长期禁食对真鲷（Pagrus major）的促生长效应及IGF信号通路分子机制研究

《Aquaculture Reports》：Growth-promoting effects and molecular mechanisms of long-term fasting in red sea bream ( Pagrus major)

本研究针对真鲷养殖中饲料成本高和高温期生长迟缓等问题，探讨了三周禁食后恢复投喂对其生长性能及代谢的调控作用。结果表明，禁食组在恢复投喂后呈现补偿性生长，最终体重与持续投喂组相当甚至更高（p=0.035），且饲料转化率（FCR）显著改善。分子机制分析揭示肝脏中胰岛素样生长因子（IGF）受体信号通路显著富集，表明禁食可能通过激活IGF信号通路促进生长恢复。该策略为优化水产养殖投喂管理、降低成本和促进可持续发展提供了新思路。

　　

随着全球人口持续增长，对海产品——这一重要蛋白质和必需营养素来源的需求稳步上升。然而，过度捕捞和气候变化等环境压力限制了海洋捕捞渔业的扩张，因此发展可持续水产养殖对于保障海产品稳定供应至关重要。在真鲷（Pagrus major）养殖中，饲料成本约占生产总成本的70%，且夏季高温常导致鱼类摄食减少、生长迟缓，成为制约产业效益的关键瓶颈。传统的限食策略虽被广泛应用，但其科学依据尚不充分。在此背景下，探索禁食这一生理干预手段对鱼类生长和代谢的调控作用，具有重要的理论和实践意义。

为了探究长期禁食对真鲷生长的影响及其背后的分子机制，来自日本爱媛大学的研究团队在《Aquaculture Reports》上发表了题为"Growth-promoting effects and molecular mechanisms of long-term fasting in red sea bream (Pagrus major)"的研究论文。该研究通过在商业化养殖条件下进行为期三周的禁食实验，并结合转录组学分析，系统评估了禁食及恢复投喂对真鲷生长性能、饲料效率和分子通路的影响。

研究人员开展研究用到几个主要关键技术方法包括：在商业养殖网箱中进行为期三年的养殖试验，对市场规格的真鲷实施三周禁食处理；使用AM-100立体视觉系统定期测量鱼体体长和体重，计算特异性生长率（SGR）和饲料转化率（FCR）；采集肝脏、肌肉和垂体组织，通过RNA测序（RNA-seq）技术分析基因表达谱；利用基因本体论（GO）富集分析筛选差异表达基因（DEGs）涉及的生物学过程；采用定量逆转录PCR（qRT-PCR）验证关键基因（如GH和IGF-1）的表达变化。

3.1. 鱼类生长和死亡率

通过对三次独立试验数据的分析，研究发现禁食组在禁食期间生长暂时受到抑制，但在恢复投喂后生长速度显著加快，表现出明显的补偿性生长。最终体重与持续投喂的对照组无显著差异（p=0.098），且存活率保持在98%以上，表明三周禁食不会对鱼类生存产生负面影响。

3.2. 饲料投喂量和FCR

在第三次试验中，禁食组的总投喂量比对照组减少1.31吨，每尾鱼的平均摄食量也较低。然而，禁食组的FCR为2.23，低于对照组的2.52，说明禁食策略提高了饲料利用效率。

3.3. 转录组变化的RNA-seq分析

RNA-seq分析显示，禁食后肝脏和肌肉中分别有5697个和3581个基因表达上调。GO富集分析表明，禁食期间肝脏中脂肪酸代谢、免疫反应和氧化应激相关通路显著激活，而糖酵解和胆固醇代谢通路受到抑制。恢复投喂三周后，与蛋白质合成、细胞增殖和IGF-1信号通路相关的基因表达上调，提示代谢模式从脂质供能向合成代谢转变。

3.4. qRT-PCR验证RNA-seq结果

通过qRT-PCR对七个差异表达基因进行验证，结果显示其表达趋势与RNA-seq高度一致（Spearman相关系数ρ=0.821，p<0.05），证实了转录组数据的可靠性。

3.5. GH和IGF-1表达的定量分析

qRT-PCR分析发现，禁食期间垂体中的GH表达显著升高，而肝脏中的IGF-1表达下降。恢复投喂后，IGF-1表达显著上升，且高于对照组，表明GH-IGF-1轴在禁食后生长恢复中发挥关键作用。

研究结论与讨论部分指出，三周禁食后恢复投喂可诱导真鲷产生补偿性生长，并提高饲料利用效率。分子机制上，禁食期间GH表达升高促进脂质动员供能，而恢复投喂后IGF-1信号通路激活，驱动蛋白质合成和细胞增殖，从而实现生长加速。此外，禁食期间免疫相关基因表达变化提示机体可能通过暂时抑制部分免疫功能以节省能量，但恢复投喂后免疫稳态得以重建。该研究不仅为真鲷养殖中的投喂管理提供了科学依据，也为理解鱼类应对营养胁迫的生理适应机制提供了新视角。通过优化禁食策略，养殖者可在不影响鱼类健康的前提下降低饲料成本，促进水产养殖的可持续发展。