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

團隊研究發現，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，主要在肝臟細胞骨架合成、細胞內氧化應激和鐵死亡、免疫防御相關過程中發揮應答作用，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節器，低氧脅迫下，腦中參與神經系統發育的neurotransmitter transport、neurotransmitter:sodium symporter activity等GO term顯著富集。進一步研究發現，腦內生長激素抑制素（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，可能導致多巴胺積累，進而造成性腺發育遲緩（Li et al., Antioxidants, 2022；Feng et al., Comp. Biochem. Physiol. Part D Genom. Proteom., 2022）。

圖1 蛋白組學分析低氧-復氧脅迫下鰱肝臟與腦的損傷

團隊對不同程度低氧脅迫下的心臟組織進行轉錄組分析，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個顯著差異表達基因繪制出糖酵解、血管生成、抗凋亡、氧化應激、細胞自噬等應答反應的調控網絡圖，進而闡明心臟組織應對低氧脅迫的響應機制（Li et al., Comp. Biochem. Physiol. Part D Genom. Proteom., 2021）。

圖2 轉錄組學分析鰱心臟應對低氧脅迫的生理和分子響應

團隊在不同程度低氧脅迫下，共鑒定出與低氧脅迫相關的已知miRNA 299個、新miRNA 391個，預測差異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因子-1α（Hypoxia Inducible Factor-1α, HIF-1α）存在直接靶向關系（Wang et al., Animals, 2021），進而分析了低氧脅迫下維持HIF-1α穩定性的關鍵調節因子輔氨酰羥化酶（Prolyl Hydroxylase Domain, PHD）基因家族的分子應答，為后續開展鰱耐低氧新品種的選育提供了一定的理論依據（Li et al., Animals, 2022）。

長豐鰱是長江所采用人工雌核發育、群體選育和分子標記輔助選擇相結合的綜合育種技術培育出的養殖新品種（品種登記號：GS01-001-2010），是“四大家魚”的第一個水產新品種，其具有耐低氧、生長快、體型好、適應性強等優良性狀，適合在全國可控的淡水水體中養殖。該品種為國家大宗淡水魚產業技術體系推薦新品種，被農業農村部列為農業主推品種，已推廣至全國27個省、市或自治區，產生了顯著的經濟效益、社會效益與生態效益，為廣大養殖企業(戶)的增產、增收做出了重要貢獻。

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

上述研究工作得到了國家重點研發計劃（2018YFD0900302）、中國水產科學研究院基本科研業務費（2020TD33）、國家現代農業產業技術體系（CARS-45）、湖北洪山實驗室開放課題（2021hskf014）等項目的資助。團隊成員李曉暉、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