克日，湖州学院生命科学学院浙江省水产资源掩护与开发重点实验室在?（Aquaculture?IF 4.5）揭晓题为“Changes in molting frequency and expression patterns of molting-related genes in?Macrobrachium?rosenbergii?with exogenous calcium supplement in water?”的研究效果。为研究外源补钙对罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)脱皮的影响，gai研究接纳25 mg/L、85 mg/L、145 mg/L和205 mg/L梯度钙浓度的水对罗氏沼虾举行作育试验。效果批注，145 mg/L浓度组的累积脱皮率最高。145 mg/L浓度组在脱皮前和脱皮后均体现出较高的脱皮相关酶(谷氨酰胺合成酶、β- n -乙酰氨基葡萄糖酶和几丁质酶)活性。145 mg/L组与对照组相比，外骨骼外表皮密度zeng大，鞘内zeng厚，上皮细胞形态呈柱状;基于GenoLab M高通量测序平台的转录组测序效果显示，一些差异基因在溶酶体和钙信号等通路中显著富集。同时，145 mg/L剂量组脱皮相关基因维甲酸X受体、蜕皮激素受体、钙调磷酸酶等基因的表达水平显著升高。在205 mg/L浓度下，罗氏沼虾Na+/K+?ATP酶α亚基的表达受到抑制，影响其蜕皮。综上所述，在水中适量增补钙可以促进罗氏沼虾的蜕皮和外骨骼矿化。gai研究为甲壳类水产养殖中外源补钙提供了理论依据。
蜕皮是甲壳类海洋生物生命周期中主要的心理历程，对甲壳类海洋生物的生长发育、滋生和肢体再生具有主要作用。这一历程的特点是一系列形态学转变，主要包罗蜕皮时代(C)、蜕皮前(D)、蜕皮(E)和蜕皮后(AB)阶段。甲壳类动物的外骨骼主要由碳酸钙组成，钙的泉源是食物、水和体内储存。然而，饲料中的钙含量不能知足甲壳类动物蜕皮的需要。因此，在水中添加外源钙已成为甲壳类水产养殖的普遍做法。人们普遍以为，在水中适量增补外源钙可以促进甲壳类脱壳。但现在外源钙增补对甲壳类动物蜕皮影响的分子机制尚不清晰。
01?转录组展现差异钙浓度下肝胰脏基因表达
为了剖析差异钙浓度下罗氏沼虾换壳的遗传调控机制，gai研究对罗氏沼虾肝胰腺样本举行了RNA-seq剖析。差异剖析批注， 145 mg/L组大多数差异基因上调(图1B)。145 mg/L组 VS 25 mg/L组、85 mg/L组 VS 145 mg/L组中判断的差异基因数目约莫是85 mg/L组 VS 25 mg/L组、205 mg/L组 VS 25 mg/L组、145 mg/L组 VS 205 mg/L组较量中判断的差异基因数目的2倍(图1C)。在5个较量组中，共有18、19、17、24和22个KEGG通路被显著富集，如MAPK信号通路(ko04010)和Wnt信号通路(ko04310)。代谢途径(ko01100)是两两较量中检测到的共有通路，除145 mg/L组和205 mg/L组较量外，4组均检测到溶酶体信号通路。有趣的是，钙信号通路(ko04020)和溶酶体通路(ko04142)在85 mg/L组和145 mg/L组的较量中被显著富集(图1D)，钙信号通路在205 mg/L组和25 mg/L组的较量中也被显著富集。
图1?两两较量罗氏沼虾4组间差异表达基因的数目
02?转录组展现外源补钙对虾蜕皮调控关jian基因
为了进一步筛选出蜕皮调控的关jian候选基因，gai研究对溶酶体和钙信号通路中的差异基因举行了筛选和聚类(图2A)。聚类剖析批注，145 mg/L组与其他组相比具有特定的基因表达模式，205 mg/L组的基因表达趋势与对照组相似。145 mg/L组鞘磷脂磷酸二酯酶、组织卵白酶D、组织卵白酶L、组织卵白酶B单钙转运卵白和腺嘌呤核苷酸转位酶等基因的表达水平在中上调，而外源性类固醇调治样卵白的表达受到抑制。溶酶体途径中的ERP抑制蜕皮激素的发生。此外，鞘磷脂磷酸二酯酶、组织卵白酶D、组织卵白酶L、组织卵白酶B等基因位于溶酶体通路的关jian节点，其表达水平上调会调治溶酶体中的钙通道(图3)。
为了展现4组的基因表达动态，使用TCseq对所有差异举行表达趋势剖析，并凭证4组的基因表达趋势选择两个聚类(图3B)。聚类1显示1461个差异基因群集在一起，145 mg/ L组基因表达量最高。KEGG富集剖析批注，差异基因在“氧化磷酸化”(ko00190)中显著富集。随着钙浓度的升高，簇2整体呈上升趋势。KEGG富集剖析显示，基因主要富集于“Rap1信号通路”(ko04015)和“FoxO信号通路”(ko04068)。
图3?加入溶酶体和钙信号通路的差异基因热图
1.?本文研究了差异钙浓度水中罗氏沼虾蜕皮频率、蜕皮相关酶、外骨骼矿化和转录调控的转变。研究发现，适量的外源补钙可以促进罗氏沼虾的蜕皮和外骨骼矿化；
2.?RNA-seq剖析批注，适当的钙浓度可抑制蜕皮抑制激素（MIH）和?fushitarazu factor 1 (ftz-f1)?的表达水平，从而介导MIH信号通路下游基因的表达，影响罗氏沼虾的蜕皮历程；
3.?水中钙含量过高会抑制ATPase alpha subunit (atpa)?的表达，影响罗氏沼虾的蜕皮。这些发现有助于明确钙调控罗氏沼虾蜕皮的分子机制。
Ding, Li, et al. "Changes in molting frequency and expression patterns of molting-related genes in Macrobrachium rosenbergii with exogenous calcium supplement in water." Aquaculture 586 (2024): 740761.