当前位置：文档之家 › 鱼类物种特异的尺寸控制因素研究进展

鱼类物种特异的尺寸控制因素研究进展

  • 格式：pdf
  • 大小：149.38 KB
  • 文档页数：7

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net收稿日期:2005209230;修订日期:2006204209

基金项目:国家973项目(2004CB117402);中国博士后科学基金(2005037684)作者简介:孔祥会(1968—),男,汉,河南虞城人,教授,博士,从事水生动物环境效应与分子进化研究通讯作者:何舜平,E2mail:clad@ihb.ac.cn

综　述鱼类物种特征尺寸控制因素研究进展孔祥会1,2　何舜平1(1.中国科学院水生生物研究所,武汉　430072;2.河南师范大学生命科学学院,新乡　453007)

PROGRESSONSPECIES2CHARACTERISTISSIZECONTROLINFISHKONGXiang2Hui1,2andHEShun2Ping1(1.InstituteofHydrobiology,TheChineseAcademyofSciences,Wuhan　430072

;

2.CollegeofLifeScience,HenanNormalUniversity,Xinxiang　453007)

关键词:物种特征尺寸;控制因素;细胞数目;细胞大小;鱼类Keywords:Speciescharacteristicsize;controlfactors;Cellnumber;Cellsize;Fish中图分类号:Q95 文献标识码:A 文章编号:10023207(2006)0520614207

早在1927年的时候,Haldane就指出:动物不同物种之间最明显的差异就是尺寸差异,不知何故一直没有引起动物学家们的研究兴趣[1]。如果Haldane在当时提出这一问题有点超前的话,那么现在重新提出这一问题就显得很适时宜。随着分子生物学技术,功能基因组学和蛋白质组学技术的发展和认识的深入,人们已经能够对基因进行突变,重组,敲除和表达调控的研究,以此来研究和弄清动物个体尺寸控制,该研究对于揭示物种特征尺寸控制具有极其重要的意义。特征尺寸是动物体在正常生理条件下最终达到的尺寸,一般指物种特征尺寸。个体尺寸是指单个动物体生长停止时的最终尺寸,主要是指在个体发育水平上的研究。搞清楚个体发育及其尺寸控制是研究物种特征尺寸控制的前提和基础。在模式动物中虽然对细胞,器官和个体尺寸控制进行了大量的研究[2],对动物体的个体尺寸控制有了初步的认识,但不同物种特征尺寸控制仍然是一个谜[3]。因而,“大象为什么比老鼠大得多?”这个一直困扰着发育生物学家和动物学家的问题,至今仍然不得其解。如果对于分布在较高分类阶元物种之间尺寸差异难以着手探索的话,那么对于较低分类阶元物种之间尺寸差异是否可以试以研究?在较低分类阶元探讨不同物种间特征尺寸差异时,选择适宜的物种类群尤为重要。基于此,鱼类是研究不同物种特征尺寸差异形成的绝好材料。鱼类种类繁多,在世界上分布很广。就鲤科鱼类而言,包括210属,2010种[4],亚洲大约有1200种,其中中国鲤科鱼

类有132属532种;而且中国特有种384种,约占总数的74%[5]。中国许多重要的淡水经济鱼类,如青鱼(Mylopharyn2

godonpiceus)、草鱼(Ctenopharyngodonidellus)、鲢(Hypoph2thalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、鲤(Cyprinuscarpio)、鲫(Carassiusauratus)、团头鲂(Megalobramaamblycephala)等均属于鲤科鱼类。并且早已作为脊椎动物发育研究的模式生物斑马鱼(Daniorerio)也属于鲤科鱼类[6]。所以鲤科鱼类具有丰富的物种多样性和分布的广泛性。就鱼的特征尺寸而言,鲤科鱼类中也是大小悬殊,多种多样。鲤科中Danioninae

