Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân Tích Biểu Hiện Chuyển Gene Tiết Lộ Các Gene Mới Có Biểu Hiện Khác Biệt Giới Tính Trong Não Cá Catfish Vàng (Pelteobagrus fulvidraco)
Tóm tắt
Cá catfish vàng (Pelteobagrus fulvidraco) là một loài nuôi trồng thủy sản nước ngọt quan trọng ở Trung Quốc. Loài này thể hiện sự khác biệt về kích thước giới tính, ưu tiên cho sự phát triển của cá đực. Cần áp dụng phương pháp toàn bộ chuyển gene để có cái nhìn tổng quan về bộ công cụ di truyền nhằm hiểu biết về cơ chế xác định giới tính với mục tiêu phát triển sản xuất đơn giới. Bên cạnh tuyến sinh dục, não cũng được xem là cơ quan chính cho sự sinh sản ở động vật có xương sống. Các phân tích chuyển gene trên não và các giai đoạn phát triển khác nhau sẽ cung cấp cái nhìn động cần thiết để hiểu rõ hơn về cơ chế xác định giới tính của nó. Trong bối cảnh này, chúng tôi đã thực hiện việc lắp ráp de novo chuyển gene não cá catfish vàng thông qua việc giải trình tự Illumina có độ quát cao. Tổng cộng có 154,507 contig được thu thập với độ dài từ 201 đến 27,822 bp và N50 là 2,101 bp, cùng với 20,699 unigene đã được xác định. Trong số các unigene này, có 13 và 54 unigene được phát hiện là gene biểu hiện riêng biệt XY (SEGs) cho cá catfish vàng một tuổi và hai tuổi, trong khi số lượng tương ứng của XX-SEGs cho hai giai đoạn đó lần lượt là 19 và 13. Công việc của chúng tôi xác định một tập hợp các gene đã được chú thích là yếu tố ứng cử viên ảnh hưởng đến sự khác biệt giới tính cũng như các đoạn lặp đơn giản (SSR) và biến thể nucleotide đơn (SNV) trong cá catfish vàng. Để xác thực các mẫu biểu hiện của các gene liên quan đến giới tính, chúng tôi đã tiến hành phản ứng chuỗi polymerase thời gian thực định lượng (qRT-PCR) nhằm chỉ ra độ tin cậy và chính xác của phân tích của chúng tôi. Kết quả trong nghiên cứu của chúng tôi có thể nâng cao hiểu biết của chúng tôi về xác định giới tính cá catfish vàng và có thể giúp cải thiện sản xuất cá catfish vàng đực thuần trong nuôi trồng thủy sản.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Agate RJ, Grisham W, Wade J, Mann S, Wingfield J, Schanen C, Palotie A, Arnold AP (2003) Neural, not gonadal, origin of brain sex differences in a gynandromorphic finch. Proc Natl Acad Sci U S A 100:4873–4878
Agate RJ, Choe M, Arnold AP (2004) Sex differences in structure and expression of the sex chromosome genes CHD1Z and CHD1W in zebra finches. Mol Biol Evol 21:384–396
Audic S, Claverie JM (1997) The significance of digital gene expression profiles. Genome Res 7:986–995
Benjamini Y, Yekutieli D (2001) The control of the false discovery rate in multiple testing under dependency. Ann Stat 29:1165–1188
Chen X, Agate RJ, Itoh Y, Arnold AP (2005) Sexually dimorphic expression of trkB, a Z-linked gene, in early posthatch zebra finch brain. Proc Natl Acad Sci U S A 102:7730–7735
Chen X, Mei J, Wu J, Jing J, Ma W, Zhang J, Dan C, Wang W, Gui JF (2015) A comprehensive transcriptome provides candidate genes for sex determination/differentiation and SSR/SNP markers in yellow catfish. Mar Biotechnol (NY) 17:190–198
Conesa A, Gotz S, Garcia-Gomez JM, Terol J, Talon M, Robles M (2005) Blast2GO: a universal tool for annotation, visualization and analysis in functional genomics research. Bioinformatics 21:3674–3676
