Advances in multi-omics study of environmental stress in fish during temporary breading and transportation
-
摘要:
鱼类长途保活运输技术是我国“南鱼北运”实施的主要方法。鱼类在运输过程中受到如低温、盐度变化、碱性胁迫等环境因素影响，结合多组学联合的研究方法对鱼类运输过程中产生的应激进行多维度的分析。识别差异表达基因、蛋白质及代谢物，进而解析调控网络及生物标志物对应激反应的影响，有助于理解鱼类运输过程中的健康状况，优化暂养及运输条件，提高活鱼品质与存活率。综述了近年来鱼类在运输中产生各类应激的组学研究进展，为精准调控鱼类保活运输中的各项环境指标及深入研究活鱼运输应激的相关机理提供参考。
Abstract:The long-distance live fish transportation technology is the main method used in China's 'South-to-North Fish Transportation' program. During transportation process, fish are subjected to various environmental factors such as low temperature, salinity fluctuations, alkaline stress, etc. Using multi-omics integrated research methods, we conducted a multidimensional analysis of the stress response in fish transportation, including identification of differentially expressed genes, proteins and metabolites, as well as an analysis of regulatory networks and biomarkers associated with the stress response. These studies help to understand the health status of fish during transportation, optimization of temporary rearing and transportation conditions, as well as improvement of the quality and survival rate of live fish. The paper provides an overview of the recent advancements in omics research on various stress responses in fish during transportation, and provides a reference for the precise regulation of environmental indicators and in-depth investigation of the underlying mechanisms of stress response in live fish transportation.
-
Keywords:
- Live fish transportation /
- Transcriptome /
- Proteome /
- Metabolome /
- Multi-omics
-
花鲈 (Lateolabrax maculatus) 广泛分布于中国沿海、日本西部沿海以及朝鲜半岛海域，为太平洋西北沿海特有品种[1]。因其适宜陆基工厂化、池塘、深远海网箱等多种养殖模式，在山东、福建、广东等沿海地区的繁育与养殖体系均较为完善，现已成为中国水产养殖的重要经济鱼类之一。然而随着养殖规模的不断壮大，花鲈幼鱼在养殖过程中细菌性、病毒性和寄生虫性疾病频发[2-3]，严重影响了其产业的健康、可持续发展。
在饲料中添加低聚木糖、壳寡糖、果寡糖、甘露寡糖等低聚糖类益生元可有效提升鱼类的生长和免疫相关性能。已有研究表明，添加适宜的低聚木糖不仅能够有效促进虹鳟 (Oncorhynchus mykiss) 幼鱼生长，提高机体免疫性能[4]，还可增强花鲈幼鱼的免疫功能，降低肠道有害菌群相对丰度，改善肠道健康[5]。壳寡糖可明显增强尼罗罗非鱼 (Oreochromis niloticus) 抗菌和抗氧化水平[6]，提高杂交黄颡鱼 (Tachysurus fulvidraco♀×T. vachelli♂) 白细胞吞噬和淋巴细胞转化能力[7]，且下调珍珠龙胆石斑鱼 (Epinephelus fuscoguttatus♀×E. lanceolatus♂) 促炎细胞因子和细胞凋亡相关基因的表达，增强其免疫能力[8]。饲料中添加适宜的果寡糖可显著提升斜带石斑鱼 (E. coioides) 非特异性免疫酶以及肠道消化酶的活性[9-10]，并且对奥尼罗非鱼 (O. niloticus×O. aureus) 肠道中益生菌群相对丰度具有显著的提升效果[11]。甘露寡糖还可作为免疫诱导剂使大菱鲆 (Scophthalmus maximus) 具有更强的细菌清除能力，从而减轻肝损伤风险[12]。此外，甘露寡糖还可显著上调杂交红罗非鱼 (O. niloticus×O. mossambicus) 生殖相关基因的表达，提高其繁殖性能[13]。
与之相比，从海洋褐藻胶中提取的褐藻寡糖，在水产养殖动物生长和免疫性能改善方面也发挥了重要作用[14-15]。van Doan等[16-17]研究发现，褐藻寡糖可以显著提高尼罗罗非鱼的生长与免疫性能、饲料转化率。Hu等[18]在草鱼 (Ctenopharyngodon idella) 饲料中添加褐藻寡糖后鱼体生长性能和非特异性免疫性能均得到显著改善。黄健彬等[19]指出，褐藻寡糖的添加能够有效提升卵形鲳鲹 (Trachinotus ovatus) 幼鱼生长、血浆免疫和肝脏抗氧化性能，对肠道组织形态结构也具有一定的改善效果。此外，褐藻寡糖能够提高尖吻鲈 (Lates calcarifer) 肠道胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性[20]。可见，褐藻寡糖不仅可以增强水生生物的免疫水平和抗病性能，还能够改善肠道形态，提高成活率。但是，目前尚未见关于褐藻寡糖在花鲈养殖过程中应用效果的研究报道。因此，本研究通过对花鲈生长表型数据、消化酶和免疫相关酶活性、生长相关基因表达及肠道组织形态等评价指标进行对比分析，综合评价褐藻寡糖对其幼鱼生长性能和免疫水平的影响，并获得褐藻寡糖在花鲈幼鱼中的适宜添加量，为褐藻寡糖在花鲈健康养殖中的应用和安全评估提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 实验用鱼来源
