English
norskKey genes and regulators associated with sexual differentiation and gonad development in Atlantic cod (Gadus morhua L.)
| dc.contributor.advisor | Bøgwald, Jarl | |
| dc.contributor.author | Johnsen, Hanne | |
| dc.date.accessioned | 2012-04-20T10:42:01Z | |
| dc.date.available | 2012-04-20T10:42:01Z | |
| dc.date.issued | 2012-02-17 | |
| dc.description.abstract | Atlantic cod (Gadus morhua L.) is a promising cold-water aquaculture species, but early sexual maturation is a major problem in today’s cod farming. Teleosts display a wide variety of sex determination and sex differentiation mechanisms, ranging from genetic to environmental factors and the sexual plasticity in gonads and brain possibly reflects on a combination of these. From a practical point of view it is crucial to identify the essential biological mechanisms to develop new methods of controlling fish reproduction in aquaculture. In this thesis, several approaches were taken in order to gain basic knowledge of factors involved in sexual differentiation and gonad development in Atlantic cod. The Doublesex and mab-3 related transcription factor 1 (Dmrt1) which is involved in testis development in a wide variety of vertebrates was characterised. The dmrt gene family consists of four additional genes in cod. In order to further clarify the evolution of the dmrt gene family members in fish, the chromosomal synteny of dmrt flanking genes in different chordate lineages was examined. A novel understanding of the gene duplications of dmrts was presented as the duplicated dmrt2a and dmrt2b were probably not a result of the fish specific whole-genome duplication. Gene expression analyses during early life and the reproductive season was conducted for a selection of genes known to be involved in sexual differentiation and gonad development. The examined genes included all five dmrts, two sox9 (SRY-related high mobility group (HMG) containing box gene 9) paralogs and two cyp19a1 (cytochrome P450, family 19, subfamily A, polypeptide 1) paralogs in addition to a single anti-Müllerian hormone (amh) gene. Altogether, the different expression patterns of the examined genes in Atlantic cod embryos, larvae and adults suggest distinct functions for all the genes examined. The findings indicated that Cyp19a1a may be an important factor in female development while it was clearly demonstrated that Dmrt1 has an important role in male development of cod. | en |
| dc.description.doctoraltype | ph.d. | en |
| dc.description.popularabstract | Atlanterhavstorsk (Gadus morhua L.) er en lovende art i akvakultur, men tidlig kjønnsmodning er et stort problem i dagens torskeoppdrett. Det er stor variasjon i mekanismene som regulerer kjønnsbestemmelse og kjønnsutvikling hos beinfisk. Disse spenner seg fra genetiske til miljøbestemte faktorer og plastisiteten i både gonader og hjerne kan gjenspeile en kombinasjon av faktorene. For å utvikle nye metoder til å kontrollere reproduksjon og kjønnsmodning i akvakultur er det viktig å kartlegge hvilke biologiske mekanismer som er involvert. Denne avhandlingen bidrar til økt basiskunnskap om faktorer involvert i kjønnsmodning hos torsk. Transkripsjonsfaktoren Dmrt1 (Doublesex and mab-3 related transcription factor 1) som er involvert i testisutviklingen hos mange vertebrater ble karakterisert i torsk. Ekspresjonsanalyser viste at dmrt1 ble utelukkende uttrykt i gonader med et signifikant høyere uttrykk hos hannfisk i forhold til hunnfisk. Dmrt1 tilhører dmrt genfamilien som hos torsk består av ytterligere fire gener. For å undersøke evolusjonen av denne genfamilien ble syntenien av dmrt flankerende gener analysert i forskjellige ryggstrengsdyr. Det presenteres en ny forståelse av dupliseringen av dmrt genene da paralogene dmrt2a og dmrt2b antakelig ikke var en del av den fiskespesifikke genomdupliseringen. Ekspresjonsanalyser på tidlige livsstadier og gjennom gytesesongen ble gjort for alle fem dmrt genene samt sox9 og cyp19a1 paralogene i tillegg til amh. Uttrykket av dmrt genene varierte gjennom embryogenesen noe som kan ha sammenheng med spesifikke funksjoner relatert til torskens utvikling. I voksen torsk var det forskjeller i kjønnsrelatert uttrykk både i gonader og hjerne sammenliknet med annen beinfisk, med unntak av dmrt1 som ser ut til å være hannspesifikk uansett art. Uttrykket av cyp19a1 og amh var bimodalt fordelt i torskeembryoer, noe som peker mot en mulig rolle i kjønnsutvikling. Gjennom gytesesongen var uttrykket av cyp19a1a i ovarier sterkt korrelert til mengden plasma-østradiol i blodet. Gonade uttrykket av sox9a var hannspesifikt og uttrykket av sox9b var noe større i hannfisk sammenlignet med hunnfisk, spesielt ved gyting. Dette samsvarer med sox9 paralogenes rolle i testisutviklingen. Forskjellene i ekspresjonen av alle genene i torskeembryoer, larver og voksen fisk viser til distinkte funksjoner. Mens funnene indikerer at Cyp19a1a muligens er en viktig faktor i hunntorskens kjønnsmodning, slås det fast at Dmrt1 helt klart spiller en meget viktig rolle i kjønnsmodning av hanntorsk. | en |
| dc.description.sponsorship | FUGE project 177033 funded by the Norwegian research council and Nofima | en |
| dc.description | The papers of this thesis are not available in Munin: <br/>1. Johnsen H., Seppola M., Torgersen J.S., Delghandi M., Andersen Ø.: 'Sexually dimorphic expression of dmrt1 in immature and mature Atlantic cod (Gadus morhua L.)', Comparative Biochemistry and Physiology, Part B Biochemistry and Molecular Biology (2010) 156; 197-205. Available at <a href=http://dx.doi.org/10.1016/j.cbpb.2010.03.009>http://dx.doi.org/10.1016/j.cbpb.2010.03.009</a> <br/>2. Johnsen H., Andersen Ø.: 'Differential expression of five dmrt genes identified in the Atlantic cod genome. The fish-specific dmrt2b diverged from dmrt2a before the fish whole-genome duplication' (accepted manuscript in Gene). <br/>3. Johnsen H., Tveiten H., Torgersen J.S., Andersen Ø.: 'Sexually dimorphic expression of amh and paralogs of sox9 and cyp19a in Atlantic cod (Gadus morhua L.)' (manuscript prepared for submission to Molecular Reproduction and Development). | en |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10037/4117 | |
| dc.identifier.urn | URN:NBN:no-uit_munin_3837 | |
| dc.language.iso | eng | en |
| dc.rights.accessRights | openAccess | |
| dc.rights.holder | Copyright 2012 The Author(s) | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0 | en_US |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0) | en_US |
| dc.subject | VDP::Landbruks- og Fiskerifag: 900::Fiskerifag: 920 | en |
| dc.subject | VDP::Agriculture and fishery disciplines: 900::Fisheries science: 920 | en |
| dc.subject | VDP::Matematikk og Naturvitenskap: 400::Basale biofag: 470 | en |
| dc.subject | VDP::Mathematics and natural science: 400::Basic biosciences: 470 | en |
| dc.title | Key genes and regulators associated with sexual differentiation and gonad development in Atlantic cod (Gadus morhua L.) | en |
| dc.type | Doctoral thesis | en |
| dc.type | Doktorgradsavhandling | en |
File(s) in this item
This item appears in the following collection(s)
Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0)