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本实验以凶猛肉食性军曹鱼,温和肉食性卵形鲳鲹,杂食性罗非鱼为实验对象,采用RACE-PCR技术克隆了卵形鲳鲹、军曹鱼GLUT4基因,分析其在结构和进化上的区别;比较三种食性养殖鱼类在不同饲料糖水平(高CH,中CM,低CL,罗非鱼:40%、30%、20%,卵形鲳鲹:39%、26%、13%,军曹鱼:36%、24%、12%)下各组织中GLUT4基因表达量的变化。研究不同饲料糖水平对尼罗罗非鱼生长和糖代谢的影响,并结合糖耐量实验对尼罗罗非鱼血糖、胰岛素、类胰岛素生长因子1(IGF-1)等血浆生化指标及肝/肌糖原,GLUT4基因表达进行了检测,旨在探索不同食性鱼类对葡萄糖利用能力低下的耐受机理与分子机制。主要研究内容如下:1、卵形鲳鲹和军曹鱼的GLUT4基因克隆和序列分析成功克隆了卵形鲳鲹GLUT4(GB:KP693688.1)基因全长1937 bp,ORF为1521bp,编码506aa;军曹鱼GLUT4(GB:KP684143.1)全长2241bp,ORF为1524b bp,编码507aa。卵形鲳鲹和军曹鱼GLUT4序列和人类的GLUT4具有较高的同源性,多序列比较分析显示,关键功能位点如FQQI,TELEY的突变可能会影响鱼类GLUT4的功能和胞内转运方式及效率,进而影响鱼类的糖利用能力。2、三种饲料糖水平下不同食性鱼类GLUT4基因组织特异性表达的研究在罗非鱼,军曹鱼,卵形鲳鲹中,GLUT4主要在骨骼肌中表达,其次为心脏,与哺乳动物类似。在高,中,低三种饲料糖水平下,军曹鱼肌肉中GLUT4的表达量在CM组最高(P<0.05),心脏中GLUT4基因表达量在CM组最高(P<0.05)。卵形鲳鲹肌肉中GLUT4的表达量在CM组中最高,但与其他两组无显著性差异。心脏中GLUT4的表达量在CL组显著高于其他两组(P<0.05)。罗非鱼肌肉中GLUT4的表达量在CM组显著高于其他两组(P<0.05)。心脏中GLUT4的表达量CL组显著高于其他两组(P<0.05)。饲料中糖水平可以诱导组织中GLUT4的表达,但对心脏和肌肉中GLUT4表达的影响存在不同,饲料糖水平对不同食性鱼类GLUT4的影响也存在差异。3、三种饲料糖水平对尼罗罗非鱼生长、糖代谢和GLUT4基因表达的影响饲喂不同糖水平饲料8周后,尼罗罗非鱼在CM组生长最佳。血浆中血糖含量与饲料中糖水平成长比,胰岛素含量CL组显著高于其他了两组(P<0.05),IGF-1的含量和血糖变化类似。肌糖原在CH组显著高于其他两组(P<0.05)。肝糖原在CH组最高(P<0.05)。GK酶活性和PK酶活性在CL组最低(P<0.05)。PEPCK酶活性在CM组最高(P<0.05),肌肉中GLUT4的表达量在CM组显著高于其他两组(P<0.05)。肝脏中IGF-1基因的表达量在CM组最高(P<0.05)。适量饲料糖水平能促进尼罗罗非鱼的生长,刺激糖酵解酶活性上升,使IGF-1浓度上升,GLUT4表达量上升,促进对糖的利用,但过高添加会抑制生长,使肝糖原过度累积,GLUT4表达量下降。4、三种饲料糖水平下,注射葡萄糖对尼罗罗非鱼糖代谢及GLUT4基因表达的影响三种饲料糖水平下,罗非鱼注射葡萄糖后血糖值均迅速升高,在1 h达到最大值(P<0.05),随后逐渐下降,在6 h时CH和CM组恢复到注射前水平,CL组仍显著高于0小时(P<0.05)。血浆胰岛素浓度CH组在1 h降低(P<0.05)后上升,CM组则无明显变化趋势,CL组整体呈下降趋势。血浆IGF-1浓度CH组和CM组在1h上升达到最大值(P<0.05)后下降,CL组在3h达到最大值后下降。肝糖原CH组和CM组呈上升后平稳的趋势(P<0.05)。肌糖原CH组在1h下降(P<0.05)后上升。CM组无显著趋势,CL组注射后呈先上升后下降趋势。注射葡萄糖后三组葡萄糖激酶(glucokinase,GK)和丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)活性均呈先升后降的趋势,在6h达到最大值(P<0.05)。各组肌肉GLUT4的表达在6到12h上升,CH组在6h达到最大值,CM组在12h达到最大值,CL组在6h达到最大值(P<0.05)。肝脏中IGF-1表达量均呈上升后下降的趋势,CH组和CM组在1h达到最大值,CL在3h达到最大值(P<0.05)。适量饲料糖水平驯化能提高尼罗罗非鱼的糖耐受能力,相比胰岛素,IGF-1能更迅速响应血糖变化,GLUT4相对血糖的延迟响应,可能是制约鱼类糖耐受能力的原因之一。