稻田金背鲤尾柄肌纤维特征及相关代谢酶与基因表达研究.pdf

稻田金背鲤(Cyprinus carpio var.Jinbei)是经过多个世代自然选择和人工选择生活于稻田的鲤鱼。为推广金背鲤-稻田养殖模式，为该模式下的良种选育提供数据支撑，以池塘养殖的金背鲤为对照组，采用组织学、酶学及分子生物学方法分析了其尾柄肌纤维及相关代谢酶与基因表达，探究了稻田金背鲤尾柄肌肉在稻田浅水生态条件下生长的适应性特征。结果显示：在水稻扬花期和渔获期，尾柄肌纤维直径稻田组均大于池塘组，并存在显著性差异(P0.05)；在水稻扬花期和渔获期，尾柄肌纤维横截面积稻田组大于池塘组，在渔获期存在显著性差异(P0.05)；尾柄肌纤维密度稻田组均小于池塘组，在渔获期存在显著性差异(P0.05)；在水稻扬花期和渔获期，代谢酶中的乳酸脱氢酶(LDH)、过氧化氢酶(CAT)和Ca2+-ATP酶活性稻田组均高于池塘组；在水稻扬花期，稻田组的过氧化物酶体增殖物激活受体辅助激活因子(PGC-1)基因表达量显著高于池塘组(P0.05)，而稻田组的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、沉默信息调节因子1(SIRT1)基因表达量在水稻扬花期和渔获期均显著低于池塘组(P0.05)。研究显示，稻田金背鲤尾柄肌肉有更大的肌纤维直径和横截面积，尾柄肌肉呈现较高的LDH和Ca2+-ATP酶活性，这是其适应稻田浅水生活的特点；稻田金背鲤的尾柄抗阻运动会引起肌肉肥大，与其激活蛋白质合成通路有关，而池塘金背鲤通常进行长时间的耐力运动，与其线粒体生物合成有关；在水稻扬花期，稻田金背鲤PGC-1基因表达量较高，可能与此阶段水稻开花、稻田中昆虫增多、生物多样性增加以及生物量增加有关。关键词：稻田金背鲤；尾柄肌纤维；代谢酶；基因表达中图分类号：S 917.4文献标志码：A 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Study on muscle fiber characteristics,metabolic enzymes and gene expres-sion of caudal stalk of golden-backed carp(Cyprinus carpio var.Jinbei)ZHANG Wenzheng1,2,YANG Li1,2,YAO Junjie1,2,MENG Qingmi1,2,JI Da1,21.Research Center of Fishery Resources and Environment,Guizhou University,Guiyang 550025,China2.Key Laboratory of Animal Genetics and Breeding and Reproduction of Plateau and Mountain Animals of Guizhou University,Guiyang 550025,ChinaAbstract:Golden-backed carp(Cyprinus carpio var.Jinbei)is a common carp that has lived in rice fields for many generationsthrough long-term natural and artificial selection.In order to promote its paddy field breeding model and provide data supportsfor the breeding of improved varieties by this model,we analyzed the caudal stalk muscle fibers,related metabolic enzymes andgene expressions by using histology,enzymology and molecular biology methods,and explored the adaptive characteristics ofcaudal stalk muscle growth under the shallow ecological conditions of rice field.The results show that the diameter of caudalstalk muscle fiber in paddy field group was larger than that in pond group at flowering stage and harvest stage with significant第 19 卷第 4 期南 方 水 产 科 学Vol.19，No.42023 年 8 月South China Fisheries ScienceAug.