半滑舌鳎酪氨酸酶基因（Tyr）在体色形成过程中的功能研究

Body color anomaly (albinism in ocular side and melanism in blind side) is an important issue in breeding and culture of half-smooth tongue sole (Cynoglossus semilaevis). It is very difficult to prevent this symptom by controlling the external factors such as nutrition and environment. We should undertake researches on molecular level as soon as possible. In this project, we will select Tyr gene as a key point to make an in-depth study on the function in the formation of body color, which will provide theoretical basis and technical guide for the therapy of albinism and melanism, at the same time, a good foundation will be laid for selective breeding in half-smooth tongue sole. We will carry out our study from wo main aspects which are as follows: (i) analysis of transcription and expression patterns of Tyr gene in the process of body color formation by RT-PCR, in situ hybridization and immunohistochemistry; (ii) analysis Tyr gene function by techniques such as genome editing, eukaryotic expression and injection of recombinant protein.

半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)体色异常现象（有眼侧白化和无眼侧黑化）一直是育苗和养殖过程中面临的一个重要的问题。通过控制其营养和环境等因素来防治其体色异常现象的难度极大，因此从分子水平开展相关研究显得极为迫切，本研究以体色形成过程中的关键基因（Tyr基因）为切入点对其在体色形成过程中的功能进行深入研究，为防治体色异常现象提供理论依据和技术指导，同时为半滑舌鳎良种选育奠定基础。本项目将从以下两大方面进行研究：（i）通过RT-PCR、原位杂交和免疫组化等技术对体色形成过程中Tyr基因转录和表达模式分析；（ii）通过基因组编辑技术、真核表达和蛋白注射修复实验对Tyr基因在体色形成过程中的功能进行验证。

无眼侧黑化和有眼侧白化是给全球的鲆鲽鱼类养殖带来了极大的困扰，包括中国半滑舌鳎。关键基因和分子机制目前尚不清楚。本项目中，首先克隆了半滑舌鳎体色相关的tyr和dct基因并进行了系统发育分析，并对这两个基因做了时空表达分析。发现这两个基因在20日龄前高表达，尤其是在变态的关键时期（15-20日龄），30日龄时表达量降到很低水平。这两个基因在无眼侧黑化皮肤和有眼侧正常皮肤中表达量极高，但是在白化皮肤和无眼侧正常皮肤中表达量极低。在其他组织中，眼睛中的表达量最高，其次是肝脏，在肌肉和脾脏中表达量最低。结果表明这两个基因是体色维持的关键基因。其次，利用半滑舌鳎的有眼侧正常皮肤和无眼侧正常和异常皮肤进行了转录组分析，最终挖掘到60个黑化相关的关键基因，为无眼侧黑化提供了候选基因资源。建立了这60个关键差异表达基因之间的和tyr与其他关键基因的蛋白-蛋白互作网络，进一步的研究表明，这些基因主要在色素代谢过程和黑色素生成通路显著富集。这些结果暗示着无眼侧黑化是一种环境介导的调控类型。莫运输蛋白基因（例如OCA2和SLC45A2）可能是黑化形成的开关。第三，无眼侧黑化性状的遗传力在0.34到0.38之间。这些结果确定了黑化性状存在较大的遗传变异，为将来的鲆鲽鱼类品种改良提供了新视角。黑化性状呈中等遗传力暗示着在鲆鲽鱼类中对该性状进行遗传选育将获得较大的选择反应。总之，本项目为半滑舌鳎体色异常提供了重要的遗传和育种资源，在很大程度上能够加快对该性状的遗传选育。