草鱼鲜味受体功能和进化的初步研究

【摘要】鱼类的食性是鱼类对其所生存的环境适应而产生的一种特性,且随本身不同的发育阶段和外界环境条件的变化而改变,这种食性表型的可塑性是鱼类在长期进化过程中对环境和食物条件适应的结果。味觉在鱼类对摄入食物的选择鉴别过程中起了决定性的作用。鲜味作为味觉的基本组成之一,与动物的食性密切相关。动物通过味蕾中的鲜味受体信号通路感知鲜味。那么,鲜味受体信号通路与鱼类食性有着怎样的关系呢?为初步探索鲜味受体信号通路在鱼类食性重塑中的表达调控机制,本研究以草鱼为研究对象,对食性发育重塑前的草鱼饲喂浮游动物,对食性发育重塑后的草鱼分别饲喂浮游动物和浮萍。然后提取三个不同处理组的草鱼食道的RNA,以草鱼基因组为参考采用lllumina高通量测序技术进行转录组测序,筛选鲜味受体信号通路中差异表达基因,分析不同食性对鲜味受体及其信号通路差异基因的影响；并通过电镜观察味蕾数量在草鱼食性发育重塑中的变化。同时,从数据库中获得脊椎动物鲜味受体基因序列和鱼类T1R(Tastereceptortype1)家族编码蛋白核苷酸序列以及氨基酸序列,利用MEGA、PAML进行系统发育构建及正选择分析,研究鲜味受体基因在脊椎动物中的进化史、理解鲜味受体基因与摄食生态的关联性以及T1R基因家族在鱼类中的动态进化。结果表明：1.草鱼口咽腔底味蕾的数量在食性重塑后急剧增加,这种变化与其食性发育重塑是相适应的。鲜味受体信号通路中的T1R1(Tastereceptortype1member1)以及下游信号Gγ3基因在草鱼食性重塑为草食性后与重塑前相比表达量显著下降,T1R3(Tastereceptortype1member3)以及下游信号Gγ3基因在草鱼食性重塑后饲喂浮萍与饲喂浮游动物相比表达量显著下降。这说明鲜味受体基因T1R1、T1R3的表达量的下降与草鱼对鲜味感知力的的改变是一致的,并且鲜味受体信号通路在草鱼食性发育重塑过程中和饲喂不同饵料情况下存在不同的表达模式,揭示出草鱼在食性发育重塑和应答生态环境中食物源环境改变时,可能存在不同的遗传表达调控分子机制。2.脊椎动物鲜味受体基因的假基因现象与其食性之间不存在特定的相关性(草食性、肉食性和杂食性脊椎动物中都存在假基因),因此鲜味受体基因在脊椎动物中的进化是非常复杂的,因此从整体来看,假基因造成味觉功能的丢失与食性的专一性没有特定的关系,可能还有其它一些未知的生理和生态因素的作用。除现生肉鳍鱼类矛尾鱼外,系统发育分析表明T1R基因家族的分化可能发生在鱼类分化之前。T1R基因家族的进化在鱼类和其他脊椎动物中存在很大的差异：鱼类中T1R的多样化主要归因于T1R2(Tastereceptortype1member2)的基因加倍且T1R3在个别谱系中也存在基因加倍,而在其他脊椎动物里,假基因是形成T1R多样化的主要原因。正选择分析表明T1R基因家族分化后在鱼类中主要受到负选择作用,表明T1R1、T1R2和T1R3基因功能的保守性。
【作者】孙健；
【导师】梁旭方；
【作者基本信息】华中农业大学，水产养殖，2014，硕士
【关键词】草鱼；食性重塑；鲜味受体；功能；进化；假基因；

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