花生四烯酸对半滑舌鳎性腺发育的调控机制研究

The nutrition of fish broodstock has been less studied. Arachidonic acid plays key roles in the reproductive performances of fish. However, little information has been known regarding the mechanisms involved in the regulation of marine fish reproduction by dietary arachidonic acid. In a related former project on flatfish, we have investigated the regulation of sex steroid hormone synthesis by arachidonic acid. On this basis, this project is aimed to further investigate the regulation of gonad development by dietary arachidonic acid in tongue sole: first, through a feeding trial along with molecular assays, to study the responses of reproductive endocrine processes in hypothalamus and pituitary to arachidonic acid, focusing on the roles of “PKC-MAPK” pathway in the regulation of pituitary gonadotropin synthesis by arachidonic acid; second, to investigate the effects of arachidonic acid on hepatic vitellogenin synthesis along with an extra in vitro study; and finally, to study the direct effects of arachidonic acid on the proliferation of germ cells. In addition, inspired by a result of our previous studies, i.e., arachidonic acid differentially regulates the gonadal steroidogenesis depending on fish gender and maturation stage, this project continues to comparatively study the different regulating effects of arachidonic acid on gonad development between females and males or among different maturation stages, in order to provide theoretical basis for the precise artificial nutritional manipulation of fish gonad development. This project will be worthwhile for advancing the elucidation of the mechanisms involved in the regulation of fish reproduction by arachidonic acid.

目前亲鱼营养研究比较匮乏。花生四烯酸对鱼类繁育性能具有极为重要的调节作用，但其调节机制却几乎空白。申请人在前期研究中研究了花生四烯酸对鲆鲽鱼类性类固醇激素合成的调节作用，本项目拟进一步研究花生四烯酸对半滑舌鳎性腺发育的调控机制：首先，通过摄食生长实验并结合分子生物学方法研究下丘脑和垂体中生殖内分泌过程对饲料花生四烯酸的响应，并重点研究垂体中“PKC-MAPK”信号通路在花生四烯酸调控促性腺激素合成中的作用；其次，结合体外细胞实验研究花生四烯酸对肝细胞中卵黄蛋白原合成的影响；最后，研究花生四烯酸对生殖细胞增殖的直接影响。另外，受前期研究中“花生四烯酸对性类固醇激素的调控随亲鱼性别和性腺发育阶段而异”现象的启发，本项目拟在雌雄亲体以及不同性腺发育阶段中比较研究花生四烯酸对性腺发育的调控，以期为亲鱼性腺发育的精准营养调控提供理论基础。该研究对揭示花生四烯酸调控鱼类繁育性能的机制具有重要推进作用。

目前亲鱼营养研究仍然比较匮乏。花生四烯酸对鱼类繁育性能具有极为重要的调节作用，但其调节机制却几乎空白。项目负责人在上一个国家自然科学基金项目中研究了花生四烯酸对鲆鲽鱼类性类固醇激素合成的调节作用，本项目拟z 前期研究基础上进一步研究花生四烯酸对半滑舌鳎性腺发育的调控机制。本项目严格按照项目计划书中的研究内容开展研究，所获得成果主要包括：1）通过摄食生长实验并结合分子生物学方法分别研究了半滑舌鳎雌、雄亲鱼下丘脑和垂体中生殖内分泌过程对饲料花生四烯酸的响应，重点研究并阐明了垂体中“PKC-MAPK”信号通路在花生四烯酸调控促性腺激素合成中的作用；2）研究并揭示了花生四烯酸对半滑舌鳎肝细胞中卵黄蛋白原合成的影响并初步揭示了其调控机制；3）以细胞周期蛋白为切入点，研究揭示了花生四烯酸对生殖细胞增殖过程的直接影响。4）在雌雄亲体中比较研究了上述调控和调节机制，继续延续和印证了上一个基金项目提出的“花生四烯酸对性类固醇激素的调控随亲鱼性别和性腺发育阶段而异”的科学假设，筛选得到了对饲料花生四烯酸产生响应的关键雌雄二态性蛋白胆固醇25-羟化酶(ch25h)和黑色素聚集激素2前体蛋白 (pmch2)，并对其表达特征及其对花生四烯酸的响应模式进行了深入研究。本项目发表第一标注SCI论文5篇（全部为直接相关）；获国家发明专利授权1项（内容直接相关）；培养研究生2名；成果“鲆鳎鱼类亲体营养生理研究”获2020年度中国水产科学研究院科技进步三等奖及2021年度海洋科学技术奖二等奖；以本项目研究结果为基础培育山东省自然科学基金“优秀青年基金”1项（本项目负责人为该省优青基金项目负责人）。本项目的研究结果对揭示花生四烯酸调控鱼类繁育性能的机制具有重要推进作用，为亲鱼性腺发育的精准营养调控提供了理论基础。