Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Biểu hiện gen huyết sắc tố đặc hiệu theo mô cho thấy sự thích nghi với điều kiện biển địa phương ở cá đục Bắc Hải (Platichthys flesus L.)
Tóm tắt
Các phân tích di truyền gần đây về các gen ứng cử viên và biểu hiện gen trong các loài cá biển đã cung cấp bằng chứng cho sự thích nghi địa phương nhằm đối phó với sự khác biệt môi trường, bất chấp việc thiếu tín hiệu mạnh về cấu trúc quần thể từ các dấu hiệu di truyền trung lập thông thường. Trong nghiên cứu này, biểu hiện của các gen chuỗi alpha và beta của huyết sắc tố đã được nghiên cứu ở cá đục châu Âu Platichthys flesus được cấy ghép chéo từ Biển Bắc có độ mặn cao và Biển Baltic có độ mặn phù du. Các khác biệt rõ rệt trong các mẫu biểu hiện của các gen chuỗi alpha và beta của huyết sắc tố đã được tìm thấy giữa các loại mô khác nhau ở cá đục. Trong mô mang, một phản ứng biến đổi với các điều trị độ mặn đã được quan sát với sự điều chỉnh tăng tổng quát của các gen này đi kèm với độ mặn cao hơn. Đối với mô gan, đã quan sát thấy những khác biệt biểu hiện đặc trưng theo quần thể với sự biểu hiện thấp hơn ở độ mặn không tự nhiên so với độ mặn tự nhiên. Cuối cùng, đối với mô thận, một phản ứng căng thẳng đã được quan sát ở một quần thể, với việc điều chỉnh tăng gen khi cá đục từ Biển Bắc được cấy ghép vào môi trường độ mặn thấp. Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của biểu hiện gen đặc hiệu theo mô và ý nghĩa của biểu hiện gen đối với sự tiến hóa của sự thích nghi địa phương trong các loài cá biển có dòng chảy gen cao.
Từ khóa
#thích nghi địa phương #cá biển #biểu hiện gen #huyết sắc tố #độ mặnTài liệu tham khảo
Acerete L, Balasch JC, Espinosa E, Josa A, Tort L (2004) Physiological responses in Eurasian perch (Perca fluviatilis, L.) subjected to stress by transport and handling. Aquaculture 237:167–178
Alves RN, Cordeiro O, Silva TS, Richard N, de Vareilles M, Marino G, Di Marco P, Rodrigues PM, Conceicao LEC (2010) Metabolic molecular indicators of chronic stress in gilthead seabream (Sparus aurata) using comparative proteomics. Aquaculture 299:57–66
Astner I, Schulze JO, van den Heuvel J, Jahn D, Schubert W-D, Heinz DW (2005) Crystal structure of 5-aminolevulinate synthase, the first enzyme of heme biosynthesis, and its link to XLSA in humans. EMBO 24:3166–3177
Biagioli M, Pinto M, Cesselli D, Zaninello M, Lazarevic D, Roncaglia P, Simone R, Vlachouli C, Plessy C, Bertin N et al (2009) Unexpected expression of α- and β-globin in mesencephalic dopaminergic neurons and glial cells. Proc Natl Acad Sci USA 106:15454–15459
Campo S, Nastasi G, D’Ascola A, Campo GM, Avenoso A, Traina P, Calatroni A, Burrascano E, Ferlazzo A, Lupidi G et al (2008) Hemoglobin system of Sparus aurata: changes in fishes farmed under extreme conditions. Sci Total Environ 403:148–153
Choi CY (2010) Environmental stress-related gene expression and blood physiological responses in olive flounder (Paralichthys olivaceus) exposed to osmotic and thermal stress. Anim Cells Systems 14:17–23
Cossins AR, Williams DR, Foulkes NS, Berenbrink M, Kipar A (2009) Diverse cell-specific expression of myoglobin isoforms in brain, kidney, gill and liver of the hypoxia-tolerant carp and zebrafish. J Exp Biol 212:627–638
Evrard E, Devaux A, Bony S, Burgeot T, Riso R, Budzinski H, Le Du M, Quiniou L, Laroche J (2010) Responses of the European flounder Platichthys flesus to the chemical stress in estuaries: load of contaminants, gene expression, cellular impact and growth rate. Biomarkers 15:111–127
