摘要
暗纹东方鲀(Takifuguobscurus)是我国主要的河鲀养殖种类，是典型的溯河洄游鱼类,为“长江三鲜”之一。大多在中下层水体中活跃，由于其鳃和鳃孔却相对较小，呼吸能力较弱，较其他鱼类更容易受到低溶氧量的影响，在养殖过程中，由于养殖密度过高、投饵及水体相对封闭等原因更易缺氧。因此，为了使河鲀养殖产业能够得到可持续发展，需要加强暗纹东方鲀应对低氧胁迫的研究。 本实验所用研究对象为暗纹东方鲀，设置常氧(DO:7.0±0.2mg/L)、低氧胁迫(DO:0.9±0.2mg/L)和常氧恢复(DO:7.0±0.2mg/L,4h,8h,12h,24h)三种环境条件，通过高通量测序技术和液相色谱-质谱技术对暗纹东方鲀的鳃和肌肉组织进行转录组和代谢组分析，筛选出与低氧相关的差异表达基因(DifferentialExpressionGenes,DEGs)和差异代谢物(DifferentialExpressionMetabolites,DEMs),再对基因与代谢物显著富集的通路进行分析，从分子层面初步解析暗纹东方鲀的耐低氧机制，获得了以下结果: 1.对急性低氧胁迫下鳃组织进行转录组分析，低氧组与常氧、复氧4h、复氧8h、复氧12h、复氧24h组中分别鉴定到992、877、1561、1412和679个差异表达基因，并有56个基因在这五个比较组中均显著表达。DEGs主要富集的GO条目有跨膜受体蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶信号传导途径、转化生长因子β受体的信号传导途径(TGF-β)、免疫应答、细胞过程的负向调节、胶原蛋白三聚体、细胞外区域、DNA结合转录因子的活性、序列特异性DNA结合和转录调节器活性，这些条目与生长发育、免疫反应、细胞凋亡有关。DEGs显著富集的KEGG通路主要有细胞粘附分子(CAMs)、细胞因子-细胞因子受体相互作用、VEGF信号通路、MAPK信号通路和钙信号转导途径等，这些通路上的差异基因主要参与到应激反应、免疫功能、血管生成和细胞凋亡等过程。其中，筛选到ccn1、ccn2、il-8、ccl20、ackr3是与免疫相关的基因;bmp10、bambi、smad6、smad7是生长发育相关基因;参与细胞凋亡过程的关键基因有dusp1和ddit4等。 2.对急性低氧胁迫下肌肉组织进行转录组分析，低氧组与常氧、复氧4h、复氧8h、复氧12h、复氧24h组中分别鉴定到1287、941、1261、841和1453个差异表达基因，并有57个基因在这五个比较组中均显著表达。结果显示，差异表达基因显著富集的GO条目有细胞骨架、催化活性、DNA结合转录因子活性、免疫反应等，这些条目主要参与细胞的生长发育、脂质蓄积和炎症反应过程。DEGs主要富集的KEGG通路有ECM受体相互作用、紧密连接、细胞因子-细胞因子受体相互作用、亚油酸代谢、MAPK信号通路等，这些通路上的差异基因主要在细胞损伤和能量代谢过程中发挥作用。此外，筛选到一些受低氧胁迫显著影响且与生长或免疫相关的基因，如bhlhe40、mybph、sik1、ltb4r、ccl20、ccl28。这些基因与暗纹东方鲀的肌肉发育相关，或调控着体内的各种免疫反应。 3.对急性低氧胁迫下鳃组织进行代谢组分析，结果发现，低氧组与常氧、复氧4h、复氧12h、复氧24h组在正离子模式下分别鉴定到36、18、24、34个差异代谢物，负离子模式下分别鉴定到6、5、4、6个差异代谢物。差异代谢物主要富集的通路有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成、苯丙氨酸代谢、嘌呤代谢、FoxO信号通路、mTOR信号通路，这些通路与细胞中脂质代谢、氨基酸代谢、氧化应激、细胞凋亡有关。 4.对急性低氧胁迫下肌肉组织进行代谢组分析，发现低氧组与常氧、复氧4h、复氧12h、复氧24h组在正离子模式下分别鉴定到44、17、64、79个差异代谢物，负离子模式下分别鉴定到9、5、10、28个差异代谢物。肌肉组织中的差异代谢物多富集在精氨酸和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢、甘油磷脂代谢、乙醛酸和二羧酸代谢以及TCA循环等KEGG通路，主要参与脂质代谢、氨基酸代谢、能量代谢等过程。 本研究丰富了暗纹东方鲀在急性低氧胁迫下的转录组和代谢组数据，筛选到与低氧调控过程相关的差异基因与差异代谢物，同时也为该物种在低氧胁迫下机体的调控机制提供了新的研究思路，进一步明确了暗纹东方鲀耐低氧的分子机制，为今后在分子水平上选择和培育鱼类耐低氧新品种提供一定的理论依据，也为其他生物鳃和肌肉组织中基因及代谢物的研究提供参考。
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