实验用花鲈幼鱼购于山东省烟台市经海海洋渔业有限公司海上网箱养殖基地，平均体长为 (13.34±0.88) cm，平均体质量为 (44.19±1.44) g，将实验幼鱼运至山东省海阳市黄海水产有限公司的工厂化养殖车间水泥池 (水体积约为20 m3) 内暂养，以备实验使用。
1.2 实验用饲料的制备
实验用基础饲料为山东升索饲料科技有限公司所生产的配合颗粒饲料 [主要成分包括鱼粉、虾粉、豆柏、鱼油、小麦粉、维生素、矿物元素等；其中 (质量分数)，粗蛋白≥50.0%，粗脂肪≥8.0%，粗灰分≤17.0%，粗纤维≤6.0%，钙≤5.0%，总磷 ≥1.2%，赖氨酸 ≥2.0%]。称取适量褐藻寡糖溶于纯水中，通过喷涂方式均匀喷洒于基础饲料颗粒表面，通风、阴凉处晾干后存放于4 ℃冰箱中。其中，每千克基础饲料中褐藻寡糖的添加量分别为0、50、100和200 mg。实验用褐藻寡糖由潍坊麦卡阿吉生物科技有限公司生产，纯度为90%。实验所用褐藻寡糖不同添加量的饲料均为提前1 d制备的饲料。
1.3 实验用鱼养殖管理方法与实验设计
实验于2022年9—10月在山东省海阳市黄海水产有限公司的工厂化养殖车间完成，使用有效水体积为0.7 m3的圆形玻璃钢水桶，实验为期42 d。随机捞取300尾幼鱼，按照实验饲料的设置分为4组 (B0、B1、B2和B3组)，每组3个平行，每个平行随机放置25尾。其中，B0组为对照组，投喂褐藻寡糖添加量为0 mg·kg−1的饲料；B1、B2和B3组分别投喂褐藻寡糖添加量为50、100和200 mg·kg−1的饲料。实验开始前将实验鱼进行称质量并饥饿处理24 h，实验开始后分别投喂对应的实验饲料，每天投喂2次。日换水率为200%~300%，实验过程中水温为18~22 ℃，盐度为31‰~32‰，pH 7.9~8.2，溶解氧质量浓度>7 mg·L−1，氨氮质量浓度<0.03 mg·L−1，亚硝酸盐质量浓度<0.006 mg·L−1。
1.4 样品采集与处理
实验结束后，先将各组幼鱼进行24 h饥饿处理，每个平行组中随机捞取3尾，经MS-222充分麻醉后测量并记录体质量、体长等数据。随后将实验结束的幼鱼进行解剖，剪取肝脏和肠道样品。其中，一部分肝脏样品采用无RNA酶的离心管保存于液氮中，用于生长相关基因的定量表达分析；另一部分样品采用冻存管保存于 −20 ℃冰箱中，用于抗氧化、免疫和转氨酶活性分析。一部分肠道样品采用冻存管保存于 −20 ℃冰箱中，用于消化相关酶活性分析；另一部分肠道样品剪取中肠部位采用Davis固定液保存于冻存管中，用于组织结构分析。
1.5 生长指标的测定
生长指标包括体质量增长率 (Weight gain rate, WGR, %)、特定生长率 (Specific growth rate, SGR,%·d−1)、肥满度 (Condition factor, CF, g·cm−3)，计算公式分别为：
$$ \mathrm{WGR}{\text{=}}\left[\left(W_2{\text{−}}W_1\right) / W_1\right] \times 100 {\text{%}} $$ (1) $$ \mathrm{SGR}{\text{=}}\left[\left(\ln W_2{\text{−}}\ln W_1\right) / D\right] \times 100 {\text{%}} $$ (2) $$ \mathrm{CF}{\text{=}}W_2 / L^3$$ (3) 式中：W1和W2分别为实验开始和结束时的平均体质量 (湿质量，g)；D为实验周期 (d)；L为平均体长 (cm)。
1.6 生理生化指标的测定
各组幼鱼生理生化指标均采用南京建成生物研究所研制的试剂盒测定。其中，肠道的脂肪酶 (LPS)、淀粉酶 (AMS) 和胰蛋白酶 (TRY) 活性检测试剂盒货号分别为：A054-2-1 (微板法)、C016-1-1 (淀粉-碘比色法)、A080-2-2 (紫外比色法)；肝脏的超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT) 、谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-Px) 、溶菌酶 (LZM) 活性和丙二醛 (MDA) 含量检测试剂盒货号分别为：A001-3-2 (WST-1法)、A007-1-1 (钼酸铵法)、A005-1-2 (比色法)、A050-1-1 (比浊法)、A003-1-2 (TBA法)。
1.7 生长相关基因 Insulin-like growth factor 1 (igf-1)和Growth hormone (gh) 相对表达量的检测
采用RNAiso Plus试剂盒 (TaKaRa，日本) 提取花鲈幼鱼肝脏组织总RNA，经浓度与纯度检测合格后，使用反转录试剂盒合成cDNA第一链，保存于 −20 ℃冰箱中备用。目的基因和内参 (β-actin) 基因的实时荧光定量PCR引物序列如表1所示。本研究采用的PCR扩增条件为：95 ℃预变性30 s，95 ℃延伸5 s，60 ℃退火20 s，共45个循环，使用的仪器是Lightcycler 480 II Real-time PCR仪 (Roche，瑞士)。反应体系为20 μL：TB Green PremiEx Taq II (TaKaRa，日本) 10 μL，上、下游引物 (10 μmol·L−1) 各0.8 μL，ddH2O 6.4 μL，cDNA模板2 μL，通过熔解曲线验证产物特异性，目的基因和内参基因的标准曲线相关系数 (R2)：0.99<R2<0.999，扩增效率 (E)：0.9<E<1.1。采用2–ΔΔCt法计算目的基因的相对表达量。
表 1 花鲈幼鱼实时荧光定量PCR引物序列信息Table 1. Primer sequences used in qRT-PCR of L. maculatus juvenile引物
Primer引物序列 (5'—3')
