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水生所关于裂腹鱼类适应青藏高原环境的研究取得新进展

发表日期:2014-09-17管丽红来源:水生生物研究所放大 缩小

  裂腹鱼亚科(schizothoracinae)隶属于鲤形目(Cypriniformes),鲤科(Cyprinidae)。在中国,裂腹鱼亚科共有11属,计76种和亚种,占世界裂腹鱼有效种数的80%以上,主要分布在青藏高原及其毗邻的河流、湖泊之中,极适应于青藏高原水域的生物条件和非生物条件,是青藏高原鱼类三大类群之一。由于青藏高原特殊的地理环境,分布在高原的裂腹鱼亚科鱼类在长期的进化演变过程中逐步形成了耐高寒、抗缺氧等特性。 

  低氧诱导因子(hypoxia-inducible factorHIF)是一个由α亚基和β亚基组成的异二聚体,是PAS蛋白家族的成员之一。α亚基是一个功能特异的蛋白分子,其活性和表达量受到氧浓度的影响,而β亚基又被称为芳香烃受体核转位子(ARNT, aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator),是一种在动物体内广泛表达的蛋白,不受氧浓度的影响,并且参与多种转录的调控。因此,低氧诱导因子的转录活性主要取决于α亚基的活性。 

  中国科学院水生生物研究所何舜平学科组采用PCRRACE的方法获得不同进化等级裂腹鱼类加倍的hif-α基因(hif-1αAhif-1αBhif-2αA hif-2αB),通过序列分析、系统发育关系构建、正向选择检验以及hif-α基因体外表达和转录活性研究,来探讨裂腹鱼类基因多倍化对青藏高原的适应性进化机制。结果表明1) hif-α基因的长度在同一进化等级的裂腹鱼类中相同,而在不同进化等级的裂腹鱼类中存在差异2) 裂腹鱼类的HIF-α蛋白包含bHLH-PASODDTAD等主要结构域,在HIF-1αANODD结构域中发现一个鲤科鱼类特有的LxxLAP的缺失,在HIF-1αBCODD结构域中发现一个裂腹鱼类特有的突变,即LxxLAP突变为PxxLAP3) 系统发育结果显示hif-1αB基因可能与原始的hif-1α基因关系更近4)正向选择检验在特化和高度特化等级裂腹鱼的HIF-1αB中检测到正向选择的位点,且p<0.055)在低氧条件下,HIF-αHEK 293T细胞中的表达量与常氧条件下没有显著差异;6)在低氧条件下,HIF-1αHRE的激活作用相对常氧条件下有不同程度的增加,而HIF-2α的激活作用并没有显著增加,有的甚至有所降低。综上所述,我们推测hif-α基因加倍之后,不同拷贝基因发生了功能分化,而hif-1αB基因在裂腹鱼类的高原适应性进化过程中起到了重要作用。  

  该研究由博士研究生管丽红等人完成,通讯作者为何舜平研究员。该研究得到先导专项、国家自然科学基金重点基金和国家自然科学基金-云南联合基金的资助。相关论文“Analysis of hypoxia-inducible factor alpha polyploidization reveals adaptation to Tibetan plateau in the evolution of schizothoracine fish已在线发表于BMC Evolutionary Biology杂志,文章链接http://www.biomedcentral.com/1471-2148/14/192 

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