鱼类一般个体较小,如唐鱼(Tanichthysalbonubes),最大尺寸2cm;雅罗鱼亚科鱼类一般较大,如青鱼,草鱼, (Elopichthys

bambusa)等,最大尺寸均在1m以上。即使在同一雅罗鱼亚科中草鱼和赤眼鳟(Squaliobarbuscurriculus)个体特征尺寸也存在较大的差异。所以鲤科鱼类是研究不同鱼类特征尺寸控制和形成格局的理想材料,对于鱼类进化和系统发育研究也具有重要意义。鱼类特征尺寸差异如此之大是如何形成的呢?这就要从动物个体遗传发育和物种进化中寻找答案。

1　动物体特征尺寸的控制因素多细胞后生动物一般是从受精卵开始发育,形成胚胎,

分化出各种器官芽基,然后进一步分化和发育成一个小的雏形,通过细胞生长和细胞分裂逐渐增大,形成幼体,继而生长

第30卷第5期水生生物学报Vol.30,No.5

2006年9月ACTAHYDROBIOLOGICASINICASept.,2006

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net至成体。大部分鱼类和其他动物,在发育过程中的某一点停止生长,形成物种特征尺寸差异明显的格局。一般而言,动物个体尺寸的形成受外部因子(extrinsicfactors)和内部因子(intrinsicfactors)共同调控的结果。111　温度温度对动物特征尺寸的影响主要是指对变温动物而言[7]。在低等无脊椎动物中,如果蝇(Drosophilamelanogaster),当其幼虫饲养在高温时,成虫通常较小[8]。在不同温度下饲养数年后,其身体尺寸产生一个可遗传的变异,但变异品系饲养在高温下时仍比低温下明显变小。有关温度对鱼类的影响大多集中于温度对鱼类繁殖[9]和幼体生长[10]的影响。一般而言,鱼类在其适宜生长的温度范围内,随温度的升高而生长加快,温度主要是通过影响鱼的摄食率和代谢率从而对鱼类生长产生影响[11,12]。温度对鱼类特征尺寸的影响还未见报道。112　营养营养水平对动物体尺寸的影响一般是营养丰富时生长快,个体大;营养贫乏时生长慢,个体小。因为动物体生长需要大分子物质不断合成,其合成需要营养成分的不断供应,所以营养不足是动物体生长的一个限制因子,但其分子机理并不清楚。细胞培养中发现氨基酸缺乏可导致蛋白质的合成受阻[13]。在许多哺乳动物细胞中,氨基酸缺乏可直接导致蛋白质翻译的抑制子4EBP1和其启动子eIF4E结合,从而抑制蛋白质的合成,另一方面抑制核糖体蛋白S6激酶(ribo2somalproteinS6kinase,S6K)活性[13]。在这些调控中,其中TOR(targetofrapamycin)信号通路是一种重要的调节途径[14,15]。在营养调控中,TOR信号通路把营养调控和细胞生长很好地联系起来,TOR信号通路在酵母[15]和哺乳动物细胞[16]中都分别得以证实。TOR存在两种不同功能的复合物(TOR1和TOR2),TOR1介导雷帕霉素(Rapamycin)敏感通路,而TOR2介导雷帕霉素不敏感通路。果蝇最近研究表明,存在通路上的TSC(tuberoussclerosiscomplex)抑制因子,包括TSC1和TSC2,和Rheb(thesmallGTPaseRashomologueenrichedinbrain)为TOR通路上游调控元件[17,18]。同时也表明TSC1/TSC2可以抑制Rheb活性,Rheb可以激活TOR,TOR通过活化S6K促进蛋白质的合成。所以营养与细胞内因子TSC,Rheb,TOR,S6K协同调控细胞生长。113　激素鱼类的生长激素(growthhormone,GH)对其生长具有重要的调控作用。和其他脊椎动物一样,鱼类生长激素(GH)也是在下丘脑控制下由垂体分泌的[19]。鱼类生长激素通过与跨膜受体GHR(GHreceptor)结合,从而对细胞生长,代谢,渗透压调节和免疫等进行调控,同时与鱼的摄食和攻击也有一定关系[20]。鱼类GH的促生长作用一般是通过诱导肝脏和其他组织产生胰岛素类似物生长因子(insulin2likegrowthfac2tor,IGF)来实现的。鱼类胰岛素类似物生长因子是一类在结构上类似于胰岛素原,并与胰岛素有近50%的氨基酸同源性,可促进细胞生长和代谢的蛋白质,对动物生长发育调控具有重要作用。主要有IGF1和IGF2两种,一般认为IGF1(Insulingrowthfactor

