CN116042853B - 一种与刺参体色相关的基因组合及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种与刺参体色相关的基因组合及其应用，所提供的基因可用于刺参不同体色的筛选研究，为刺参育种筛选提供分子标记。本发明所提供的与刺参体色相关的基因组合，其中包含有氨基酸序列为SEQ IDNO:1的TGFβ1基因，氨基酸序列为SEQ ID NO:2的TGFβ2基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:3的Activin B基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:4的Inhibin基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:5的Nodal基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:6的GDF8基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:7的BMP2基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:8的BMP4基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:9的BMP3/3B基因，本发明另一个方面还提供上述的基因组合的一种用途，是在筛选检测不同体色刺参个体中的应用。
Description
技术领域
本发明属于养殖动物育种标记筛选技术领域，具体涉及一种与刺参体色相关的基因组合及其应用。
背景技术
刺参是具有独特养生保健和生态环保作用的高值海水养殖品种，在21世纪初引领了国内“第五次”海水养殖浪潮。繁荣发展的刺参增养殖产业,也为高质量刺参苗种生产带来了多元化与高标准的要求。面向未来,刺参养殖良种化是产业发展的必然方向,但当前我国刺参养殖整体仍表现为良种覆盖率低的特点。截至2022年，中国经全国水产原种与良种审定委员会审定的水产新品种共有266个，而刺参仅有8个新品种，比率仅占3％，且选育性状多关注生长速度与成活率等基础性状。与虾蟹鱼贝等养殖对象相比较,刺参良种选育工作整体呈现性状单一、性状高值化低的特点。刺参种业高质量发展既是刺参产业可持续发展的基础，也是今后实现刺参产业转型升级的关键突破口。提高刺参种业科技创新水平，面向刺参产业高质量发展方向与需求，研究刺参种业高质量发展关键路径与策略具有重要意义。
体色差异大是刺参重要特征之一，刺参的主要体色有青色、黑色和褐色，体色差异是影响刺参市场价格的最重要性状之一。分布于我国海域的刺参主要以青色、褐色为主，紫色十分罕见，经济价值极高，是刺参选育的重要方向。海参的生长发育受到温度盐度等多种环境因素的影响。不同体色海参对环境因子的耐受性存在显著差异。紫色刺参较常规青色、褐色刺参具有更宽的温度适应范围和更强的耐盐性，而白色刺参更耐高温，盐度耐受范围较窄。刺参环境适应性和物种稳定性的研究离不开色素沉着调控机制的解析，目前对刺参体色调控基因层面的研究刚刚起步，关键基因的挖掘仍然不够，主要关注点仍然停留在组织切片黑色素分析这种不全面的现象阶段。
发明内容
本发明的目的是提供一种与刺参体色相关的基因组合及其应用，所提供的基因可用于刺参不同体色的筛选研究，为刺参育种筛选提供分子标记。
本发明所提供的与刺参体色相关的基因组合，其中包含有氨基酸序列为SEQ IDNO:1的TGFβ1基因，氨基酸序列为SEQ ID NO:2的TGFβ2基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:3的Activin B基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:4的Inhibin基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:5的Nodal基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:6的GDF8基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:7的BMP2基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:8的BMP4基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:9的BMP3/3B基因；
进一步的，所述的基因组合中还包含有氨基酸序列为SEQ ID NO:10的TGβR2基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:11的TGβR3基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:12的ACVR2A基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:13的BMPR2基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:14的BMPR1B基因、氨基酸序列为SEQ ID NO:15的ACVR1基因；
更进一步的，所述的基因组合中还包含有氨基酸序列为SEQ ID NO:16的Smad1基因。
本发明另一个方面还提供上述的基因组合的一种用途，是在筛选检测不同体色刺参个体中的应用。
本发明还提供所述的与刺参体色相关的基因组合的另一个用途，是在调节刺参体色中的应用；
本发明还提供一种筛选不同体色刺参的方法，所述的方法是通过检测所述的基因组合中的任一个或几个基因的表达量来筛选；