Primer sequence (5'−3')igf-1-F CGCAATGGAACAAAGTCGGAATAT igf-1-R GTGAGAGGGTGTGGCTACAGGAGA gh-F GAGCAGCGTCAACTCAACAA gh-R TCAAACGATACGAGATAGACAACA β-actin-F CAACTGGGATGACATGGAGAAG β-actin-R TTGGCTTTGGGGTTCAGG 1.8 肠道组织形态学观察
将存放于Davis固定液中的中肠样品分别采用不同体积分数的乙醇进行脱水，使用二甲苯溶液透明处理，石蜡包埋后进行组织切片制作，通过苏木精-伊红 (HE) 染色后采用中性树胶封片。采用Pannoramic MIDI II数字切片扫描仪 (丹吉尔，匈牙利) 对制备好的组织切片进行图像扫描，Case Viewer 2.4.0W软件测量肠绒毛的高度和宽度、肠道肌层的厚度。
1.9 数据统计与分析
所有数据均以“平均值±标准误 ($\overline { x}\pm s_{\overline { x}} $)”表示。采用SPSS Statistics 26.0 软件对数据进行单因素方差分析 (One-way ANOVA)，通过Duncan's检验对同一评价指标在不同处理组间的差异性进行多重比较，显著性水平α 设为0.05。
2. 结果
2.1 花鲈幼鱼生长指标
随着褐藻寡糖添加量的升高，各组花鲈幼鱼的WGR和SGR呈现出先升高后下降的趋势；B2组的WGR和SGR最大，分别为 (96.50±7.95)%和 (1.73±0.09)%·d−1 (表2)。此外，B0组的CF均高于褐藻寡糖添加组，但差异均不显著 (P>0.05)。
表 2 不同添加量褐藻寡糖对花鲈幼鱼生长性能的影响Table 2. Effects of different additions of alginate oligosaccharide on growth indicators of L. maculatus juvenile指标 Indicator 组别 Group B0 B1 B2 B3 终末体质量 Final body mass/g 83.38±4.14 83.67±3.58 86.83±3.51 85.87±4.22 体质量增长率 WGR/% 88.69±9.38 89.34±8.10 96.50±7.95 94.31±9.56 特定生长率 SGR/(%·d−1) 1.62±0.12 1.64±0.10 1.73±0.09 1.70±0.11 肥满度CF/(g·cm−3) 1.97±0.05 1.81±0.06 1.92±0.07 1.83±0.04 注：同行不同小写字母表示组间有显著性差异 (P<0.05)。 Note: Different superscript lowercase letters within the same low represent significant differences among groups (P<0.05). 2.2 花鲈幼鱼肠道消化酶活性
添加褐藻寡糖组幼鱼肠道的AMS活性差异不显著 (P>0.05)，但均高于对照组 (图1-a)。B1和B2组花鲈幼鱼肠道的LPS活性显著高于B0和B3组 (P<0.05)；其中，B1组活性最高，为 (16.63±0.12) U·g−1，且与B2组的差异不显著 (P>0.05) (图1-b)。随着褐藻寡糖添加量的升高，除B1组外，幼鱼肠道的TRY活性呈现上升趋势，但差异不显著 (P>0.05)，B3组活性最高 (图1-c)。
![]()
图 1 褐藻寡糖的不同添加量对花鲈幼鱼肠道消化酶活性的影响注：方柱上不同小写字母表示组间差异显著 (P<0.05)。Figure 1. Effects of different additions of alginate oligosaccharide on intestinal digestive enzyme activities of L. maculatus juvenileNote: Different lowercase letters on the bar indicate that significant differences among groups (P<0.05).2.3 花鲈幼鱼肝脏非特异性免疫酶活性
随着褐藻寡糖添加量的升高，花鲈幼鱼肝脏的CAT、SOD、GSH-Px和LZM活性整体呈显著上升趋势 (P<0.05)，且在B3组活性最高，分别为 (26.07±0.20) U·mg−1 (图2-a)、(21.84±0.17) U·mg −1 (图2-b)、(45.05±0.30) U·mg−1 (图2-c) 和 (26.07±0.20) μg·mg−1 (图2-e) 。肝脏内MDA水平随着褐藻寡糖添加量的增加而显著下降 (P<0.05)，B3组的MDA质量摩尔浓度最低，为 (2.23±0.22) nmol·mg−1 (图2-d)。
![]()
图 2 褐藻寡糖的不同添加量对花鲈幼鱼肝脏非特异性免疫酶活性的影响注：方柱上不同小写字母表示组间有显著性差异 (P<0.05)。Figure 2. Effects of different additions of alginate oligosaccharide on non-specific immunizing enzyme activities in liver of L. maculatus juvenileNote: Different lowercase letters on the bar represent significant differences among groups (P<0.05).2.4 花鲈幼鱼肝脏中igf-1、gh基因的表达特性
随着褐藻寡糖添加量的升高，上调igf-1基因的表达，B3组igf-1基因相对表达量显著高于其他组 (P<0.05)，其他组间差异不显著 (P>0.05) (图3-a)。与B0组相比，添加褐藻寡糖组花鲈幼鱼肝脏的gh基因相对表达量显著上调 (P<0.05)，但添加褐藻寡糖组间gh基因相对表达量差异不显著 (P>0.05)；其中B2组的gh基因相对表达量最高 (图3-b)。
![]()
图 3 igf-1、gh基因在花鲈幼鱼肝脏中的相对表达量注：方柱上不同小写字母表示组间有显著性差异 (P<0.05)。Figure 3. Relative expression levels of igf-1 and gh genes in liver of L. maculatus juvenileNote: Different lowercase letters on the bar represent significant differences among groups (P<0.05).2.5 褐藻寡糖对花鲈肠道形态的影响
