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组蛋白修饰在斜带石斑鱼性腺发育中作用的探究

【摘要】:斜带石斑鱼生长快、适应性强、肉质鲜美、营养丰富,是东南亚及我国名贵的海产鱼类之一,也是热带亚热带地区的重要海水养殖品种,适宜在我国南方广东、海南等地养殖。由于斜带石斑鱼幼鱼期性腺发育缓慢,同时又是雌雄同体雌性先熟的鱼类,导致亲鱼尤其是雄性亲鱼获取困难,严重影响该鱼种的养殖生产,这对斜带石斑鱼的生殖学研究提出了迫切需求。之前的斜带石斑鱼的生殖学研究主要是关于在内分泌调控和性别决定基因,而近年来组蛋白修饰等表观遗传对生理活动的调控备受关注。所谓组蛋白修饰,是通过对蛋白进行化学修饰,改变局部染色体状态,从而影响染色体上该区域的基因转录并最终影响生物的遗传性状。本论文从组蛋白修饰酶和基因组水平组蛋白修饰位点两个角度展开了研究,证明了组蛋白修饰在斜带石斑鱼的幼鱼期性腺发育和性逆转过程中发挥了重要的调控作用。本论文具体的研究内容分成以下三个部分。(1)斜带石斑鱼性腺中的组蛋白修饰酶的分子遗传学研究。本部分研究首先利用斜带石斑鱼基因组测序结果、斜带石斑鱼性腺转录组测序结果和智人等物种中已知的组蛋白修饰酶序列信息鉴定出了斜带石斑鱼性腺中的组蛋白修饰酶,并推测了组蛋白修饰酶与斜带石斑鱼性腺发育的相关性。接下来通过氨基酸序列的系统进化树分析、定量PCR、原位杂交等实验方法,对斜带石斑鱼中Jmj家族的组蛋白修饰酶进行了进一步的分子遗传学分析。通过以上分析,本部分研究发现EZH1等组蛋白修饰酶可能在斜带石斑鱼幼鱼期性腺发育中发挥作用,而Jmjd3b(又名Kdm6bb)等组蛋白修饰酶可能在斜带石斑鱼性逆转过程中发挥作用,这为下文进一步研究组蛋白修饰在斜带石斑鱼性腺发育中的作用提供了基础。(2)通过组蛋白修饰酶EZH1抑制剂——UNC1999的投喂实验研究组蛋白修饰酶EZH1在斜带石斑鱼幼鱼期性腺发育中的作用。本部分研究以孵化后70天的斜带石斑鱼幼鱼为投喂实验对象,进行了时长为6个月的投喂实验。通过western blot实验,证明了UNC1999投喂有效抑制了斜带石斑鱼幼鱼性腺中组蛋白修饰酶EZH1的活性,降低了h3k27me3组蛋白修饰水平;通过性腺组织石蜡切片苏木精-伊红染色实验,发现了UNC1999投喂导致性腺组织卵原细胞数量增加以及卵母细胞数量增加和体积增大;通过定量PCR,发现了UNC1999投喂导致foxl2等卵巢发育相关基因表达上调。综上所述,本部分研究证明了组蛋白修饰酶EZH1在斜带石斑鱼幼鱼期性腺向性成熟卵巢的发育过程中起到了发育抑制的作用。(3)通过ChIP-seq(染色质免疫共沉淀后测序,Chromatin-immunoprecipitation-seq)在基因组尺度上探究性逆转过程中组蛋白修饰的作用。本部分研究利用抗组蛋白修饰的特异性抗体,以斜带石斑鱼卵巢、兼性性腺以及精巢组织为组织样品来源,进行了染色质免疫共沉淀实验,获得了代表组蛋白修饰位点的染色体DNA片段。接着以这些染色体DNA片段为材料进行了高通量测序分析,通过测序结果基因组定位、富集区域检测、数据文件可视化分析等测序分析手段,证明了多种组蛋白修饰在斜带石斑鱼性逆转过程中发挥调控作用,尤其是h3k27ac修饰水平的提高激活了amh、dmrt1等雄性相关基因的转录活性,引起这些基因表达量上升,在斜带石斑鱼性逆转中起到积极的调控作用。

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