Davies W, Wilkinson LS (2006) It is not all hormones: alternative explanations for sexual differentiation of the brain. Brain Res 1126:36–45
Dennis C (2004) Brain development: the most important sexual organ. Nature 427:390–392
Dewing P, Shi T, Horvath S, Vilain E (2003) Sexually dimorphic gene expression in mouse brain precedes gonadal differentiation. Brain Res Mol Brain Res 118:82–90
Dewing P, Chiang CW, Sinchak K, Sim H, Fernagut PO, Kelly S, Chesselet MF, Micevych PE, Albrecht KH, Harley VR, Vilain E (2006) Direct regulation of adult brain function by the male-specific factor SRY. Curr Biol 16:415–420
Eshel O, Shirak A, Dor L, Band M, Zak T, Markovich-Gordon M, Chalifa-Caspi V, Feldmesser E, Weller JI, Seroussi E, Hulata G, Ron M (2014) Identification of male-specific amh duplication, sexually differentially expressed genes and microRNAs at early embryonic development of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). BMC Genomics 15:774
Faircloth BC (2008) msatcommander: detection of microsatellite repeat arrays and automated, locus-specific primer design. Mol Ecol Resour 8:92–94
Francis RC, Barlow GW (1993) Social control of primary sex differentiation in the Midas cichlid. Proc Natl Acad Sci U S A 90:10673–10675
Gong Y, Luo Z, Zhu QL, Zheng JL, Tan XY, Chen QL, Lin YC, Lu RH (2013) Characterization and tissue distribution of leptin, leptin receptor and leptin receptor overlapping transcript genes in yellow catfish Pelteobagrus fulvidraco. Gen Comp Endocrinol 182:1–6
Hardy DM, Garbers DL (1995) A sperm membrane protein that binds in a species-specific manner to the egg extracellular matrix is homologous to von Willebrand factor. J Biol Chem 270:26025–26028
Hasselberg L, Meier S, Svardal A, Hegelund T, Celander MC (2004) Effects of alkylphenols on CYP1A and CYP3A expression in first spawning Atlantic cod (Gadus morhua). Aquat Toxicol 67:303–313
Hunt PND, Wilson MD, Von Schalburg KR, Davidson WS, Koop BF (2005) Expression and genomic organization of zonadhesin-like genes in three species of fish give insight into the evolutionary history of a mosaic protein. BMC Genomics 6. doi:10.1186/1471-2164-6-165
Jiang N, Jin X, He J, Yin Z (2012) The roles of follistatin 1 in regulation of zebrafish fecundity and sexual differentiation. Biol Reprod 87:54
Li H, Handsaker B, Wysoker A, Fennell T, Ruan J, Homer N, Marth G, Abecasis G, Durbin R, Genome Project Data Processing, S (2009) The sequence alignment/map format and SAMtools. Bioinformatics 25:2078–2079
Liu Q, Chen Y, Copeland D, Ball H, Duff RJ, Rockich B, Londraville RL (2010) Expression of leptin receptor gene in developing and adult zebrafish. Gen Comp Endocrinol 166:346–355
Liu H, Guan B, Xu J, Hou C, Tian H, Chen H (2013) Genetic manipulation of sex ratio for the large-scale breeding of YY super-male and XY all-male yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco (Richardson)). Mar Biotechnol (NY) 15:321–328
Lu J, Luan P, Zhang X, Xue S, Peng L, Mahbooband S, Sun X (2014) Gonadal transcriptomic analysis of yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco): identification of sex-related genes and genetic markers. Physiol Genomics 46:798–807
Maehiro S, Takeuchi A, Yamashita J, Hiraki T, Kawabata Y, Nakasone K, Hosono K, Usami T, Paul-Prasanth B, Nagahama Y, Oka Y, Okubo K (2014) Sexually dimorphic expression of the sex chromosome-linked genes cntfa and pdlim3a in the medaka brain. Biochem Biophys Res Commun 445:113–119