与B0组相比，添加褐藻寡糖后，实验组花鲈幼鱼肠道肌层厚度增加，且肠绒毛整体增大 (图4)。随着褐藻寡糖添加量的升高，花鲈幼鱼肠道的肌层厚度、绒毛高度和绒毛宽度整体呈现显著的先升后降趋势 (P<0.05)，均为B2组指标最高 (表3)。其中，B2和B3组的肌层厚度显著优于对照组 (P<0.05)，B2组的绒毛高度显著高于对照组 (P<0.05)，B1、B2、B3组的肠道绒毛宽度均显著优于B0组 (P<0.05)。
![]()
图 4 饲料中不同添加量褐藻寡糖对花鲈肠道形态的影响 (HE染色)Figure 4. Effects of different additions of alginate oligosaccharides on intestinal morphology of L. maculatus juvenile (HE staining)表 3 不同添加量褐藻寡糖对花鲈幼鱼肠道组织形态学的影响Table 3. Effects of different additions of alginate oligosaccharide on intestinal morphology of L. maculatus juvenile指标
Indicator组别 Group B0 B1 B2 B3 肌层厚度 Muscular thickness/μm 190.43±3.17a 201.23±8.57ab 227.03±7.36c 220.50±8.63bc 绒毛高度 Villus height/μm 787.52±11.98a 803.45±8.30a 846.20±16.78b 816.52±9.38ab 绒毛宽度 Villus width/μm 27.88±0.90a 30.53±0.91b 39.37±0.69c 37.20±0.87c 注：同行不同小写字母表示组间有显著性差异 (P<0.05)。 Note: Different superscript lowercase letters within the same low represent significant differences among groups (P<0.05). 3. 讨论
3.1 不同水平褐藻寡糖对花鲈幼鱼生长性能的影响
褐藻寡糖是天然高分子酸性多糖褐藻胶的降解产物，具有改善机体生长性能、提高机体抗氧化和免疫能力等多种生理活性，在水产养殖中的应用前景广阔[14]。研究发现，以饲料为载体添加褐藻寡糖，对尼罗罗非鱼、草鱼和卵形鲳鲹的WGR和SGR具有显著提升效果[16-19]，但对大菱鲆WGR和SGR的影响不显著[21]。本研究中，各生长指标与对照组相比均有一定的上升趋势，但差异不显著。
下丘脑-垂体-肝脏轴是调控机体生长发育的中心轴，GH和IGF家族是这一中心轴上的关键调控因子[22]。通过对gh和igf-1基因相对表达量的测定有助于从分子水平上更加深入地解释鱼类生长的机理[23]。本研究中，添加褐藻寡糖上调了花鲈幼鱼的gh和igf-1基因相对表达量，其中gh基因相对表达量显著上调，而igf-1基因相对表达量仅在B3组显著上调。然而反映在生长表型上的WGR和SGR呈现一定的上升趋势，但差异不显著，说明褐藻寡糖的添加对花鲈幼鱼的生长具有一定的促进作用；同时，机体的生长是多个通路、调控基因转录与翻译水平等综合调控的结果，这可能是造成生长指标差异不显著的主要原因。
3.2 不同水平褐藻寡糖对花鲈幼鱼肠道组织形态结构和消化酶活性的影响
肠道是鱼体消化吸收营养物质的主要器官，在机体生长发育过程中其形态结构发挥了重要作用[24-25]。肠绒毛由肠道上皮细胞特化而成，能够有效增加肠黏膜与肠腔内食糜接触的表面积，是营养物质被肠道吸收的重要结构，其形态与对营养物质吸收能力的强弱有关[11,26]。鱼类肠道肌层的增厚则使肠道蠕动能力增强，有利于营养物质的吸收与利用[27-29]。研究发现，饲料中褐藻寡糖添加量升高后显著增加了卵形鲳鲹幼鱼[19]、尖吻鲈[20]以及斜带石斑鱼[30]的肠绒毛高度。此外，添加适宜的低聚糖能够增加奥尼罗非鱼肠道的绒毛高度、肌层厚度，提升鱼体消化吸收能力[31]。与上述研究结果相似，本研究中，饲料中添加褐藻寡糖显著增加了花鲈幼鱼肠肌层厚度、绒毛高度与宽度，有效改善了肠道组织形态。由此推测，褐藻寡糖进入花鲈幼鱼肠道后，可能促进了肠绒毛增殖和发育，从而优化了肠道的形态结构。
鱼类肠道消化酶活性是反映机体生长发育的重要生理指标[32-33]，在饲料中添加营养物质是影响肠道消化酶活性高低的重要外源性因素之一。有研究表明，褐藻寡糖促进暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)[34]肠道淀粉酶、脂肪酶等消化酶活性的升高。潘金露等[35]发现，饲料中添加0.02% (w) 和0.05% (w) 的褐藻寡糖，大菱鲆肠道的脂肪酶活性显著高于对照组，但淀粉酶活性变化不显著。李玉芬[36]在饲料中添加褐藻寡糖后发现大黄鱼 (Larimichthys crocea) 和石斑鱼体内蛋白酶活性显著升高。本研究中，添加褐藻寡糖后，花鲈幼鱼肠道的脂肪酶、淀粉酶和胰蛋白酶活性均出现一定的升高趋势，说明添加褐藻寡糖在一定程度上提升了机体对营养物质的消化吸收能力。这可能是因为褐藻寡糖显著改善了肠道组织结构，增加食靡与肠道绒毛间的接触面积，使更多的消化酶分泌后被激活，从而使其活性也得到一定提升。添加褐藻寡糖实验组的花鲈幼鱼肠道的淀粉酶和胰蛋白酶活性虽得到了一定提升，但不同添加量组间差异不显著；且仅B1和B2组的脂肪酶活性显著高于B0组，这可能也是造成生长差异不显著的主要原因。
3.3 不同水平褐藻寡糖对花鲈幼鱼肝脏非特异性免疫酶活性的影响
