《Food Bioscience》：From Behavior to Taste: Developmental Trajectories of Anxiety-like Phenotypes Unveil a Neuroendocrine Link to Flesh Quality in Economic Crustaceans
编辑推荐：
焦虑相关行为与肉蟹肉质、安全指标关联及多组学整合分析。通过中国毛蟹（Eriocheir sinensis）的行为观察、形态测量及神经内分泌/代谢组学分析，发现探索行为是跨发育阶段的稳定焦虑指标，高焦虑个体表现出CHH升高、乳酸增量和NPF抑制的神经内分泌特征，同时肉质中游离谷氨酸、肌苷酸含量显著降低，而DNA氧化损伤标志物8-OHdG和组胺水平升高，揭示焦虑通过代谢调控影响肉质与安全。结构方程模型证实行为-生理-品质关联性，为非侵入式养殖品质量预测和选育提供新框架。
刘恒通|盛思思|李一鸣|黄 Wanting|刘文斌|王浩晨|池成|张定东
江苏省水生营养与饲料科学重点实验室，南京农业大学动物科学与技术学院国家动物科学实验教学中心，南京 210095，中国
摘要
甲壳类动物的焦虑行为会系统性地影响其最终产品的质量，但直接的机制证据仍然很少。本研究以中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）为对象，探讨了焦虑与肉质之间的关联，并将行为作为非侵入性预测指标。在多组学框架下，我们发现探索行为是发育过程中最稳定的焦虑相关特征。高焦虑状态的成年蟹表现出独特的神经内分泌特征——甲壳类高血糖激素（CHH）和血淋巴乳酸水平升高，而神经肽F（NPF）水平降低。相反，低焦虑状态的蟹具有更好的肉质，其鲜味物质含量显著更高，安全性和氧化DNA损伤相关指标更低，这揭示了焦虑与质量之间的明确关联。结构方程模型支持了行为表型与肉质和安全性的关联。因此，我们建立了从焦虑行为到甲壳类动物肉质的第一个综合框架，并证明了早期行为筛查在非侵入性质量预测和遗传选择中的可行性。我们的发现为水产养殖中的精准质量管理和育种优化提供了一种创新策略。
引言
甲壳类动物，如虾和蟹，由于其独特的风味和较高的经济价值，是全球水产养殖的重要支柱。作为终端消费品，它们的市场价值最终取决于其肉质——特别是关键风味化合物（如肌苷一磷酸（IMP）和游离谷氨酸）的浓度——以及安全性，这要求不存在有害的生物胺（例如组胺）和氧化损伤标志物（例如8-羟基-2'-脱氧鸟苷，8-OHdG）（Chan等人，2023年）。因此，确保一致的高质量产出是可持续产业发展的核心目标。
这些动物在焦虑行为上表现出显著的个体差异（例如，探索行为受到抑制，风险规避能力增强）（Takahashi等人，2022年；Wuertz等人，2023年）。这种变异并非随机，很可能源于稳定的内部驱动因素（Fang等人，2025年；Graham等人，2020年）。重要的是，焦虑并不限于脊椎动物。先驱性研究表明，包括甲壳类模型小龙虾Procambarus clarkii在内的无脊椎动物也能表现出与脊椎动物类似的可量化焦虑行为，这些行为可以通过经典的抗焦虑药物逆转（Elwood，2025年；Liang等人，2023年）。从机制上讲，焦虑状态与神经内分泌重塑密切相关，其特征是应激促进性神经调节物质（如甲壳类高血糖激素（CHH）的释放、奖励相关信号（如多巴胺、神经肽F（NPF））的波动，以及随之而来的能量代谢重组（Fu等人，2025年；Passantino等人，2021年）。
持续的焦虑状态所伴随的神经内分泌和代谢紊乱可能深刻影响最终食品产品肌肉的生化特性（Daskalova，2019年；Peng等人，2024年）。慢性压力可能会耗尽ATP池并改变核苷酸代谢流，从而负向调节死后鲜味物质IMP的形成（Costantini等人，2022年）。同时，加剧的氧化应激不仅会导致DNA氧化损伤（8-OHdG是稳定的生物标志物），还可能激活组氨酸脱羧酶，促进生物胺毒素（如组胺）的积累（Esmaeili等人，2025年；He等人，2023年）。这些独立的证据表明焦虑生理与最终产品属性之间存在合理的联系。
