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本论文首先运用RACE方法克隆得到了团头鲂(Megalobrama amblycephala)垂体糖蛋白激素α亚基(PGPHα)cDNA全长,并对其序列进行了分析。然后运用SYBR GreenⅠ荧光定量PCR的方法检测了外源性雌二醇(E2),皮质醇(Cortisol)对团头鲂PGPHα亚基基因表达的影响。实验设计:实验分为57%酒精注射对照组,雌二醇(0.5mg/kg体重)注射实验组和皮质醇(0.2mg/kg体重)注射实验组(两种激素均以57%的酒精作为溶剂),同时还设立了空白实验组。实验每两周注射一次,注射2次和4次后的第3天取样。最后,为进一步探讨团头鲂PGPHα亚基基因转录调控的分子机制,本文运用PCR-末端加尾法克隆了团头鲂PGPHα亚基基因5’端侧翼序列,并在进行生物信息学分析的基础上构建了一系列的缺失表达载体。本论文的完成,填补了从基因水平研究团头鲂PGPHα亚基的空白,为基因重组型团头鲂“全鱼”促性腺激素及其类似物的研究奠定了理论基础,同时为健康养殖及环境保护相关法律法规的制定提供科学依据。此外,根据实验结果,本论文还提出了皮质醇导致鱼类繁殖力下降的可能的分子机制。
1.团头鲂PGPHα亚基cDNA的克隆和序列分析
运用RACE法克隆得到了团头鲂PGPHα亚基cDNA全长序列。该cDNA全长859bp,包括45 bp的5’端非翻译区,427bp的3’端非翻译区,357 bp的开放阅读框(ORF)以及30bp的PolyA序列,加尾信号ATTAAA位于807bp处。团头鲂PGPHα亚基ORF区编码了118个氨基酸,包括23个氨基酸残基的信号肽序列及95个氨基酸残基的成熟肽序列。序列分析结果显示:团头鲂PGPHα亚基的氨基酸序列与草鱼(Ctenopharyngodon idella)的同源性最高,为100%;其次为鲤鱼、鲢鱼,同源性均达到98.9%;与庸鲽的同源性最低,但氨基酸序列的相似性也达到58%。由此表明,PGPHα亚基在长期的进化过程中具有很高的保守性。团头鲂PGPHα亚基的核酸与氨基酸序列与鲤科鱼类的相应序列显示出很高的同源性,表明其亲缘关系非常接近,与根据已知鱼类PGPHα亚基氨基酸序列所做的进化分析结果一致,也符合目前公认的分类关系。此外,在PGPHα亚基成熟肽序列中存在10个高度保守的半胱氨酸残基,2个保守的N-糖基化位点以及三个高度保守的脯氨酸残基。
2.外源性雌二醇,皮质醇对团头鲂PGPHα亚基基因表达的影响
运用SYBR GreenⅠ荧光定量PCR方法分析了外源性皮质醇和雌二醇对团头鲂PGPHα亚基基因表达的影响。实验设计为8周,实验组每两周分别注射一次0.2 mg/kg体重的皮质醇以及0.5 mg/kg体重的雌二醇(均用57%酒精溶解),对照组注射同剂量的57%酒精,同时设置了空白实验组。实验期间没有投喂饲料。在本实验条件下,研究结果显示:注射2次与注射4次雌二醇对团头鲂PGPHα亚基基因表达无显著影响。注射2次皮质醇后,PGPHα亚基的表达出现下降的趋势,但与对照组相比无显著差异;注射4次后,PGPHα亚基表达量降低,且与对照组相比差异极显著(P<0.01);另外,对照组与空白实验组相比,PGPHα亚基基因的表达量无显著差异,表明实验操作并未对团头鲂PGPHα亚基基因表达造成显著的影响。
3.团头鲂PGPHα亚基基因5’端侧翼序列克隆及其表达载体的构建
首先运用PCR-末端加尾法克隆了团头鲂PGPHα亚基基因5’端侧翼序列;然后利用生物信息学理论对该序列进行了序列分析;最后在序列分析结果的基础上,构建了荧光素酶质粒表达载体。序列分析结果显示:克隆所得到的团头鲂PGPHα亚基基因5’端侧翼序列长1399bp;其序列中包含潜在的TATA盒、GC盒,以及ERE、TRE、CRE、PGBE等对PGPHα亚基基因转录调控起重要作用的功能转录因子结合位点;启动子区域位于-40~10bp处。利用PCR方法扩增得到了全长-1399~+40bp以及-1080~+40bp、-492~+40bp、-133-+40bp的缺失片段,并将其连接至pGL3-Basic报告基因载体,成功构建了团头鲂PGPHα亚基基因5’端侧翼序列的表达载体,为进一步研究、分析其转录调控机制提供了基础。