鱼类因代谢异常而产生多余的活性氧 (ROS) 时会对其机体细胞造成损伤。机体内存在的抗氧化酶，在修复ROS介导的损伤中发挥重要作用，从而维持机体抗氧化性能和氧化平衡状态[37]。SOD在消除生物体新陈代谢产生的自由基过程中至关重要，其活力与机体自由基的消除能力成正相关关系[38]。CAT则起到保护细胞、抗衰老、调节体内分泌系统的作用[39]。GSH-Px是体内重要的抗氧化剂和自由基清除剂[40]。MDA是氧自由基产生过多脂质过氧化物过程中的主要分解产物，具有很强的生物毒性，可对机体造成严重损害[41]。在一个完整的抗氧化体系中，以上几种酶活性或物质含量是评估机体抗氧化应激能力的重要指标。本研究中，实验组幼鱼肝脏中SOD、CAT和GSH-Px的活性与褐藻寡糖添加量呈正相关关系，而MDA的含量随着褐藻寡糖添加量的增加呈下降趋势，说明褐藻寡糖的添加使机体抗氧化酶活性和清除自由基的能力增强，并导致细胞膜脂质过氧化程度下降。这与刺参 (Apostichopus japonicus) [42]和草鱼[16]的研究结果相似。舒昊明[30]指出，海藻降解的褐藻寡糖是天然抗氧化活性化合物的重要来源，拥有天然良好的抗氧化作用。而其分子质量较低、易于吸收的特性则更有助于提升机体的抗氧化酶活性，从而减少机体细胞的损伤并促进已受损细胞的修复，可有效增强机体的抗氧化能力。LZM是水产动物机体的一种非特异性防御因子，能够分解细菌细胞壁上的黏多糖，促进细菌细胞壁破裂进而导致其死亡[43]。本研究中，添加褐藻寡糖的各实验组幼鱼肝脏的LZM活性均显著高于对照组，且褐藻寡糖添加量越高，LZM活性越强，说明褐藻寡糖在提升幼鱼自身的非特异性免疫性能方面的效果更显著。这与江晓路等[42]和黄健彬等[19]的研究结果一致。
4. 结论
综上所述，饲料中添加褐藻寡糖能够显著改善花鲈幼鱼肠道组织形态结构，上调生长相关基因表达，从而对幼鱼生长产生一定的促进作用；同时，褐藻寡糖能够显著提升花鲈幼鱼抗氧化和免疫水平。当褐藻寡糖添加量为100 mg·kg−1时，褐藻寡糖对花鲈幼鱼的促生长效果较好；添加量为200 mg·kg−1时，对花鲈幼鱼免疫水平的提升效果最佳。
-
![]()
图 1 中文学刊 (a) 和英文学刊 (b) 关键词网络类聚图
注：图中圆的大小代表关键词出现的频率，颜色代表关键词高频出现的年份。
Figure 1. Keywords co-occurrence network in Chinese journal (a) and English journal (b)
Note: The size of the circles is proportional to occurrence frequency of keywords, and the color represents the corresponding year.
![]()
图 2 活鱼暂养及运输应激的多组学研究方法示意
Figure 2. Schematic illustration of multi-omics study of environmental stress in fish during temporary breading and transportation
表 1 发表基于组学的鱼类运输应激研究文献的前 5 期刊发文量
Table 1 Top 5 sources in publications on omics study of stressed fish during transportation
期刊
Journal论文数量
Publication/篇论文被引量
Citation/次Fish & Shellfish Immunology 232 7 102 Aquaculture 100 2 298 Aquatic Toxicology 82 2 441 Fish Physiology and Biochemistry 68 1 025 BMC Genomics 58 2 446 
下载: 导出CSV
表 2 鱼类应激反应的单一组学研究
Table 2 Omics study on stress response of fish
研究方法
Technology鱼种
Fish species胁迫
Stress组织
Tissue条件/样品
Condition/Sample参考文献
References转录组学
Transcriptome鲤
Cyprinus carpio低温胁迫 肝脏、肾脏、脑、心脏、鳃、骨骼肌和肠黏膜 对照组 (30 ℃) 和冷训组 (23、17和10 ℃) [4] 刀鲚
Coilia nasus盐度胁迫 鳃 对照组 (10‰)、淡水组 (0‰) 和海水组 (30‰) [5] 军曹鱼
Rachycentron canadum盐度胁迫 鳃、肾和肠 低盐组 (10‰)、对照组 (30‰)、高盐组 (35‰) [6] 青鳉
Oryzias latipes碱性胁迫 鳃 淡水 (1.5 mmol·L−1) 和碱水 (30.4 mmol·L−1) [7] 斑点鲈
Lateolabrax maculatus碱性胁迫 鳃 碱性 (18 mmol·L−1) 暴露0 h (对照组)、12、24和72 h [8] 大黄鱼
Pseudosciaena crocea缺氧胁迫 脾脏和头肾 缺氧 [(1.6±0.2) mg·L−1] 0 h (对照组)、6、24和48 h [9] 鳙
Hypophthalmichthys nobilis缺氧胁迫 肝脏、鳃和心脏 缺氧试验前 (对照组) 和缺氧试验后 (1、2 和4 h) [10] 金头鲷
Sparus aurata密度胁迫 肝脏 对照组和封闭组 (6、24、72和120 h) [11] 虹鳟
Oncorhynchus mykiss密度胁迫 肝脏 对照组和封闭组 (1、2、4、6、24、48、96、168、336、504、648 h) [12] 蛋白质组学
Proteome大菱鲆
Scophthalmus maximus低温胁迫 表皮组织 常温组和冷训组 (6、3、0、−3和−6 ℃) [13] 大黄鱼
Pseudosciaena crocea低温胁迫 肝脏 常温组和试验组 (8.5 ℃) 72 h [14] 海洋青鳉
Oryzias melastigma缺氧胁迫 脑 短期常氧 [(5.8 ± 0.2) mg·L−1] 和短期缺氧 [(1.5 ± 0.2) mg·L−1] (3个月)、多代常氧和多代缺氧 (三代) [15] 金鱼
Carassius auratus缺氧胁迫 心脏 常氧组和缺氧组 [16] 代谢组学
Metabolome铁饼鱼
Symphysodon equifasciatus低温胁迫 鳃 对照组 (28 ℃) 和冷训组 (20 ℃) 30 d [17] 黄姑鱼 Nibea albiflora 低温胁迫 肝脏 对照组 (16 ℃) 和冷训组 (8 ℃) 14 d [18] 半滑舌鳎
Cynoglossus semilaevis盐度胁迫 鳃 低渗组 (0‰)、等渗组 (30‰)和高渗组 (50‰) [19] 鲫
Carassius carassius碱性胁迫 静脉血 清洁水 (对照组) 和碳酸盐碱水 (20、40、和60 mmol·L−1) [20] 斑马鱼
Danio rerio机械胁迫 整个鱼体 对照组 1 (明/暗箱)、对照组 2 (旷箱)、网捕组1 (明/暗箱)、网捕组2 (旷箱) [21]
下载: 导出CSV
-
