摄食时间对瓦氏黄颡鱼蛋白质和脂质代谢相关基因表达的影响

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饲料资源紧缺是制约水产养殖行业可持续发展的重要因素,现有研究主要从摄食选择与消化道健康、蛋白质代谢调节及高效利用等方面探讨营养素代谢,寻找提高营养素利用效率的途径。本研究拟从摄食节律角度探讨昼夜节律和摄食时间通过时钟基因调节鱼类肠道对营养素代谢的生物学基础,寻找提高营养素利用效率的新途径。随着水产养殖行业由传统粗放型向工业智能化养殖转型,建立和完善科学投喂模式成为研究热点。科学的投喂模式有助于提高养殖鱼类对饲料营养素的利用效率、获取最佳生长速度、降低养殖自污染。而鱼类内在摄食节律是建立科学投喂模式的生物学基础。瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachellii)是我国特有的经济养殖鱼类,由于市场价值高,近年来该品种的需求大幅增长。本实验结合瓦氏黄颡鱼昼夜节律制定两种不同投喂策略,即白天摄食(8:00)和夜间摄食(20:00)。通过养殖实验,探究摄食时间对瓦氏黄颡鱼生长、蛋白质及脂质消化的影响。利用RNA-Seq测序技术对不同摄食时间处理下的瓦氏黄颡鱼进行转录组测序,筛选两组样本中的差异表达基因(DEGs),重点分析与蛋白质代谢和脂质代谢相关基因的表达情况。从而探究摄食时间影响瓦氏黄颡鱼对蛋白质、脂质消化及吸收的分子机制。主要研究结果如下:1.摄食时间显著影响瓦氏黄颡鱼的生长。夜间摄食的瓦氏黄颡鱼最终体重及特定生长率(SGR)均显著高于白天摄食组(P<0.05),而饲料系数显著低于白天摄食组(P<0.05)。此外,摄食时间影响瓦氏黄颡鱼对营养素的利用率。夜间摄食的瓦氏黄颡鱼粗蛋白和粗脂肪的表观消化率显著高于白天摄食组(P<0.05)。表明将摄食时间调整到晚上,能显著提高瓦氏黄颡鱼的生长性能和饲料利用率。2.对两组瓦氏黄颡鱼肠道样本进行转录组测序组装,获得47722条unigene。共筛选到1489个差异表达基因(DEGs),与白天摄食组相比,有1125个DEGs显著上调,364个DEGs显著下调。进行聚类富集分析发现,这些基因主要与昼夜节律以及脂质、蛋白质和碳水化合物的代谢有关。与NR数据库进行对比后发现,有110个DEGs与营养物质的消化、吸收及代谢有关,并且与白天摄食组相比,大部分基因的表达上调。表明将瓦氏黄颡鱼的摄食时间调整到夜间(20:00)可能会促进营养代谢相关基因的表达,从而有助于营养物质的消化、吸收及转运。3.采用RT-PCR及RACE技术克隆获得隐花色素基因Cry2。瓦氏黄颡鱼Cry2基因的cDNA序列长为2752 bp,开放阅读框含有1803个碱基,编码600个氨基酸。结构域分析发现,瓦氏黄颡鱼Cry2具有DNA光解酶结构域(DNAphotolyase)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FADbinding7)结合区域。同源性分析表明瓦氏黄颡鱼Cry2具有较高的保守性;进化分析显示瓦氏黄颡鱼的Cry2与斑点叉尾鮰亲缘关系最近,与哺乳动物和鸟类亲缘关系较远,表明其在功能上具有一定的分化。组织分布显示,其主要在眼、脂肪、肌肉、肠中表达。节律分析表明,Cry2基因一昼夜的表达水平呈现周期性变化,但各个组织中的表达峰值不同。表明Cry2基因的表达呈现明显的节律性,或许在行为活动、摄食调控、能量平衡调节等生理活动中具有重要的作用,说明Cry2基因对瓦氏黄颡鱼的摄食和营养素代谢起着一定的调控作用。4.采用RT-PCR及RACE技术克隆获得补体C7。瓦氏黄颡鱼Pv-C7 mRNA全长2647 bp,编码818个氨基酸。其中包括52 bp的5’UTR、2454 bp的开放阅读框(ORF)以及141 bp的3’UTR。RT-qPCR检测发现,Pv-C7 mRNA主要在瓦氏黄颡鱼的肝、脾、肠以及头肾组织中表达,并且夜间摄食的瓦氏黄颡鱼肝脏、头肾、脾脏以及肠道组织中Pv-C7 mRNA表达量显著增加(P<0.05)。此外,嗜水气单胞菌感染后,Pv-C7 mRNA在瓦氏黄颡鱼肝脏(48-96h)、脾和头肾(12-96h)中的表达显著上调;夜间摄食的瓦氏黄颡鱼头肾(12-48h)和脾脏(12-24h)中Pv-C7mRNA的表达量显著高于白天摄食组。表明将瓦氏黄颡鱼的摄食时间调整到夜间(20:00)可以增加Pv-C7 mRNA的表达并且影响涉及补体C7的免疫应答。
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