Giger T, Excoffier L, Amstutz U, Day PJR, Champigneulle A, Hansen MM, Kelso J, LargiadÈr CR (2008) Population transcriptomics of life-history variation in the genus Salmo. Mol Ecol 17:3095–3108
Gingerich W, Pityer R (1989) Comparison of whole body and tissue blood volumes in rainbow trout (Salmo gairdneri) with I bovine serum albumin and Cr-erythrocyte tracers. Fish Physiol Biochem 6:39–47
Gracey AY, Troll JV, Somero GN (2001) Hypoxia-induced gene expression profiling in the euryoxic fish Gillichthys mirabilis. Proc Natl Acad Sci USA 98:1993–1998
Haase VH (2008) Hemoglobin in the Kidney: breaking with traditional dogma. J Am Soc Nephrol 19:1440–1441
Hammer Ø, Harper DAT, Ryan PD (2001) PAST: paleontological statistics software package for education and data analysis. Palaeontol Electron 4:9
Hemmer-Hansen J, Nielsen EE, Frydenberg J, Loeschcke V (2007a) Adaptive divergence in a high gene flow environment: Hsc70 variation in the European flounder (Platichthys flesus L.). Heredity 99:592–600
Hemmer-Hansen J, Nielsen EE, Gronkjaer P, Loeschcke V (2007b) Evolutionary mechanisms shaping the genetic population structure of marine fishes; lessons from the European flounder (Platichthys flesus L.). Mol Ecol 16:3104–3118
Jensen FB, Lecklin T, Busk M, Bury NR, Wilson RW, Wood CM, Grosell M (2002) Physiological impact of salinity increase at organism and red blood cell levels in the European flounder (Platichthys flesus). J Exp Mar Biol Ecol 274:159–174
Kammerer BD, Cech JJ, Kultz D (2010) Rapid changes in plasma cortisol, osmolality, and respiration in response to salinity stress in tilapia (Oreochromis mossambicus). Comp Biochem Physiol A 157:260–265
Knutsen H, Jorde PE, André C, Stenseth NC (2003) Fine-scaled geographical population structuring in a highly mobile marine species: the Atlantic cod. Mol Ecol 12:385–394
Larsen PF, Nielsen EE, Williams TD, Hemmer-Hansen J, Chipman JK, Kruhoffer M, Gronkjaer P, George SG, Dyrskjot L, Loeschcke V (2007) Adaptive differences in gene expression in European flounder (Platichthys flesus). Mol Ecol 16:4674–4683
Larsen PF, Nielsen EE, Koed A, Thomsen DS, Olsvik PA, Loeschcke V (2008a) Interpopulation differences in expression of candidate genes for salinity tolerance in winter migrating anadromous brown trout (Salmo trutta L.). BMC Genet 9:12
Larsen PF, Nielsen EE, Williams TD, Loeschcke V (2008b) Intraspecific variation in expression of candidate genes for osmoregulation, heme biosynthesis and stress resistance suggests local adaptation in European flounder (Platichthys flesus). Heredity 101:247–259
Larsen PF, Schulte PM, Nielsen EE (2011) Gene expression analysis for the identification of selection and local adaptation in fishes. J Fish Biol 78:1–22
Larsen PF, Nielsen EE, Meier K, Olsvik PA, Hansen MM, Loeschcke V (2012) Differences in Salinity Tolerance and Gene Expression Between Two Populations of Atlantic Cod (Gadus morhua) in Response to Salinity Stress. Biochem Gen 59:366–454
Livak KJ, Schmittgen TD (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(T)(-Delta Delta C) method. Methods 25:402–408
Lundgreen K, Kiilerich P, Tipsmark C, Madsen S, Jensen F (2008) Physiological response in the European flounder (Platichthys flesus) to variable salinity and oxygen conditions. Comp Biochem Physiol B 178:909–915
Marchand J, Evrard E, Guinand B, Cachot J, Quiniou L, Laroche J (2010) Genetic polymorphism and its potential relation to environmental stress in five populations of the European flounder Platichthys flesus, along the French Atlantic coast. Mar Environ Res 70:201–209