[1] 谢京君, 李前勇, 张德志, 等. 运输应激对动物机体影响的研究现状[J]. 四川畜牧兽医, 2014, 41(1): 35-37. doi: 10.3969/j.issn.1001-8964.2014.01.020 [2] 周成. “双碳”政策的知识图谱、研究热点与理论框架[J]. 北京理工大学学报(社会科学版), 2023, 25(4): 94-112. [3] JAN N, WALTMAN L. Software survey: VOSviewer, a computer program for bibliometric mapping[J]. Scientometrics, 2010, 84(2): 523-538. doi: 10.1007/s11192-009-0146-3
[4] GRACEY A Y, FRASER E J, LI W, et al. Coping with cold: an integrative, multitissue analysis of the transcriptome of a poikilothermic vertebrate[J]. PNAS, 2004, 101: 16970-16975. doi: 10.1073/pnas.0403627101
[5] GAO J, XU J C, XU P. Gills full-length transcriptomic analysis of osmoregulatory adaptive responses to salinity stress in Coilia nasus[J]. Ecotoxicol Environ Saf, 2021, 226: 112848. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.112848
[6] CAO D Y, LI J F, HUANG B S, et al. RNA-seq analysis reveals divergent adaptive response to hyper- and hypo-salinity in cobia, Rachycentron canadum[J]. Fish Physiol Biochem, 2020, 46(5): 1713-1727. doi: 10.1007/s10695-020-00823-7
[7] YAO Z L, WANG H, CHEN L, et al. Transcriptomic profiles of Japanese medaka (Oryzias latipes) in response to alkalinity stress[J]. Genet Mol Res, 2012, 11(3): 2200-2246. doi: 10.4238/2012.June.15.2
[8] ZHANG Y H, WEN H S, LIU Y, et al. Gill histological and transcriptomic analysis provides insights into the response of spotted sea bass (Lateolabrax maculatus) to alkalinity stress[J]. Aquaculture, 2023, 563: 738945.
[9] MU Y N, LI W R, WU B, et al. Transcriptome analysis reveals new insights into immune response to hypoxia challenge of large yellow croaker (Larimichthys crocea)[J]. Fish Shellfish Immunol, 2020, 98: 738-747. doi: 10.1016/j.fsi.2019.11.021
[10] CHEN G, PANG M X, YU X M, et al. Transcriptome sequencing provides insights into the mechanism of hypoxia adaption in bighead carp (Hypophthalmichthys nobilis)[J]. Comp Biochem Physiol D, 2021, 40: 100891.
[11] CALDUCH G, DAVEY G, SAERA V, et al. Use of microarray technology to assess the time course of liver stress response after confinement exposure in gilthead sea bream (Sparus aurata L.)[J]. BMC Genomics, 2010, 11: 193. doi: 10.1186/1471-2164-11-193
[12] CAIRNS M T, JOHNSON M C, TALBOT A T, et al. A cDNA microarray assessment of gene expression in the liver of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in response to a handling and confinement stressor[J]. Comp Biochem Physiol Part D, 2008, 3(1): 51-66.
[13] 黄智慧, 商晓梅, 薛宝贵, 等. 大菱鲆 (Scophthalmus maximus) 低温胁迫耐受性能与体表蛋白组学研究[J]. 海洋与湖沼, 2013, 44(3): 638-644. doi: 10.11693/hyhz201303015015 [14] 李明云, 冀德伟, 吴海庆, 等. 低温胁迫下大黄鱼肝脏蛋白质组双向电泳分析[J]. 农业生物技术学报, 2010, 18(2): 323-328. doi: 10.3969/j.issn.1674-7968.2010.02.020 [15] LAI K P, TAM N, WANG S Y, et al. Proteomic response of the brain to hypoxic stress in marine medaka fish (Oryzias melastigma)[J]. Front Mar Sci, 2021, 8: 618489.