，2023收稿日期：2022-12-22；修回日期：2023-02-12基金项目：贵州省农业重大产业科学研究攻关项目(黔教合 KY 字2019013)作者简介：张文争(1995)，女，硕士研究生，研究方向为水生生物发育与繁殖生物学。E-mail:通信作者：姚俊杰(1968)，男，教授，博士，研究方向为水生生物发育与繁殖生物学。E-mail:differences(P0.05).The cross-section area of caudal stalk muscle fiber in paddy field group was larger than that in pond groupat flowering stage and harvest stage,with significant differences at harvest stage(P0.05),while the density of caudal stalk musclefiber in paddy field group was smaller than that in pond group.There were significant differences at harvest stage(P0.05).Theactivities of lactate dehydrogenase(LDH),catalase(CAT)and Ca2+-ATPase in metabolic enzymes were higher in paddy fieldgroup than in pond group at flowering stage and harvest stage.The expression level of peroxisome proliferation-activated recep-tor-coactivator (PGC-1)gene in paddy field group was significantly higher than that in pond group(P0.05).The resultsreveal that the expression levels of adenylate activated protein kinase(AMPK)and silence-regulating factor 1(SIRT1)gene inpaddy field group were significantly lower than those in pond group at flowering stage and harvest stage(P0.05).The resis-tance movement of the caudal stalk of golden-backed carp in rice field caused muscle hypertrophy,which was related with theactivation of protein synthesis pathway,while its endurance exercise,was related with the mitochondrial biosynthesis.The high-er PGC-1 expression level of golden-backed carp in rice flowering stage may be related with the increase of rice flowering,in-sects,biodiversity and biomass.Keywords:Golden-backed carp(Cyprinus carpio var.Jinbei);Caudal stalk muscle fiber;Metabolic enzymes;Gene expression鱼类在长期演化和进化过程中为适应不断变化的环境，逐渐在生活习性和外表形态上发生分化，形成了不同的形态结构和生态类型1。形态作为鱼类的一个重要性状，在分类学上具有重要意义，通过形态差异分析能区分近缘物种或不同种群2。在不同栖息环境中，鱼类具有适应不同水环境特性的形态特征，如大多栖息在水流较湍急地方的鱼类身体呈纺锤形，生活在水流较缓静水域的鱼类身体呈侧扁型，而善于藏于水底砂泥中的鱼类呈圆筒型3。