虹鳟免疫诱导型基因Cathelicidin2启动子功能分析

本研究通过实时荧光定量PCR实验对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)Cathelicidin2(Cath2)基因的转录模式进行了分析。结果显示,该基因在鳃、头肾等与机体免疫防御功能密切相关的组织内转录,在细菌和病毒感染后,转录水平均显著升高。对基因上游调控序列进行启动子和转录因子结合位点预测,发现该启动子具有真核生物典型的TATA盒和CAAT盒结构,基因上游直至第一内含子区域内,密集存在多个免疫相关转录因子结合位点,其中,2个核因子κB(Nuclear factor kappa B,NFκB)预测结合位点均位于核心启动子正链区域。在草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肾组织细胞系内,绿色荧光蛋白和萤火虫荧光素酶基因都能够在该启动子驱动下表达,表明其具有启动子活性,且启动子活性在受到免疫诱导后增强,包括细菌脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)模拟的细菌感染和聚肌胞苷酸(Polyinosinic polycytidylic acid,Poly I:C)模拟的病毒感染。双荧光素酶报告基因检测显示,启动子活性在与NFκB转录因子表达时,增强至4.39倍,证明Cath2基因受NFκB通路调控。研究表明,虹鳟Cath2基因能够在多种免疫刺激诱导下表达,其启动子可以应用为免疫诱导型的基因工程元件,驱动外源免疫基因在鱼体内适时表达,抵御外界病原感染,同时,避免非必要条件下的过度表达形成生长负担。国家科技支撑计划项目(2015BAD25B01);;中国水产科学研究院基本科研业务费专项(2015C007)共同资助~

鲑鳟通用型低通量单核苷酸多态性芯片的开发

为开发常见鲑鳟养殖物种通用的遗传分析工具,本研究利用Affymetrix虹鳟（Oncorhynchus mykiss） 57K高通量单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）芯片,对国内代表性鲑鳟养殖群体开展了分型检测,包括山女鳟（Oncorhynchus masou masou）、银鲑（Oncorhynchus kisutch）、美洲红点鲑（Salvelinus fontinalis）、白斑红点鲑（Salvelinus leucomaenis） 4个物种,从57,501个SNP标记中筛选出96个共享多态性标记,应用Fluigidm 96.96动态芯片平台,构建了大麻哈鱼属（Oncorhynchus）和红点鲑属（Salvelinus）通用型低通量SNP芯片。该芯片分型结果准确性较高,与Affymetrix高通量芯片分型一致性达到96.55%。使用该芯片对来自6个家系的48尾银鲑个体及其候选亲本进行检测,应用Cervus 3.0.7软件进行亲权鉴定,结果能够准确重现复杂家系的真实系谱。在用于单亲本亲权鉴定时,第一亲本非排除率（Non-exclusion probability for first parent, NE-1P）为4.120×10–4;用于双亲本亲权鉴定时,双亲非排除率（Non-exclusion probability for parent pair, NE-PP）低至6.219×10–12,表明该芯片在鲑鳟养殖群体系谱鉴定应用中具有较高的准确性。使用该芯片开展4个鲑鳟养殖群体遗传结构分析,样本分群聚类结果与其所属的分类阶元相符,能够准确反映群体遗传组分构成和遗传关系。本研究构建的低通量SNP芯片在常见鲑鳟养殖物种中具有良好的通用性,将其应用于养殖群体遗传分析,能够为鲑鳟制种、育种和引种等科学决策提供基因组信息参考。国家科技支撑计划项目(2015BAD25B01);;中国水产科学研究院基本科研业务费专项(2015C007)共同资助~

