瓯江彩鲤体色相关基因MC1R的克隆、表达和TYR的选择压力分析

摘要

体色是鱼类一种较独特的表型性状,有重要的生物多样性价值和遗传学理论研究价值。鱼类体色变异研究一直是脊椎动物遗传学、进化生物学和系统发育研究的重要内容。瓯江彩鲤(Cyprinus carpio var. color)体色类型丰富,有“全红”、“大花”、“麻花”、“粉玉”和“粉花”等多种体色,是鱼类体色遗传研究的良好材料和模型。本论文在实验室前期研究工作的基础上,对黑色素合成通路中的二个关键基因-黑素皮质素1受体(MC1R)和酪氨酸酶基因(TYR)进行了克隆、体色间表达差异分析和选择压力分析。具体内容如下:
　　1.瓯江彩鲤体色相关基因(MC1R)的克隆和表达分析。
　　黑素皮质素1受体(melanocortin1 receptor, MC1R)是动物黑色素合成通路中的关键基因之一,对动物的体色和毛色有重要影响。本文克隆了瓯江彩鲤的MC1R基因,并进行了“全红”、“大花”、“粉玉”、“粉花”四种体色间的表达差异分析。研究发现,瓯江彩鲤的MC1R基因的全长cDNA序列为1914bp,包括637bp3'-UTR(非转录区)、311bp5'-UTR及966bp ORF(开放阅读框)。该基因由一个外显子编码(321个氨基酸),有7个跨膜结构域。瓯江彩鲤与鲫的编码区核苷酸同源性达98％,与斑马鱼达93%;不同体色间的编码区只存在一个核苷酸无义突变(C/G),因而氨基酸序列完全相同。qRT-PCR表明,MC1R基因在眼睛的表达量显著高于皮肤、肌肉、鳃、肾脏、鳔、心、肝等组织(P<0.05);但在四种体色间不存在显著的表达差异(P>0.05)。本研究结果表明:瓯江彩鲤体色类型中的黑色斑块不是由MC1R基因直接决定,还有待其它体色相关基因或调控因子的研究。
　　2.瓯江彩鲤体色相关基因(TYR)的选择压力分析
　　酪氨酸酶(Tyrosinase,TYR)是黑色素合成中的关键酶或限速酶。本部分在实验室前期已对瓯江彩鲤酪氨酸酶基因克隆的基础上,选取该基因转录子1(TYR-1)的第一外显子部分序列,进行“全红”、“大花”、“麻花”、“粉玉”和“粉花”五种体色间的DNA序列差异和选择压力分析。结果发现:在分析的468bp序列长度中,共发现44个核苷酸变异位点,归结为9个氨基酸变异位点,五种体色类型在该基因存在显著的遗传分化(FST=0.0198-0.3717,P<0.01);选择压力分析(Z-检验)显示,五种体色在分析序列中的dN/dS值为0.070-0.103,均小于1;应用Codeml模型(M2a和M8)的选择位点检测发现:“麻花”的1个氨基酸位点,“全红”、“粉玉”和“粉花”的2个氨基酸位点,“大花”的4个氨基酸位点存在显著的选择压力,其它位点均为净化选择。此部分结果表明:人工或自然选择压力对瓯江彩鲤酪氨酸酶基因的作用十分有限,体色性状能表现为较为稳定的遗传。

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引言

第一章 瓯江彩鲤体色相关基因MC1R的克隆与表达分析

1. 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 实验方法

1.3 数据处理

2. 实验结果

2.1 克隆得MC1R cDNA序列分析

2.2 同源比较与系统进化分析

2.3 表达差异分析

3 讨论

第二章 瓯江彩鲤体色相关基因（TYR）的选择压力分析

1. 材料与方法

1.1 样本采集

1.2 DNA 提取

1.3 设计引物

1.4 PCR扩增

1.5 数据处理

2. 结果

2.1. 序列分析

2.2 序列遗传变异

2.3 选择压力检测

3.讨论

小结

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参考文献

致谢