RNA-seq数据的DE lnc RNAs靶基因预测共鉴定出7,969个DETGs。通过对上述DETGs进行GO功能注释发现,共有3,123个DETGs被注释到GO数据库中的生物过程、信号转导转录调控、磷酸化和金属离子结合等4,317个GO条目。KEGG通路富集分析结果表明,DETGs显著富集于松弛素信号通路、血小板激活、蛋白质消化吸收、PI3K-Akt信号通路和催产素信号通路等信号通路。2.盐度驯化对虹鳟幼鱼再生鳞片组织学特征及基因表达的影响分别设置盐度驯化组(SW)和对照组(FW),采集再生过程不同时间点(1、3、7、14和21 d)的虹鳟幼鱼鳞片(再生及正常生长鳞片),分析其组织学特征及基因表达水平。组织学结果表明,3 d时,鳞囊中发现鳞片形成细胞开始聚集;7 d后,鳞片的基本结构已初步形成,可以观察到明显的骨质层和纤维层结构,且此时鳞片四周被鳞片形成细胞包围;7-21 d,再生鳞片的骨质层和纤维层显著加厚,鳞片直径明显增加,鳞片形成细胞数量显著降低。21 d时,再生鳞片与正常生长鳞片相比,除鳞片直径略小外,二者的其他结构极为相似。两组样品中,14 d时鳞片直径和Ca、P含量均已达到正常生长鳞片的50%以上,21 d时鳞片已生长至正常生长鳞片的70%以上。SW组鳞片在再生过程初期的生长较慢,后期再生速度提高,SW组再生鳞片直径和Ca、P含量在21 d时均略高于FW组再生鳞片。通过对SW组和FW组再生14 d的鳞片进行m RNA和mi RNA测序分析,在两组样品中共鉴定出2,620个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。SW组再生鳞片中鉴定出6个显著下调和44个显著上调的mi RNAs。基于上述50个DE mi RNAs的靶基因预测共获得994个DETGs。DEGs和DETGs的GO注释结果相似,这些差异基因和mi RNA靶基因主要与离子代谢相关。KEGG富集分析结果表明,许多显著富集的通路均与能量代谢有关。通过对SW组和FW组再生14 d的鳞片进行lnc RNA测序分析,共筛选到612个DE lnc RNAs,其中302个表达水平显著上调,310个表达水平显著下调。基于m RNA-seq数据的DE lnc RNA靶基因预测共得到2,038个DETGs。通过对上述DETGs进行GO功能注释,共有911个DETGs注释到信号转导-转录调控、运输、蛋白质磷酸化、膜、膜的组成部分和金属离子结合等2,088个GO条目。KEGG富集分析结果表明,共有591个DETGs富集到肥厚性心肌病(HCM)和扩张型心肌病(DCM)信号等230条通路。