不同光照周期对尼罗罗非鱼生物钟基因表达的影响

作者：符徐泽; 邹芝英; 肖炜; 祝璟琳; 李大宇; 喻杰; 陈炳霖; 杨弘^*

来源：农业生物技术学报, 2022, 30(03): 539-549.

• 光照周期
• 尼罗罗非鱼
• 昼夜节律
• 生物钟基因

生物钟基因是控制昼夜节律的关键基因。光照是对生物钟影响最大的环境变量，光照周期的改变会导致生物钟基因表达模式变化，进一步影响生物的生活习性和发育繁殖等多项生理活动。为探究不同光照周期对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)生物钟基因昼夜节律的影响，本研究共设置3种光照周期条件，光(L)暗(D)比分别为8 h光照和16 h黑暗(8L∶16D)、12 h光照和12 h黑暗(12L∶12D)及16 h光照和8 h黑暗(16L∶8D)，光照强度1 000 lx，光起始时间设定为计时器时间(zeitgeber time, ZT) 0 h，分析尼罗罗非鱼脑、肝脏和眼3种组织中生物钟关键基因：脑肌肉芳香烃受体核转位蛋白样因子1 (brain and muscle arntlike 1, bmal1)、昼夜节律活动输出周期故障因子a (circadian locomotor output cycles kaput a, clocka)、隐花色素5 (cryptochrome 5, cry5)和周期蛋白1b (period 1b, per1b)的昼夜表达规律。结果显示，正常光照条件下(12L∶12D)，脑、肝脏和眼中bmal1、clocka、cry5和per1b表现出明显的昼夜节律性；正常光照条件下(12L∶12D)，正调控基因bmal1和clocka峰值相位肝脏中(ZT 13.98 h, ZT 12.02 h)，早于脑中(ZT 17.31 h, ZT14.37 h)，负调控基因cry5和per1b峰值相位肝脏中(ZT 7.28 h, ZT 0.92 h)，晚于脑中(ZT 4.66 h, ZT 0.76 h)；长光照(16L∶8D)导致脑中clocka峰值相位延迟，肝脏中cry5振幅增大；短光照(8L∶16D)使脑中per1b、肝脏中bmal1和眼中cry5振幅变大。上述结果表明，尼罗罗非鱼具有与其他鱼类相似的生物钟系统，不同组织的生物节律不完全一致；光照周期会影响生物钟基因的表达，且各组织的生物钟基因响应有差异。本研究为深入了解尼罗罗非鱼生物钟系统的调节机制提供参考依据。

• 单位
  农业部; 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心; 南京农业大学