SUPERVISOR
مانوئل مانچادو (استاد مشاور) سالار درافشان (استاد راهنما) فاطمه پیکان حیرتی (استاد مشاور)
STUDENT
Babak Najafpour
بابک نجف پور
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393
TITLE
Larval development of the hybrid between rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and Caspian brown trout (Salmo caspius) with emphasis on RNA-sequencing
In aquaculture, hybridization is used to produce animals with favorable traits. In present study, first the embryonic development of Caspian brown trout at 9 ± 1 ? C and then the potential hybrid vigor in triploid hybrids between female rainbow trout ( Oncorhynchus mykiss ) and male Caspian brown trout ( Salmo trutta caspius ) of aspect of the the gastrointestinal tract ontogeny was assayed and compared to the parental species. Larvae samples were collected for histology and enzymatic assays (amylase, lipase and trypsin) from the triploid hybrids and its parents at 3 to 45 days’ post hatch (dph). To know more about hybrid fish biology and possible mechanisms involved in their mortality, RNA-seq as one of the emerging Next-generation sequencing methods was used to evaluate transcriptome of the diploid and triploid hybrid fish and the parental species (female rainbow trout and male Caspian brown trout) at 21 days post hatch. Then, the biological function of each group was evaluated with emphasis on the expression of genes unique to each group. Morphological analysis of landmark stages of embryonic development revealed that first cleavage occurred at 189 degree?h, a many?celled blastoderm formed at 62 degree?days (dd), a germ ring at 72 dd, the neural keel stage at 88 dd, the blastopore closed at 137 dd, the eye became pigmented at 188 dd and the larvae hatched at 373 dd. The results showed that the development of the gastrointestinal tract (Gl-tract) and digestive enzymes of the triploid hybrid was more like the rainbow trout. The well-developed Gl-tract was formed with age and the pyloric caeca and also the U-shaped stomach were clearly visible at 26, 35 and 40 dph in the rainbow trout, triploid hybrid and Caspian brown trout, respectively. An abrupt increase in trypsin activity at 31, 35 and 45 dph, was identified in the Caspian brown trout, rainbow trout and the triploid hybrid, respectively. The hybrid grew better and had a faster gastrointestinal tract development than the Caspian brown trout, but the rainbow trout performed best overall. Analysis of transcriptome of the diploid and the triploid hybrid fish (between female rainbow trout and male Caspian salmon) and the parental species showed differences in the biology of fish produced and the effect of triploidy on the hybrid fish biology. The Gene set enrichment analysis revealed the enrichment of the GO terms such as muscle organ, bone morphogenesis and some immune genes terms. Initial analysis of the transcriptome of the produced fish showed difference in the function and location of the genes expressed in each group. GO terms related to the bone and the muscle development and organs such as heart were enriched in the diploid and the triploid hybrids. The highest number of the enriched GO terms belonged to the triploid fish between the rainbow trout and the Caspian salmon and the least GOs belonged to the rainbow trout. In the rainbow trout, just male meiotic nuclear division GO term was enriched. In the Caspian brown trout, Cilium or flagellum-dependent cell motility GO term had the highest enrichment score. In general, the results obtained in this study can be used as a basis for future studies in the aquaculture sector.