本发明再一个方面还提供一种评价刺参体色相关饲料/养殖效果的方法，所述的方法是通过检测所述的基因组合中的任一个或几个基因的表达量来进行评价；
本发明再一个方面还提供一种检测上述基因组合中的基因的制品，所述的制品为基因芯片或引物组。
附图说明
图1为绿海参、紫海参以及白海参刺参不同基因表达量图。
图2为刺参TGFβ1、TGFβ2、Activin B、Inhibin、Nodal、GDF8、BMP2、BMP4、BMP3/3B基因与其他亲缘关系较近的物种构建的系统进化树图。
图3为刺参TGβR2、TGβR3、ACVR2A、BMPR1、BMPR2、ACVR1基因与其他亲缘关系较近的物种构建的系统进化树图。
图4为刺参Smad1基因与其他亲缘关系较近的物种构建的系统进化树图。
图5为海参色素沉着过程的阶段照片图。
图6为刺参色素合成各阶段相关基因的mRNA水平表达量图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细的描述。
实施例1：刺参体色相关基因的筛选及聚类分析
本发明通过对绿海参、紫海参以及白海参刺参的转录组文库进行分析，发现了不同体色中差异表达的基因片段，并进行荧光定量分析，确定了与刺参体色相关的基因组(图1)。
对确定差别表达的基因进行分离，具体就是将筛选获得的差异表达的基因片段作为Query在刺参基因组运用BLAST进行核苷酸同源比对或氨基酸同源比对，从基因组上分离出与已知保守结构域序列相似性较高的片段(Identity>50％)，将这些片段在基因组上前后各延伸20kb后用GENSCAN在线预测目的基因的开放阅读框，之后运用BLAST
(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/)进行勘定，最终分离出基因的完整的氨基酸序列。
将分离的氨基酸序列在ncbi中进行blasp，根据同源性高低将不同的基因进行命名，具体如下：
1)氨基酸序列为SEQ ID NO:1的TGFβ1基因，
2)氨基酸序列为SEQ ID NO:2的TGFβ2基因；
3)氨基酸序列为SEQ ID NO:3的Activin B基因；
4)氨基酸序列为SEQ ID NO:4的Inhibin基因；
5)氨基酸序列为SEQ ID NO:5的Nodal基因；
6)氨基酸序列为SEQ ID NO:6的GDF8基因；
7)氨基酸序列为SEQ ID NO:7的BMP2基因；
8)氨基酸序列为SEQ ID NO:8的BMP4基因；
9)氨基酸序列为SEQ ID NO:9的BMP3/3B基因；
10)氨基酸序列为SEQ ID NO:10的TGβR2基因；
11)氨基酸序列为SEQ ID NO:11的TGβR3基因；
12)氨基酸序列为SEQ ID NO:12的ACVR2A基因；
13)氨基酸序列为SEQ ID NO:13的BMPR2基因；
14)氨基酸序列为SEQ ID NO:14的BMPR1B基因；
15)氨基酸序列为SEQ ID NO:14的ACVR1基因；
16)氨基酸序列为SEQ ID NO:16的Smad1基因。
将所筛选的基因的氨基酸序列和其他物种的基因组进行系统发育分析，所选用的其它物种的基因如表1所示。Lasergene软件包(DNAStar,USA)所含的EditSeq程序用于所有核苷酸、氨基酸序列的编辑、保存。用ClustalX 1.83软件比对蛋白质序列，再通过MEGA 7.0软件用邻接法(Neighbor-Joining,NJ)构建系统进化树。步展值(Bootstrap value)1000代表进化树的可信度，为进化枝在计算1000次中出现的概率。
表1：用于系统发育分析用到的序列信息表
图2为刺参TGFβ1、TGFβ2、Activin B、Inhibin、Nodal、GDF8、BMP2、BMP4、BMP3/3B基因与其他亲缘关系较近的物种构建的系统进化树图，结果表明相同类型的基因形成一簇。
图3为刺参TGβR2、TGβR3、ACVR2A、BMPR1、BMPR2、ACVR1基因与其他亲缘关系较近的物种构建的系统进化树图。
图4为刺参Smad1基因与其他亲缘关系较近的物种构建的系统进化树。Smad1在基于多个R-Smads氨基酸序列的系统发育树中，每种类型的R-Smads组装在一个簇中。根据系统发育树，2种刺参已知的R-Smads归为一类，即Smad1类。值得注意的是，它们与Smad5密切相关。
实施例2：紫刺参色素沉着过程中基因组合中关键基因的mRNA相对表达量
紫海参色素沉着过程分为A、B、C、D 4个阶段(图5)。A为紫刺参未着色阶段，B为紫刺参背部开始着色阶段，C为紫刺参腹部开始着色阶段，D为紫刺参完全着色阶段。各阶段与色素合成相关基因的mRNA水平表达量如图6所示。其中BMP2/4和Smad2/3的表达水平在紫刺参的不同色素沉着阶段没有差异(p>0.05)。与紫刺参未着色阶段相比，ACVR2A的mRNA表达水平在紫刺参腹部开始着色阶段较低，在紫刺参完全着色阶段较高。Smad1和TGFβR2的mRNA表达水平在紫刺参背部开始着色阶段和紫刺参腹部开始着色阶段显著高于紫刺参未着色阶段。随着时间的推移，TGFβR2的表达水平开始下降，在紫刺参完全着色阶段低于紫刺参背部开始着色阶段和紫刺参腹部开始着色阶段。
不同颜色的刺参选TGFβR2，通过调节其表达量来调控体色。而紫色刺参选择ACVR2A、Smad1和TGFβR2这三个基因通过调节表达量来调控体色。
根据上述与特色基因表达的相关规律，可以针对性的对刺参体色发育进行调节，并对相应的养殖方法的效果进行评估。
Claims (1)
1.一种在绿刺参、紫刺参和白刺参中鉴别白刺参的方法，其特征在于，所述的方法是通过检测BMP2/4基因的mRNA的相对表达量来进行鉴别，其中白刺参中BMP2/4基因的mRNA 相对表达量高于绿刺参和紫刺参。
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