Abstract Catfish is the major aquaculture species in the United States. The hybrid catfish produced by crossing channel catfish females with blue catfish males exhibit a number of desirable production traits, but their mass production has been difficult. To introduce desirable genes from blue catfish into channel catfish through introgression, a genetic linkage map is helpful. In this project, a genetic linkage map was constructed using amplified fragment length polymorphism (AFLP). A total of 607 AFLP markers were analyzed using 65 primer combinations and an interspecific backcross resource family. A total of 418 AFLP markers were assigned to 44 linkage groups. Among the remaining 189 markers, 101 were not used because of significant segregation distortion, 29 were unlinked, and 59 were eliminated because they span very large distances. The 418 AFLP markers covered 1593 cM Kosambi. The AFLP markers showed a high level of clustering that appears to be related to certain primer combinations. This linkage map will serve as the basis for mapping a greater number of markers to provide a map with high enough resolution for it to be useful for selective breeding programs using introgression.

Previous molecular genetic studies on channel catfish (Ictalurus punctatus) have focused on limited number of genes and gene products. Recent advancement of molecular techniques made high throughput analysis of transcriptomes possible. As part of our transcriptome analysis of channel catfish, we have analyzed 1909 expressed sequence tags (ESTs) derived from a skin library. Of the 1909 ESTs analyzed, 1376 (72.1%) ESTs representing 496 unique genes had homologies with other organisms while 478 (25.0%) ESTs had no significant homologies and were designated as unknown. The remaining 55 (2.9%) EST clones were eliminated because of their low quality or short sequences. Of the 496 unique genes, 327 (65.9%) genes were singletons while 169 (34.1%) genes represented by two or more ESTs. A total of 1007 (52.8%) ESTs representing 235 unique genes matched previously reported channel catfish ESTs while 847 (44.4%) ESTs representing 261 unique genes were newly identified from this research. Functional categorization of the channel catfish genes indicated that the largest group was ribosomal proteins with 65 unique genes represented by 500 clones. The most abundantly expressed gene, the calcium binding protein ictacalcin, accounted for almost 5% of overall expression, indicating its important function in the skin. Sequence analysis of ESTs revealed the presence of 89 microsatellite-containing genes that may be valuable for future mapping studies.

Expressed sequence tag (EST) analysis was conducted using a complementary DNA (cDNA) library made from the brain mRNA of channel catfish (Ictalurus punctatus). As part of our transcriptome analysis in catfish to develop molecular reagents for comparative functional genomics, here we report analysis of 1201 brain cDNA clones. Of the 1201 clones, 595 clones (49.5%) were identified as known genes by BLAST searches and 606 clones (50.5%) as unknown genes. The 595 clones of known gene products represent transcripts of 251 genes. These known genes were categorized into 15 groups according to their biological functions. The largest group of known genes was the genes involved in translational machinery (21.4%) followed by mitochondrial genes (6.2%), structural genes (3.1%), genes homologous to sequences of unknown functions (2.3%), enzymes (2.7%), hormone and regulatory proteins (2.5%), genes involved in immune systems (2.1%), genes involved in sorting, transport, and metal metabolism (1.8%), transcriptional factors and DNA repair proteins (1.6%), proto-oncogenes (1.2%), lipid binding proteins (1.2%), stress-induced genes (0.7%), genes homologous to human genes involved in mental diseases (0.6%), and development or differentiation-related genes (0.3%). The number of genes represented by the 606 clones of unknown genes is not known at present, but the high percentage of clones showing no homology to any known genes in the GenBank databases may indicate that a great number of novel genes exist in teleost brain.

Despite recent advances in sequencing, complete finishing of large genomes and analysis of novel proteins they encode typically require cloning of specific regions. However, many of these fragments are extremely difficult to clone in current vectors. Superhelical stress in circular plasmids can generate secondary structures that are substrates for deletion, particularly in regions that contain numerous tandem or inverted repeats. Common vectors also induce transcription and translation of inserted fragments, which can select against recombinant clones containing open reading frames or repetitive DNA. Conversely, transcription from cloned promoters can interfere with plasmid stability. We have therefore developed a novel Escherichia coli cloning vector (termed 'pJAZZ' vector) that is maintained as a linear plasmid. Further, it contains transcriptional terminators on both sides of the cloning site to minimize transcriptional interference between vector and insert. We show that this vector stably maintains a variety of inserts that were unclonable in conventional plasmids. These targets include short nucleotide repeats, such as those of the expanded Fragile X locus, and large AT-rich inserts, such as 20-kb segments of genomic DNA from Pneumocystis, Plasmodium, Oxytricha or Tetrahymena. The pJAZZ vector shows decreased size bias in cloning, allowing more uniform representation of larger fragments in libraries.

