【摘 要】
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味觉与摄食行为密切相关,动物利用味觉确定食物来源、保持营养平衡以及防止摄入有害物质。鲜味被认为是区别于咸、酸、苦的令人愉快的味觉,味觉受体第一家族1型(taste receptor,type 1,member 1,T1R1)和味觉受体第一家族3型(taste receptor,type 1,member 3,T1R3)是哺乳动物最主要的鲜味感知受体,鲜味信号通过T1R1和T1R3形成异源二聚体传导
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味觉与摄食行为密切相关,动物利用味觉确定食物来源、保持营养平衡以及防止摄入有害物质。鲜味被认为是区别于咸、酸、苦的令人愉快的味觉,味觉受体第一家族1型(taste receptor,type 1,member 1,T1R1)和味觉受体第一家族3型(taste receptor,type 1,member 3,T1R3)是哺乳动物最主要的鲜味感知受体,鲜味信号通过T1R1和T1R3形成异源二聚体传导。早期研究发现T1R1基因在吃竹子的肉食目大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)及吞咽摄食的海狮(Zalophus californianus)中,均发生缺失或假基因现象,近期研究发现草食性鱼类团头鲂(Megalobrama amblycephala)基因组同样缺少T1R1基因,上述研究均揭示了鲜味受体T1R1基因与该物种食性或摄食行为密切相关。鱼类种类繁多,摄食行为复杂,关于T1R1基因与鱼类食性及摄食行为关系的研究尚匮乏。本研究以杂食性鱼类斑马鱼(Danio rerio)为研究对象,采用基因编辑技术CRISPR/Cas9,在野生型斑马鱼(WT)中进行鲜味受体基因T1R1的敲除,探究鲜味受体与鱼类食性分化的相关性,同时筛选得到T1R1基因敲除的纯合子斑马鱼,可以作为鱼类味觉受体T1R1与鱼类食性偏好研究的生物模型。本研究中选取Tanscript ID是ENSDART00000104214.4的T1R1基因转录本作为敲除靶位点设计模板,根据CRISPR/Cas9靶位点选择原则设计、分析及优化,最终筛选得到两个靶位点。通过显微射技术将靶位点g RNA与Cas9 m RNA共同注射到1细胞期WT胚胎中,利用嵌套PCR聚丙烯凝胶电泳,筛选嵌合突变体F0代。发现检测F0代样品与WT带型不同,仅1个与WT带型相同,故靶位点处野生型与嵌合突变体基因型不同,发生突变。利用嵌套PCR聚丙烯凝胶电泳结合测序法,对F0代与野生型交配得到的大量F1代检测,发现F1代个体有两类基因型,分别为野生型与突变杂合体。在F1代中发现4种突变类型,其中3种突变类型均发生移码突变,分别为+4 bp、+23 bp及+10 bp,对编码氨基酸进行蛋白功能预测,发现突变体编码蛋白缺失预测功能消失。同样,对F1代相同突变类型的雌鱼与雄鱼交配产生的F2代,检测发现F2代有三类基因型分别为野生型、突变杂合体以及突变纯和体,我们从F2代中成功筛选的T1R1敲除纯合子(T1R1-/-)且突变类型与F1代相同。通过比较野生型和T1R1-/-斑马鱼的摄食行为,发现野生型与T1R1-/-都可以良好的摄食天然动物性饵料丰年虫,野生型斑马鱼基本不摄食天然植物性饵料浮萍,但T1R1-/-可以接受浮萍,摄食的食物类型发生改变。同时对野生型和T1R1-/-斑马鱼植物蛋白源配合饲料摄食研究发现,实验室制备的7种分别以豆粕、菜粕、棉粕、花生粕、玉米蛋白粉、玉米酒糟、大豆浓缩蛋白为蛋白源添加的植物蛋白源配合饲料,T1R1-/-摄食量均高于野生型,说明T1R1-/-斑马鱼对植物性蛋白源饲料接受能力同样强于野生型,T1R1-/-可以广泛摄食天然植物性饵料及植物蛋白源配合饲料,摄食范围变广。在本研究中虽然T1R1敲除后斑马鱼的食性没有完全改变,但其摄食范围变广,可以广泛摄食植物蛋白源饲料,在生产实践上具有创新性意义,也为后续鱼类摄食选择的研究奠定基础。同时筛选得到的T1R1-/-斑马鱼为研究鱼类中T1R1基因功能,以及鱼类的味觉受体提供良好的生物模型。
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