Mank JE, Hultin-Rosenberg L, Webster MT, Ellegren H (2008) The unique genomic properties of sex-biased genes: insights from avian microarray data. BMC Genomics 9:148
Manousaki T, Tsakogiannis A, Lagnel J, Sarropoulou E, Xiang JZ, Papandroulakis N, Mylonas CC, Tsigenopoulos CS (2014) The sex-specific transcriptome of the hermaphrodite sparid sharpsnout seabream (Diplodus puntazzo). BMC Genomics 15. doi:10.1186/1471-2164-15-655
Matsuda M (2003) Sex determination in fish: lessons from the sex-determining gene of the teleost medaka, Oryzias latipes. Develop Growth Differ 45:397–403
Mayer MP, Bukau B (2005) Hsp70 chaperones: cellular functions and molecular mechanism. Cell Mol Life Sci 62:670–684
Mold DE, Dinitz AE, Sambandan DR (2009) Regulation of zebrafish zona pellucida gene activity in developing oocytes. Biol Reprod 81:101–110
Munday PL, Buston PM, Warner RR (2006) Diversity and flexibility of sex-change strategies in animals. Trends Ecol Evol 21:89–95
Nakamoto M, Muramatsu S, Yoshida S, Matsuda M, Nagahama Y, Shibatal N (2009) Gonadal sex differentiation and expression of Sox9a2, Dmrt1, and Foxl2 in Oryzias luzonensis. Genesis 47:289–299
Negrato E, Vascellari M, Capolongo F, Binato G, Da Dalt L, Boscolo Papo M, Gioacchini G, Carnevali O, Bertotto D, Radaelli G, Pascoli F (2013) Expression of 8-OHdG in Zosterisessor ophiocephalus from the Venetian lagoon, Italy. Eur J Histochem 57:e8.
Pala I, Schartl M, Thorsteinsdottir S, Coelho MM (2009) Sex determination in the Squalius alburnoides complex: an initial characterization of sex cascade elements in the context of a hybrid polyploid genome. PLoS One 4:e6401
Parhar IS, Tosaki H, Sakuma Y, Kobayashi M (2001) Sex differences in the brain of goldfish: gonadotropin-releasing hormone and vasotocinergic neurons. Neuroscience 104:1099–1110
Park IS, Kim JH, Cho SH, Kim DS (2004) Sex differentiation and hormonal sex reversal in the bagrid catfish Pseudobagrus fulvidraco (Richardson). Aquaculture 232:183–193
Piferrer F, Ribas L, Diaz N (2012) Genomic approaches to study genetic and environmental influences on fish sex determination and differentiation. Mar Biotechnol 14:591–604
Santos EM, Kille P, Workman VL, Paull GC, Tyler CR (2008) Sexually dimorphic gene expression in the brains of mature zebrafish. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 149:314–324
Schulze SR, Sinclair DA, Fitzpatrick KA, Honda BM (2005) A genetic and molecular characterization of two proximal heterochromatic genes on chromosome 3 of Drosophila melanogaster. Genetics 169:2165–2177
Sellars MJ, Trewin C, Mcwilliam SM, Glaves RS, Hertzler PL (2015) Transcriptome profiles of Penaeus (Marsupenaeus) japonicus animal and vegetal half-embryos: identification of sex determination, germ line, mesoderm, and other developmental genes. Mar Biotechnol (NY) 17:252–265
Shetty J, Wolkowicz MJ, Digilio LC, Klotz KL, Jayes FL, Diekman AB, Westbrook VA, Farris EM, Hao ZL, Coonrod SA, Flickinger CJ, Herr JC (2003) SAMP14, a novel, acrosomal membrane-associated, glycosylphosphatidylinositol-anchored member of the Ly-6/urokinase-type plasminogen activator receptor superfamily with a role in sperm-egg interaction. J Biol Chem 278:30506–30515
Soyal SM, Amleh A, Dean J (2000) FIGalpha, a germ cell-specific transcription factor required for ovarian follicle formation. Development 127:4645–4654
