魚類為了適應(yīng)復(fù)雜多變的生存環(huán)境，進(jìn)化出多樣化的攝食習(xí)性。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，魚類的食性依據(jù)攝食偏好逐漸分化為肉食性、草食性和雜食性等。有研究發(fā)現(xiàn)了嗅覺和味覺器官在魚類攝食偏好中的作用。而科學(xué)家對(duì)魚類攝食偏好及其相應(yīng)代謝策略的遺傳基礎(chǔ)和生理響應(yīng)等知之甚少。因此，探討魚類攝食偏好的遺傳基礎(chǔ)及其適應(yīng)性代謝策略，將為解析魚類攝食習(xí)性和代謝的進(jìn)化奠定基礎(chǔ)。
長(zhǎng)吻鮠是分布于長(zhǎng)江水系的高價(jià)值經(jīng)濟(jì)魚類。長(zhǎng)吻鮠的整個(gè)生活史階段均是典型的肉食性魚類，其代謝特征是蛋白需求高、糖利用能力低。草魚在仔魚階段是肉食性，而在幼魚階段逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴菔承?。因此，草魚是研究魚類從肉食性向草食性的食性轉(zhuǎn)變機(jī)制的理想模型。前期，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所魚類生理生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，草魚和長(zhǎng)吻鮠在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝中存在顯著差異。相較于肉食性長(zhǎng)吻鮠，草食性草魚在消化、吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)等代謝過程中展現(xiàn)出更強(qiáng)的糖利用能力，如草魚淀粉酶活力是長(zhǎng)吻鮠淀粉酶活力的20~80倍。然而，魚類攝食偏好和代謝特征的關(guān)聯(lián)機(jī)制及其遺傳基礎(chǔ)尚不明確。
基于此，該團(tuán)隊(duì)采用第三代Nanopore測(cè)序技術(shù)結(jié)合Hi-C輔助組裝技術(shù)，完成了長(zhǎng)吻鮠的全基因組測(cè)序。該團(tuán)隊(duì)對(duì)長(zhǎng)吻鮠和草魚進(jìn)行比較基因組學(xué)分析后，通過正選擇和快速進(jìn)化的聯(lián)合分析鑒定出味覺受體1型成員3（tas1r3）、胰蛋白酶等250個(gè)基因。長(zhǎng)吻鮠的收縮、擴(kuò)張、正選擇和快速進(jìn)化基因分析結(jié)果表明，相對(duì)于草魚，肉食性長(zhǎng)吻鮠表現(xiàn)出顯著的攝食偏好和相應(yīng)的蛋白代謝特征，而草食性草魚則以糖代謝途徑為主。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，tas1r3基因在肉食性魚類對(duì)食物的選擇中起到關(guān)鍵作用。該研究分別在tas1r3基因缺失的斑馬魚、肉食性向草食性轉(zhuǎn)換的草魚模型中，證實(shí)了tas1r3基因?qū)θ馐承贼~類攝食偏好的必要性。在此基礎(chǔ)上，關(guān)于肉食性長(zhǎng)吻鮠和大口黑鱸、草食性草魚和團(tuán)頭魴分析結(jié)果表明，胰蛋白酶活性及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝特征譜的顯著變化伴隨著魚類攝食食性的改變，證實(shí)了魚類攝食選擇與相應(yīng)代謝策略的關(guān)聯(lián)。
該研究揭示了魚類攝食偏好與代謝策略之間的保守適應(yīng)性，為剖析魚類攝食習(xí)性和代謝的進(jìn)化提供了支撐，并為魚類食性轉(zhuǎn)換的營(yíng)養(yǎng)學(xué)與遺傳學(xué)操作奠定了基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果以The Chinese longsnout catfish genome provides novel insights into the feeding preference and corresponding metabolic strategy of carnivores為題，發(fā)表在《基因組研究》（Genome Research）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。
長(zhǎng)吻鮠和草魚的比較基因組分析：攝食偏好與相應(yīng)代謝途徑
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