同一物种生活在不同环境下，形态也会产生明显差异。郭梁等4通过对比分析从江田鱼(Cyprinus carpiocongjiangensis)、青田田鱼(C.carpio qingtianensis)与其他鲤的形态学，发现这两种鲤在形态上明显区别于其他鲤，最主要表现在尾鳍上；刘雨婷等5分析池塘与稻田养殖鲤的生物学指数，发现稻田鲤的尾柄长/尾柄高极显著高于池塘鲤(P0.01)。鱼类在捕食过程中靠尾鳍的摆动提供动力，其尾柄相对面积越大，捕食效率越高6。在鱼类完成不同形式的运动过程中，肌肉会在肌纤维形态、肌肉能量代谢酶活性及关键基因表达等方面产生适应性变化7。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、沉默信息调节因子 1(SIRT1)和过氧化物酶体增殖物激活受体 辅助激活因子 (PGC-1)构成一个调节细胞能量输出的信号网络，即能量感应网络，共同调节机体的能量代谢、线粒体功能8。AMPK、SIRT1和PGC-1构成的能量感应网络见图 1。不同强度和时间的运动对肌肉能量感应网络 AMPK/SIRT1/PGC-1 的激活程度不同9。AMPK/SIRT1/PGC-1 通路的激活途径为：运动会刺激肌细胞内磷酸腺苷/三磷酸腺苷(AMP/ATP)升高，进而激活腺苷酸活化蛋白激酶 AMPK，AMPK 通过增加细胞内 NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，简称辅酶 I)水平来增强 SIRT1的活性，导致 SIRT1 下游靶点 PGC-1 的去乙酰化以及活性调节，其中 AMPK 的激活也能直接促使PGC-1 发生磷酸化，启动并活化 PGC-110。贵州省稻田养鱼历史悠久，多地至今仍保持稻田养鱼的传统。2011 年，贵州省“从江侗乡稻鱼鸭复合系统”被联合国粮农组织认定为“全球重要农业文化遗产”。稻田金背鲤(C.carpio var.Jinbei)耐力运动磷酸腺苷/三磷酸腺苷AMP/ATP 腺苷酸活化蛋白激酶AMPK辅酶 I/还原型辅酶 INAD+/NADH 沉默信息调节因子 1线粒体生物发生Endurance exerciseMitochondrialbiogenesis过氧化物酶体增殖激活受体 辅助激活因子 PCG-1SIRT1图1 耐力运动激活能量感应网络 AMPK/SIRT1/PGC-1 信号通路Fig.1 Endurance exercise activates AMPK/SIRT1/PGC-1signaling pathway in energy sensing network78南 方 水 产 科 学第 19 卷是贵州一种世代生活于稻田的土著鱼类，属鲤科、鲤亚科、鲤属，因在背鳍两侧有 2 条金色条纹、头部有类似金色蝴蝶图案而得名11。金背鲤经历了长期的自然和人工选择与驯化，已形成了适应稻田环境的特点，不喜逃逸、耐低氧、生长缓慢，在水中缓慢游动时，背部金色条纹会露出水面，受到惊吓后喜欢将头部埋入土中，俗称“乖乖鲤”“埋头鲤”“金边鲤”。金背鲤在摄食和快速游泳过程中会驱使尾柄快速摆动，导致鱼类形态特征的改变12。目前关于金背鲤的研究报道较少，主要集中于遗传多样性13、水稻-金背鲤共生模式14，而有关金背鲤在稻田环境下的生长适应性尚未见报道。本文以稻田金背鲤的尾柄肌肉为研究对象，以池塘养殖的金背鲤为对照组，运用石蜡切片法、酶活测定以及实时荧光 PCR 法研究了稻田金背鲤尾柄肌肉形态、代谢酶活性及关键基因的表达，探究了金背鲤尾柄在稻田环境下的适应特点，为更好地推广金背鲤-稻田养殖模式，保护贵州土著金背鲤资源和人工选育提供理论依据。1 材料与方法 1.1 实验方法1.1.1样品采集实验养殖基地位于贵州省黄平县，在插秧后2 周(2022 年 6 月 27 日)将同一批金背鲤幼鱼放入稻田和池塘中，分别于实验开始时、水稻扬花期(2022 年 8 月 27 日)和实验结束时(2022 年 9 月30 日)进行样品采集。在每个采样时期，稻田实验组和池塘对照组各随机挑选 15 尾鱼，抽取原池水，充氧后快速带回实验室进行测定。首先，每组取 6 尾鱼，用抹布擦去表面水分，测量体长(14.1516.52、15.7121.52、21.2425.73 cm)、体质量(63.28117.76、151.59225.38、235.22499.56 g)、尾柄长(2.412.60、3.514.55、3.684.78 cm)、尾柄高(1.862.24、2.153.64、2.943.82 cm)、尾柄宽(0.540.66、0.711.12、1.271.58 cm)。