鱼类性状的基因研究

范秀娟 李承林 毛红顺

（黑龙江生物科技职业学院，哈尔滨 150025）

鱼类性状的基因研究

范秀娟 李承林 毛红顺

（黑龙江生物科技职业学院，哈尔滨 150025）

文章介绍了鱼类的肥胖基因、生长和生长激素基因、抗性基因和优良肉质性状相关基因等的表达过程，综合论述了生产性状相关基因，营养调控的分子生物学机理。为养殖鱼类获得生长快，抗性强和肉质好等综合性状的培育提供了参考。

鱼类 性状 基因表达 营养调控

鱼类不仅为人类提供了重要的食物来源，而且是重要的优质蛋白源。鱼类蛋白质既含有人类生长发育所需要的全部必需氨基酸，又含有决定肉质味道的多种鲜味氨基酸，如谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸和天门冬氨酸等。筛选培育具有优良经济生产性状的鱼类养殖品种以及采用遗传改良或营养调控加强优良性状的相关基因选择和表达，是近年来科学工作者主要研究的方向。

1 鱼类肥胖基因的研究

肥胖基因的研究主要在人、鼠、猪等哺乳动物中进行，而在鱼类中的研究很少见相关报道。hznag等（1994）证实肥胖基因在脊椎动物中具有很强的保守性，实验结果表明，几种不同摄食习性鱼类肥胖基因均由438个核昔酸组成，编码146个氨基酸组成的多肤，在相同摄食习性的鱼类中，仅有2～4个核昔酸发生了突变，导致相应的氨基酸发生了改变，但有部分发生的是同义突变。在不同摄食习性鱼类之间，核昔酸和氨基酸序列基本一致，仅有几个核普酸和氨基酸发生了改变，说明本研究的几种鱼类虽然具有不同的摄食习性，但这种摄食习性并没有影响鱼类肥胖基因的结构。至于这种改变是否对，肥胖基因的功能产生影响尚有待进一步深入的研究。研究发现，几种鱼类肥胖基因与哺乳动物肥胖基因相比具有较高的同源性。

2 鱼类生产性状的基因研究

鱼类生产的目的是生产出生长快、抗病性强、肉质好等高产量的优质鱼类，以期获得最佳经济效益。从分子营养学的角度分析，就是人为地控制与此优良性状相关基因的表达。

2.1 生长相关基因

生长激素是脑垂体前叶分泌的单一多肽链蛋白激素，约由173～188个氨基酸组成，分子量为220～220kDa，它具有促进鱼类生长，加速蛋白质合成，提高饲料转化率和增强鱼体抗性等多种功能鱼类生长激素的促生长效应主要是由胰岛素样生长因子IGF-1介导的，IGF-1属于胰岛素样生长因子家族中的重要一员，是1个由70个氨基酸组成的蛋白质，分子量约为7 500 Da。对胰岛素生长因子研究和克隆主要是限于胰岛素样生长因子I（IGF-1），因它与鱼类生长发育直接相关。

2.2 抗性相关的基因

与其他脊椎动物相似，鱼类的抗性基因主要包括干扰素（Interferron，INF）、白介素（interleukin）和肿瘤坏死因子（TNF）等干扰素是当鱼类受到病毒的侵入，由自身免疫系统产生的一类抗性蛋白，包括INF-α、INF-β和INF-γ 3种类型，它们分别为不同的基因表达产物。INF因子抵抗病毒侵入的分子机制是或通过激活核酸内切酶（RNase I），或MxA降解入侵病毒的mRNA，或激活某些蛋白激酶，抑制病毒蛋白质的合成，鱼类肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor），又称TNF，是机体受到病原微生物入侵时，由单核细胞或巨噬细胞产生的炎症细胞因子，在杀死肿瘤细胞，抵御寄生虫、细菌和病毒感染中起着重要的作用。

2.3 肉质相关基因

肌球蛋白（myosin）为肌肉组织中主要蛋白质成份，几乎存在于高等脊椎动物肌肉组织中，包括2条分子量为220 kDa左右的重链（heavy chain，HC）和4条分子量为15～24 kDa的轻链（light chain，LC）。对鱼类肌球蛋白的研究，包括该蛋白各重链和轻链的提纯，成份的分析以及相对应的基因和表达控制已有不少研究报道，采用生物化学方法分离提纯了虹鳟肌球蛋白重链，并采用此重链蛋白作为抗原制备出多克隆抗体和鉴定出其他结合蛋白.研究证实，鱼类肌球蛋白重链的主要功能是保持肌肉纤维的运动能力和能量供应ATPase的活力。Mullet white的肌原蛋白轻链LC1和LC3蛋白质的氨基酸组成，并证实鱼类轻链均来自于不同的基因产物。

3 营养物质对基因表达的调控

生长激素（GH）是控制鱼类生长的主要激素，而GH对生长的控制受激素受体（GHR）和胰岛素样因子IGF-1协调作用的结果。人为控制鱼类饵料的投喂，饥饿禁食，导致肝组织GH受体数量下降，阻碍GH效应，从而降低IGF-1 mRNA的转录。

维生素种类繁多，投一定含量的单种维生素或混合维生素，直接影响着鱼类相关功能基因表达。应用定量PCR技术揭示不同比例维生素C投喂鳟导致果糖激酶和胰岛素样生长因子的mRNA表达存在显著差异。同时还不同程度影响TNF，CD8和干扰素等抗性基因的表达。

影响鱼类功能基因表达的主要矿物质和金属元素有磷（P）、铁（Fe）、镉（Cd）、锌（Zn）和钙（Ca++）等，磷是DNA分子的重要组成元素之一，饵料中P的加入可能直接影响DNA的合成以及最终影响基因表达过程.在鳟的养殖中发现，饵料中磷的添加，增强转录因子的表达和磷酸酶的活力。

4 鱼类基因转移育种的研究

70年代以来，基因克隆与重组技术的诞生和飞速发展，为定向改变动物性状提供了理论和技术基础。与此同时，各种转基因技术蓬勃发展，使利用基因转移技术培育动物新品系成为现实可能。朱作言等将小鼠重金属结合蛋白基因启动子与调控顺序与人生长激素基因的重组DNA显微注射进鲫鱼的受精卵内，获得了快速生长的转基因鱼（Transgenic fish），证明了外源基因在受体鱼内的整合，表达和促生长作用。鱼类是脊椎动物中较原始的类群，从多倍体和雌核、雄核发育的成功例子来看，鱼类的遗传可塑性很大，从远缘杂交、细胞核移植等实验结果来看，不同种属甚至亚科之间亲合和协调都较容易。

目前，已有20多个国家和地区的几十个实验室开展了这项研究，使用多种人工构建的外源基因和启动子，在十几种鱼中进行基因转移的研究，其中多例能获得表达，少数还能遗传给后代，这些研究结果对鱼类育种具有重要意义和广阔的应用前景，在不远的将来有可能培育出更多的快速生长和抗病的新品种。

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