Mitchell-Olds T, Schmitt J (2006) Genetic mechanisms and evolutionary significance of natural variation in Arabidopsis. Nature 441:947–952
Montero D, Izquierdo MS, Tort L, Robaina L, Vergara JM (1999) High stocking density produces crowding stress altering some physiological and biochemical parameters in gilthead seabream, Sparus aurata juveniles. Fish Physiol Biochem 20:53–60
Nielsen EE, Kenchington E (2001) A new approach to prioritizing marine fish and shellfish populations for conservation. Fish Fish 2:328–343
Nielsen EE, Gronkjaer P, Meldrup D, Paulsen H (2005) Retention of juveniles within a hybrid zone between North Sea and Baltic Sea Atlantic cod (Gadus morhua). Can J Fish Aquat Sci 62:2219–2225
Nielsen EE, Hemmer-Hansen J, Larsen PF, Bekkevold D (2009) Population genomics of marine fishes: identifying adaptive variation in space and time. Mol Ecol 18:3128–3150
Nishi H, Inagi R, Kato H, Tanemoto M, Kojima I, Son D, Fujita T, Nangaku M (2008) Hemoglobin is expressed by mesangial cells and reduces oxidant stress. J Am Soc Nephrol 19:1500–1508
Rengmark AH, Slettan A, Lee WJ, Lie Ø, Lingaas F (2007) Identification and mapping of genes associated with salt tolerance in tilapia. J Fish Biol 71:409–422
Rise ML, Douglas SE, Sakhrani D, Williams J, Ewart KV, Rise M, Davidson WS, Koop BF, Devlin RH (2006) Multiple microarray platforms utilized for hepatic gene expression profiling of GH transgenic coho salmon with and without ration restriction. J Mol Endo 37:259–282
Roche H, Bogé G (1996) Fish blood parameters as a potential tool for identification of stress caused by environmental factors and chemical intoxication. Mar Environ Res 41:27–43
Roesner A, Mitz SA, Hankeln T, Burmester T (2008) Globins and hypoxia adaptation in the goldfish, Carassius auratus. FEBS J 275:3633–3643
Rozen S, Skaletsky H (2000) Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers. Methods Mol Biol 132:365–386
Seear P, Carmichael S, Talbot R, Taggart J, Bron J, Sweeney G (2010) Differential gene expression during smoltification of Atlantic Salmon (Salmo salar L.): a first large-scale microarray study. Mar Biotechnol 12:126–140
Sørensen JG, Kristensen TN, Loeschcke V (2003) The evolutionary and ecological role of heat shock proteins. Ecol Let 6:1025–1037
Tipsmark CK, Luckenbach JA, Madsen SS, Kiilerich P, Borski RJ (2008) Osmoregulation and expression of ion transport proteins and putative claudins in the gill of Southern Flounder (Paralichthys lethostigma). Comp Biochem Physiol A 150:265–273
Tomanek L (2010) Variation in the heat shock response and its implication for predicting the effect of global climate change on species’ biogeographical distribution ranges and metabolic costs. J Exp Biol 213:971–979
Ullal AJ, Wayne Litaker R, Noga EJ (2008) Antimicrobial peptides derived from hemoglobin are expressed in epithelium of channel catfish (Ictalurus punctatus, Rafinesque). Dev Comp Immunol 32:1301–1312
Waples RS (1998) Separating the wheat from the chaff: patterns of genetic differentiation in high gene flow species. J Hered 89:438–450
Ward RD, Woodwark M, Skibinski DOF (1994) A comparison of genetic diversity levels in marine, freshwater, and anadromous fishes. J Fish Biol 44:213–232
Whitehead A, Crawford DL (2006) Neutral and adaptive variation in gene expression. Proc Natl Acad Sci USA 103:5425–5430
Wintz H, Yoo LJ, Loguinov A, Wu Y–Y, Steevens JA, Holland RD, Beger RD, Perkins EJ, Hughes O, Vulpe CD (2006) Gene expression profiles in fathead minnow exposed to 2,4-DNT: correlation with toxicity in mammals. Toxicol Sci 94:71–82