缺失ca12基因显著提高草鱼耐碳酸盐碱度胁迫能力

摘要

为了探究碳酸酐酶ca12（Carbonic Anhydrase 12）在草鱼应对碳酸盐碱度胁迫中的功能,本研究设置不同NaHCO₃浓度梯度（0、20、40、60、80、100、150 mmol/L）对野生型和基因编辑草鱼进行碱度胁迫,系统分析草鱼各组织（脑、心、肾、鳃）中ca12的表达水平变化,以及在60 mmol/L的NaHCO₃溶液下鳃和肠道组织的组织病理学变化。结果显示,相比野生型草鱼,经过CRISPR/Cas9技术编辑的ca12草鱼嵌合体在不同碱度水平不同时间下存活率更高,并且随碱度提高,肾和鳃组织中ca12的表达量均显著下调。在60 mmol/L NaHCO₃溶液刺激下,嵌合体草鱼的鳃和肠道组织形态发生适应性改变,细胞凋亡率显著低于野生型。研究表明,高碱度胁迫会对鱼体产生不利影响,而经过编辑的草鱼嵌合体在高碱度水体下的存活率明显优于野生型草鱼,说明ca12基因在鱼体处于高碱环境中发挥重要的调控作用,可视作草鱼适应高碱环境的关键靶点,其功能缺失可显著增强草鱼的碱度耐受性。本研究利用基因编辑技术创制的耐碱草鱼新种质,将对实施“改种适地”策略开发盐碱地,拓宽宜渔空间具有战略意义。

关键词

基因编辑 / NaHCO₃胁迫 / 组织病理学 / 草鱼