《Aquaculture Reports》：The differential responses of two strains of blunt snout bream (
Megalobrama amblycephala) to different dietary carbohydrate levels with insights from transcriptome analysis
编辑推荐：
为探究饲料碳水化合物水平对不同遗传背景团头鲂生长性能和代谢适应的影响，本研究比较了普通群体(CP)和人工选育品系(AS)“华海1号”在15%、30%和45%三种碳水化合物水平饲料下的生长、血浆生化指标及肝脏转录组。结果表明，AS在30%碳水化合物组中展现出更高的WGR和SGR，其对葡萄糖的调节能力更强，且最佳碳水化合物需求(32.50%)高于CP(26.40%)。转录组分析揭示了AS在碳水化合物代谢通路及消化酶相关基因表达上的优势。该研究为针对不同遗传品系的精准水产饲料配方提供了重要的生理与分子依据。
在水产养殖业蓬勃发展以应对全球食物需求的今天，如何高效、可持续地生产高质量的水产品是核心议题。鱼饲料的成本和构成是制约行业发展的关键因素之一。蛋白质是鱼类生长不可或缺的养分，但其来源往往价格昂贵且有限。相比之下，碳水化合物作为一种廉价而丰富的能源，若能有效利用，可以“节约”蛋白质，将其更多地用于鱼体生长，而非分解供能，从而实现降本增效。然而，鱼类对碳水化合物的利用能力千差万别，即使是同一种鱼，不同品系之间也可能存在显著的代谢差异。这就好比不同的人对米饭的消化吸收能力不尽相同。因此，一刀切的饲料配方可能并不适用于所有养殖群体。
在此背景下，科学家将目光投向了中国重要的淡水经济鱼类——团头鲂，也就是著名的武昌鱼。为了探究遗传背景是否影响其对碳水化合物的利用，一项发表在《Aquaculture Reports》上的研究，选取了两个具有代表性的品系：一个是遗传背景相对混杂的普通繁育群体(CP)，另一个是经过系统选育、以生长快速著称的“华海1号”人工品系(AS)。研究团队设计了一个巧妙的实验：用蛋白质和脂肪含量相同，但碳水化合物含量分别为15%（低）、30%（中）、45%（高）的三种饲料，喂养这两个品系的团头鲂长达120天。他们不仅监测了鱼的增重率(WGR)、特定生长率(SGR)等“长势”指标，还定期检测了血液中的葡萄糖、蛋白、胆固醇水平，以窥探其内部的“代谢风云”。当发现在试验中期（第30至45天），两个品系在血糖调节上出现了截然相反的趋势时，研究者们决定深入到分子层面，利用RNA测序(RNA-seq)技术，对鱼的肝脏进行转录组分析，以揭示背后的基因表达秘密。
研究者们运用了为期120天的养殖生长试验、血浆生化指标分析、肝脏组织转录组测序(RNA-seq)以及实时荧光定量PCR(qPCR)验证等关键技术方法。实验鱼来自中国湖北的两个养殖场，确保了CP和AS样本的来源可靠性。
研究结果揭示了两个品系在应对碳水化合物时的鲜明对比：
3.1. 生长表现
两个品系的生长都遵循了“先升后降”的规律，即在30%碳水化合物饲料下生长最快，过高(45%)或过低(15%)均会抑制生长。但关键区别在于，AS在30%组中的WGR和SGR均显著高于CP。通过数学模型拟合，研究人员精确计算出：CP的最佳碳水化合物需求量为26.40%，而AS则高达32.50%。这直观地表明，经过选育的AS品系能更高效地利用饲料中的碳水化合物来促进生长。
3.2. 血浆生化指标
随着饲料碳水化合物水平升高，两个品系的血糖(GLU)水平均呈上升趋势。但动态变化过程揭示了更深层的差异：在试验的第30至45天，CP的血糖水平持续攀升，而AS的血糖则从高点开始下降并趋于稳定。这说明AS对血糖具有更强、更快的稳态调节能力，能更好地应对高碳水化合物摄入带来的血糖波动。血浆总胆固醇(TC)在AS中普遍高于CP，提示其能量代谢可能更多地向脂质合成方向倾斜。
3.3. 肝脏差异表达基因(DEGs)的检测与功能富集分析
正是基于上述生长和血糖的差异，研究团队对第30天和第45天、饲喂30%碳水化合物饲料的鱼肝进行了转录组测序。分析发现，两个品系在相同时间点比较时，肝脏中有大量基因表达发生改变。功能富集分析显示，这些差异基因显著富集在多个与碳水化合物代谢密切相关的信号通路上，如胰岛素信号通路、mTOR信号通路和FoxO信号通路。这表明两个品系在感知营养信号、调节能量代谢和蛋白质合成方面，确实启动了不同的分子程序。
3.4. 关键基因的相反表达模式
最有趣的发现是一系列基因在两个品系间表现出完全相反的调控模式。在AS中上调而在CP中下调的基因，大多与消化和代谢增强相关，例如：
- •
Amy2a (α-淀粉酶基因)：负责分解淀粉，其上调意味着AS可能具有更强的碳水化合物消化能力。
- •
Cpa1, Cpb1, Ctrb.3, Ela2l：这些是蛋白酶或相关基因，它们的上调可能反映了AS更活跃的蛋白质代谢，与更高效的营养吸收和利用相符。
而在CP中上调、AS中下调的基因，如Iars1 (异亮氨酰-tRNA合成酶)和Rbfox1l (RNA结合蛋白)，则更多与基础代谢维持相关。这些基因表达模式的“镜像反差”，为AS卓越的碳水化合物耐受性和生长性能提供了分子注解。
结论与讨论部分系统总结了本研究的核心发现与意义。研究证实，适度的饲料碳水化合物水平（30%）能最优促进团头鲂的生长，但人工选育品系(AS)比普通群体(CP)具有更高的碳水化合物耐受上限（32.50% vs 26.40%）和更优的血糖稳态调节能力。这一生理表型的差异，根源在于其肝脏基因表达的“重编程”。AS通过上调消化酶(如Amy2a)和蛋白酶相关基因，并富集激活胰岛素、mTOR等核心代谢信号通路，从而实现了对碳水化合物更高效的摄取、代谢和能量转化。相比之下，CP的代谢调节网络则显得相对“保守”和“吃力”。
这项研究的意义超越了团头鲂本身。它清晰地表明，在制定水产饲料配方时，必须充分考虑养殖对象的遗传背景。经过选育的“优良品种”可能已经进化出更强大的代谢机器，能够利用更多廉价的碳水化合物，从而降低对昂贵鱼粉的依赖，这对于推动水产养殖的可持续发展、降低成本和环境负荷具有重要的实践指导价值。该研究不仅为“华海1号”等优良品系的精准营养提供了直接的数据支持，也为其他水产动物的遗传选育与营养学研究提供了可借鉴的范式——将生长性能、生理指标与转录组等多层次信息相结合，能够更深入地解析经济性状形成的分子基础，最终实现“因鱼制宜”的精准养殖。
