鲤鱼性别决定基因ccMD的鉴定及其作用机制研究
批准号:
32030113
项目类别:
重点项目
资助金额:
305.0 万元
负责人:
胡炜
依托单位:
学科分类:
水产生物遗传育种学
结题年份:
2025
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈戟、宋焱龙、陶彬彬、李勇明、陈贶新、吴星星、崔雪凡、马文阁、陈露
中文摘要
鱼类性别决定基因发掘及其作用机制不仅是生物学的前沿研究领域之一,而且对培育鱼类性控新品种具应用价值。鲤鱼是主养的鲤科鱼类代表性物种之一,雌性比雄性大。已发现的十余个鱼类性别决定基因中,没有一个来自鲤科鱼。申请人发掘出一个鲤雄性特异DNA片段,可有效鉴定黄河鲤、长江鲤和红鲤等不同类群的性别;该片段中包含一个转录本(暂命名为ccMD),特异表达于鲤鱼精巢分化早期,在分化早期达到表达峰值,随后降低;敲除ccMD的雄鲤发生性反转;结果强烈提示其可能是鲤鱼的性别决定因子。本项目拟通过体内和体外试验等研究,分析ccMD的精细表达特征;在全雄鲤中敲除ccMD或在全雌鲤中异位表达ccMD,并分析ccMD对性腺分化发育的影响;发掘ccMD直接作用的靶基因及其近、远程顺式调控元件和反式作用因子;解析鲤性别决定和分化的分子调控网络。以期阐明ccMD的性别决定功能,鉴定出第一个鲤科性别决定基因并揭示其作用机制。
英文摘要
Exploring sex determination genes in fish followed by uncovering their molecular mechanisms is not only a frontier area in biological research, but also of practical value for establishing precise sex controlled breeding technique, which will produce new unisexual strains with high yield traits in aquaculture. The Cyprinidae family consists of the most species among fresh water fish in the world. The common carp, Cyprinus carpio, is one of the representative aquaculture species from Cyprinidae, and females show a faster growth rate. Till now, none of the found more than ten sex determination genes in fish was from Cyprinidae. Previously, the project applier obtained a male specific DNA fragment in common carp by comparing the genome between two genders, which could identify the genders of individuals from Yellow River carp, Yangtze River carp or Xingguo red carp. In this fragment, there was a transcript coding region. The transcript was named as ccMD temporarily. It was expressed specially in the testis, reaching the peak at the initiation of sex differentiation, then declined. Ovaries were observed in the ccMD mutated male carp. The results above strongly suggested ccMD as the candidate for the sex determination gene in common carp. In this project, by means in vivo and in vitro, we will study the expression pattern of ccMD, examine the sex differentiation of ccMD mutated male common carp as well as female fish transplanted with ectopic ccMD, isolate the direct target genes of ccMD, identify the cis acting elements and the trans acting factors, analyze the molecular regulatory network of sex determination and differentiation in common carp. At the end of project, the function and its acting mechanism of ccMD in sex determination will be uncovered. ccMD is expected to be identified as the first found sex determination gene in Cyprinidae fish.
鱼类性别决定基因发掘及其作用机制不仅是生物学的前沿研究领域之一,而且对培育鱼类性控新品种具应用价值。鲤鱼是主养的鲤科鱼类代表性物种之一,雌性比雄性生长快。已发现的众多鱼类性别决定基因中,没有一个来自鲤科鱼。本项目发掘出鲤性别决定基因,该基因是一个未见任何研究报道的新基因,我们将其命名为ccMD。ccMD特异存在于鲤雄性基因组,可有效鉴定黄河鲤、长江鲤和红鲤等不同类群的性别;特异表达于鲤鱼精巢分化早期,在分化早期达到表达峰值,随后降低;敲除ccMD的遗传雄鲤发育为雌性,表达ccMD的遗传雌鲤发育为雄性;这表明ccMD就是鲤鱼的性别决定基因。推导出的ccMD蛋白含有一个helix-loop-helix结构域,具有不同于已知性别决定基因的结构和作用方式。进一步的研究发现ccMD表达于精巢体细胞的细胞核,决定雄性性别的作用机制是通过抑制雌性信号通路中的重要因子cyp19a1a的转录活性实现,ccMD对cyp19a1a具有上位效应。ccMD的顺式调控元件位于其上游的-289至-231bp。基因编辑ccMD获得的雌鲤较对照鲤增重9.14%,表明ccMD具有重要的育种价值。此外,本项目还全面描述了鲤鱼性腺发育过程中选择性剪接事件和基因表达模式;发现miR-153b-3p通过抑制amh调控雄性分化,鲤鱼生殖细胞与性别决定无直接关系;鲤鱼可受高温诱导发生性反转,并确定了5个与高温性反转关联的SNP位点。项目执行期间,积极与国内外相关团队合作和交流。本项目已发表相关研究论文10篇;申请中国发明专利2项,其中1项已获授权;申请PCT发明专利1项,已进入中国审查。培养博士研究生3名;培养博士后1名。2022年,项目负责人胡炜入选农业农村部首届神农英才计划“神农领军英才”。2024年,胡炜获国务院政府特殊津贴,项目参与人陶彬彬入选“武汉英才计划”。
鲤鱼性别决定基因ccMD的鉴定及其作用机制研究
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批准号:--
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项目类别:重点项目
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资助金额:305万元
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批准年份:2020
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负责人:胡炜
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依托单位:
新因子fam60a在斑马鱼PGCs形成中的功能及其育种探索
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批准号:31772833
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2017
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负责人:胡炜
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依托单位:
鱼类生殖发育调控的模型研究
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批准号:30930069
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项目类别:重点项目
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资助金额:180.0万元
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批准年份:2009
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负责人:胡炜
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依托单位:
鱼类生长激素对性腺发育的调控机制研究
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批准号:30771641
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项目类别:面上项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:2007
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负责人:胡炜
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依托单位:
鱼类性腺发育控制基数的模型研究
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批准号:30430540
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项目类别:重点项目
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资助金额:145.0万元
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批准年份:2004
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负责人:胡炜
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依托单位:
斑马鱼体细胞核再程序化相关基因的克隆研究
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批准号:30000090
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2000
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负责人:胡炜
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依托单位:
国内基金
海外基金