该研究由Hu Chen、Zecheng Li、Haoli Yang、Jiangyuan Zhang、Ardavan Farhadi和Erchao Li共同完成，分别来自海南大学和华东师范大学。研究论文于2023年11月23日在线发表在《Comparative Biochemistry and Physiology, Part A》期刊上，标题为“Identifying genes involved in the secretory physiological response to feeding in Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) using transcriptomics”。

学术背景

该研究属于水产养殖和分子生物学领域，重点关注太平洋白虾（Litopenaeus vannamei）摄食后的分泌生理反应。太平洋白虾是全球最重要的水产养殖物种之一，占全球虾类总产量的约70%。其快速生长、广泛的环境适应性和强大的抗病能力使其成为水产养殖的理想选择。然而，尽管在饲料配方方面取得了显著进展，关于摄食后生理反应的全面研究仍然不足。特别是，分泌蛋白在摄食后的消化和代谢过程中起着核心作用，但太平洋白虾的分泌反应尚未得到全面表征。因此，本研究旨在通过转录组分析，识别与摄食后分泌反应相关的基因，特别是那些尚未在基因组中注释的新基因，以揭示其分子机制。

研究流程

研究分为以下几个步骤：

1. 实验虾的获取与采样
   从当地虾场购买幼虾，实验前使用自动喂食器喂养14天。实验分为两组：摄食前1小时（对照组）和摄食后1小时（实验组）。每组分别设置两个水族箱，每箱30只虾。采样时，所有虾通过液氮冷冻处死，样品研磨成粉末后储存于-80°C用于后续分析。

2. RNA提取与mRNA测序
   使用TRIzol试剂提取总RNA，并通过Agilent 2100生物分析仪和NanoDrop 2000分光光度计评估RNA质量。高质量RNA样本用于构建测序文库，采用NovaSeq 6000系统进行双端150 bp测序。

3. 测序数据分析
   原始读数经过修剪和质量控制，使用HISAT2软件将干净读数与太平洋白虾参考基因组比对。通过StringTie软件进行转录本组装，GFFCompare程序用于识别新基因。差异表达基因（DEGs）通过TPM方法和RSEM软件进行量化，EdgeR软件用于差异表达分析。

4. 功能注释与富集分析
   使用GO、KEGG、COG、NR、Swiss-Prot和Pfam数据库对基因进行功能注释。通过GO和KEGG通路分析，评估差异表达基因的功能富集情况。分泌蛋白通过信号肽预测进行鉴定。

主要结果

1. 测序分析
   共生成202,621,580条原始读数和199,608,690条干净读数，干净读数比例超过97.02%，Q20和Q30分别达到98.16%和94.45%。89.22%至92.97%的干净读数成功比对到参考基因组。

2. 功能注释
   研究发现33,595个基因被注释在参考基因组中，其中30,746个为参考基因，2,849个为新基因。通过GO、KEGG、COG、NR、Swiss-Prot和Pfam数据库，分别注释了13,419、11,571、15,441、21,730、14,476和15,491个参考基因，以及505、361、358、1,151、280和336个新基因。

3. 差异表达基因与功能注释
   与对照组相比，摄食后组共鉴定出3,172个差异表达基因，其中1,400个上调，1,772个下调。通过GO功能注释，发现差异表达基因主要富集在代谢过程、细胞过程、细胞部分、膜部分、结合和催化活性等通路。KEGG分析显示，差异表达基因主要涉及翻译、碳水化合物代谢、消化系统、内分泌系统、运输和分解代谢以及信号转导等通路。

4. 分泌蛋白的鉴定
   研究共鉴定出4,467个含有信号肽的分泌蛋白，其中715个为差异表达参考基因，18个为新分泌基因。通过NCBI蛋白质比对，发现26个新分泌蛋白中有7个具有同源蛋白序列，包括糖蛋白、铁螯合还原酶和淀粉酶等。

5. KEGG通路分析
   差异表达分泌基因主要富集在脂质代谢（20个基因）、碳水化合物代谢（21个基因）、糖类生物合成与代谢（27个基因）、消化系统（40个基因）以及运输和代谢（43个基因）等通路。前14个最富集的通路涉及83个基因，其中71个编码与食物消化和代谢相关的酶。

结论

该研究通过转录组分析，揭示了太平洋白虾摄食后分泌反应的分子机制，特别是与代谢相关酶的作用。研究发现，差异表达分泌基因主要涉及脂质代谢、碳水化合物代谢、糖类生物合成与代谢以及消化系统等通路。此外，研究还发现了18个新分泌基因，其中部分基因与消化系统和碳水化合物代谢相关。这些发现为理解太平洋白虾应对复杂饲料配方的机制提供了基础信息，并为未来的摄食内分泌研究提供了参考依据。

研究亮点

1. 重要发现
   研究首次全面鉴定了太平洋白虾摄食后的分泌反应基因，特别是发现了289个新基因，其中18个为分泌基因。这些基因在脂质代谢、碳水化合物代谢和消化系统中发挥重要作用。

2. 方法新颖性
   研究采用了严格的转录组分析流程，结合多种数据库进行功能注释和富集分析，确保了结果的准确性和可靠性。特别是通过信号肽预测和NCBI蛋白质比对，成功鉴定了多个新分泌蛋白。

3. 研究对象的特殊性
   太平洋白虾作为全球最重要的水产养殖物种之一，其摄食后生理反应的研究具有重要的应用价值，有助于优化饲料配方，提高养殖效率。

其他有价值内容

研究还发现了一些与消化系统相关的新基因，如mstrg.2504，该基因编码的淀粉酶I在碳水化合物代谢中发挥重要作用。此外，研究还揭示了多个与脂质代谢和糖类代谢相关的关键基因，为未来的功能研究提供了新的方向。