海洋所在斑石鯛雜食攝食習(xí)性與纖維素消化機(jī)制方面獲新進(jìn)展
近日,國際生化與分子生物學(xué)Top期刊International Journal of Biological Macromolecules (CAS/JCR 雙1區(qū),IF=7.7)報(bào)道了海洋所李軍研究團(tuán)隊(duì)在重要海水養(yǎng)殖魚類斑石鯛攝食習(xí)性和纖維素消化機(jī)制研究方面的最新結(jié)果,為深入理解斑石鯛食性特點(diǎn)及研制針對性配合飼料提供了依據(jù)。

斑石鯛纖維素消化機(jī)制研究設(shè)計(jì)
斑石鯛作為一種重要的新開發(fā)海水養(yǎng)殖魚類,傳統(tǒng)上被認(rèn)為是典型的肉食性魚類,以其獨(dú)特的喙?fàn)钣淆X能夠攝食牡蠣、海膽等硬殼類食物而聞名。李軍研究團(tuán)隊(duì)在基于microCT 3D掃描成像技術(shù)首次揭示斑石鯛的喙?fàn)钣淆X呈“嵌套”排布模式基礎(chǔ)上(Ma et al., 2023),首次發(fā)現(xiàn)斑石鯛腸道內(nèi)存在高水平的纖維素酶活性,酶活力高達(dá)4800.15 U/g,表明斑石鯛實(shí)際上具備消化植食性餌料的能力。針對斑石鯛攝食習(xí)性不明以及纖維素消化機(jī)制不清楚的難題,團(tuán)隊(duì)綜合采用胃內(nèi)含物解剖、DNA條形碼技術(shù)以及食性誘導(dǎo)行為學(xué)實(shí)驗(yàn),對斑石鯛野生幼魚及成魚攝食習(xí)性進(jìn)行了全面研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),斑石鯛不僅攝食動物性餌料,如節(jié)肢動物、環(huán)節(jié)動物等,還攝食多種藻類,如Bacillariophyta門(1.12 %)、Streptomyces門(0.55 %)、Chlorophyta門(0.35 %)、Rhodophyta門(0.16 %)和Euglenophyta門(0.19 %)。攝食行為學(xué)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)斑石鯛喜食壇紫菜等藻類,研究證實(shí)斑石鯛為雜食性攝食習(xí)性。

斑石鯛雜食食性確定研究
研究團(tuán)隊(duì)通過酶聯(lián)免疫吸附測定技術(shù)(ELISA)發(fā)現(xiàn),斑石鯛在胚胎期就已具備纖維素酶活性,且存在母源垂直傳遞現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了斑石鯛纖維素消化的早期起源,也為理解其纖維素消化機(jī)制提供了新視角。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步采用全基因組掃描和腸道轉(zhuǎn)錄組高通量測序技術(shù)揭示斑石鯛基因組中只含有一個纖維素分解限速酶β-glucosidase基因,而缺乏β-1,4-內(nèi)切葡聚糖酶和β-1,4-外切葡聚糖酶,這意味著斑石鯛自身無法獨(dú)立完成纖維素的分解消化。然而,腸道微生物的參與彌補(bǔ)了這一缺陷,腸道微生物擴(kuò)增子和宏基因組分析發(fā)現(xiàn)三種高豐度的纖維素分解微生物(Actinobacteria 25.80%、Bacteroidetes 18.93%和Firmicutes 0.82%)在斑石鯛的纖維素消化過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。此外,蛋白組學(xué)和組織特異性qPCR及FISH技術(shù)的應(yīng)用,首次揭示了β-glucosidase基因在斑石鯛雄性精子發(fā)育供能過程中的重要作用,展現(xiàn)了該基因功能的多樣性。研究不僅澄清了斑石鯛的攝食習(xí)性,還深入解析了其纖維素消化的分子機(jī)制,為斑石鯛高效養(yǎng)殖的飼料精準(zhǔn)開發(fā)奠定了理論依據(jù)。研究成果不僅對我國海水養(yǎng)殖業(yè)的綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,也為全球海洋生物資源的科學(xué)管理和合理利用開辟了新途徑。

斑石鯛腸道微生物組成、β-glucosidase mRNA和蛋白表達(dá)水平以及細(xì)胞定位
中國科學(xué)院海洋研究所為文章第一完成單位,博士研究生吳燕鐸和肖永雙副研究員為論文第一作者,肖永雙副研究員和李軍研究員為文章共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心重點(diǎn)部署項(xiàng)目(前沿交叉類)等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
文章目錄:
Yanduo Wu#, Yongshuang Xiao#*, Zhizhong Xiao, Wensheng Li, Jun Li*, Angel Herrera-Ulloa. Exploration and origin studies of high levels of β-glucosidase in carnivorous fishes spotted knifejaw (Oplegnathus punctatus). International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 273:132929. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132929.
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https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132929.
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