低磷条件下由维生素D受体介导的鱼类NaPi -IIb转运载体表达的分子调控机制

在低磷条件下，由NaPi-IIb转运载体主导的对饵料磷的吸收效率，是确定鱼体能否有效利用饵料磷的重要因素。本项目以我国主要经济鱼类- - 黄颡鱼为研究对象，结合鱼类营养生理学研究方法和分子生物学技术，系统地研究在低磷环境下，由维生素D受体介导的、影响小肠和肾脏NaPi-IIb转运载体表达的分子调控网络和机制。本项目将阐明NaPi-IIb转运载体受低磷饮食调节的分子机制，摸清维生素D及其代谢产物在NaPi-IIb转运载体表达中的调控作用，揭示由维生素D受体介导的、调控NaPi-IIb转运载体表达的可能基因群，及重要基因的作用方式和调控位点，优化饲料磷和维生素D的含量。本项目的开展将会为改善鱼类对饵料磷的主动吸收能力、提高鱼类对饵料磷的利用效率、选育磷高效基因型鱼类奠定坚实理论基础，有助于推动环境友好饲料的开发，以减轻养殖过程对水环境的磷污染，降低饲料和环境成本。

鱼类在肠腔低磷条件下会发生适应性地生理变化，小肠上皮对磷的吸收由被动吸收转变为由NaPi-IIb转运载体主导的主动吸收。调控该转运载体的主动表达有可能提高鱼类对饲料磷的利用效率，减少饲料磷的添加量。在本项目资助下，本研究团队专注于低磷饲料中添加维生素D 后黄颡鱼对饲料磷的利用效果，从分子机制角度探讨了维生素D在NaPi-IIb转运载体表达中的调控作用及调控该载体的一些关键基因，完成了课题任务。取得的研究成果主要有以下几点：（1）通过分析小肠和肾脏转录组数据库信息，克隆获得了小肠中该转运载体的两个亚型（Slc34a2a1，Slc34a2a2）和肾脏一个亚型(Slc34a2b)的cDNA全长，并对该转运载体的三个亚型的基因结构、组织分布、受饲料磷和维生素D的调控表达情况进行了研究，结果表明这三个亚型在氨基末端细胞外环2上存在很大差异，序列之间的同源性分别为65%（Slc34a2a1-Slc34a2a2）和53.8%（Slc34a2a1-Slc34a2b），主要在小肠和肾脏表达。三个亚型受饲料中VD3 水平诱导表达模式不一样。（2）获得了维生素D代谢通路中关键基因CYP24A1和VDR mRNA的cDNA全长，其相对表达量都受维生素D3的影响。（3）分析了小肠NaPi-IIb载体基因表达与VDR基因表达的关系，发现其表达量变化与VDR基因表达量及鱼体磷含量变化趋势一致，一方面表明VD3通过VDR促进了小肠NaPi-IIb基因的表达；另一方面证实了小肠NaPi-IIb在鱼体磷代谢中的关键作用。（4）饲料中添加3个不同梯度的VD3后，在三个浓度下均上调的基因4个，下调基因17个，差异表达基因以代谢通路涉及基因最多。（5）研究了不同营养策略对NaPi-IIb转运载体3个亚型的调控作用，发现植酸酶部分替代无机磷显著提高了肠Slc34a2a1和Slc34a2a2基因的表达水平，而肾脏Slc34a2b的表达受到抑制。柠檬酸替代无机磷显著增加了肠Slc34a2基因表达。（6）通过探讨不同的营养策略，确定了低磷排放的饲料配方三原则。