外源GABA对虎斑乌贼氨氮解毒代谢途径的调控机制

The cuttlefish Sepia pharaonis was quite vulnerable to ammonia nitrogen stress. So, it become one of the most important bottleneck for future commercial aquaculture and industrial development. It is very urgent to find a way to alleviate the poisoning of ammonia nitrogen. Our previous research confirmed that the GABA can alleviate the ammonia nitrogen intoxication of the cuttlefish Sepia pharaonis, and GABA is closely related to the metabolic pathway of ammonia detoxification. However, the mechanism involved remains to be further investigated. In this project, we will focus on regulation mechanisms of ammonia nitrogen intoxication alleviated by the GABA. Therefore, we will screen the key regulatory genes of GABA, which mainly function in the ammonia nitrogen detoxification pathway (ammonia nitrogen excretion pathway) through individual and cell level experimental studies. And further study on gene function for screening key regulatory genes. Results from this research will not only illustrate thoroughly the mechanism of GABA in lowering ammonia nitrogen poisoning in the cuttlefish Sepia pharaonis, but also provide theoretical basis and technical means for finding a way to relieve the ammonia nitrogen poisoning of aquatic animals.

虎斑乌贼对氨氮污染胁迫异常敏感，已成为影响虎斑乌贼养殖业发展的重要瓶颈之一。因此，寻找提高虎斑乌贼抗氨氮胁迫能力，并解析其缓解氨中毒的分子机制显得尤为迫切。申请人的前期研究发现，外源GABA可缓解虎斑乌贼氨中毒，且GABA与氨氮解毒代谢途径密切相关，但其作用机制尚不明确。基于此，本项目拟通过在个体和细胞水平，研究虎斑乌贼的氨氮解毒代谢途径（排氨途径）重要调控基因在GABA作用下转录与翻译水平变化，筛选出GABA作用的关键基因，并进一步对筛选到的关键基因进行基因功能研究，揭示GABA介导的关键基因在氨氮解毒代谢途径中的作用过程，阐明GABA对氨氮解毒代谢途径的调控机制，解析GABA可缓解氨中毒的原因。本项目成果不仅有助于深入阐明外源GABA在虎斑乌贼缓解氨中毒的作用机制，而且有望为虎斑乌贼及其他水产动物养殖中氨中毒缓解手段的研发提供理论依据和技术手段。

虎斑乌贼对氨氮污染胁迫异常敏感，已成为影响虎斑乌贼养殖业发展的重要瓶颈之一。因此，寻找提高虎斑乌贼抗氨氮胁迫能力，并解析其缓解氨中毒的分子机制显得尤为迫切。本项目以γ-氨基丁酸（Gamma aminobutyric acid，GABA）作为研究对象，1）通过在饵料中添加不同浓度GABA，探究其对虎斑乌贼生长、免疫和抗氨氮胁迫能力的影响；研究结果显示在虎斑乌贼饵料中添加 57.5~60 mg/kg GABA时，有利于提高虎斑乌贼的生长特性，提高了虎斑乌贼抗氨氮胁迫的能力，缓解了氨中毒，同时对改善虎斑乌贼的免疫功能和保护肝脏健康起到一定的促进作用。2）为了进一步探明了外源GABA在虎斑乌贼缓解氨中毒的作用机制，研究了虎斑乌贼的排氨解毒途径重要调控基因在 GABA 作用下转录与翻译水平变化，筛选出排氨途径中受外源 GABA 影响的关键基因，并进一步对筛选到的关键基因进行基因功能研究；研究结果显示GABA 主要介导的关键基因（Rhag和Rhbg）在排氨解毒途径中的作用过程，Rhag 和 Rhbg 基因在虎斑乌贼解毒代谢途径（排氨途径）中调控鳃组织中氨氮的转运和排泄过程发挥着十分重要的作用。外源 GABA 对虎斑乌贼氨氮解毒代谢途径的调控机制为GABA 主要通过作用于氨氮解毒代谢途径中关键调控基因 Rhag 和 Rhbg，来调控虎斑乌贼体内解毒代谢途径，来增加体内的氨转运和排泄，缓释氨氮中毒。本项目成果不仅有助于深入阐明外源GABA在虎斑乌贼缓解氨中毒的作用机制，而且有望为虎斑乌贼及其他水产动物养殖中氨中毒缓解手段的研发提供理论依据和技术手段。