Züchtungskunde, 89, (5) S. 375-389, 2017, ISSN 0044-5401
© Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart
Scientific Articles
Untersuchung des Transkriptoms bei temperaturbehandelten genetisch weiblichen und genetisch männlichen Tilapien ( Oreochromis niloticus )
S. Wessels1 ; Claudia Floren2 ; T. Lingner3 ; Gabriela Salinas3 ; C. Knorr2 ; 1 Department für Nutztierwissenschaften – Abteilung Aquakultur und Gewässerökologie, Georg-August-Universität Göttingen, Albrecht-Thaer-Weg 3, 37075 Göttingen, swessel@gwdg.de ; 2 Department für Nutztierwissenschaften – Abteilung Biotechnologie und Reproduktion landwirtschaftlicher Nutztiere, Georg-August-Universität Göttingen, Burckhardtweg 2, 37077 Göttingen ; 3 Transkriptomanalyselabor, Institut für Entwicklungsbiochemie, Universitätsmedizin Göttingen, Justus-von-Liebig-Weg 11, 37077 Göttingen
Die zu den Cichliden gehörenden Tilapien ( Oreochromis niloticus ) sind weltweit die zweitwichtigste Aquakulturspezies. Die Art weist einen starken Geschlechtsdimorphismus zugunsten der Männchen auf, der durch das maternale Maulbrutverhalten verstärkt wird. Rein-männliche Bestände werden daher bevorzugt und fast immer über die Gabe von Hormonen erzeugt. Neben genetischen Hauptfaktoren beeinflussen autosomale und temperaturabhängige Faktoren das Geschlecht der Tilapien. Temperaturprotokolle könnten zukünftig die Nutzung von Hormonen überflüssig machen, eine einfache und zuverlässige Identifikation temperatursensibler Elterntiere durch genetische Marker vorausgesetzt. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Untersuchung des Transkriptoms während der temperaturabhängigen Geschlechtsausprägung. Genetisch rein-weibliche und rein-männliche Populationen wurden dazu während der Geschlechtsdifferenzierung als Kontrollen bei 28°C und als Behandlungsgruppen bei 36°C gehalten. Am 10., 14., 17. und 19. Lebenstag wurden Gewebeproben für die Transkriptomuntersuchungen gewonnen. Die Geschlechterverhältnisse wurden an adulten Vollgeschwistern festgestellt. Als differentiell exprimiertes Gen wurde u.a. auch das geschlechtsdeterminierende Gen zfand3 nachgewiesen. Die Untersuchung der Genexpression von Kandidatengenen ( cyp19a1, amh, amhrII und fst ) ergab nur geringe Unterschiede zwischen genetisch rein-weiblichen Kontrollen und Behandlungsgruppen. Lediglich das Aromatase-Gen cyp19a1 wurde in der Behandlungsgruppe an Tag 19 nach der Befruchtung etwas niedriger (–0,32) exprimiert. Bei den genetisch rein-männlichen Tieren wurde hingegen das cyp19a1 an den Tagen 14, 17 und 19 nach der Befruchtung deutlich erhöht exprimiert im Vergleich zu den Kontrollen (+4,8; +81,1; +15,1).
Tilapia; Transkriptom; Temperatur; Genexpression
Investigation of the transcriptome in temperature-treated genetically female and male Nile tilapia ( Oreochromis niloticus ).
Tilapia is the second most produced fish in aquaculture world-wide. In Nile tilapia ( Oreochromis niloticus ) the phenotypic sex can be determined through (interaction of) minor autosomal factors, a major male determining factor, and environmental factors. Even though intensive aquaculture farming often results in rapid breeding and stunted populations, synthetic hormones allow the production of mono-sex male broods. However, showcasing tilapia as the first aquaculture fish species certified by the Aquaculture Stewardship Council, this emphasizes the need for more sustainable sex control protocols. As such, a temperature treatment of the fry might be a future alternative. A prerequisite for adoption of this technique would be the reliable identification of temperature-responsive individuals. This could be achieved through the use of pertinent genetic markers. Therefore, the aim of the present work was to investigate global gene expression using RNA-seq as well as candidate genes during temperature-dependent sex reversal.
Genetic female and genetic male families were established. After yolk sac absorption, larvae were randomly distributed into two groups. Temperature in the control groups was kept at 28°C, whereas treatment groups were reared at 36°C from 10 to 20 days post fertilization. For the investigation of the transcriptome, tissue samples were collected at 10, 14, 17, and 19 days post fertilisation. Sex and morphometric parameters were assessed on the remaining full-sibs.
Zfand3 , a putative testis determining factor, was among the most strongly differentially expressed genes at day 17 post fertilization. Further, among candidate genes ( cyp19a1 , amh , amhrII and fst ) only subtle differences between genetically female control and treatment groups were detected. Only cyp19a1a showed a slightly lower expression in control groups when compared to the treatment groups (–0,32). In genetically male groups cyp19a1a was strongly up-regulated at day 14, 17, and 19 when compared to the control (+4,8; +81,1; +15,1).
Tilapia; transcriptome; temperature; gene expression