近日，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心魚(yú)類(lèi)遺傳育種課題組明坤博士為第一作者，董在杰研究員為通訊作者撰寫(xiě)的論文“Fish pigmentation and coloration: Molecular mechanisms and aquaculture perspectives”在漁業(yè)領(lǐng)域頂尖期刊Reviews in Aquaculture上在線刊出。

 

　　董在杰研究員的課題組先后在國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、江蘇省自然科學(xué)基金和江蘇省人才基金等項(xiàng)目的資助下，開(kāi)展了魚(yú)類(lèi)體色變異和分化基礎(chǔ)研究。自2014年開(kāi)始對(duì)紅羅非魚(yú)的體色變異機(jī)理及其調(diào)控通路進(jìn)行研究，進(jìn)行了三種不同體色紅羅非魚(yú)皮膚轉(zhuǎn)錄組和microRNA文庫(kù)的構(gòu)建與分析，鑒定了紅羅非魚(yú)的黑色素合成和調(diào)控通路，并鑒定出了2個(gè)顯著差異表達(dá)的miR-138-5p 和 miR-722在調(diào)控體色中可能發(fā)揮重要作用。在以上鑒定的黑色素合成調(diào)控通路的基礎(chǔ)上，對(duì)其關(guān)鍵調(diào)控基因slc7a11進(jìn)行了克隆、表達(dá)、定位以及RNA干擾研究，確定其通過(guò)黑色素合成通路在紅羅非魚(yú)體色形成和分化過(guò)程中起著重要作用，同時(shí)，對(duì)α-MSH-Mc1r-Mitf信號(hào)通路調(diào)控紅羅非魚(yú)黑色素合成的機(jī)制進(jìn)行了深入探究。針對(duì)紅羅非魚(yú)越冬期的體色變異，研究了溫度、飼料以及背景色對(duì)紅羅非表觀體色和黑色素合成通路的影響。發(fā)現(xiàn)紅羅非越冬期的體色變異可能是其皮膚黑色素細(xì)胞數(shù)量和體內(nèi)酪氨酸酶活性改變的結(jié)果，并發(fā)現(xiàn)內(nèi)分泌系統(tǒng)在紅羅非的體色變異過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

　　紅羅非魚(yú)黑色素合成通路圖

 

　　此后，課題組在錦鯉和福瑞鯉的體色分化和調(diào)控上也開(kāi)展了相應(yīng)的研究。基于Illumina Hiseq SE50測(cè)序平臺(tái)，對(duì)三色皮膚（黑、紅、白）錦鯉相關(guān)miRNA信息進(jìn)行了挖掘，篩選到如miR-200b，miR-206及miR-196a等通過(guò)靶向黑色素合成、Wnt、MAPK及嘌呤合成通路中的mitf，mc1r，foxd3及sox10等關(guān)鍵調(diào)控基因的miRNA。通過(guò)poly（A）尾建庫(kù)方法對(duì)錦鯉三種顏色皮膚組織進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，挖掘到92條顯著差異表達(dá)的lncRNA和722條顯著差異的mRNA，并對(duì)lncRNA與mRNA間進(jìn)行了順式、反式關(guān)聯(lián)分析。通過(guò)靶基因軟件預(yù)測(cè)、RT-PCR、雙熒光素酶報(bào)告及慢病毒包裝等方法，證實(shí)了在錦鯉中miRNA-206通過(guò)與黑色素合成通路中mc1r基因3‘端非編碼區(qū)域結(jié)合，而存在靶向調(diào)控關(guān)系，也探究了miR-196a通過(guò)靶向性結(jié)合mitfa基因的3'UTR在錦鯉皮膚色素形成過(guò)程中的調(diào)控機(jī)制。基于前期對(duì)錦鯉皮膚組織的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)lncRNA172145與黑色素合成通路中miR-206間存在靶向結(jié)合，進(jìn)一步利用CPC、CPAT、CNIT軟件，qRT-PCR、雙熒光素酶報(bào)告及miRNA antagomir等技術(shù)對(duì)二者在黑色素合成通路中具體的分子作用機(jī)制進(jìn)行了分析。針對(duì)福瑞鯉2號(hào)繁育過(guò)程出現(xiàn)橘紅色分化家系開(kāi)展了基于表型生長(zhǎng)、酶活力、黑色素含量和代謝通路相關(guān)基因表達(dá)的比較分析。

 

　　課題組在魚(yú)類(lèi)體色研究上已經(jīng)發(fā)表了13篇研究論文，其中SCI收錄10篇，中文核心期刊收錄3篇。這次發(fā)表的綜述文章介紹了魚(yú)類(lèi)色素細(xì)胞的不同類(lèi)型和早期神經(jīng)嵴發(fā)育分化研究進(jìn)展，描述了形態(tài)學(xué)和生理學(xué)體色變化的細(xì)胞調(diào)控機(jī)制，闡述了單性控制和分子標(biāo)記輔助技術(shù)在體色育種中的應(yīng)用；同時(shí)，回顧了神經(jīng)嵴遷移、發(fā)育、黑色素細(xì)胞及其它色素細(xì)胞調(diào)控的關(guān)鍵基因，并探討了轉(zhuǎn)基因技術(shù)在提高魚(yú)類(lèi)體色中的應(yīng)用；最后，從基因組編輯和其它組學(xué)技術(shù)在魚(yú)類(lèi)體色方面的研究進(jìn)行了綜述，并提出了現(xiàn)階段魚(yú)類(lèi)體色研究中存在的短板，給出了我們對(duì)未來(lái)魚(yú)類(lèi)色素沉著分化相關(guān)研究和育種的一些建議。根據(jù)科睿唯安2020的報(bào)告，在53本漁業(yè)期刊中，Reviews in Aquaculture排名第一。

 

　　全文網(wǎng)址：https://doi.org/10.1111/raq.12583