特异型Kdm6a在尼罗罗非鱼GSD和TSD中的作用及其机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31902349
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1903.水产生物繁殖与发育
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Nile tilapia males grow faster than females. Temperature-dependent sex determination (TSD) is one type of fish sex determination. Investigating the molecular mechanism of Nile tilapia TSD will be meaningful for enriching fish theory of sex differentiation and all-male Nile tilapia development. Previous transcriptome analysis in our lab revealed that Nile tilapia specific Kdm6a, a demethylase of H3K27me3, could respond to high temperature treatment quickly. Further studies indicated that there was a significant difference in the expression level of specific Kdm6a between males and females in Nile tilapia, and the expression level of specific Kdm6a increased by 20.2 times on the first day after high temperature treatment. Therefore, we hypothesized that specific Kdm6a plays an important role in GSD (Genetic Sex Determination) and TSD in Nile tilapia. To verify this hypothesis, the effects of various treatments on the expression level of specific Kdm6a protein were investigated. Then, CRISPR/Cas9 and transgene technique were used to investigate that specific Kdm6a could affect sex differentiation by regulating the H3K27me3 level in promoter regions of some genes in specific tissues. In the end, RNA-Seq was used to screen differential expression genes between specific Kdm6a overexpressed fish and control fish. ChIP technique determined the regulation role of specific Kdm6a on the H3K27me3 level in promoter regions of screened genes in specific tissues. Collectively, the regulatory mechanism of specific Kdm6a in Nile tilapia GSD and TSD was illuminated.
尼罗罗非鱼雄性生长速度显著快于雌性,研究其性别决定机制,能为全雄尼罗罗非鱼培育提供技术支撑。申请人前期通过转录组分析发现特异型Kdm6a是尼罗罗非鱼响应高温处理的重要基因,它是H3K27me3的去甲基化酶,进一步研究发现特异型Kdm6a在尼罗罗非鱼雌雄鱼间表达水平差异显著,且高温处理后的第1天其表达水平就上调了20.2倍,推测特异型Kdm6a在尼罗罗非鱼遗传性别决定(GSD)和温度性别决定(TSD)调控中均具有重要作用。为了验证该假想,本项目拟进一步分析各种处理对特异型Kdm6a蛋白表达水平的影响;利用基因敲除和过表达等技术研究特异型Kdm6a通过调控特定组织中某些基因启动子区部位的H3K27me3水平,影响尼罗罗非鱼性别分化的分子机理;研究高温通过特异型Kdm6a间接调控的性别分化相关基因及调控作用途径,最终揭示特异型Kdm6a在尼罗罗非鱼GSD和TSD中的作用及其调控机制。

结项摘要

尼罗罗非鱼是世界第二大养殖鱼类,但雄性生长速度显著快于雌性,全雄养殖备受业内相关人士关注。尽管尼罗罗非鱼具有性染色体,是一种遗传性别决定(GSD)的鱼类,但高温也能诱导尼罗罗非鱼雌鱼性逆转为生理型雄鱼,因此,尼罗罗非鱼是一种遗传性别决定(GSD)和温度性别决定(TSD)混合型的鱼类,研究其性别决定的分子机制有助于建立全雄罗非鱼培育的新方法。我们前期通过转录组分析发现特异型Kdm6a是尼罗罗非鱼响应高温处理的重要基因,它是H3K27me3的去甲基化酶,进一步研究发现特异型Kdm6a在尼罗罗非鱼雌雄鱼间表达水平差异显著,且高温处理后的第1天其表达水平就上调了20.2倍,推测特异型Kdm6a在尼罗罗非鱼遗传性别决定(GSD)和温度性别决定(TSD)调控中均具有重要作用。本项目利用制备的抗体揭示了特异型Kdm6a在雄性尼罗罗非鱼性腺中的蛋白表达水平显著高于雌性,高温处理能上调其表达,达到与雄性类似的水平。接着,研究了高温处理对性别未分化的尼罗罗非鱼雌鱼脑和性腺中基因表达的影响;Letrozole处理对尼罗罗非鱼性腺中基因表达的影响,筛选出了除特异型Kdm6a外高温影响的脑和性腺中其他含Jmjc结构域基因,并克隆了含Jmjc结构域基因Jarid2b,研究了高温处理对其表达的特异影响。最后,我们发现,过表达尼罗罗非鱼特异型Kdm6a能显著下调性腺中H3K27me3水平,诱导尼罗罗非鱼雌鱼性逆转,且特异型Kdm6a能通过去除Dmrt1基因启动子区H3K27me3水平上调Dmrt1表达,证明了特异型Kdm6a在尼罗罗非鱼GSD和TSD调控中起重要作用。本研究加深了人们对尼罗罗非鱼性别决定机制的了解,为建立全雄罗非鱼培育的新方法提供了重要基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Molecular Cloning and Expression Responses of Jarid2b to High-Temperature Treatment in Nile Tilapia (Oreochromis niloticus).
尼罗罗非鱼 (Oreochromis niloticus) Jarid2b 的分子克隆和对高温处理的表达反应
  • DOI:
    10.3390/genes13101719
  • 发表时间:
    2022-09-25
  • 期刊:
    GENES
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhou, Min;Yao, Zhilei;Zhao, Min;Fang, Qingfeng;Ji, Xiangshan;Chen, Hongju;Zhao, Yan
  • 通讯作者:
    Zhao, Yan
Transcriptome Profiling and Analysis of Genes Associated with High Temperature–Induced Masculinization in Sex-Undifferentiated Nile Tilapia Gonad
性未分化尼罗罗非鱼性腺高温诱导雄性化相关基因的转录组分析
  • DOI:
    10.1007/s10126-020-09956-5
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Marine Biotechnology
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Jian Teng;Yan Zhao;Hong Ju Chen;Hui Wang;Xiang Shan Ji
  • 通讯作者:
    Xiang Shan Ji
A time course transcriptome analysis of brains from sex-undifferentiated Nile tilapia discloses genes associated with high-temperature-induced masculinization
对性别未分化尼罗罗非鱼大脑的时间进程转录组分析揭示了与高温诱导的雄性化相关的基因
  • DOI:
    10.1016/j.aquaculture.2020.735762
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Aquaculture
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zhi Lei Yao;Hongju Chen;Yan Zhao;Zhenjie Cao;Hui Wang;Xiang Shan Ji
  • 通讯作者:
    Xiang Shan Ji
All-male Nile tilapia larvae production using high-temperature and low dose of MT combination treatment
高温低剂量MT联合处理全雄性尼罗罗非鱼仔鱼生产
  • DOI:
    10.1016/j.aquaculture.2021.737311
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Aquaculture
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Jun Yu Wang;Yu Xiao Ma;Qiao Mu Hu;Fu Peng;Mei Zhou;Xiang Shan Ji;Yan Zhao
  • 通讯作者:
    Yan Zhao

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1990 - 2019年中国卒中危险因素的归因负担及变化趋势
  • DOI:
    10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.01.005
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 发表时间:
    2014
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    赵燕;王辉;李吉跃
  • 通讯作者:
    李吉跃
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    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 作者:
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    邓文辉
番茄植株再生体系的建立
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北方园艺
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘清波;杜元正;赵燕;任春梅
  • 通讯作者:
    任春梅

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Kdm6bb的性别差异可变剪接对尼罗罗非鱼雄性性别分化的调控机制研究
  • 批准号:
    32373110
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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