Published March 21, 2023
| Version v1
Publication
Open
Histological, microecological and transcriptomic physiological responses underlying hypoxia and reoxygenation adaptation in yellowtail kingfish (Seriola lalandi)
- 1. Chinese Academy of Fishery Sciences
- 2. Shanghai Ocean University
Description
Yellowtail kingfish has emerged as one of the most promising marine fishes for aquaculture in China because it is tasty, fast growing, and has high economic value. To investigate the tolerance and adaptability to hypoxia of farmed yellowtail kingfish, juveniles were exposed to hypoxia (3.0 ± 0.5 mg/L) for 5 days and then returned to normoxia (7.5 ± 0.5 mg/L) for another 5 days. Using tissue sections and high-throughput sequencing technology, we investigated the histological, microecological, transcriptomic, and physiological adaptation mechanisms of yellowtail kingfish. The results showed that hypoxia increased the gill lamellae length and spacing, which were reversible post-reoxygenation. At the genus level, the relative abundances of Prevotella , Bacteroides , Roseburia , and Blautia in the gastrointestinal tract increased under hypoxia and were maintained post-reoxygenation. The liver transcriptome revealed that, compared with normoxia group, the different expression genes (DEGs) were mainly enriched in Steroid biosynthesis and PPAR signaling pathways in hypoxia group. Compared with normoxia group, the DEGs were mainly enriched in Ribosome biogenesis in eukaryotes, Steroid biosynthesis, Fatty acid biosynthesis, and PPAR signaling pathways in reoxygenation group. Furthermore, compared with hypoxia group, the DEGs were mainly enriched in Ribosome biogenesis in eukaryotes and Ribosome pathways in reoxygenation group. In contrast to normoxia, of the key genes of the PPAR signaling pathway, FABP4 was significantly downregulated, and SCD-1 and FATP were significantly upregulated. These findings indicated reduced lipid deposition and increased lipid decomposition in liver under hypoxia. The genes including PPARα , SCD-1 , ANGPTL4 , and FASN were significantly upregulated in lipid metabolism-related pathways, which indicated that lipid metabolism activity was more vigorous during reoxygenation. In contrast to the hypoxia group, almost all of the genes involved in Ribosome biogenesis in eukaryotes and Ribosome pathways for protein processing were significantly upregulated during reoxygenation; this is probably related to the clearance of misfolded proteins and the folding of the new proteins repairing there is damage to the body. The present results shed light on the possible synergetic function of lipid metabolism, protein repairment and synthesis, and gastrointestinal microbiota in resistance and homeostasis maintenance of yellowtail kingfish coping with hypoxic stress in aquaculture.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
برزت سمكة الملك ذات الذيل الأصفر كواحدة من أكثر الأسماك البحرية الواعدة لتربية الأحياء المائية في الصين لأنها لذيذة وسريعة النمو وذات قيمة اقتصادية عالية. للتحقيق في التسامح والقدرة على التكيف مع نقص الأكسجة في أسماك الكنعد ذات الذيل الأصفر المستزرعة، تعرض الأحداث لنقص الأكسجة (3.0 ± 0.5 ملغ/لتر) لمدة 5 أيام ثم عادوا إلى الحالة الطبيعية للأكسجة (7.5 ± 0.5 ملغ/لتر) لمدة 5 أيام أخرى. باستخدام أقسام الأنسجة وتقنية التسلسل عالي الإنتاجية، قمنا بالتحقيق في آليات التكيف النسيجية والبيئية الدقيقة والنسخية والفسيولوجية لسمك الملك أصفر الذيل. أظهرت النتائج أن نقص الأكسجة زاد من طول الصفاحات الخيشومية وتباعدها، والتي