随后，每组分别取 3 尾规格接近的鲤，采取尾柄肌肉置于组织固定液中，用于制作石蜡组织切片；另取 3 尾鱼置于冰盘上，用灭菌后的剪刀、镊子剪取尾柄肌肉置于 2 mL 无酶离心管中，液氮速冻后于80 冰箱保存，部分用于提取总 RNA，部分用于代谢酶活性测定。实验期间稻田不施肥、不喷洒农药，金背鲤在稻田中自然生长，池塘组每日投喂一次饲料，饲料为鱼用配合饲料 127(常德通威生物科技有限公司)，日投喂量约为鱼体质量的 2%。共养殖 95 d。1.2 实验方法1.2.1尾柄肌纤维组织学特性的测定肌肉组织在取材并固定后，采用苏木精-伊红(HE)染色法制作切片。每张切片随机选择 35 个视野拍摄取图，保证每个视野内至少包含 100 根肌纤维。用 Image-Pro Plus 6.0 软件进行肌纤维直径、密度、横截面积的测量。1)肌纤维直径：测量每根肌纤维横截面最长两点距离作为长轴，垂直于长轴的最短两点距离作为短轴，多次测量求其平均值。2)单个肌纤维横切面积：每张切片测量 5 个视野中的肌纤维总面积，计数每个视野中的肌纤维总数，再以肌纤维总面积除以肌纤维总数，取其平均值。3)肌纤维密度：计算每个视野的面积，并统计每个视野内肌纤维的根数，将其换算成每平方毫米的根数。1.2.2代谢酶活测定Na+/K+-ATP 酶、Ca2+-ATP 酶、乳酸脱氢酶(LDH)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)、过氧化氢酶(CAT)活性采用南京建成生物工程研究所试剂盒进行测定。1.2.3总 RNA 提取及 cDNA 合成采用 TRIzol 提取各时期样品的总 RNA，使用超微量分光光度计测定 RNA 的浓度并根据A260 nm/A280 nm值确定 RNA 纯度，再依据逆转录试剂盒说明书合成 cDNA。反应体系为 20 L：RNA模板 1 L、Oligo(dT)20 Primer 1 L，5RT Mix 4 L，M-MLV4 1 L，RNase-free Water 13 L。反应条件为 50 孵育 30 min，85 加热 15 min。结束后在超微量紫外分光光度计下进行浓度和纯度检测。cDNA 产物置于20 冰箱保存。1.2.4AMPK、PGC-1 和 SIRT1 基因实时荧光定量表达与分析以-actin 为内参基因，使用 Premier 5.0 软件设计荧光定量引物，引物信息见表 1。对所采集的各时期样品荧光定量 PCR 采用 SYBR Green I 法，参照 2T5 Fast qPCR Mix 试剂盒说明书(北京擎科)进行测定。PCR 反应体系为 10 L：2RealStar第 4 期张文争等:稻田金背鲤尾柄肌纤维特征及相关代谢酶与基因表达研究79Green Fast Mixture 5 L，正、反向引物各 0.5 L，cDNA 模板 1 L，ddH2O 3 L。反应条件为 95 预变性 2 min；95 15 s，60 30 s，72 30 s，循环 40 次后进行溶解曲线分析，实验的每个样品检测做 3 个重复，取平均值。采用 2Ct 法分析AMPK、PGC-1 和 SIRT1 基因在各时期的相对表达量。1.3 统计分析xs采用 SPSS Statistics 25.0 软件的单因素方差分析和独立样本 t 检验分析差异显著性，P0.05 和P0.01 分别表示显著和极显著差异。实验数据以“平均值标准差()”表示。2 结果 2.1 金背鲤的尾柄肌纤维直径、密度和横截面积2.1.1尾部肌纤维组织形态稻田生长和池塘养殖金背鲤的尾柄肌肉组织学形态见图 2。稻田组的尾柄部肌纤维形态见图 2-a、2-b、2-d。同一批幼鱼，放入池塘进行养殖对照，池塘组尾柄部肌纤维形态见图 2-e、2-f。切面中，肌纤维大小不一。在具体的一条肌纤维的横切面中，肌纤维直径分长轴和短轴，分别用 LA、SA 表示(图 2-a)。图 2-c 为稻田组尾柄肌纤维在 400 倍下横切面的形态。肌纤维由许多大小不等、形状不规则的肌纤维构成，且细胞核多数位于细胞的边缘。稻田金背鲤肌细胞排列紧密，肌浆染色均匀，核清晰，肌原纤维排列有序；池塘养殖金背鲤肌细胞排列松散，结缔组织减少或消失，细胞间隙增大。2.1.2肌纤维直径测量总体来看，稻田组的尾柄部肌纤维直径大于池塘组。同一批幼鱼分别放入稻田和池塘一段时间后，在水稻扬花期稻田组的尾柄肌纤维直径(图 2-b)大于池塘组(图 2-e)，在渔获期稻田组的尾柄肌纤维直径(图 2-d)大于池塘组(图 2-f)。从稻田生长的金背鲤来看，水稻扬花期其尾柄肌纤维直径(图 2-b)比幼鱼入田时显著增大(P0.05)；在渔获期，稻田组的尾柄肌纤维横截面积显著大于池塘组(P0.05)。