1)主要是在出生后及成年期介导生长激素(GH)的促生长效

应;IGF2是重要的胚胎生长和发育的调节因子,几乎不受GH

调节[21]。所以GH对鱼类生长的调控是通过诱导肝脏和其他组织产生IGF1,从而激活insulin/PI(3)K信号通路,促进鱼类的生长[22]。目前在鲑鱼(Oncorhynchustshawytsha)

、虹鳟

(Salmorgairdnei)、罗非鱼(Oreochromismossambicus)、鲶鱼

(Clariasmacrocephalus)、鲷(Acathopagrusschlegeli)、鲮鱼(Cirrhi2

nusmolitorella)、鲨鱼(Squalusacanthias)、鲈鱼(Latescalcarifer)、大杜父鱼(Cottusscorpius)、鲤、草鱼、金鱼、团头鲂、斑马鱼等十几种鱼类中已克隆出IGF1基因。序列分析发现,同一科鱼类之间,胰岛素样生长因子基因序列具有高度的同源性[23],但其对鱼类尺寸控制的研究还未见到报道。

114　遗传鲤科鱼类中草鱼与唐鱼特征尺寸的惊人差异,生活在同一水体的草鱼和赤眼鳟大小悬殊,这些现象很难从环境和营养调控方面给出满意的回答。物种特征尺寸的最终决定不是外界因子,而是内部遗传因子。DNA含量低等物种特征尺寸与细胞DNA含量密切关系。Gregory

(2000)研究扁形动物涡虫,甲壳动物桡足类时发现,DNA含

量与物种特征尺寸之间存在一定的正相关,DNA含量高,细胞尺寸大,动物特征尺寸较大[24]。就细胞而言,在脊椎动物中也有类似现象,如不同脊椎动物中红细胞的细胞尺寸与DNA含量密切相关,即N∶C(nuclearvolume:cytoplasmvolume)相对恒定[25]。动物染色体倍性高时,细胞尺寸也大[26],如四

倍体蝾螈细胞尺寸是二倍体的2倍。然而两个物种对应器官尺寸及个体特征尺寸却相同,原因是四倍体蝾螈细胞数量减少,大致是二倍体蝾螈的1/2。此外,在果蝇发育中,如果细胞分裂循环被加速或阻止,则对应细胞就会变小或增大,

合集下载

长江刀鲚的研究进展

长江刀鲚的研究进展

长江刀鲚的研究进展长江刀鲚是长江流域特有的底栖硬骨鱼类，具有很高的经济和生态价值。

长江刀鲚的生态系统服务包括作为重要的食物资源、水生生态系统重要的调节者和指示生态系统健康的灵敏生物等。

然而，由于长江污染和生态系统改变，长江刀鲚的数量和分布范围受到了极大的影响。

为此，对长江刀鲚的研究显得非常重要。

1.生态学研究进展长江刀鲚的生态学研究主要包括其生物学特性、生活史、栖息地和种群动态等方面。

（1）生物学特性长江刀鲚为肉食性底栖硬骨鱼类，腹侧扁平，尾部粗大，头部扁平，嘴尖，流线型身体，为了适应水流速度较快的环境，身体基部部分特化成了能有效利用水流的背鳍和臀鳍。

