孟加拉鲥种群结构与遗传多样性分析及美洲鲥对温度胁迫的应激生理响应

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孟加拉鲥(Tenualosa ilisha),隶属于鲱形目,鲱科,鲥属,主要分布在印度西太平洋区域的波斯湾。由于具有与中国鲥亲缘关系相近,考虑到市场需求和对本土水生生物的生态影响,相比美洲鲥,孟加拉鲥似乎更适合在中国进行繁育和养殖。因此本研究首先基于线粒体分子标记,分析了不同孟加拉鲥种群的遗传多样性以遗传分化关系,旨在评估引进孟加拉鲥的理论可行性和选择合适的孟加拉鲥种群进行引入。美洲鲥(Alosa sapidissima),隶属于鲱形目,鲱科,西鲱属,目前美洲鲥鱼已经作为中国鲥(Tenualosareevesii)的替代品,成为了中国水产品市场上最受欢迎的名贵品种之一。美洲鲥养殖过程包含越冬养殖,而美洲鲥是温水性鱼类,其适宜温度为20-26℃,由于12月下旬水温下降严重,温度过低就会造成大批量脱鳞死亡现象。因此,我国美洲鲥的养殖区域主要集中在一部分南方省市,北方地区未见报道。所以,孟加拉鲥引入我国后可能会出现同样的问题。由于条件有限,获得不了活的孟加拉鲥,所以本研究以亲缘关系和生物学特性相近的美洲鲥为替代种,探究了美洲鲥的耐受温度以及低温条件下的抗氧化状态和应激相关基因表达水平,为孟加拉鲥引入后的养殖情况提供参考。1.基于线粒体控制区序列评估两个孟加拉鲥种群间遗传结构本研究通过线粒体D-loop区序列分析了两个孟加拉鲥种群的遗传多样性和种群结构,然后以美洲鲥为外群对两个孟加拉鲥种群进行了系统进化分析。结果显示,在两个群体中出现了 18种单倍型,其中4种为共享单倍型。缅甸群体为高Hd高π型,孟加拉群体为高Hd低π型。两种群遗传分化系数Fst为0.627,基因流Nm值为0.297:通过AMOVA方差分析显示两个群体的变异主要来自于群体间;系统发育树和单倍型网络表明,两个群体之间具有较近的亲缘关系。以上结果表明,两个孟加拉鲥种群间存在明显的遗传分化,其中缅甸群体具有较高的遗传多样性和较稳定的遗传结构。2.美洲鲥温度耐受与低温胁迫对抗氧化状态的影响本研究以自然水温为起始温度(19.0±0.5℃),每3h升高或降低2℃,直至个体全部死亡。结果显示,低温试验中,“开始死亡温度”为7℃,而“死亡高峰温度”和“全部死亡温度”则在4-5℃之间;高温试验中则分别为27℃、31℃和33℃。当温度到达其开始死亡温度前2℃左右时,美洲鲥会出现游动迟缓、应激性减弱以及体色的加深,鱼体在死亡之前会出现狂游、侧翻、脱磷等现象。总体来说,引入中国的美洲鲥的温度耐受范围已经发生了适应性改变。本研究还分析了低温胁迫下美洲鲥肝脏抗氧化状态和鳃离子酶活性情况。结果显示,低温使鳃Na+/K+-ATP活性、肝脏SOD活性和总抗氧化能力(T-AOC)降低,肝脏GSH-PX活性表现为先升高(处理0h时)、后降低(处理24h、48h)的变化趋势,CAT活性和MDA含量并未出现显著变化。综上,低温胁迫降低了美洲鲥的抗氧化能力,进而导致内环境稳态失去原有平衡。抗氧化酶SOD和GSH-PX是美洲鲥抵抗低温损伤的关键分子,Na+/K+-ATP也发挥着重要作用。3.美洲鲥热休克蛋白hsp90与冷休克蛋白ybx1基因克隆及序列分析本研究通过同源克隆和cDNA末端快速扩增法(RACE),克隆了美洲鲥hsp90和ybx1基因的cDNA序列。结果显示,美洲鲥hsp90基因序列全长2836bp,其中5’端非编码区92bp,3’端非编码区563bp,开放阅读框2181bp,预测编码726个氨基酸;ybx1基因全长1425bp,5’端非编码区70bp,3’端非编码区416bp,开放阅读框939bp,预计编码312个氨基酸。HSP90氨基酸序列具有5个保守区,34-188 位处具有 HATPase(histidine kinase-like ATPase)结构域;YBX1 氨基酸序列具有冷休克CSD(Cold shock domain)结构域,并在该结构域中含有RNP-1和RNP-2两个RNA结合基序。同源性和系统进化分析表明,美洲鲥HSP90氨基酸序列与大西洋鲱等鲱科鱼类相近(92.77%);而YBX1氨基酸序列则与脂鲤科和鲤科鱼类关系较近。4.低温对美洲鲥应激相关基因表达的影响本研究通过RT-qPCR的方法检测低温胁迫过程中美洲鲥肌肉组织hsp70、hsp90和ybx1基因的表达变化。结果表明,低温使肌肉hsp70mRNA表达量升高,hsp90mRNA表达量具有先升高(处理0h时)、后恢复初始水平的趋势,而ybx1 mRNA表达量发生下降(处理48h)。以上结果表明,在胁迫初期低温诱导HSP90蛋白大量合成发挥细胞防御功能,而HSP70蛋白则贯穿整个胁迫过程中。
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