稻田组，水稻扬花期的肌纤维横截面积比入田时增长了 61%，渔获期比扬花期增长了66%。2.1.4肌纤维密度测量金背鲤肌纤维密度测量统计结果见表 4，总体上稻田组的尾柄部肌纤维密度小于池塘组。在水稻扬花期和渔获期稻田组的尾柄肌纤维密度均小于池塘组，在渔获期达到显著性差异(P0.05)。稻田组的肌纤维密度在水稻扬花期比入田时减少约44%，在渔获期比水稻扬花期减少约 50%。2.2 金背鲤代谢酶活性2.2.1稻田组和池塘组肌肉中代谢酶活性稻田组和池塘组肌肉中代谢酶活性见图 3。稻表1 本实验所需引物Table 1 Primers for this study引物Primer序列(53)Sequence(53)长度Length/bp温度Temperature/应用ApplicationAMPK-FCGGAGACACACTAGGAGTGG14160qPCRAMPK-RATCTCGCGTCGAATCTTCCC14160qPCRPGC-1-FTCTCCATACTCCCGCTCCG23060qPCRPGC-1-RTCAGCCCTCTCACATTCTCGTT23060qPCRSIRT1-FGGCAGCTATGGTCAGCCTAC13560qPCRSIRT1-RTGCTTGAGGACAGGACTTACAC13560qPCR-actin-FAAAACCAACCATGTGCGACG23860qPCR-actin-RCCGTGCTCAATGGGGTACTT23860qPCR80南 方 水 产 科 学第 19 卷田组的 SDH、MDH、Na+/K+-ATP 酶活性低于池塘组，而 LDH、CAT、Ca2+-ATP 酶活性则高于池塘组。水稻扬花期：稻田组的尾柄肌肉 LDH 活性(3 586.13627.16)Ug1 高于池塘组(3277.42701.91)Ug1，CAT 活性(3 072.221577.38)Ug1 高于池塘组(1 642.41298.54)Ug1 且差异表2 金背鲤尾柄肌纤维直径Table 2 Muscle fiber diameter of caudal stalk ofgolden-backed carps m采样时期Samplingperiod稻田实验组Paddy fieldexperimental group池塘对照组Pond controlgroup稻花前期Before flowering period31.884.41a31.884.41水稻扬花期Flowering period54.8810.31b*41.684.42渔获期Harvest period62.984.92bc*46.002.69注：不同上标字母表示数据间有显著性差异(P0.05)；*表示同一行数据间有显著性差异(P0.05)。稻花前期指同一批幼鱼未投放到稻田和池塘阶段。后表同此。Note:Different superscript letters indicate significant differencesbetween the data(P0.05);*.Significant difference between thedata within the same row(P0.05).Before flowering period in-dicates the stage when the same batch of juvenile fish had notbeen released into paddy fields and ponds yet.The same case inthe following tables.表3 金背鲤尾柄肌纤维横截面积Table 3 Cross-sectional area of muscle fibers of caudal stalk of golden-backed carps m2采样时期Samplingperiod稻田实验组Paddy fieldexperimental group池塘对照组Pond controlgroup稻花前期Before flowering period1 065.99549.36a1 065.99549.36水稻扬花期Flowering period1 711.76748.25a1 327.79600.17渔获期Harvest period2 845.4370.82b*1 360.62393.08表4 金背鲤尾柄肌纤维密度Table 4 Muscle fiber density of caudal stalk of golden-backed carps 根mm2采样时期Samplingperiod稻田实验组Paddy fieldexperimental group池塘对照组Pond controlgroup稻花前期Before flowering period1252.56916.111252.56916.11水稻扬花期Flowering period702.45406.78845.10306.00渔获期Harvest period351.598.88*781.40244.04LASA(a)(b)(c)(d)(e)(f)100 m100 m100 m100 m100 m100 mLA.