日前，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所鄒桂偉研究員牽頭的鰱鱔遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊在長豐鰱低氧脅迫下的分子響應(yīng)機制解析方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊圍繞長豐鰱耐低氧優(yōu)良性狀形成的分子基礎(chǔ)，通過組織學(xué)、生理生化及蛋白組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，揭示了低氧脅迫下長豐鰱不同組織的生理響應(yīng)，并篩選鑒定出了對低氧顯著應(yīng)答的蛋白和分子信號通路。

團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，肝臟作為重要的代謝和能量供給器官，在急性低氧脅迫下，主要以糖酵解和氨基酸代謝進(jìn)行供能。在此過程中，分別篩選鑒定到42個、13個和19個差異蛋白，主要在肝臟細(xì)胞骨架合成、細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激和鐵死亡、免疫防御相關(guān)過程中發(fā)揮應(yīng)答作用，對于維持肝臟正常生理功能具有重要作用（Li et al., Antioxidants, 2022）。腦作為生命機能的主要調(diào)節(jié)器，低氧脅迫下，腦中參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的neurotransmitter transport、neurotransmitter:sodium symporter activity等GO term顯著富集。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)生長激素抑制素（SST1A）含量升高，推測可能是造成魚類低氧下生長減緩的原因之一；多巴胺降解酶（COMT）含量降低，可能導(dǎo)致多巴胺積累，進(jìn)而造成性腺發(fā)育遲緩（Li et al., Antioxidants, 2022；Feng et al., Comp. Biochem. Physiol. Part D Genom. Proteom., 2022）。

圖1 蛋白組學(xué)分析低氧-復(fù)氧脅迫下鰱肝臟與腦的損傷

團(tuán)隊對不同程度低氧脅迫下的心臟組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，獲得低氧脅迫下最顯著富集的PI3K-Akt signaling pathway、FoxO signaling pathway和 JAK-STAT signaling pathway三個KEGG信號通路，并利用DDIT4、EGLN、FOXO1、PEPCK、HIF-1α等20個顯著差異表達(dá)基因繪制出糖酵解、血管生成、抗凋亡、氧化應(yīng)激、細(xì)胞自噬等應(yīng)答反應(yīng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖，進(jìn)而闡明心臟組織應(yīng)對低氧脅迫的響應(yīng)機制（Li et al., Comp. Biochem. Physiol. Part D Genom. Proteom., 2021）。

圖2 轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析鰱心臟應(yīng)對低氧脅迫的生理和分子響應(yīng)

團(tuán)隊在不同程度低氧脅迫下，共鑒定出與低氧脅迫相關(guān)的已知miRNA 299個、新miRNA 391個，預(yù)測差異miRNA的靶基因并通過實驗證實了miR-17a-5p與低氧脅迫的明星分子低氧誘導(dǎo)因子-1α（Hypoxia Inducible Factor-1α, HIF-1α）存在直接靶向關(guān)系（Wang et al., Animals, 2021），進(jìn)而分析了低氧脅迫下維持HIF-1α穩(wěn)定性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子輔氨酰羥化酶（Prolyl Hydroxylase Domain, PHD）基因家族的分子應(yīng)答，為后續(xù)開展鰱耐低氧新品種的選育提供了一定的理論依據(jù)（Li et al., Animals, 2022）。

長豐鰱是長江所采用人工雌核發(fā)育、群體選育和分子標(biāo)記輔助選擇相結(jié)合的綜合育種技術(shù)培育出的養(yǎng)殖新品種（品種登記號：GS01-001-2010），是“四大家魚”的第一個水產(chǎn)新品種，其具有耐低氧、生長快、體型好、適應(yīng)性強等優(yōu)良性狀，適合在全國可控的淡水水體中養(yǎng)殖。該品種為國家大宗淡水魚產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系推薦新品種，被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為農(nóng)業(yè)主推品種，已推廣至全國27個省、市或自治區(qū)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與生態(tài)效益，為廣大養(yǎng)殖企業(yè)(戶)的增產(chǎn)、增收做出了重要貢獻(xiàn)。

相關(guān)研究成果分別在《Antioxidants》（JCR1區(qū)，IF 6.313）、《Animals》（JCR1區(qū)，IF 2.752）、《Comparative Biochemistry and Physiology - Part D: Genomics and Proteomics》等雜志上發(fā)表。

上述研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃（2018YFD0900302）、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費（2020TD33）、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-45）、湖北洪山實驗室開放課題（2021hskf014）等項目的資助。團(tuán)隊成員李曉暉、馮翠、王巧欣分別為第一作者，鄒桂偉研究員和梁宏偉研究員為通訊作者。

相關(guān)文章鏈接分別為：

1.https://www.mdpi.com/2076-3921/11/3/589

2.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1744117X21001635

3.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1744117X21001209

4.https://www.mdpi.com/2076-2615/11/10/2917

5.https://www.mdpi.com/2076-2615/12/2/131