中华鳖IGF系统基因促生长功能标记及其作用机制研究

Chinese soft-shelled turtle, Trionysx sinesis, has been regard as one of the major fresh-water cultured species in China, and it currently produced more than 230 000 tons annually and its output value over 200 billion yuan. However, with rapidly increasing of production of the turtle, degeneration of genetic characterization, poor growth performance and immunity are serious problems which have been restricting the development and benefit of the turtle auqafarm industry. Insulin-like growth factors (IGFs) is a functional protein that has an important effect on insulin-like metabolism and mitosis. Furthermore, it is the major decision factors of embryo and animal. IGFs system, including IGF-Ⅰ, IGF-Ⅱ, IGF-ⅠR, IGF-ⅡR and IGFBPs. It has been conducted that polymorphism in IGFs system gene tightly correlated with animal growth, however, no report in the turtle. The aim of present study was to (a) clone IGFs system gene, (b) unravel the mechanism of IGFs system and (c) screen the SNP marker correlate with growth. The research could achieve the supports for establishing molecular marker assisted selection and improving growth performance of cultivate breeding for Chinese soft-shelled turtle.

中华鳖是我国重要的名特水产养殖动物，年产量达23万吨，年产值超过200亿元，但经过多年人工繁养殖，养殖群体普遍存在着种质退化、生长缓慢、抗病力下降等问题，严重制约了我国养鳖业的健康发展和养殖效益。胰岛素样生长因子(Insulin-like growth factors,IGFs)是一类具有胰岛素样代谢和促有丝分裂功能的蛋白质，是胚胎和动物出生后生长的主要决定因素。IGF系统有两个配体(IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ)、两个IGF受体(IGF-ⅠR、IGF-ⅡR)以及IGF结合蛋白 (IGFBPs)。研究表明，IGF系统基因的多态性与动物生长差异存在显著的相关性，但在中华鳖的研究还属空白。本项目拟克隆IGF系统基因，研究其多态性与生长的关系及其作用机制，筛选有利于生长的SNP标记及单倍型，为开展中华鳖分子标记辅助育种，提高养殖群体生产性能提供科学理论依据和技术支撑。

本项目以中华鳖神经内分泌生长轴上的IGF系统中IGF-I、IGF-I R、IGF-II、IGF-II R和IGFBPs基因作为研究对象，探索IGF系统对中华鳖生长的作用与机理。完成主要研究内容与成果如下：.差异生长中华鳖体重与生长相关指标的关联分析：对同等条件下的快生长和慢生长群体进行相关通径分析，表明各形态性状与体重的相关系数均达到显著水平（P>0.05），对体重的直接影响最大的均为背甲长；建立了两个群体形态性状对体重的最优线性回归方程：快生长群体：Y=-86.900+1.326X1+1.212X3+2.171X4；慢生长群体：Y=-31.962+0.369X1+0.444X2+0.830X3。.差异生长中华鳖转录组分析：利用RNA-seq技术检测雌、雄中华鳖获得2 445个差异表达基因，转录组测序获得698 102 个SNP位点；选取大小差异明显的个体肝脏组织测序，表明500g和50个阶段的样本分别发现1093个和303个基因差异表达；功能富集发现较大个体中显著上调的基因多数与新陈代谢和氧化还原等功能有关，这可能是同等养殖条件下出现个体间显著生长差异的原因。.中华鳖IGFs 系统基因的克隆与表达分析：通过RACE技术获得中华鳖GHR和GHITM基因cDNA全长序列，实时荧光定量检测表明GHR和GHITM基因在中华鳖肝脏和肌肉组织中的表达较高，且300日龄阶段表达高于100日龄阶段，雄性个体高于雌性个体；通过RT-PCR的方法克隆了11个基因的DNA序列，在快生长个体和慢生长个体间IGFs系统基因存在差异表达，共检测到9个IGFs 系统基因的表达，包括 IGF1, IGF2, IGF1R, IGF2R, IGFBP1, IGFBP3, IGFBP4, IGFBP6 和 IGFBP7，其中在快生长中华鳖中检测到IGF1, IGFBP4, 和IGFBP7的表达量均高于慢生长中华鳖。此外，通过对IGFs 系统基因在中华鳖各组织的表达量检测发现除了IGFBP1具有针对性表达外，其他基因在各组织均普遍表达，说明IGFs 系统基因在中华鳖生长发育过程中拥有重要的作用。.其它相关研究：项目同时开展了中华鳖四个养殖群体遗传多样性分析、中华鳖肌肉和肝脏生物钟相关基因及高脂对其表达的影响研究（13个生物钟核心基因和9个重要功能基因）、中华鳖生态养殖模式比较以及角鳖生长相关基因研究等。