肌纤维直径长轴；SA.肌纤维直径短轴；椭圆表示簇聚的肌纤维。LA.Long axis of muscle fibers;SA.Short axis of muscle fibers;Ellipse indicates the grouping of muscle fibers.图2 稻田和池塘金背鲤尾柄肌纤维 HE 染色图注：a.稻花前稻田金背鲤尾柄肌纤维(200)；b.水稻扬花期稻田金背鲤尾柄肌纤维(200)；c.水稻扬花期稻田金背鲤尾柄肌纤维(400)；d.渔获期稻田金背鲤尾柄肌纤维(200)；e.水稻扬花同时期池塘金背鲤尾柄肌纤维(200)；f.渔获期池塘金背鲤尾柄肌纤维(200)。Fig.2 HE staining of muscle fibers of caudal stalk of golden-backed carps in paddy fields and pondsNote:a.Caudal stalk muscle fibers of golden-backed carp before rice flower(200);b.Caudal stalk muscle fibers(200)of golden-backed carp in ricefield during flowering period;c.Caudal stalk muscle fibers(400)of golden-backed carp in rice field during flowering period;d.Caudal stalk musclefibers(200)of golden-backed carp in paddy field;e.Caudal stalk muscle fibers of pond golden-backed carp(200)at the same period ofrice flowering;f.Caudal stalk muscle fibers of pond golden-backed carp(200)at the harvest stage.第 4 期张文争等:稻田金背鲤尾柄肌纤维特征及相关代谢酶与基因表达研究81达到极显著性水平(P0.01)，Ca2+-ATP 酶活性(3.732.34)Umg1 高于池塘组(3.221.06)Umg1。渔获期：稻田组尾柄肌肉 LDH 活性(1 696.57889.96)Ug1 高于池塘组(1 243.62547.78)Ug1，CAT 活性(1 321.64134.52)Ug1 高于池塘组(1 189.7684.51)Ug1，Ca2+-ATP 酶活性(5.531.52)Umg1 也高于池塘组(2.120.45)Umg1。2.2.2金背鲤不同生长时期的代谢酶活性进入稻田后，稻田金背鲤的 LDH、SDH、MDH 和 CAT 活性总体上呈先上升后下降的趋势，在水稻扬花期达到最高；而 Na+/K+-ATP 酶和 Ca2+-ATP 酶活性则呈持续上升趋势(图 3)。2.3 金背鲤 AMPK、SIRT1 和 PGC-1 基因表达在插秧后 2 周将金背鲤幼鱼放入稻田和池塘中，稻田组和池塘组 AMPK、SIRT1 基因表达变化趋势较为一致，均为先升高后降低，在水稻扬花期达到最高；稻田组的 PGC-1 表达呈先上升后下降趋势，池塘组则一直呈上升趋势(图 4)。稻田组 AMPK 基因表达量在水稻扬花期和渔获期均显著低于同期的池塘组(P0.05)，分别约为池塘组的 43%和 21%；稻田组 SIRT1 基因表达量在水稻扬花期和渔获期也均显著低于同期的池塘组(P0.05)，分别约为池塘组的 0.7%和 8%；而稻田组 PGC-1 基因表达量在水稻扬花期显著高于同期池塘组(P0.05)，在渔获期则显著低于同期池塘组(P0.05)。3 讨论 3.1 金背鲤适应稻田生活的形态特点不同生物由于生存环境和运动方式的不同，其对能量的需求也有差异，肌纤维在适应不同的运动方式下呈现出不同的特点15。急性运动与低氧抗阻运动都会使肌纤维直径和横断面积增加，肌纤维出现肥大16。