كانت قابلة للعكس بعد إعادة الأكسجة. على مستوى الجنس، زادت الوفرة النسبية لبريفوتيلا، والعصيات، وروزبوريا، وبلاوتيا في الجهاز الهضمي تحت نقص الأكسجة وتم الحفاظ عليها بعد إعادة الأكسجة. كشف ترانسكريبتوم الكبد أنه بالمقارنة مع مجموعة نورموكسيا، تم إثراء جينات التعبير المختلفة (DEGs) بشكل أساسي في التخليق الحيوي للستيرويد ومسارات إشارات PPAR في مجموعة نقص الأكسجة. بالمقارنة مع مجموعة نورموكسيا، تم إثراء DEGs بشكل أساسي في التوليد الحيوي للريبوسوم في حقيقيات النوى، والتخليق الحيوي للستيرويد، والتخليق الحيوي للأحماض الدهنية، ومسارات إشارات PPAR في مجموعة إعادة الأكسجة. علاوة على ذلك، بالمقارنة مع مجموعة نقص الأكسجة، تم إثراء DEGs بشكل أساسي في التوليد الحيوي للريبوسوم في حقيقيات النوى ومسارات الريبوسوم في مجموعة إعادة الأكسجة. على النقيض من السوية، من الجينات الرئيسية لمسار إشارات PPAR، تم تقليل FABP4 بشكل كبير، وتم زيادة تنظيم SCD -1 و FATP بشكل كبير. أشارت هذه النتائج إلى انخفاض ترسب الدهون وزيادة تحلل الدهون في الكبد تحت نقص الأكسجة. تم تنظيم الجينات بما في ذلك PPARα و SCD -1 و ANGPTL4 و FASN بشكل كبير في المسارات المتعلقة باستقلاب الدهون، مما يشير إلى أن نشاط استقلاب الدهون كان أكثر قوة أثناء إعادة الأكسدة. على النقيض من مجموعة نقص الأكسجة، فإن جميع الجينات المشاركة في التوليد الحيوي للريبوسوم في حقيقيات النوى ومسارات الريبوسوم لمعالجة البروتين قد تم تنظيمها بشكل كبير أثناء إعادة الأكسدة ؛ ربما يرتبط هذا بتخليص البروتينات غير المطوية وطي البروتينات الجديدة التي تصلح هناك تلف في الجسم. تسلط النتائج الحالية الضوء على الوظيفة التآزرية المحتملة لاستقلاب الدهون، وإصلاح البروتين وتوليفه، والميكروبات المعدية المعوية في المقاومة والحفاظ على التوازن لسمك الملك أصفر الذيل الذي يتعامل مع الإجهاد الناجم عن نقص الأكسجين في تربية الأحياء المائية.Translated Description (French)
Le poisson-roi à queue jaune est devenu l'un des poissons marins les plus prometteurs pour l'aquaculture en Chine, car il est savoureux, à croissance rapide et à haute valeur économique. Pour étudier la tolérance et l'adaptabilité à l'hypoxie du martinet à queue jaune d'élevage, les juvéniles ont été exposés à l'hypoxie (3,0 ± 0,5 mg/L) pendant 5 jours, puis sont retournés à la normoxie (7,5 ± 0,5 mg/L) pendant 5 jours supplémentaires. À l'aide de coupes de tissus et de la technologie de séquençage à haut débit, nous avons étudié les mécanismes d'adaptation histologique, microécologique, transcriptomique et physiologique du poisson-roi à queue jaune. Les résultats ont montré que l'hypoxie augmentait la longueur et l'espacement des lamelles branchiales, qui étaient réversibles après la réoxygénation. Au niveau du genre, les abondances relatives de Prevotella , Bacteroides , Roseburia et Blautia dans le tractus gastro-intestinal ont augmenté sous hypoxie et se sont maintenues après la réoxygénation. Le transcriptome hépatique a révélé que, par rapport au groupe normoxie, les différents gènes d'expression (DEG) étaient principalement enrichis en biosynthèse stéroïdienne et en voies de signalisation PPAR dans le groupe hypoxie. Par rapport au groupe normoxie, les DEG ont été principalement enrichis en biogenèse des ribosomes chez les eucaryotes, en biosynthèse des stéroïdes, en biosynthèse des acides gras et en voies de signalisation PPAR dans le groupe réoxygénation. De plus, par rapport au groupe hypoxie, les DEG étaient principalement enrichis en biogenèse des ribosomes chez les eucaryotes et les voies des ribosomes dans le groupe réoxygénation. Contrairement à la normoxie, des gènes clés de la voie de signalisation PPAR, FABP4 était significativement régulé à la