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杂交黄颡鱼中三种IGFs的全基因组特征及其与生长性状的关联

期刊:aquaculture reportsDOI:10.1016/j.aqrep.2022.101315

这篇文档属于类型a,即报告了一项单一原创研究的学术论文。以下是针对该研究的学术报告:


作者与机构
该研究由Mingxu Chu、Yongyi Jia、Zhaowen Wu、Hengqing Huan、Xinping Guo、Shaowu Yin和Kai Zhang共同完成。主要作者来自南京师范大学海洋科学与工程学院、江苏省水生动物繁育与绿色高效养殖技术工程研究中心,以及浙江省淡水水产研究所。该研究于2022年9月5日发表在《Aquaculture Reports》期刊上。

学术背景
该研究属于水产养殖与分子生物学领域,重点探讨了杂交黄颡鱼(Pseudobagrus fulvidraco ♀ × Pseudobagrus vachellii ♂)中胰岛素样生长因子(Insulin-like Growth Factors, IGFs)的基因组特征及其与生长性状的关联。黄颡鱼是中国重要的淡水经济鱼类,但随着集约化养殖的发展,其生长和抗病能力逐渐下降。为此,研究团队开发了杂交黄颡鱼“黄优1号”,该品种在生长速度和摄食率上具有显著优势。为了进一步提高“黄优1号”的生产效率,研究团队决定深入研究与生长性状相关的基因,特别是IGFs基因。IGFs在胚胎发育和生长过程中起关键作用,但其在杂交黄颡鱼中的具体功能尚未完全阐明。因此,该研究旨在克隆和表征杂交黄颡鱼中的IGF1、IGF2和IGF3基因,并探讨IGF2基因的单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs)与生长性状的关联。

研究流程
研究流程分为以下几个步骤:
1. 实验鱼的选择与伦理声明
研究使用了健康的两岁杂交黄颡鱼(平均体重93.73 ± 15.82克)作为实验对象,所有实验均符合南京师范大学动物实验伦理委员会的规定。
2. cDNA克隆与生物信息学分析
通过本地BLAST搜索,从杂交黄颡鱼的转录组中鉴定出IGF1、IGF2和IGF3基因。使用SMART和GSDS 2.0软件预测了这些基因的保守结构域和外显子/内含子边界。通过ClustalW和DNAMAN软件进行多序列比对,并利用MrBayes 3.2.6构建了系统发育树。
3. 杂交黄颡鱼IGFs的表达模式分析
通过定量实时PCR(qRT-PCR)检测了IGF1、IGF2和IGF3在9种组织中的表达水平,并在16个胚胎发育阶段中分析了它们的表达变化。
4. IGF2基因SNP位点的筛选
通过Sanger测序对264条杂交黄颡鱼的IGF2基因进行SNP筛选,并对筛选出的SNP位点进行基因分型。
5. 统计分析与关联分析
使用SPSS 25.0进行单因素方差分析,并通过Pearson卡方检验评估SNP与生长性状的关联。

主要结果
1. IGF基因的鉴定与特征
研究发现,杂交黄颡鱼的IGF1、IGF2和IGF3基因在系统发育上高度保守,且其功能在进化过程中得到了保留。
2. IGF基因的表达模式
在所有测试组织中,IGF1、IGF2和IGF3基因均广泛表达,其中在肝脏中的表达量最高。在胚胎发育过程中,IGF1在早期胚胎发育阶段高表达,而IGF2和IGF3在胚胎发育后期显著上调。
3. IGF2基因SNP与生长性状的关联
研究筛选出两个SNP位点,其中SNP 97 T > C与9个生长性状(体长、全长、头长、体高、尾柄高、尾柄长、体宽、体重和肥满度)显著相关。这一关联在另一个包含183条杂交黄颡鱼的群体中得到了验证。

结论
该研究首次系统性地鉴定了杂交黄颡鱼中的IGF基因,并揭示了它们在生长和胚胎发育中的重要作用。特别是,研究发现IGF2基因的SNP 97 T > C与多个生长性状显著相关,表明该SNP可作为“黄优1号”早期生长性状选择的潜在分子标记。这一发现为杂交黄颡鱼的分子育种提供了重要依据。

研究亮点
1. 重要发现
首次揭示了IGF2基因的SNP 97 T > C与杂交黄颡鱼生长性状的显著关联。
2. 方法创新
结合了cDNA克隆、生物信息学分析、qRT-PCR和SNP筛选等多种技术手段,系统地研究了IGF基因的功能。
3. 研究对象特殊性
以杂交黄颡鱼“黄优1号”为研究对象,为这一重要经济鱼类的分子育种提供了新的思路。

其他有价值的内容
研究还探讨了IGF3基因在杂交黄颡鱼中的表达模式,发现其与IGF2具有相似的表达特征,表明IGF3可能在杂交黄颡鱼的生长中发挥类似作用。这一发现为进一步研究IGF3的功能提供了新的方向。


这篇研究不仅具有重要的科学价值,还为水产养殖业的分子育种提供了实际应用价值。

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