Ghrelin通过GH/IGF-1轴调控奥尼罗非鱼生长机理研究

Growth is one of the most important concerned appearances by fishery practitioners. By hybridization, the Nile tilapia × blue tilapia were obtained and extensively cultivated due to its fast growth rate heterosis. Previous studies indicated that Ghrelin regulated growth and nutrition metabolism in fishes. Illustration of the expression characteristics and its regulation of Ghrelin in Nile tilapia × blue tilapia would contribute to elucidate the mechanism of growth heterosis in hybrid fishes. The present project will study the intestinal key endocrine genes, Ghrelin. First, the spatiotemporal expression pattern of Ghrelin would be investigated; the expression changes by temperature and nutrition condition would be discussed; we would clarify the regulatory mechanism of GH/IGF-1 axis by Ghrelin and the feedback regulation via recombinant protein injection; finally, the transcriptome study approach would be employed to indicate the downstream signaling pathway activated by Ghrelin through GH/IGF-1 axis. From the Ghrelin expression pattern, regulatory mechanism and new functional pathway levels, the role of Ghrelin in heterosis from Nile tilapia × blue tilapia would be discussed. The project will provide basis for investigation of heterosis in hybrid fish.

养殖鱼类的生长速度是水产工作者最关注的性状之一。通过杂交获得的奥尼罗非鱼因其生长迅速的杂种优势，得到广泛养殖。研究表明Ghrelin可调节鱼类生长和营养代谢。对奥尼罗非鱼Ghrelin的表达特征及调控作用进行深入探讨，将拓展现有对杂种优势成因的认识。本项目针对奥尼罗非鱼肠道关键内分泌基因Ghrelin进行研究，阐明Ghrelin在奥尼罗非鱼及其亲本中的时空表达模式；探讨不同温度和不同营养条件下的奥尼罗非鱼及其亲本Ghrelin的表达变化；通过腹腔注射重组蛋白阐明Ghrelin对GH/IGF-1轴的调节及反馈调节机制；最后，我们将利用转录组手段鉴定Ghrelin通过GH/IGF-1轴激活的下游信号通路。本项目将从Ghrelin表达模式、调控机制和作用新途径进行挖掘，初步探讨奥尼罗非鱼Ghrelin在杂种优势中扮演的角色，为进一步研究杂交鱼优势产生机制提供依据。

奥尼杂交罗非鱼因其具有生长优势而成为是我国主要的养殖品种。申请者前期的研究结果表明，GH/IGF轴在奥尼杂交罗非鱼呈现非加性表达模式，且有表达优势，这与其快速生长的表现型一致。Ghrelin可调节鱼类生长和营养代谢。本项目探讨了奥尼罗非鱼Ghrelin的表达特征及调控作用。取得了以下主要结果：（1）克隆获得了奥尼罗非鱼与其亲本Ghrelin基因的编码区序列，结果显示Ghrelin基因在尼罗罗非鱼、奥利亚罗非鱼和奥尼罗非鱼中高度保守，也提示了其功能的保守性；同时Ghrelin在胃组织中表达水平较高；（2）与亲本的表达比较分析表明，奥尼罗非鱼的Ghrelin的表达高于父本，在饥饿48小时后，Ghrelin表达无显著变化；利用焦磷酸测序技术，发现Ghrelin有偏母性表达特征；（3）Ghrelin多肽注射可提高奥尼罗非鱼感染后的生存率，对嗜水气单胞菌有明显的治疗效果；（4）注射Ghrelin影响鱼类免疫基因的表达，能够有效提高罗非鱼的免疫应答能力；（5）通过高通量测序方法，分析了Ghrelin和IGF-1在奥尼罗非鱼中的调控作用，结果显示，注射Ghrelin后，肝脏中有283个差异基因，主要在生长激素合成、分泌等；而注射IGF-1多肽后，胃组织中有155个差异基因，主要是免疫相关的途径。项目执行期间发表论文共15篇，获得国家授权专利2项，软件著作2项。培养硕士研究生4人。本研究为阐明奥尼罗非鱼杂种优势的分子机制提供了部分理论依据，为杂交育种技术提供了参考。