baisse, et SCD-1 et FATP étaient significativement régulés à la hausse. Ces résultats indiquaient une réduction du dépôt lipidique et une augmentation de la décomposition lipidique dans le foie sous hypoxie. Les gènes, y compris PPARα , SCD-1 , ANGPTL4 et FASN, étaient significativement régulés à la hausse dans les voies liées au métabolisme des lipides, ce qui indiquait que l'activité du métabolisme des lipides était plus vigoureuse pendant la réoxygénation. Contrairement au groupe hypoxie, presque tous les gènes impliqués dans la biogenèse des ribosomes chez les eucaryotes et les voies ribosomiques pour le traitement des protéines étaient significativement régulés à la hausse lors de la réoxygénation ; cela est probablement lié à la clairance des protéines mal repliées et au pliage des nouvelles protéines qui y réparent des dommages au corps. Les présents résultats mettent en lumière la fonction synergique possible du métabolisme des lipides, de la réparation et de la synthèse des protéines et du microbiote gastro-intestinal dans la résistance et le maintien de l'homéostasie du grand poisson à queue jaune face au stress hypoxique en aquaculture.Translated Description (Spanish)
El pez rey de cola amarilla se ha convertido en uno de los peces marinos más prometedores para la acuicultura en China porque es sabroso, de rápido crecimiento y tiene un alto valor económico. Para investigar la tolerancia y la adaptabilidad a la hipoxia del martín de cola amarilla cultivado, los juveniles se expusieron a hipoxia (3.0 ± 0.5 mg/L) durante 5 días y luego regresaron a normoxia (7.5 ± 0.5 mg/L) durante otros 5 días. Utilizando secciones de tejido y tecnología de secuenciación de alto rendimiento, investigamos los mecanismos de adaptación histológicos, microecológicos, transcriptómicos y fisiológicos del pez rey de cola amarilla. Los resultados mostraron que la hipoxia aumentó la longitud y el espaciamiento de las laminillas branquiales, que eran reversibles después de la reoxigenación. A nivel de género, las abundancias relativas de Prevotella , Bacteroides , Roseburia y Blautia en el tracto gastrointestinal aumentaron bajo hipoxia y se mantuvieron después de la reoxigenación. El transcriptoma hepático reveló que, en comparación con el grupo de normoxia, los diferentes genes de expresión (DEG) se enriquecieron principalmente en la biosíntesis de esteroides y las vías de señalización de PPAR en el grupo de hipoxia. En comparación con el grupo de normoxia, los DEG se enriquecieron principalmente en biogénesis de ribosomas en eucariotas, biosíntesis de esteroides, biosíntesis de ácidos grasos y vías de señalización de PPAR en el grupo de reoxigenación. Además, en comparación con el grupo de hipoxia, los DEG se enriquecieron principalmente en la biogénesis ribosómica en eucariotas y en las vías ribosómicas en el grupo de reoxigenación. A diferencia de la normoxia, de los genes clave de la vía de señalización de PPAR, FABP4 estaba significativamente regulada a la baja, y SCD-1 y FATP estaban significativamente reguladas al alza. Estos hallazgos indicaron una reducción de la deposición de lípidos y un aumento de la descomposición de lípidos en el hígado bajo hipoxia. Los genes que incluyen PPARα , SCD-1 , ANGPTL4 y FASN estaban significativamente regulados al alza en las vías relacionadas con el metabolismo de los lípidos, lo que indicaba que la actividad del metabolismo de los lípidos era más vigorosa durante la reoxigenación. A diferencia