[16] IMBROGNO S, AIELLO D, FILICE M, et al. MS-based proteomic analysis of cardiac response to hypoxia in the goldfish (Carassius auratus)[J]. Sci Rep, 2019, 9(1): 18953. doi: 10.1038/s41598-019-55497-w
[17] WEN B, JIN S R, CHEN Z Z, et al. Physiological responses to cold stress in the gills of discus fish (Symphysodon aequifasciatus) revealed by conventional biochemical assays and GC-TOF-MS metabolomics[J]. Sci Total Environ, 2018, 640/641: 1372-1381. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.05.401
[18] JIAO S, NIE M M, SONG H B, et al. Physiological responses to cold and starvation stresses in the liver of yellow drum (Nibea albiflora) revealed by LC-MS metabolomics[J]. Sci Total Environ, 2020, 715: 136940. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.136940
[19] JIANG W W, TIAN X L, FANG Z H, et al. Metabolic responses in the gills of tongue sole (Cynoglossus semilaevis) exposed to salinity stress using NMR-based metabolomics[J]. Sci Total Environ, 2019, 653: 465-474. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.10.404
[20] SUN Y C, WU S, DU N N, et al. High-throughput metabolomics enables metabolite biomarkers and metabolic mechanism discovery of fish in response to alkalinity stress[J]. RSC Adv, 2018, 8(27): 14983-14990. doi: 10.1039/C8RA01317A
[21] MUSHTAQ M Y, MARCAL R M, CHAMPAGNE D L, et al. Effect of acute stresses on zebra fish (Danio rerio) metabolome measured by NMR-based metabolomics[J]. Planta Med, 2014, 80(14): 1227-1233. doi: 10.1055/s-0034-1382878
[22] 刘骁, 谢晶, 黄硕琳. 鱼类保活运输的研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2015, 41(8): 255-260. [23] 袁仲瑾, 岑剑伟, 李来好, 等. 低温暂养对珍珠龙胆石斑鱼存活、非特异性免疫及抗氧化指标的影响[J]. 南方水产科学, 2022, 18(6): 118-126. doi: 10.12131/20220042 [24] YANG Q H, TAN B P, DONG X H, et al. Effects of different levels of Yucca schidigera extract on the growth and nonspecific immunity of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) and on culture water quality[J]. Aquaculture, 2015, 439: 39-44. doi: 10.1016/j.aquaculture.2014.11.029
[25] 徐钢春, 杜富宽, 聂志娟, 等. 10‰ 盐度对长江刀鲚幼鱼装载和运输胁迫中应激指标的影响[J]. 水生生物学报, 2015, 39(1): 66-72. [26] HONG X G, XIA F L, JIA L L, et al. Effects of acute ammonia exposure on antioxidant and detoxification metabolism in clam Cyclina sinensis[J]. Eur J Med Chem: Chimie Therapeutique, 2021, 211(2): 111895.
[27] 于淼. 拥挤胁迫对鱼类影响研究进展[J]. 安徽农业科学, 2008, 36(3): 1078-1080, 1082. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2008.03.100 [28] 周显青, 孙儒泳, 牛翠娟. 应激对水生动物生长、行为和生理活动的影响[J]. 动物学研究, 2001(2): 154-158. doi: 10.3321/j.issn:0254-5853.2001.02.013 [29] 邓红雨, 郑立, 范佳英. 动物运输应激源与应激反应影响因子研究进展[J]. 家畜生态学报, 2015, 36(5): 81-88. [30] CELI M, FILICIOTTO F, MARICCHIOLO G, et al. Vessel noise pollution as a human threat to fish: assessment of the stress response in gilthead sea bream (Sparus aurata L.)[J]. Fish Physiol Biochem, 2015, 42(2): 631-641.
[31] 张饮江, 黎臻, 谢文博, 等. 金鱼对低温、振动胁迫应激反应的试验研究[J]. 水产科技情报, 2012, 39(3): 116-122. [32] LOWE R, SHIRLEY N, BLEACKLEY M, et al. Transcriptomics technologies[J]. PLoS Comput Biol, 2017, 13(5): e1005457. doi: 10.1371/journal.pcbi.1005457
[33] QIAN X, BA Y, ZHUANG Q F, et al. RNA-Seq technology and its application in fish transcriptomics[J]. OMICS, 2014, 18(2): 98-110. doi: 10.1089/omi.2013.0110
[34] 黄勇, 龚望宝, 陈海刚, 等. 基于RNA-Seq高通量测序技术的大口黑鲈转录组分析[J]. 南方水产科学, 2019, 15(1): 106-112. doi: 10.12131/20180066 [35] EISSA N, WANG H P. Transcriptional stress responses to environmental and husbandry stressors in aquaculture species[J]. Rev Aquac, 2014, 6: 1-28.
[36] MORA L, GALLEGO M, TOLDRÁ F. New approaches based on comparative proteomics for the assessment of food quality[J]. Curr Opin Food Sci, 2018, 22: 22-27. doi: 10.1016/j.cofs.2018.01.005
[37] KARVE T M, CHEEMA A K. Small changes huge impact: the role of protein posttranslational modifications in cellular homeostasis and disease[J]. Amino Acids, 2015, 2011: 207691.
[38] LAI K P, TAM N, WANG S Y, et al. Proteomic response of the brain to hypoxic stress in marine medaka fish (Oryzias melastigma)[J]. Front Mar Sci, 2021, 8: 618489. doi: 10.3389/fmars.2021.618489
[39] ROY S, KUMAR V, KUMAR V, et al. Acute phase proteins and their potential role as an indicator for fish health and in diagnosis of fish diseases[J]. Protein Pept Lett, 2016, 24(1): 78-89. doi: 10.2174/0929866524666161121142221
[40] 陈慧梅, 刘志红. 代谢组学及其研究方法和应用[J]. 肾脏病与透析肾移植杂志, 2005(1): 59-64. [41] SAMUELSSON L M, LARSSON D G. Contributions from metabolomics to fish research[J]. Mol Biosyst, 2008, 4(10): 974-979. doi: 10.1039/b804196b
[42] MELIS R, ANEDDA R. Biometric and metabolic profiles associated to different rearing conditions in offshore farmed gilthead sea bream (Sparus aurata L.)[J]. Electrophoresis, 2014, 35(11): 1590-1598. doi: 10.1002/elps.201300548
[43] PENA L S, FERRANDO M D, PENA J B. Fish tolerance to organophosphate-induced oxidative stress is dependent on the glutathione metabolism and enhanced by N-acetylcysteine[J]. Aquat Toxicol, 2003, 65(4): 337-360. doi: 10.1016/S0166-445X(03)00148-6
[44] 陈山乔. 基于代谢组学的水产品物流相关技术研究[D]. 上海: 上海海洋大学, 2016: 56-64. [45] 郑广勇, 曾涛, 李亦学. 前沿信息技术在生物医学大数据中的应用及展望[J]. 遗传, 2021, 43(10): 924-929. [46] CHEN R, GEORGE I, JENNIFER L, et al. Personal omics profiling reveals dynamic molecular and medical phenotypes[J]. Cell, 2012, 148(6): 1293-1307. doi: 10.1016/j.cell.2012.02.009
[47] HORGAN R P. 'Omic' technologies: genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics[J]. TOG, 2011, 13: 189-195. doi: 10.1576/toag.13.3.189.27672
[48] HOGSTRAND C, BALESARIA S, GLOVER C N. Application of genomics and proteomics for study of the integrated response to zinc exposure in a non-model fish species, the rainbow trout[J]. Comp Biochem Physiol B, 2002, 133(4): 523-535. doi: 10.1016/S1096-4959(02)00125-2
[49] CHANG E S. Stressed-out lobsters: crustacean hyperglycemic hormone and stress proteins[J]. Integr Comp Biol, 2005, 45(1): 43-50. doi: 10.1093/icb/45.1.43
[50] ROOT L, CAMP A, MACNIVEN L, et al. Nonlinear effects of environmental salinity on the gill transcriptome versus proteome of Oreochromis niloticus modulate epithelial cell turnover[J]. Genomics, 2021: 3235-3249.