در آبزیپروری از دگرآمیزی برای تولید نسلهایی با صفات مطلوب استفاده میشود. در این تحقیق ابتدا نمو جنینی ماهی آزاد دریای خزر در دمای میانگین 1 ± 9 درجه سانتیگراد و سپس توان بالقوه آمیخته در آمیخته تریپلویید بین قزلآلای رنگینکمان ماده ( Oncorhynchus mykiss ) و ماهی آزاد دریای خزر نر ( Salmo trutta caspius ) از منظر آنتوژنی دستگاه گوارش مورد ارزیابی قرار گرفت و با گروههای والدینی مقایسه شد. نمونههای لارو بهمنظور بافت شناسی و سنجش آنزیمی (آمیلاز، لیپاز و تریپسین) از آمیختههای تریپلویید و گونههای والد در 3 تا 45 روز پس از تفریخ جمع آوری شدند. جهت شناخت هر چه بیشتر زیست شناسی ماهیان آمیخته و فرآیندهای احتمالی درگیر در مرگ و میر آنها از RNA-seq به عنوان یکی روشهای نو- ظهور Next-generation sequencing برای ارزیابی ترنسکریپتوم ماهیان آمیخته دیپلویید و تریپلویید و گونههای والد (قزلآلای رنگینکمان ماده و ماهی آزاد دریای خزر نر) در 21 روز پس از تفریخ بهره گرفته شد. سپس عمکرد زیستی هر یک از گروهها با تاکید بر بیان ژنهای منحصر به هر گروه مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل ریختشناسی، مراحل بحرانی نمو جنینی را مشخص کرد بهطوریکه اولین شکاف تقسیم در 189 درجه- ساعت، بلاستودرم چند سلولی در روز 62 درجه- روز، حلقه زاینده در 72 درجه- روز، کیل عصبی در 88 درجه- روز، بسته شدن بلاستوپور در 137درجه- روز ، چشمزدگی در 188درجه- روز و تفریخ لاروها در 373 درجه- روز پس از لقاح رخ دادند. نتایج حاصل از مطالعه آنتوژنی دستگاه گوارش نشان داد که نمو دستگاه گوارش و آنزیم های گوارشی آمیخته تریپلویید بیشتر شبیه به قزلآلای رنگینکمان است. دستگاه گوارش به خوبی نمو یافته با افزایش سن شکل گرفت و زوائد پیلوریک و نیز معده U شکل در قزلآلای رنگینکمان، آمیخته تریپلویید و ماهی آزاد دریای خزر به ترتیب در 26 ، 35 و 40 روز پس از تفریخ قابل مشاهده بود. افزایش ناگهانی فعالیت تریپسین در 31، 35 و 45 روز پس از تفریخ، در ماهی آزاد دریای خزر، قزلآلای رنگینکمان و آمیخته تریپلویید مشخص شد. به طورکلی ماهیان آمیخته بهتر رشد کرده و رشد سریعتری در دستگاه گوارش نسبت به ماهی آزاد دریای خزر داشتند اما قزلآلای رنگینکمان بهترین عملکرد را داشت. آنالیز ترنسکریپتوم ماهیان آمیخته دیپلویید و تریپلویید (بین قزلآلای رنگینکمان ماده و ماهی آزاد دریای خزر نر) و گونههای والد نشان دهنده تفاوت در زیستشناسی ماهیان تولیدی و نیز تاثیر تریپلوییدی بر عمکرد زیستی ماهیان آمیخته بود. تحلیـــل غنـــیســـازی خـــانواده ژنـــی غنیشدن Go ترمهای مانند ماهیچه اندام و شکلگیری استخوان و برخی ترمهای ایمنی را نشان داد. آنالیز اولیه ترنسکریپتوم ماهیان تولیدی نشان دهنده وجود تفاوت در عمکرد و مکان عمل ژنهای بیان شده مختص به هر گروه بود. GO ترمهای مربوط به رشد و نمو استخوان، ماهیچه و اندمهای مانند قلب در ماهیان آمیخته دیپلویید و تریپلویید غنی شده بودند. بیشترین تعداد GO ترمهای غنیشده مربوط به آمیخته تریپلویید بین قزلآلای رنگینکمان و ماهی آزاد دریای خزر و کمترین GO ترمها مربوط به قزلآلای رنگینکمان بود. در ماهی قزلآلای رنگین کمان تنها GO ترم تقسیم هسته میوزی جنس نر غنی شده بود. در ماهی آزاد دریای خزر GO ترم مژه یا تاژک وابسته به تحرک سلول داری بیشترین امتیاز غنیسازی بود. به طورکلی نتایج بدست آمده در این تحقیق هم جهت کاربرد در بخش آبزیپروری و هم بهعنوان مبنایی برای مطالعات آینده قابل استفاده است.