（2）生活史长江刀鲚为小型底栖硬骨鱼类，通常在年龄1-2岁开始性成熟，繁殖活动发生在4-6月间。

其繁殖模式为生殖季节短，每年仅有一次繁殖期，产卵发生在岸边岩石或石头的缝隙中，卵经过2-4天的孵化期后，孵化为幼鱼。

（3）栖息地长江刀鲚主要分布于长江流域上游和中游，栖息于快流交汇处的洼地。

长江刀鲚通常喜欢栖息于流速较快的底质，喜欢在底栖群体和物体（如石头）底下找寻食物，而且喜欢泥沙环境，对水体有较高的氧气要求。

（4）种群动态长江刀鲚的数量和分布广泛受到了生态系统改变和污染影响。

许多研究表明，排放废水和水电开发活动是造成长江刀鲚种群减少和迁徙的主要因素。

2.遗传学研究（1）遗传多样性研究表明长江刀鲚存在丰富的遗传多样性。

多个研究表明，中国长江刀鲚的遗传多样性通常比东亚其他流域高。

其中以上游种群的遗传多样性最高。

（2）种群遗传结构研究表明，长江刀鲚的种群遗传结构表现出一定的地域分化。

研究表明，长江刀鲚的种群遗传分化主要是由隔离效应和环境变化导致的。

（3）保护遗传管理未来，保护长江刀鲚种群的管理需要综合考虑现有种群遗传结构、环境分化和遗传多样性，加强保护和恢复措施，从经济效益和生态效益两方面提高长江刀鲚的生存条件。

3.保护策略在生态系统管理和保护方面，通过确立和实施适当的法律法规，完善保护技术和体系，可有效保护长江刀鲚。

_睡美人_转座系统研究进展

_睡美人_转座系统研究进展

2003 ; 30 (1) 生物化学与生物物理进展 Prog. Biochem. Biophys.
·43 ·
“睡美人”转座系统研究进展
丁 吴晓晖 3
(复旦大学发育生物学基地 , 上海 200433)
摘要 “睡美人 ( S leeping Beauty , SB) ”转座系统是 Tc1/ m ariner 转座因子超家族中的一员 , 是目前唯一取材 于脊椎动物的具有活性的转座系统. 对近年来有关 “睡美人”的研究进展作一个综述 , 并针对存在的问题提出 相应的解决方案 . 关键词 睡美人 ( S leepi ng Beauty) , 转座 , 转基因 学科分类号 Q344
2003 ; 30 (1) 生物化学与生物物理进展 Prog. Biochem. Biophys.
方法 抗生素筛选
转入报告基因 DNA 印迹
PCR 常规 PCR R T2PCR 反向2PCR Splinkerette PCR
Table 1 Methods for detecting the transposition of SB 表 1 检测 “睡美人”转座的分子生物学方法
PCR
染色体之间
67 %
[7]
小鼠 FVB/ n2) 生殖细胞
> 1 显微注射 DNA 印迹
染色体之间
2 3)
[6]
小鼠 FVB/ n2) 单细胞胚胎
> 1 显微注射 DNA 印迹
质粒至染色体
16 %
[4]
1) 除特别说明外 , 转座效率是指由于 SB 转座酶的作用 , 而发生转座的研究对象 (细胞或个体) 的数量 , 占所有研究对象数量的百分比 (不考虑在同一研究对象中发生转座的次数) . 2) 表示品系. 3) 这里的转座效率是指每个个体中由于 SB 转座酶的作用而发生转座的平均次数.
DNA条形码技术在鱼类分类学中的应用

