TFAP2/IRF4在红鲫体色形成中的作用及机制研究

The body color of red crucian carp is orange, and there is a phenomenon of body color changing“green to red”during the body color formation.The previous transcriptomic analysis showed that the metabolic pathway of melanin controlled by Mitf plays a key role in the transformation of body color of red common carp, but it still lacks the mastery of the regulatory mechanism that leads to the differential expression of Mitfa gene. Based on the previous work, this project will further investigate the role of candidate gene Tfap2/Irf4 in the body color development of red crucian carp,and study the function of the Tfap2/Irf4 gene in the transformation of the body color of the red tortoiseshell "green to red", focusing on whether the Tfap2/Irf4 gene participates in the regulation of the development of the melanocyte of red common carp by cooperating with the Mitf gene. The research of this project will further reveal the molecular regulation mechanism of fish body color formation. The relevant research results provide important theoretical guidance for the molecular genetic breeding and quality improvement of ornamental fish.

红鲫成体体色呈橘红，其体色形成过程中存在着“青转红”的体色转变现象。前期的转录组学分析表明，Mitfa主控的黑色素代谢途径在红鲫体色转变中发挥关键作用，但对于导致Mitfa基因差异表达的调控机制还缺乏掌握。本项目拟在前期工作的基础上，进一步深入研究候选基因Tfap2/Irf4在红鲫体色发育中的作用，研究Tfap2/Irf4基因在红鲫 “青转红”体色转变中的功能，重点研究Tfap2/Irf4基因是否通过与Mitfa基因协同参与对红鲫黑色素细胞的发育调控。本项目的研究将进一步揭示鱼类体色形成的分子调控机制，相关研究成果为观赏鱼类的分子遗传选育和品质改良提供重要的理论指导。

在前期研究基础上，确认是转录因子 AP-2 家族共 5 个成员中的Tfap2a参与鱼类体色发育。Tfap2a基因在红鲫变色后的皮肤组织中呈高表达，在眼睛组织中呈高表达，Irf4 基因在红鲫变色前、中、后差异不大。构建了斑马鱼和红鲫Tfap2和Irf4的敲降体系，构建了斑马鱼和红鲫Tfap2过表达体系，检测了Tfap2在红鲫 Mitfa-/-和 Mitfa+/+的体系中的表达。解析了Tfap2 和 Irf4 在鱼类体色发育中的作用。鲤尾鳍体色呈不对称分布，上叶呈青灰色，下叶呈红色。尾鳍又可以再生，是研究体色发育的理想材料。Tfap2、Mitf基因在鲤上下尾鳍呈差异表达。观察了鲤尾鳍上下叶色素细胞组成的显微和超微结构，跟踪了鲤个体发育以及尾鳍再生尾鳍不对称体色形成过程，通过高通量测序技术首次获得了鲤尾鳍上下叶组织的转录组信息，结合qRT-PCR 技术，色素相关基因（Tat、Tyr、Xdh、Mitf、Tfap2、Paxbp1、 Csf1r、Wsb1）、类胡萝卜素摄取与储存相关基因（Scarb1、Plin6、Bco2）、E-钙粘蛋白相关基因（Dyrk2）以及肌动蛋白相关基因（Actn4）等在尾鳍上下叶存在着差异表达，差异基因Bco2的功能研究表明Bco2不仅和黄色素细胞发育相关，还可能和黑色素细胞、虹彩细胞发育相关。相关的研究进展将进一步揭示鱼类体色形成的分子调控机制，同时也为观赏鱼类的分子遗传选育和品质改良提供重要的理论指导。在研期间，发表相关论文5篇，其中SCI论文2篇，其他论文3篇，已培养硕士研究生1名。