然而，尽管有这些零散的见解，但一个关键的整合缺口阻碍了科学理解和实际应用：目前还没有一个系统性的数据集能够连接任何经济型甲壳类动物中焦虑行为的自然变异、其潜在的形态相关性、潜在的神经内分泌和代谢状态以及由此产生的肉质和安全指标。这种缺乏综合理解的情况可能导致育种实践陷入“质量权衡”的陷阱——无意中选择了“身体强壮”但“内心焦虑”的个体，可能会以牺牲肉质和安全为代价。
为了解决这些缺口，本研究采用中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）的表型相关性方法，探索了焦虑行为的自然连续变异及其与形态、生理和最终产品质量的关联。我们提出了一个核心框架，其中E. sinensis的焦虑行为与发育依赖的形态基础相关，并通过相关的神经内分泌和代谢状态与肉质和安全性的系统差异相联系。在这个框架内，我们旨在探讨三个具体问题：（1）个体焦虑表型的差异是否与特定的形态特征（如相对螯肢大小）稳定相关？（2）这种行为-形态关联是否从幼体到成体都保持一致？（3）焦虑状态是否是一个综合生理特征的一部分，与肌肉风味物质（IMP、游离谷氨酸）和安全风险指标（组胺、8-OHdG）相关？
为此，我们对幼体和成体蟹进行了标准化的行为测试（开放场地、明暗箱、触觉反应）和形态测量，并分析了一系列血淋巴神经内分泌/代谢指标和肌肉质量/安全标志物，从而构建了一个综合的多维数据集，将形态、行为、生理和产品质量联系起来。本研究的结果预计将提供关于甲壳类动物产品质量个体差异背后关联的首个发育视角。最终，这项工作探索了非侵入性行为表型作为评估活体水产养殖种群肉质潜力的新工具的潜力。这种方法可以为改进育种策略提供科学依据，同时考虑产量、质量和福利，并可能为甲壳类产业未来的精准质量管理提供信息。
部分摘录
伦理声明
所有动物实验程序均经过南京农业大学动物护理和使用委员会的审查和批准（许可证编号SYXK(Su)2021-0086）。所有操作严格遵循该委员会制定的动物福利伦理指南。
实验动物和饲养
本研究共使用了120只健康、完整的雄性中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）。成年蟹（200克±21.7克，n = 60）和幼体蟹（20克±5.4克，n = 60）来自水产养殖教学中心
行为表型的鉴定揭示了探索行为作为发育稳定的核心焦虑指标
我们对中华绒螯蟹的焦虑行为表型的系统评估发现，探索行为是一个发育稳定的特征，对水产养殖具有深远的影响。通过对60只成年蟹和60只幼体蟹的行为分析，我们建立了一个基于三个行为维度的综合表型系统——逃避、防御和探索。根据综合评分，将个体分为高焦虑（前20%）、中等焦虑和低焦虑（后20%）表型
结论
通过将行为生态学与食品科学相结合，本研究揭示了焦虑表型通过何种内在机制控制中华绒螯蟹肌肉的食用质量和安全性。我们首次证明了在一种经济型甲壳类动物中，探索行为是一个发育稳定的核心焦虑指标，并在非侵入性预测高质量肌肉方面具有极高的价值。这些表型与特定的
CRediT作者贡献声明
黄 Wanting：正式分析、数据整理。李一鸣：撰写——审稿与编辑。盛思思：撰写——审稿与编辑、方法学、研究。刘恒通：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、监督、软件使用、项目管理、方法学、研究、资金获取、正式分析、概念化。池成：撰写——审稿与编辑、方法学、研究。王浩晨：撰写——审稿与编辑、方法学
未引用的参考文献
Elwood, 2025; He et al., 2024; Van der Bijl et al., 2015; Yasuda and Koga, 2016.
利益冲突声明
作者声明他们没有可能影响本文工作的可识别的财务利益或个人关系。
数据可用性
用于分析的处理后的数据集可在Mendeley Data上获取，网址为doi: 10.17632/y9vzmnj54f.1。原始行为视频可向相应作者索取。
资助
本研究得到了国家自然科学基金（资助编号32402985）和江苏省种子产业振兴开放竞争项目（资助编号JBGS [2021] 129）的财政支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有可能影响本文工作的已知财务利益或个人关系。