A highly virulent clonal population of Aeromonas hydrophila (vAh) has been the cause of recent motile Aeromonas septicemia epizootic in channel catfish (Ictalurus punctatus) farms in the Southeastern United States. The pathology of the disease caused by vAh has not been studied well yet. Thus, our aim was to determine histopathological and ultrastructural changes in channel catfish following vAh challenge. To accomplish this, catfish fingerlings were challenged with vAh (strain ML09-119) by bath. Six fish per each time point were collected at 1, 3, 5, 6, 24, and 48 h for light microscopy, and six fish were collected at 48 h for transmission electron microscopy (TEM). The first pathological lesions were detected in the spleen and stomach at 1 h post-challenge (HPC) while intestine, gills, kidney, and liver lesions were observed at 24 and 48 HPC. Histopathological examination revealed degenerative changes, necrosis, extensive edema, and inflammation in internal organs. The TEM showed severe tissue destruction with multiple bacterial cells secreting outer membrane vesicles, especially in spleen and gills and far number in the stomach. Degenerated bacterial cells were observed in the intestinal lumen and the phagosomes of phagocytic kidney cells. We identified, for the first time, degranulate eosinophilic granular cells, and dendritic cells like (DC-like) cells in the necrotic intestinal epithelium. These findings suggest that vAh rapidly proliferated and spread through the catfish organs following bath challenge.

Tagging of bacteria with living colors and living light allows increasingly valuable new imaging and detection technologies to be accessible to researchers. In this study, we aimed to create stable broad host range expression vectors for tagging Gram-negative bacteria with fluorescence and bioluminescence. To accomplish this, a mutated form of promoterless green fluorescent protein (gfp) gene, gfpmut3a, from Aequorea victoria and promoterless bacterial luciferase genes, luxCDABE, from Photorhabdus luminescens were inserted into broad host range plasmid pBBR1MCS4. Expression of gfp and luxCDABE genes was driven by lacZ promoter. In addition, dual versions with both gfpmut3a and luxCDABE genes and inducible versions carrying lacIq gene were also constructed. These new broad host range vectors containing a stable broad host range origin of replication and mobility genes can be transferred to Gram-negative bacteria by either electroporation or conjugal mating and maintained stably. Availability of these expression vectors should be useful in developing new approaches to study a broad variety of Gram-negative bacteria, particularly for applications investigating host-pathogen interactions in vivo and in vitro.

Analysis of expressed sequence tags (ESTs) is an efficient approach for gene discovery, expression profiling, and development of resources useful for functional genomics studies. As part of the transcriptome analysis in channel catfish ( Ictalurus punctatus ), we have conducted EST analysis using a cDNA library made from the head kidney. We analysed 2228 EST clones. Orthologues were established for 1495 (67.1%) clones representing 748 genes, of which 545 (36.5%) clones were singletons. The remaining 733 (32.9%) clones represent unknown gene clones, for which the number of genes has not yet been determined.

Aeromonas veronii is a gram-negative species abundant in aquatic environments that causes disease in humans as well as terrestrial and aquatic animals. In the current study, 41 publicly available A. veronii genomes were compared to investigate distribution of putative virulence genes, global dissemination of pathotypes, and potential mechanisms of virulence. The complete genome of A. veronii strain ML09-123 from an outbreak of motile aeromonas septicemia in farm-raised catfish in the southeastern United States was included. Dissemination of A. veronii strain types was discovered in dispersed geographical locations. Isolate ML09-123 is highly similar to Chinese isolate TH0426, suggesting the two strains have a common origin and may represent a pathotype impacting aquaculture in both countries. Virulence of strain ML09-123 in catfish in a dose-dependent manner was confirmed experimentally. Subsystem category disposition showed the majority of genomes exhibit similar distribution of genomic elements. The type I secretion system (T1SS), type II secretion system (T2SS), type 4 pilus (T4P), and flagellum core elements are conserved in all A. veronii genomes, whereas the type III secretion system (T3SS), type V secretion system (T5SS), type VI secretion system (T6SS), and tight adherence (TAD) system demonstrate variable dispersal. Distribution of mobile elements is dependent on host and geographic origin, suggesting this species has undergone considerable genetic exchange. The data presented here lends insight into the genomic variation of A. veronii and identifies a pathotype impacting aquaculture globally.