Sreenivasan R, Cai M, Bartfai R, Wang X, Christoffels A, Orban L (2008) Transcriptomic analyses reveal novel genes with sexually dimorphic expression in the zebrafish gonad and brain. PLoS One 3:e1791
Sun F, Liu S, Gao X, Jiang Y, Perera D, Wang X, Li C, Sun L, Zhang J, Kaltenboeck L, Dunham R, Liu Z (2013) Male-biased genes in catfish as revealed by RNA-Seq analysis of the testis transcriptome. PLoS One 8:e68452
Tao WJ, Yuan J, Zhou LY, Sun LN, Sun YL, Yang SJ, Li MH, Zeng S, Huang BF, Wang DH (2013) Characterization of gonadal transcriptomes from Nile tilapia (Oreochromis niloticus) reveals differentially expressed genes. PLoS One 8:e63604
Tzika AC, Helaers R, Schramm G, Milinkovitch MC (2011) Reptilian-transcriptome v1.0, a glimpse in the brain transcriptome of five divergent Sauropsida lineages and the phylogenetic position of turtles. EvoDevo 2:19
Vizziano D, Randuineau G, Baron D, Cauty C, Guiguen Y (2007) Characterization of early molecular sex differentiation in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss. Dev Dyn 236:2198–2206
Vizziano-Cantonnet D, Anglade I, Pellegrini E, Gueguen MM, Fostier A, Guiguen Y, Kah O (2011) Sexual dimorphism in the brain aromatase expression and activity, and in the central expression of other steroidogenic enzymes during the period of sex differentiation in monosex rainbow trout populations. Gen Comp Endocrinol 170:346–355
Weltzien FA, Andersson E, Andersen O, Shalchian-Tabrizi K, Norberg B (2004) The brain-pituitary-gonad axis in male teleosts, with special emphasis on flatfish (Pleuronectiformes). Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 137:447–477
Xu J, Burgoyne PS, Arnold AP (2002) Sex differences in sex chromosome gene expression in mouse brain. Hum Mol Genet 11:1409–1419
Xu J, Deng X, Watkins R, Disteche CM (2008) Sex-specific differences in expression of histone demethylases Utx and Uty in mouse brain and neurons. J Neurosci 28:4521–4527
Xu D, Lou B, Xu H, Li S, Geng Z (2013) Isolation and characterization of male-specific DNA markers in the rock bream Oplegnathus fasciatus. Mar Biotechnol (NY) 15:221–229
Yang X, Schadt EE, Wang S, Wang H, Arnold AP, Ingram-Drake L, Drake TA, Lusis AJ (2006) Tissue-specific expression and regulation of sexually dimorphic genes in mice. Genome Res 16:995–1004
Yano A, Nicol B, Jouanno E, Guiguen Y (2014) Heritable targeted inactivation of the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) master sex-determining gene using zinc-finger nucleases. Mar Biotechnol (NY) 16:243–250
Yi Z, Hathaway MR, Dayton WR, White ME (2001) Effects of growth factors on insulin-like growth factor binding protein (IGFBP) secretion by primary porcine satellite cell cultures. J Anim Sci 79:2820–2826
Yu WK, Shi YF, Fong CC, Chen Y, Van De Merwe JP, Chan AKY, Wei F, Bo J, Ye R, Au DWT, Wu RSS, Yang MS (2013) Gender-specific transcriptional profiling of marine medaka (Oryzias melastigma) liver upon BDE-47 exposure. Comp Biochem Physiol D Genomics Proteomics 8:255–262
Yuan C, Zhang YY, Hu GJ, Li M, Zheng Y, Gao JC, Yang YP, Zhou Y, Wang ZZ (2013) Expression of two zona pellucida genes is regulated by 17 alpha-ethinylestradiol in adult rare minnow Gobiocypris rarus. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 158:1–9