del grupo de hipoxia, casi todos los genes implicados en la biogénesis del ribosoma en eucariotas y las vías del ribosoma para el procesamiento de proteínas se regularon significativamente durante la reoxigenación; esto probablemente esté relacionado con la eliminación de proteínas mal plegadas y el plegamiento de las nuevas proteínas que reparan el daño al cuerpo. Los presentes resultados arrojan luz sobre la posible función sinérgica del metabolismo de los lípidos, la reparación y síntesis de proteínas y la microbiota gastrointestinal en el mantenimiento de la resistencia y la homeostasis del pez rey cola amarilla frente al estrés hipóxico en la acuicultura.Files
pdf.pdf
Files
(6.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:48740a18571606be10fa264e73346665
|
6.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاستجابات الفسيولوجية النسيجية والإيكولوجية الدقيقة والنسخية الكامنة وراء نقص الأكسجة والتكيف مع إعادة الأكسجة في سمك الملك ذو الذيل الأصفر (Seriola lalandi)
- Translated title (French)
- Réponses physiologiques histologiques, microécologiques et transcriptomiques sous-jacentes à l'hypoxie et à l'adaptation à la réoxygénation chez la sériole à queue jaune (Seriola lalandi)
- Translated title (Spanish)
- Respuestas fisiológicas histológicas, microecológicas y transcriptómicas subyacentes a la hipoxia y la adaptación a la reoxigenación en el martín de cola amarilla (Seriola lalandi)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4328104972
- DOI
- 10.3389/fmars.2023.1121866
References
- https://openalex.org/W1966105954
- https://openalex.org/W1975541489
- https://openalex.org/W1988656570
- https://openalex.org/W1999574084
- https://openalex.org/W2006862211
- https://openalex.org/W2010654843
- https://openalex.org/W2027847170
- https://openalex.org/W2033751418
- https://openalex.org/W2039031569
- https://openalex.org/W2050291872
- https://openalex.org/W2051854060
- https://openalex.org/W2054497994
- https://openalex.org/W2064178384
- https://openalex.org/W2069699035
- https://openalex.org/W2072920872
- https://openalex.org/W2072970694
- https://openalex.org/W2078434599
- https://openalex.org/W2082636978
- https://openalex.org/W2098534246
- https://openalex.org/W2101606890
- https://openalex.org/W2112961075
- https://openalex.org/W2135878067
- https://openalex.org/W2136778785
- https://openalex.org/W2148173519
- https://openalex.org/W2157107905
- https://openalex.org/W2169195347
- https://openalex.org/W2170291426
- https://openalex.org/W2171016495
- https://openalex.org/W2179438025
- https://openalex.org/W2260859913
- https://openalex.org/W2277636960
- https://openalex.org/W2312709202
- https://openalex.org/W2345460740
- https://openalex.org/W2347000244
- https://openalex.org/W2609314180
- https://openalex.org/W2624814527
- https://openalex.org/W2740186645
- https://openalex.org/W2805323353
- https://openalex.org/W2911747707
- https://openalex.org/W2941367344
- https://openalex.org/W2944650448
- https://openalex.org/W2951912016
- https://openalex.org/W2989776928
- https://openalex.org/W2990126512
- https://openalex.org/W3120247780
- https://openalex.org/W3123875715
- https://openalex.org/W3123936538
- https://openalex.org/W3126519734
- https://openalex.org/W3127288224
- https://openalex.org/W3141609492
- https://openalex.org/W3158406147
- https://openalex.org/W4210377299
- https://openalex.org/W4224246635
- https://openalex.org/W4281261248
- https://openalex.org/W4283693126
- https://openalex.org/W4296794610