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盐碱水域(咸水,碱水与盐碱水)在世界范围内分布广泛,严重威胁了鱼类的生存及水产养殖业的健康发展。鱼类碱度适应机制研究已成为世界性热点,鲟鱼作为一种古老的大型鱼类,个体大,抗逆性强,具有良好的碱度驯化潜力,开展鲟鱼的碱响应机制研究,具有重要的科研价值和经济价值。为探究碱胁迫下杂交鲟“鲟龙1号”(Huso dauricus♀×Acipenser schrenckii♂)的组织学、血液生理及分子响应机制。本研究设置了四个不同Na HCO3浓度梯度(C组:3.16±0.03 mmol/L;T1组:7.61±0.12 mmol/L;T2组:12.10±0.05 mmol/L与T3组:15.64±0.85 mmol/L),以淡水为对照组(C组),对比分析了不同碱度下杂交鲟的鳃组织结构变化与血液生化指标变化,基于转录组测序(RNA-seq),通过GO功能分类、KEGG富集及构建代谢通路互作网络,筛选主效应差异表达基因。采用末端快速扩增技术(rapid-amplification of c DNA ends,RACE)克隆了atp1α1和atp1β1基因,分析其序列信息,利用实时荧光定量PCR技术(Quantitative Real-time PCR)分析其组织表达差异及碱胁迫下鳃的表达规律。主要研究结果如下:一、不同碱度下鳃组织显微结构的结果显示,与对照组相比,T1组与T2组的鳃小片细长,部分鳃小片基部融合、末端发生肿胀,T3组的鳃小片发生肿胀、融合与卷曲,鳃小片宽度与间距显著增大(P<0.05),扁平上皮细胞增生,氯细胞数量增加、略肿大,部分鳃细胞发生脱落、游离。二、不同碱度下血液生化指标的结果显示,血清总蛋白(TP)浓度随着碱度上升呈下降趋势,T2组与T3组的血清总蛋白(TP)浓度均显著低于对照组(P<0.05),血清球蛋白(GLO)在T2组中浓度显著低于对照组(P<0.05);肌酸激酶(CK)在不同碱度下的活力为(T3组>T1组>T2组>C组),T3组与对照组差异显著(P<0.05);主要糖脂代谢产物的浓度随碱度上升呈下降趋势,其中T3组的高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)与三酰甘油(TG)的浓度显著低于对照组(P<0.05),不同碱度下的低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)浓度为(T1组>C组>T3组>T2组),其中T1组和T2组均与对照组差异显著(P<0.05);随着碱度上升,尿素(BUN)浓度呈下降趋势,尿酸(UA)与血清肌酐(CREA)浓度呈上升趋势,T3组与对照组均差异显著(P<0.05);Na+、K+、Ga2+与HCO3-浓度在不同碱度下显著不差异(P>0.05),Cl-浓度随碱度上升而上升,T3组与对照组差异显著(P<0.05)。三、转录组测序结果显示,共获得80 422条Unigene,分类到GO数据库的差异表达基因为371个,包括87个上调基因与284个下调基因,富集到KEGG的代谢通路主要为近曲小管碳酸氢盐重吸收(Proximal tubule bicarbonate reclamation)、矿物吸收(Mineral absorption)和胃酸分泌(Gastric acid secretion)等,其中近曲小管碳酸氢盐重吸收为主效应通路,该通路的atp1a1、atp1b1、Nhe3与Gdha基因均显著表达下调(P<0.05)。四、atp1α1与atp1β1基因克隆的结果显示,atp1α1的c DNA全长为3407 bp,编码1027个氨基酸,atp1β1的c DNA全长为2170 bp,编码304个氨基酸;NKAα1与NKAβ1有多个跨膜区,无信号肽,蛋白二级结构以α-螺旋与无规则卷曲为主,潜在磷酸化位点包括苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)与丝氨酸(Ser);NKAα1与NKAβ1具有高度保守区域,与小体鲟(Acipenser ruthenus)同源性最高,亲缘关系最近,此外,NKAβ1与软骨鱼类(Chondrichthyes)聚为一个大支;atp1α1和atp1β1基因具有组织表达特异性,其中atp1α1在鳃、肾与肠中高表达,atp1β1在心、肝与肠中高表达;碱胁迫下的atp1α1和atp1β1基因呈现不同的表达规律,T1组的atp1α1基因显著表达上调(P<0.05),但在T2组与T3组中表达下调,atp1β1基因随碱度上升表达下调。综上表明,“鲟龙1号”在碱胁迫下出现了明显的鳃组织损伤,血清代谢水平异常,矿物质重吸收、钾/钠离子转运及排氨等功能下降,atp1α1和atp1β1基因共同编码NKA,碱胁迫下NKA中的α亚基在碱胁迫下优先被激活,当碱度超过12.10mmol/L时,NKA功能受阻,表达水平低于正常。