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草鱼是我国重要的淡水养殖鱼类之一,但良种匮乏、病害频发,对鱼类养殖造成巨大的经济损失。其中草鱼出血病是一种流行地区广泛、发病率高、死亡率高(高达85%)的病毒性鱼病,严重的威胁着草鱼养殖业甚至是水产养殖业的健康发展。本研究对筛选出的草鱼出血病受体候选基因jama进行功能研究,以期为草鱼的抗病分子育种奠定基础。 草鱼呼肠孤病毒(Grass Carp revirus,GCRV)是草鱼出血病的病原。稀有鮈鲫对呼肠孤病毒敏感,繁育周期较草鱼短,是草鱼出血病研究的良好模型。GCRV核衣壳以及中间层有5种蛋白组分,为VP1~VP5;病毒外衣壳蛋白组分为VP6和VP7。有研究报道显示,VP5和VP7与病毒和宿主细胞之间的相互作用有关,特别是在病毒感染受体以及致病的过程中起着不可替代的作用。我们分析发现VP5蛋白和VP7蛋白很可能是GCRV免疫应答的重要功能区域。因此,我们体外分别合成和表达了GCRV的VP5、VP7序列以及草鱼JAM-A胞外区、稀有鮈鲫JAM-A胞外区序列,通过免疫共沉淀方法探索GCRV与JAM-A的结合,细胞中的实验结果显示VP5、VP7能与稀有鮈鲫JAM-A胞外区结合,从分子水平证明了稀有鮈鲫JAM-A能与GCRV发生相互作用。 JAM-A可能是GCRV的受体,那么,通过敲除GCRV的受体基因jama的方式能获得抗草鱼出血病的材料。转录激活因子样效应物核酸酶技术(Transcription activator-like effector nucleases,TALEN)是一种新兴的基于人工核酸酶的基因敲除技术,是目前为止最有发展前景的基因组编辑技术之一,并且在斑马鱼、青鳉等鱼类中都成功实现了特异基因的基因敲除。本实验主要通过TALEN技术,以jama基因为目的基因,分别在斑马鱼、稀有鮈鲫和草鱼中进行了jama基因敲除研究。首先,我们克隆与鉴定了稀有鮈鲫jama基因和草鱼jama基因序列,通过比对它们与斑马鱼j ama基因,在三种鱼类的jama基因功能保守区内设计TALEN位点。斑马鱼jama基因的敲除实验显示,JAMA-TALEN位点P0代的体细胞敲除效率是100%(41/41),F1代的突变检测显示JAMA-TALEN介导的突变100%的遗传给下一代(8/8)。在F1代自交群体中筛选获得了jama基因敲除的纯合子并具备生殖能力,提示了jama基因的敲除不影响其生存与繁殖,可以作为潜在的基因敲除育种的基因。接着,我们在稀有鮈鲫和草鱼中进行了jama基因敲除研究,拟通过对jama基因敲除的稀有鮈鲫进行GCRV攻毒,从整体水平检验JAMA是GCRV的受体。稀有鮈鲫jama基因的敲除实验显示,600pg/枚的注射时,JAMA-TALEN位点P0代的体细胞敲除效率是100%,值得一提的是,随机检测8条P0代稀有鮈鲫,37.5%的个体能将TALENs敲除遗传给下一代(3/8)。对3个遗传TALENj ama基因敲除的P0代测交产生的F1代,进行GCRV攻毒,存活率为60%(60/100),20%(40/200)和37.5%(18/48),经测序分析存活个体均为携带突变的个体,结果显示jama基因敲除后的杂合子其抗GCRV的能力显著提升,揭示了在稀有鮈鲫中JAM-A是GCRV的受体。我们在草鱼中进行了jama基因敲除研究,P0代的体细胞敲除效率是43%,已获得了jama基因敲除P0代草鱼群体。 综上所述,本论文从分子和整体水平,验证了jama基因对草鱼呼肠孤病毒的入侵起着至关重要的作用,JAM-A可能是草鱼呼肠孤病毒的受体,为草鱼抗GCRV感染的分子育种提供了候选因子。同时,本研究获得了稀有鮈鲫jama基因敲除的抗GCRV感染的特殊材料和草鱼jama基因敲除的特殊材料,为进一步研究草鱼出血病和培育抗出血病的品系提供了技术积累、良好模型和理论依据。