【摘 要】
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黄姑鱼(Nibea albiflora)是重要的海水养殖鱼类,由于全球气候变化等原因,我国东南沿海冬季常遭受寒流的侵袭,致使大量的养殖黄姑鱼冻死,造成了巨大的经济损失,极大地制约了其养殖产业的发展。因此,本研究针对黄姑鱼越冬面临的低温与饥饿问题,初步分析了低温与饥饿胁迫下黄姑鱼的生理学和转录组学的响应变化。采用实验生态学方法模拟冬季海水养殖的温度变化,实验共持续30天,分为四组:16℃正常投喂组(
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黄姑鱼(Nibea albiflora)是重要的海水养殖鱼类,由于全球气候变化等原因,我国东南沿海冬季常遭受寒流的侵袭,致使大量的养殖黄姑鱼冻死,造成了巨大的经济损失,极大地制约了其养殖产业的发展。因此,本研究针对黄姑鱼越冬面临的低温与饥饿问题,初步分析了低温与饥饿胁迫下黄姑鱼的生理学和转录组学的响应变化。采用实验生态学方法模拟冬季海水养殖的温度变化,实验共持续30天,分为四组:16℃正常投喂组(16fed,对照组),16℃未投喂组(16unfed),8℃未投喂组(8unfed)以及8℃投喂组(8fed)。研究结果如下:1.比较实验期间黄姑鱼生长变化,相较实验前,8unfed组的体重、全长与体长在实验结束后皆有显著降低(P<0.05);16unfed组在实验结束后体重没有显著下降,但其全长与体长较实验前却有显著增加(P<0.05);实验后16fed组的肝体比显著高于16unfed与8unfed的肝体比(P<0.05),结果表明了黄姑鱼的生长发育受到低温与饥饿的严重影响。同时通过观察黄姑鱼肝脏组织学发现,16unfed组肝脏组织细胞排列不规则,排列紧密且紊乱,部分细胞呈弥散状,8unfed和8fed组肝脏细胞排列紊乱呈现空泡化,细胞间界限模糊,细胞核萎缩甚至出现溶解,表明低温与饥饿造成黄姑鱼肝脏组织损伤。2.测定黄姑鱼肝脏抗氧化相关酶的基因相对表达量发现,低温与饥饿胁迫下,黄姑鱼肝脏抗氧化酶(铜锌超氧化物歧化酶(Cu,Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)、铁超氧化物歧化酶(Fe-SOD)和过氧化氢酶(CAT))的基因相对表达量均低于对照组(16fed)。同时,通过测定这些酶的活性发现,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性的检测结果与其对应的基因表达结果相一致,而谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)基因表达水平在多数取样点上观察到组间具有不同程度的差异表达,并且在16unfed组中观察到有较高的表达水平。此外,低温与饥饿胁迫组的免疫调节酶(碱性磷酸酶(AKP)和(酸性磷酸酶(ACP))活性也受到抑制。结果表明低温与饥饿胁迫显著地抑制了黄姑鱼肝脏一些酶的活性与基因表达,推测低温与饥饿胁迫会降低黄姑鱼的免疫力。3.取实验第22天的黄姑鱼肝脏组织,通过RNA测序技术进行转录组测序。用de novo法拼接出Unigene62536条,总长度为92038838 bp,平均长度为1471 bp。Unigene的数据库注释结果如下:29924(47.85%)个基因注释到NR库,25257(40.39%)个基因注释到Swissprot库,18126(28.98%)个基因注释到KEGG库,19677(31.47%)个基因注释到KOG库,27724(44.33%)个基因注释到eggNOG库,23077(36.90%)个基因注释到GO库,47(0.08%)个基因注释到Pfam库。将reads比对到Unigene上,比对率为95.36~96.61%。共设有6个差异分组,其检测到的差异基因数量分别为:2259(16fed vs 8unfed)、33(8unfed vs 8fed)、1912(16fed vs 8fed)、999(16fed vs 16unfed)、432(16unfed vs 8fed)、326(16unfed vs 8unfed)。通过KEGG和GO聚类分析发现在低温与饥饿胁迫下的差异表达基因大多富集在“碳水化合物代谢”、“能量代谢”、“翻译”、“信号分子相互作用”、“免疫系统”以及“运输与分解代谢”等信号通路上。这些信号通路在功能上都可以被分类为:信号转导、能量代谢和免疫系统。这说明低温与饥饿胁迫可能影响了黄姑鱼的代谢系统以及免疫系统。此外,从转录组中挑选8个差异表达基因进行qRT-PCR验证,验证结果证明了RNA-seq结果是可靠的。本研究初步探讨了低温与饥饿胁迫下黄姑鱼在生理层面和转录组层面的响应机制,结果发现低温与饥饿胁迫会显著抑制黄姑鱼的生长、损伤其肝细胞、影响其肝脏抗氧化酶的活性与表达,同时通过转录组表达谱的研究,也发现低温与饥饿胁迫可能会影响黄姑鱼的代谢以及免疫系统。研究结果将有助于深入了解低温与饥饿作用下黄姑鱼过冬的生理响应机制,也可为黄姑鱼耐寒品种的选育提供理论依据。
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