[51] 张华琨. 暗纹东方鲀在急性低氧胁迫下鳃和肌肉的转录组及代谢组分析[D]. 大连: 大连海洋大学, 2023: 59-60. [52] GINER C, DAVEY G, SAER V, et al. Use of microarray technology to assess the time course of liver stress response after confinement exposure in gilthead sea bream (Sparus aurata L.)[J]. BMC Genomics, 2010, 1(1): 193.
[53] WANG T W, WANG Y L, LIU X T, et al. Combined transcriptomics and metabolomics analyses in grass carp under anesthetic stress[J]. Front Cell Infect Mi, 2022, 12: 931696. doi: 10.3389/fcimb.2022.931696
[54] BATTISTI E K, RABAIOLI A, UCZAY J, et al. Effect of stocking density on growth, hematological and biochemical parameters and antioxidant status of silver catfish (Rhamdia quelen) cultured in a biofloc system[J]. Aquaculture, 2020, 524: 735213.
[55] MENG C, KUSTER B, CULHANE, et al. A multivariate approach to the integration of multi-omics datasets[J]. Bmc Bioinformatics, 2014, 15(1): 1-13. doi: 10.1186/1471-2105-15-1
[56] 康玉军. 虹鳟肝脏响应高温胁迫的蛋白质组学与代谢组学研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2020: 91-98. [57] PRUNET P, OVERLI O, DOUXFILS J, et al. Fish welfare and genomics[J]. Fish Physiol Biochem, 2012, 38(1): 43-60. doi: 10.1007/s10695-011-9522-z
[58] 周家蓬, 裴智勇, 陈禹保, 等. 基于高通量测序的全基因组关联研究策略[J]. 遗传, 2014, 36(11): 1099-1111. -
期刊类型引用(11)
1. 王大伟，邢盈，蒋成宇，胡淼，赵金良. 放养密度对鳜幼鱼HPI轴激素、应激酶活力及呼吸频率的影响. 淡水渔业. 2025(02): 26-32 . 
百度学术
2. 何静怡，魏涯，岑剑伟，郝淑贤，陈胜军，黄卉，赵永强，王悦齐，杨少玲，林织. 基于梯度降温的草鱼暂养及有水保活运输技术. 食品科学. 2024(04): 271-278 . 百度学术
3. 何静怡，郑伟，黄卉，岑剑伟，赵永强，王田，魏涯，郝淑贤，杨少玲，陈琛. 不同温度、盐度条件对草鱼暂养及应激保活的影响. 大连海洋大学学报. 2024(04): 597-605 . 百度学术
4. 梁雪莹，郑晓婷，陈秋羽，谢静怡，董宏标，李勇，杨金龙，陈成勋，张家松. 模拟运输胁迫对牛蛙幼蛙生理机能的影响. 广东海洋大学学报. 2024(06): 118-126 . 百度学术
5. 刘浩，李洁，李亚军，康鹏天，张国维，邵东宏，王建福. 水体中泥沙含量对虹鳟生存、生理和体表微生物的影响. 中国水产科学. 2024(11): 1365-1374 . 百度学术
6. 唐忠林，张佳佳，周国勤，陈树桥，徐钢春，徐跑，强俊，王佩佩. 丁香酚对“优鲈3号”幼鱼运输水质及其血液、肌肉生理指标的影响. 水产科技情报. 2023(01): 44-52 . 百度学术
7. 王文雯，杨静茹，付正祎，于刚，马振华. 运输时间对高体鰤幼鱼应激、代谢、抗氧化和免疫的影响. 中国渔业质量与标准. 2023(02): 25-36 . 百度学术
8. 李哲，周珊珊，王好学，王嘉浩，陈璐，徐开达. 运输振荡对条石鲷幼鱼生理应激和水体总氨氮含量的影响. 水产科技情报. 2023(05): 327-332 . 百度学术
9. 范宏博，胡丁月，徐莉，孙浩，刘峰，刘春娥，张小栓. 运输密度和时间对单环刺螠保活运输品质的影响. 农业工程. 2023(10): 72-77 . 百度学术
10. 虞为，陈雪晴，杨育凯，张燕娃，黄小林，黄忠，李涛，马振华，吴洽儿，于刚，周传朋，林黑着. 饲料中添加雨生红球藻对尖吻鲈生长性能、抗氧化能力及免疫状态的影响. 南方水产科学. 2022(05): 46-54 . 本站查看
11. 陈旭，赵旺，陈明强，谭春明，于刚. 盐度胁迫对红娇凤凰螺耗氧率、排氨率以及免疫相关酶活性的影响. 南方水产科学. 2022(05): 160-165 . 本站查看
其他类型引用(3)
计量
- 文章访问数: 748
- HTML全文浏览量: 69
- PDF下载量: 46
- 被引次数: 14
粤公网安备 44010502001741号
