银鲳对水母摄食偏好的消化生理适应机制

Over decades, jellyfish were described as ‘dead ends’ in marine food webs, because of their high water content and low nutritional value. However, it has been confirmed that stromateoidei fishes have a particular prey preference on jellyfish. How this high-moisture and gelatinous food is digested and absorbed by stromateoidei fishes, and this digestive physiological mechanism of this special digestive tract structure, however, are still unknown. This project will take silver pomfret as the research object, and firstly, analyze the structure of lateral capsule tissue and the correlation of this structure and feeding jellyfish by using histological techniques, and further speculate about its possible physiological function. Secondly, the absorptive characteristics of different parts of the digestive tract will be determined, and the main parts of the intestines and possible pathways of most of water of jellyfish expelled or absorbed will be revealed, through studying the emptying rates of digestive tract and temporal variation of nutrient composition in intestinal contents. On this basis, this project will systematically analyze the physiological basis of intestinal uptake of nutrients, from the structure of intestinal cells, enzymatic characteristics, flora structure, and segment distribution of key genes and corresponding proteins of nutrient absorption, through which the digestive physiological adaptive mechanisms of particular preference of silver pomfret for jellyfish could be explained. The research results may help provide a new thought of development of high-performance artificial diets of silver pomfret, and also lay an important theoretical foundation for further study on mechanism of specific structure of digestive tract of stromateoidei fishes.

水母由于其高水分含量，长期以来被视为海洋食物链的“死胡同”。然而，现已证实鲳亚目鱼类却对水母具有明显的摄食偏好。鲳亚目鱼类是如何消化利用这种高水分、胶质状的食物，其特殊的消化道结构具有怎样的消化生理机制，至今无人知晓。本项目以银鲳为研究对象，首先利用组织学技术分析侧囊的组织结构特征及其与摄食水母间的关系，推测其可能的生理功能；其次，通过对消化道排空速度，内容物营养组成随时间变化规律的研究，明确消化道不同部位对水母营养成分的吸收特点，揭示水母中大量水分被排出或吸收的主要部位或可能途径；在此基础上，从肠道细胞结构、酶学特征、菌群结构、营养吸收关键基因及相应蛋白的区段分布等多个层面，系统分析肠道高效摄取水母营养成分的生理基础，以期最终揭示银鲳对水母摄食偏好的消化生理适应机制。研究结果可为银鲳高效人工配合饲料的研制提供新的思路，也可为进一步研究鲳亚目消化道结构特异性的发生机制奠定重要理论基础。

在漫长的生物进化过程中，鲳亚目鱼类对水母这种高水分含量的食物，表现出明显的摄食偏好。鲳亚目如何高效消化吸收水母的分子机制是一个重要的学术问题。本研究选取银鲳为研究对象，系统分析了摄食水母对银鲳肠道组织结构、抗氧化与消化酶活性、肝脏代谢组学、肠道微生物菌落组成、转录与蛋白组学、摄食调控和营养代谢关键基因表达规律的影响，解析了银鲳对水母摄食偏好的消化生理适应机制。取得了如下科研进展：（1）分析了摄食水母对银鲳肝脏代谢物、皮肤和血清抗氧化功能、肠道组织结构和消化酶活性的影响，结果表明，摄食水母导致肝脏组织中的一些氨基酸、胺类和不饱和脂肪酸均有明显增加；大部分血清免疫指标无明显变化，但皮肤免疫指标的变化表明银鲳鱼在遇到水母时会引起一定程度的刺激反应；摄食水母能明显改变肠道细胞结构，并影响其消化酶活性。研究结果证实了银鲳对水母已进化产生了一种适应机制，可以通过自我调节来适应水母蛋白。（2）揭示了摄食水母对银鲳肠道菌群结构的变化，结果表明，摄食水母能显著影响肠道菌群的组成，导致氨基酸、碳水化合物、维生素以及脂质代谢相关肠道菌群种类的增加。（3）分析了银鲳在摄食水母后，肠道转录组和蛋白组的变化，结果表明，摄食水母显著降低了胆固醇的合成过程，其中apoE蛋白在其中起着关键的作用，并且其较低的表达水平能够促进银鲳对水母的摄食。（4）揭示了摄食水母对2个摄食调控关键基因和3个营养代谢关键基因表达模式的影响，结果表明摄食水母均能显著影响这两类基因的表达模式，这些基因在银鲳对水母的摄食调控和营养代谢过程中起到重要的调控作用。通过本项目的研究，初步从分子水平解析了银鲳对水母的摄食消化生理适应机制，可为银鲳高效人工配合饲料的研制提供重要的数据支撑。