关键词:
红鳍笛鲷
早期发育
体色
虾青素
多组学
摘要:
为探究红鳍笛鲷体色发育和体色变化的分子影响机制,本实验对红鳍笛鲷
(Lutjanus erythropterus)仔稚幼鱼(0-29d)进行连续的观察,记录其形态学变化和色素细胞发育模式,并设置2组饲料(添加0mg/kg和200mg/kg虾青素)对红鳍笛鲷幼鱼(体长4.81±0.32cm,体重3.29±0.17g)进行分组投喂4周,命名为对照组和处理组。实验结束后测量两组红鳍笛鲷体色指标、生长指标以及肝脏抗氧化酶活性,并取皮肤、肠道、肝脏和血液进行转录组分析和皮肤的代谢组分析,旨在探究红鳍笛鲷体色发育的时空变化以及调控体色的分子机制。数据结果如下:
1.红鳍笛鲷仔稚幼鱼形态及色素细胞发育
根据卵黄囊的消失、鳞片出现以及是否全身披鳞片可将红鳍笛鲷胚后发育划分为仔鱼期(0~21 d)、稚鱼期(22~28 d)和幼鱼期3个阶段。初孵仔鱼只有黑色素细胞,无游泳能力且生长较慢。鳍条的发育以胸鳍最快,其次是尾鳍、背鳍、臀鳍和腹鳍。初孵仔鱼黑色素细胞形如星点状,在腹部呈近直线排列;2日龄仔鱼开口,随着食性转换仔鱼头部上方出现黄色素细胞;16日龄仔鱼鳃盖出现虹彩色素细胞,呈银白色和紫红色;红色素细胞出现时间最晚,在26日龄稚鱼背鳍及尾鳍鳍膜上首次出现。红鳍笛鲷胚后发育的形态学特征变化及色素细胞发育时序符合硬骨鱼类发育模式。
2.饲料中添加虾青素对红鳍笛鲷生长、体色及肝脏抗氧化酶活性的影响
实验4周后,处理组红鳍笛鲷体色、体长、体重和特定生长率等指标都显著高于对照组(P<0.05)。在红绿值(a*)上,处理组体侧、背部和鳃盖均大于对照组(P<0.05),在黄蓝值(b*)和亮度值(L*)上,处理组体侧和鳃盖均大于对照组(P<0.05),而背部无显著差异(P>0.05)。皮肤是红鳍笛鲷总类胡萝卜素含量最高的部位,虾青素能够提高肝脏的抗氧化酶活性,处理组肝脏的总SOD活力显著高于对照组(P<0.05),MDA含量显著低于对照组(P<0.05),CAT活力没有显著性差异(P>0.05)。表明虾青素能够促进红鳍笛鲷的生长发育,增强体表颜色,并且能够提高肝脏的抗氧化酶活性。
3.饲料中添加虾青素对红鳍笛鲷体色变化的转录学研究
处理组皮肤、肠道、肝脏和血液均发生显著变化,根据筛选条件|LogFC|>1,q<0.05,在皮肤中鉴定到1616个差异表达基因(DEGs),其中筛选到bco1、bco2、gstt1和gstz1等体色相关基因,并富集到脂肪酸代谢、胆固醇代谢、视黄醇代谢以及PPAR、PI3K-Akt等信号通路;在肠道中鉴定到90个DEGs,筛选到多个溶质载体超家族成员和载脂蛋白,并富集到脂肪消化和吸收和胆固醇代谢通路;在肝脏中鉴定到1215个DEGs,筛选到多个重要基因和免疫信号通路,表明虾青素能够提高红鳍笛鲷的抗氧化酶活性,在类胡萝卜素加工和代谢方面也鉴定到多个差异表达基因和信号通路,例如scarb1、abcg8、abca4、gstz1、elovl1、elovl5、lart等基因,同时也鉴定到了多个P450家族成员,表明肝脏在解毒、体色修饰方面发挥重要作用;在血液中鉴定到632个DEGs,筛选到多个免疫基因和免疫信号通路,同样证明虾青素的抗氧化功能,此外还富集到花生四烯酸、嘌呤代谢、视黄醇代谢和黑色素信号通路,表明虾青素对红鳍笛鲷体色的影响包含红色素和黑色素。
4.饲料中添加虾青素对红鳍笛鲷皮肤的代谢组研究
虾青素对红鳍笛鲷皮肤代谢物质有明显影响,总共筛选到134种差异代谢物(VIP>1,P<0.05),在处理组中显著上调的有81种,显著下调的有53种,差异代谢物富集到41条差异表达基因代谢途径分析(KEGG)信号通路,处理组皮肤含有更丰富的脂质类代谢产物以及L-精氨酸,并且鉴定到了多条与脂质相关通路、以及与红色体色形成相关的花生四烯酸通路等,这些脂质代谢产物和富集途径,是红鳍笛鲷红色体色形成的重要影响因素。