1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
黄鳝(monopterus albus),俗称鳝鱼,广泛存在于亚洲地区,属于硬骨鱼纲、合鳃目、合鳃科、黄鳝属,为温热带淡水底栖生活鱼类,在我国仅产1种[1],又因其肉质细嫩、营养丰富、具有较高的食用和药用价值,是中老年人滋补的佳品[2],因此近几年我国黄鳝养殖在水产项目中不断崛起壮大,尤其在长江中下游地区发展迅速,成为我国主要名优淡水水产品之一。
由于农药、化肥的使用,黄鳝栖息的自然环境受到严重污染,黄鳝资源受到很大的破坏,加上黄鳝价格的高涨又导致滥捕加剧,野生黄鳝资源濒临枯竭,为了满足市场的需求,黄鳝的人工养殖和繁殖在所必行[3]。而在黄鳝生产当中,性逆转一直是其中难以突破点。由于其性逆转的特点,导致黄鳝在变雄前生长速度较慢,规格较小,且其生长的很大一部分用于卵巢发育,故其上市时间较长。而雄性生长速度明显快于雌性,但又不得不经过雌性生长阶段,导致黄鳝的养殖周期较长,成本较一般鱼大。如果能够控制黄鳝性逆转的时机,缩短甚至跳过雌性生长阶段,将对黄鳝产业产生革命性影响,极大提高黄鳝满足市场需求。故本研究从生态因子入手,借助近几年兴起的dna甲基化技术,拟从分子角度研究黄鳝性逆转的机制,从而实现对黄鳝性逆转的调控。
由于黄鳝性逆转的基本机理并未完全清楚,本研究将通过调控生态因子分析黄鳝4个性别相关基因vasa基因、sox基因和dmrt基因在黄鳝不同组织中dna甲基化的差异,寻找和性腺直接相关的特异甲基化位点,设计新的引物,通过简单的方法分辨这些位点的甲基化状态,发展出一套快速检测这些性别相关位点甲基化变化的技术。研究这些基因甲基化模式改变的条件和时间可以更直观了解黄鳝性转的机理,为深入研究黄鳝性别调控提供有效的基础。另外,黄鳝性逆转的研究不仅可以丰富性别分化的内容,也可以为进一步研究性别分化和生物进化提供重要的理论支持,具有重要的理论意义;黄鳝性逆转研究所取得的成果,必将给黄鳝的人工繁殖和养殖带来新的突破,具有重大的应用价值。
2. 研究的基本内容和问题
(一)研究目标
通过调控生态因子分析黄鳝4个性别相关基因vasa基因、sox基因和dmrt基因在黄鳝不同组织中dna甲基化的差异,寻找和性腺直接相关的特异甲基化位点,设计新的引物,通过简单的方法分辨这些位点的甲基化状态,发展出一套快速检测这些性别相关位点甲基化变化的技术。研究这些基因甲基化模式改变的条件和时间可以更直观了解黄鳝性转的机理,为深入研究黄鳝性别调控提供有效的基础。另外,黄鳝性逆转的研究不仅可以丰富性别分化的内容,也可以为进一步研究性别分化和生物进化提供重要的理论支持,具有重要的理论意义;黄鳝性逆转研究所取得的成果,必将给黄鳝的人工繁殖和养殖带来新的突破,具有重大的应用价值。
(二)研究内容
3. 研究的方法与方案
(一)研究方法
(1)养殖
①按试验设置条件调节黄鳝养殖桶,每一处理两个平行,并作空白对照。
②投苗,训食,日常管理及养殖记录
(2)试验
①设计引物,寻找位点
设计引物扩增出黄鳝vasa基因、SOX基因和DMRT基因,在NCBI中找到相应基因的序列,设计多对引物进行扩增,找到最合适的一对。
②酶切、扩增
选用HpaII和HhaI等内切酶作为研究基因组甲基化的限制性内切酶,处理性腺及其他不同组织(精巢、卵巢、肌肉、血液、肝脏、肾脏)的DNA,然后用设计好的引物扩增选择的基因片段。
③比较这些基因在精巢、卵巢以及其他组织甲基化位点的状态。
(二)技术路线
(三)
可行性分析
4. 研究创新点
通过对黄鳝性逆转与形态学、生态学、生理学和分子生物学等多角度的研究,现在人们对黄鳝性逆转有了一定的认识。影响黄鳝性逆转的因素是多方面的,其发生机制也是比较复杂的,而对黄鳝性逆转控制的方法虽很多,但这些方法仍处于摸索和试验阶段,很多还不能大规模地应用于生产实际,在理论上也还有很多机理仍未弄清楚。近些年来,表观遗传学领域发展迅速, 相关研究方兴未艾。其中一个非常重要的部分就是DNA甲基化修饰。利用DNA甲基化修饰调控黄鳝的性控基因,从而影响黄鳝繁殖和生长,为人工养殖的育苗工作带来新的突破。
5. 研究计划与进展
2014年8月10月:根据设置好的生态因子梯度调控黄鳝养殖环境,开始养殖试验。
2014年11月2015年2月:提取黄鳝精巢、卵巢、肌肉、血液和肾脏的基因组dna,在ncbi查找相关基因的序列,设计引物,扩增出相关序列,克隆测序,分析可能存在的甲基化位点,根据结果重新设计专用引物扩增部分重要序列。后用甲基化敏感的酶处理基因组dna,并扩增出特定序列。克隆测序、比较、寻找精巢、卵巢及其他组织特异的甲基化位点。
2015年3月-2015年5月:进行试验结果的处理分析,撰写毕业论文。
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