mTOR通过调控NPY和AgRP表达促进鳜鱼仔鱼摄食行为的关键作用

本研究针对鳜鱼（Siniperca chuatsi）仔鱼开口期摄食难题，通过转录组分析和功能验证，首次揭示视觉与味觉是驱动其初次摄食的主要感官因素，并发现mTOR信号通路通过调控食欲促进因子（NPY、AgRP、GHRL、orexin1）和消化酶（胃蛋白酶、脂肪酶、胰蛋白酶）表达，正向调节摄食行为与消化准备，为改善鳜鱼人工育苗的摄食效率提供了关键分子靶点。

　　

鳜鱼（Siniperca chuatsi）是我国重要的淡水经济鱼类，2023年养殖产量超过47万吨，产值达43亿美元。然而，其仔鱼在开口期（孵化后3-10天）面临严峻的摄食挑战：只接受活鱼苗作为初始食物，导致存活率低，严重制约产业发展。以往研究虽通过优化投喂策略和活饵培育技术取得进展，但对鳜鱼仔鱼严格选择活饵的核心机制仍知之甚少。

为破解这一难题，华中农业大学鳜鱼研究中心团队在《Water Biology and Security》发表论文，聚焦鳜鱼仔鱼开口期的摄食机制。研究通过比较摄食与未摄食仔鱼的转录组，发现视觉和味觉相关基因表达显著变化，而嗅觉相关基因变化较小。感官抑制实验进一步证实视觉和味觉是驱动初次摄食的主要因素。基因集富集分析提示mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）是核心调控因子。

研究采用多项关键技术：对3日龄鳜鱼仔鱼进行转录组测序（RNA-seq），分析差异表达基因和KEGG通路；通过全胚胎原位杂交（WISH）定位mTOR、NPY和AgRP的表达；使用mTOR抑制剂雷帕霉素（RAP）进行功能抑制实验；Western blot检测mTOR通路蛋白磷酸化；qRT-PCR验证食欲因子和消化酶基因表达。

3.1. 转录组分析

比较摄食与未摄食仔鱼转录组，发现7709个基因上调、6021个下调。感官通路中光转导（RHO、OPN2）和味觉转导（TIR1、ADCY4）基因显著上调，嗅觉转导基因变化较小。mTOR信号通路中Rheb和mTOR显著上调，而NPY和AgRP下调。

3.2. 味觉和视觉是鳜鱼仔鱼摄食的主要感官因素

视觉蛋白（RH2、SWS1）和味觉受体（GRM1、GRM4、CD36）差异表达比例高（34.38%和50%），嗅觉受体仅3.27%差异表达。视觉剥夺使摄食几乎停止，恢复后正常；味觉抑制（ACA处理）剂量依赖性降低摄食率；嗅觉抑制（gallein处理）无显著影响。

3.3. mTOR是调控鳜鱼仔鱼开口过程的核心枢纽蛋白

GSEA显示32个食欲相关基因富集，PPI网络鉴定mTOR为枢纽基因。qPCR验证摄食后mTOR表达上调，NPY和AgRP在未摄食仔鱼中高表达。

3.4. mTOR在初次摄食鳜鱼仔鱼中表达显著增加

WISH显示摄食后mTOR在咽部和唇部表达上调，腹部表达下降；AgRP在 hypothalamus和咽部表达；NPY在嗅上皮、眼、咽部和 hypothalamus表达，摄食后嗅上皮和 hypothalamus表达增强。

3.5. 抑制mTOR显著降低初次摄食率

雷帕霉素抑制mTOR磷酸化和S6K磷酸化，摄食率剂量依赖性下降，但体长和腹部面积无变化。短期处理（2小时）不影响GH和IGF表达，长期处理（48小时）抑制其表达。

3.6. mTOR调控促食欲因子表达

抑制mTOR后，促食欲因子AgRP、NPY、GHRL和orexin1表达下降，而抑食欲因子（POMC、CART等）无显著变化。

3.7. mTOR影响鳜鱼仔鱼消化过程

雷帕霉素处理延长消化时间，下调胃蛋白酶、脂肪酶和胰蛋白酶表达，淀粉酶无变化。

研究结论表明，mTOR通过正向调控NPY、AgRP等促食欲因子和关键消化酶，促进鳜鱼仔鱼摄食行为和消化准备。这一发现突破了哺乳动物中mTOR抑制食欲的传统认知，揭示了鱼类特有的mTOR调控机制。研究为通过营养策略（如支链氨基酸激活mTOR）提高鳜鱼仔鱼开口成功率提供了理论依据，对推动鳜鱼养殖业可持续发展具有重要意义。