国内虹鳟代表性养殖群体的高通量SNP芯片检测及遗传分析

本研究旨在对国内虹鳟(Oncorhynchus mykiss)代表性养殖群体开展全基因组水平的遗传评估。利用57K单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)芯片,检测了来自不同地域的6个虹鳟养殖群体样本共计48尾,包括黑龙江虹鳟、黑龙江金鳟、四川虹鳟、四川金鳟、北京虹鳟和北京金鳟,共获得有效SNP位点50201个,在中国虹鳟中的多态比例达到97.7%,表明该芯片虽然基于美国和挪威虹鳟群体设计,但对中国群体同样具有良好的适用性。各群体最小等位基因频率均值为0.240~0.267,与国外主流养殖群体相近,黑龙江虹鳟、四川虹鳟和北京虹鳟群体内遗传多样性丰富,多态位点比例为83.6%~84.9%,与国外主流养殖群体相近,而黑龙江金鳟、四川金鳟和北京金鳟,多态位点比例相对较低,在60.2%~76.9%范围内。应用6个中国虹鳟群体和2个美国虹鳟群体数据开展系统发育分析、主成分分析和群体遗传结构STRUCTURE分析,结果显示8个群体可分为3个祖源类群,其中3个金鳟群体为遗传联系较紧密的一个类群,黑龙江虹鳟和北京虹鳟为一个类群,而四川虹鳟与2个美国虹鳟群体为一个类群,部分中国养殖群体中有显著离群个体存在,表明群体遗传背景不均一。本研究表明,高密度SNP芯片在我国虹鳟养殖群体遗传分析中具有广泛的应用前景,能够为种质资源评估、本土化良种培育、制种和引种工作提供基因组水平的参考信息。国家科技支撑计划项目(2015BAD25B01);;中国水产科学研究院基本科研业务费专项(2015C007

Cloning and functional analysis of an immune-induced promoter in common carp(Cyprinus carpio)

为发掘适用于基因工程抗病育种的鱼类启动子,通过实时荧光定量PCR实验对鲤Rab GTP酶（Ras-associated binding-GTPases 1a3,Rab1a3）基因的表达模式进行了分析,证实该基因在鳃、头肾等与机体免疫防御功能密切相关的组织内转录水平较高,且免疫激活后转录显著增强,符合基因工程抗病育种所需的外源免疫基因转录模式。从鲤细菌人工染色体文库中,使用Rab1a3基因特异引物筛选获得包含该基因区域的文库克隆,测序获得该基因完整序列,以及上下游调控序列。通过生物信息学手段,预测到长度为1014 bp的鲤Rab1a3基因启动子序列,该启动子不具有典型的TATA盒或CpG岛特征,存在多个免疫相关转录因子结合位点。在草鱼肾组织细胞系内验证该启动子活性,结果显示,绿色荧光蛋白基因和萤火虫荧光素酶基因都能够在该启动子驱动下表达,证实该片段具有启动子活性,且启动子活性在受到免疫诱导后增强,双荧光素酶报告基因检测结果显示,该启动子活性在免疫刺激后增强至免疫刺激前的8.67倍。研究表明,鲤Rab1a3基因启动子有望被开发成为免疫诱导型的基因工程元件,驱动外源免疫基因在鱼体内适时表达,抵御外界病原感染,同时避免非必要条件下的过度表达形成生长负担。The study aimed to explore a teleost promoter applicable to genetic engineering breeding for disease resistance. The expression pattern of Ras-associated binding-GTPases 1a3 (Rab1a3) gene in common carp (Cyprinus carpio) was analyzed by quantitative real time PCR experiments. The transcription level of Rab1a3 gene was high in tissues closely related to immune defense, including gill and head kidney, while the transcription was enhanced after immune stimulation. This transcription pattern well fitted the conceived perfect expression pattern of heterologous immune gene in transgenic fish. Bacterial Artificial Chromosome (BAC) library of common carp was screened by PCR, using Rab1a3 specific primers. A BAC clone containing Rab1a3 gene was found and then sequenced, to obtain the complete genomic sequence of Rab1a3 gene, including its upstream and downstream regulatory sequences. A putative 1014 bp promoter of Rab1a3 gene, with multiple binding sites of immune related transcription factors, was predicted using several bioinformatics tools, while TATA box and CpG islands of typical promoters were absent. The promoter activity was verified in Ctenopharyngodon idella kidney cell lines, indicating that transcription of both green fluorescent protein (GFP) and firefly luciferase genes was able to be initiated by the 1014 bp fragment. After immune stimulation, the promoter activity reached 8.67 times as compared with before, determined by dual luciferase reporter assay. These results suggested that C. carpio Rab1a3 promoter could be a potential transgenic element with immune inducible characteristics, which initiates transcription of heterologous immune gene against exogenous infection in proper expression pattern, avoiding excessive transcription in unnecessary conditions.中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（2015C007）; 国家科技支撑计划（2015BAD25B01