DNA条形码技术在鱼类分类学中的应用

DNA条形码技术在鱼类分类学中的应用DNA条形码技术是一种基于DNA序列的快速鉴定方法，可用于快速鉴别生物物种的分子标记技术。

DNA条形码技术已经广泛用于鱼类分类学的研究中，可以高效地对大量鱼类进行鉴定分类。

本文将深入探讨DNA条形码技术在鱼类分类学中的应用。

DNA条形码技术的原理DNA条形码技术是一种新兴的鉴定物种的方法，其基本原理是通过分析物种特异性的DNA序列来识别和区分不同的物种。

这个方法首先针对特定的基因区域，如线粒体COI基因，选择一组标准引物，并将其应用于大量的不同物种。

然后通过基因测序和生物信息学分析，将不同物种之间的DNA序列差异与同一物种之间的DNA序列相比较，并制作一张物种分类的“DNA条形码”。

在鱼类分类学中，COI基因是最常用的DNA条形码标记，因为它在鱼类中高度可变、具备系统发育信息，并且在各种物种中保持高度保守的序列片段。

目前已经收集和存储了数以千计的COI序列数据，可以用于有关鱼类物种的基因组学和生态学研究，加速理解鱼类物种的起源、分布和多样性。

DNA条形码技术的应用DNA条形码技术已经广泛应用于鱼类分类学的领域，并为鱼类学的各个领域研究提供了支持和创意。

下面我们来分别介绍DNA条形码技术在以下两个方向的应用：1. 鱼类系统发育分类的研究运用DNA条形码技术进行鱼类古生物学和系统发育分类学是其最为重要并受到广泛关注的应用之一。

DNA条形码技术不仅可以用于描述和记录多样性和分类，还可以确定各个物种和树按照演化分支的关系。

通过DNA条形码技术可以区分同物种不同亚种之间和不同物种之间的亲缘关系，解决了传统分类学所存在的一些模糊性和争议性问题，具备了高效、准确、快速、代价低的特点，因此越来越受到广泛关注和应用。

2. 鱼类谱系地理学的研究DNA条形码技术也广泛应用于鱼类谱系地理学的研究中。

通过DNA条形码技术可以对鱼类不同种群之间的遗传分化、基因流、分布格局和进化历史进行深入探究，为探讨鱼类分布和多样性模式提供了有效方法。

大鳞副泥鳅三倍体诱导和性别特异DNA片段的研究的开题报告

大鳞副泥鳅三倍体诱导和性别特异DNA片段的研究的开题报告

大鳞副泥鳅三倍体诱导和性别特异DNA片段的研究
的开题报告
标题：大鳞副泥鳅三倍体诱导和性别特异DNA片段的研究
背景：大鳞副泥鳅是一种重要的淡水养殖鱼类，由于其养殖利用价
值高，具有广阔的市场前景。

然而，该物种的性别决定机制还不完全清楚，且天然种群中的性别比例具有不稳定性。

因此，为了保证大鳞副泥
鳅养殖的正常进行，了解其性别决定机制和性别比例调控机制具有重要
意义。

目的：通过三倍体诱导技术和分子生物学技术，研究大鳞副泥鳅的
性别决定机制和性别比例调控机制。

具体研究内容：
1. 三倍体诱导
采用草鱼精子离子注入法，将大鳞副泥鳅受精卵注入草鱼精子，实
现三倍体诱导。

通过Flow Cytometry技术（流式细胞术）和染色体观察，确定诱导成功的三倍体大鳞副泥鳅。

2. 性别鉴定
通过PCR-RFLP和RAPD-PCR等分子生物学方法，筛选、鉴定大鳞
副泥鳅的性别特异DNA片段。

通过比较三倍体和二倍体大鳞副泥鳅的性
别比例，分析三倍体对性别比例的影响。

3. 性别比例调控机制
通过实验室模拟不同养殖条件，比较不同养殖条件下大鳞副泥鳅性
别比例的差异，以探究性别比例调控机制。

预期结果与意义：
1. 成功地利用草鱼精子离子注入法对大鳞副泥鳅进行三倍体诱导，为研究大鳞副泥鳅的性别决定机制提供样本基础。

2. 发现大鳞副泥鳅的性别特异DNA片段，为性别鉴定及性别比例调控提供理论依据。

3. 启示大鳞副泥鳅养殖中的性别比例调控策略，为实现大鳞副泥鳅养殖的可持续发展提供参考。