本研究由Kang Li、Yuangu Li、Tiezhu Li、Rongfeng Cui和Liping Liu（通讯作者）合作完成，研究团队来自上海海洋大学（Shanghai Ocean University）水生生物种质资源发掘与利用教育部重点实验室、国家实验教学示范中心（渔业科学）及中山大学生态学院。研究成果于2024年7月24日发表在开放获取期刊《Frontiers in Marine Science》（影响因子5.247），论文标题为《Nutritional composition and transcriptome analysis of the newly hatched Anguilla japonica from embryo to preleptocephali obtained from artificial reproduction》，DOI号为10.3389/fmars.2024.1424999。

学术背景

日本鳗鲡（Anguilla japonica）是东亚重要的养殖物种，但其种群因过度捕捞和环境恶化面临严重衰退。虽然2010年实验室首次实现全人工繁殖，但前期幼体（preleptocephalus larvae）的低存活率阻碍了商业化进程，核心问题在于人工饲料的营养缺陷。已有研究显示，鱼类卵的营养组成可为幼体开口饵料配方提供关键依据（如Pousão-Ferreira等对金头鲷的研究），但日本鳗鲡早期发育阶段的营养需求及消化代谢机制尚未系统解析。本研究旨在通过分析人工受精卵的营养成分及幼体转录组，揭示其营养需求特征和分子调控机制，为人工繁殖技术优化提供理论支撑。

研究流程与方法

1. 人工繁殖与样本采集

实验在宁波海洋与渔业研究所设施中进行。野生亲本在8m×4m×1.7m池塘（水温20±4°C，盐度31±5 psu）中驯养，通过脑垂体提取物和hCG诱导产卵（方法参照Jiang等2012）。收集未受精卵（5尾雌鱼混合样本）用于营养分析；受精卵在24°C黑暗环境中孵化，分别于孵化后0、3、6、9、12天采集50枚卵和30尾前期幼体，保存于RNAlater并冻存于-80°C。

2. 卵营养组成分析

采用AOAC（1996）标准方法： - 常规成分：水分（110°C烘干法）、灰分（550°C马弗炉灼烧）、粗蛋白（凯氏定氮法，Kjeltec 2300系统）、粗脂肪（氯仿-甲醇提取法）。 - 脂肪酸：BF3-甲醇酯化后，通过Agilent 7890气相色谱（配备FID检测器）分析37种脂肪酸甲酯（FAMEs），以C19:0为内标。 - 氨基酸：盐酸水解后，用Hitachi L-8900氨基酸分析仪测定17种氨基酸，包括7种必需氨基酸（EAA）和10种非必需氨基酸（NEAA）。

3. 转录组测序与分析

• RNA提取与文库构建：Trizol法提取总RNA，Illumina TruSeq™ RNA建库试剂盒构建文库，Illumina HiSeq 4000平台进行双端测序（Majorbio公司完成）。
• 数据处理：原始数据经SeqPrep和sickle过滤低质量读段，Trinity软件从头组装，获得102,941个unigenes（N50=1398 bp）。
• 功能注释：比对NR、SwissProt、KEGG等数据库（E值<10^-5），WEGO进行GO分类。
• 差异表达分析：采用RSEM计算FPKM值，WGCNA包（FDR<0.05，|log2FC|>1）筛选年龄相关差异基因（DEGs），KEGG富集分析代谢通路。

主要结果

1. 卵营养组成特征

• 常规成分：粗脂肪7.24±0.32%（湿重），粗蛋白10.56±0.41%，显著低于其他海水鱼卵（如大西洋鳕鱼粗蛋白28.82%）。
• 脂肪酸：饱和脂肪酸（SFA）占41.14±1.61%（C16:0最高），多不饱和脂肪酸（PUFA）占40.69±1.11%，其中DHA（22:6n3）含量达25.98±0.49%，EPA（20:5n3）仅4.27±0.24%。
• 氨基酸：必需氨基酸总量3.19%，亮氨酸（0.69%）和赖氨酸（0.63%）含量较高，但EAA/NEAA比值（65.37%）仍低于多数海洋鱼类。谷氨酸（0.98%）为最高组分。

2. 转录组动态变化

• 差异基因：鉴定1,751个年龄相关DEGs（p<0.01），涉及23条消化代谢通路。
• 碳水化合物代谢：随着日龄增长，糖酵解代谢（如己糖激酶HK基因）和半乳糖/果糖代谢通路显著上调（FPKM值增长2-5倍）。
• 消化酶分泌：唾液、胰液分泌通路（如TRPC1、CFTR基因）和甘油磷脂代谢相关基因表达增强。
• 营养转运：离子跨膜转运活性（GO:0022857）显著富集（p=0.000032），提示早期幼体对离子平衡的敏感需求。

结论与价值

本研究首次系统解析了人工繁殖日本鳗鲡卵的营养组成及幼体转录组特征，提出两大核心发现： 1. 营养需求理论模型：基于卵成分推算幼体开口饵料的蛋白质理论需求为59.59%（干重），脂肪40.86%，其中DHA和亮氨酸为关键组分。 2. 代谢适应机制：幼体通过上调糖酵解和氨基酸降解通路（如赖氨酸代谢）应对内源性营养向外界摄食的过渡，为开发含N-乙酰葡糖胺等低分子碳水化合物的专用饵料提供分子依据。

研究亮点

• 方法创新：结合营养组学与多时间点转录组分析，建立了从营养需求到代谢调控的全链条研究框架。
• 应用价值：提出的”卵成分-幼体需求”理论模型可直接指导人工饵料配方优化，例如补充碳水化合物（如麦芽糖）和强化赖氨酸可能提升存活率。
• 特殊发现：日本鳗鲡卵的DHA高含量（25.98%）与EPA低含量（4.27%）组合区别于多数海水鱼类，这一特征可能与其特殊的柳叶鳗（leptocephalus）形态形成相关。

其他价值

研究数据已提交NCBI（PRJNA1133914），为后续比较基因组学研究提供基础。此外，发现的离子转运基因模块（如CFTR）暗示盐度适应可能是影响幼体培育的关键环境因子，值得进一步验证。