研究表明，短跑、拳击、举重等速度快、爆发性强的运动员，其肌肉的肌纤维直径增大，横截面积增粗，收缩力量强、速度快，但易疲劳；而长跑、竞走等力量小、时间长的运动员，其肌肉的肌纤维直径较小，但抗疲劳能力强17。研究发现，虽然南方鲇(Silurus meridionalis)稻田实验组池塘对照组 Pond control group01 0002 0003 0004 0005 000abbc乳酸脱氢酶活性LDH activity/(Ug1)123aabab*a00.10.20.30.40.5苹果酸脱氢酶活性MDH activity/(Umg1)123*0琥珀酸脱氢酶活性SDH activity/(Umg1)12351015baaa0Na+/K+-ATP 酶活性Na+/K+-ATP ase activity/(Umg1)123生长时期 Growth period2468100Ca2+-ATP 酶活性Ca2+-ATP ase activity/(Umg1)123生长时期 Growth period2468abaa01 0002 0003 0004 0005 000过氧化氢酶活性CAT activity/(Ug1)123生长时期 Growth period图3 稻田和池塘金背鲤生长过程中主要代谢酶活性变化注：1.稻花前期；2.水稻扬花期；3.渔获期；每个数据表示 3 个重复；不同的小写字母表示相同组别(稻田组)不同采样时间点的酶活性差异显著(P0.05)，*表示不同处理组在相同采样点上有极显著性差异(P0.01)。Fig.3 Changes of main metabolic enzymes during growth of golden-backed carp in paddy fields and pondsXSDNotes:1.Before rice flowering period;2.Flowering period of rice;3.Harvest period;Values are 1(n=3).Different letters indicate a significantdifference(P0.05)among different growth periods in rice field;*.Extremely significant difference(P0.01)between the two groupsat the same sampling site.82南 方 水 产 科 学第 19 卷不喜欢运动，游动缓慢，营底栖生活，但其肌纤维发达，肌纤维横截面积可达到 4 200 m2，这与其伏击性取食相适应18-19，鳜(Siniperca chuatsi)也有类似的现象20。团头鲂(Megalobrama amblycepha-la)是一种觅食活动较为频繁的草食性鱼类，其肌纤维直径较小，无氧代谢的能力较弱，在爆发运动时只能小幅度地提升其游速21。有研究报道，在低氧条件下的抗阻训练比在常氧条件下能更快地增加肌纤维横截面积、提高肌肉力量和诱导肌肉肥大，通过低氧条件下的训练，其肌纤维横截面积从(25.62.6)增加到(27.53.9)m2，比常氧条件提高了 6.18%16。对比稻田和池塘养殖的瓦式黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)生长性能发现，优良的稻田水质环境中黄颡鱼肌肉肥大，单个肌纤维面积增大而密度变小22。金背鲤对稻田的浅水条件具有适应性。金背鲤在稻田浅水中生活，其摄食时腹部贴着稻田底泥，依靠身体的摆动向前游动；当遇到鸟类等天敌时需要在浅水中急速游动。经过多个世代的稻田生活，金背鲤出现了明显的形态特点。有研究比较了传统稻田鲤与非稻田鲤的形态学，发现最主要的差异于尾部，稻田鲤的尾部长度占身体长度的比例小，尾柄高/尾柄长这一形态学指标为 0.70.84，黄河鲤(C.carpio)为 0.6523，建鲤(C.carpio var.Jian)为0.6824。本研究中，通过将金背鲤幼鱼分别在稻田与池塘养殖 3 个月，其在尾柄肌纤维直径、横截面积仍呈现出一定差异。池塘条件下，其水体较深，有饲料投喂，金背鲤尾柄肌肉适应稻田浅水的功能出现了退化，形态上也出现肌纤维一定程度的弱化。本研究揭示，尾部肌肉中更宽的肌纤维直径和更大的横截面积是金背鲤适应稻田生活的形态特点。3.2 金背鲤适应稻田生活的生理特点不同的外部环境会影响水生动物的生长状态和机体代谢酶活的变化，进而影响其生长、摄食和健康25。水生生物在运动时，肌肉需要有足够的能量供给，而运动能量供应与肌肉中代谢酶的活性有关26-27。LDH 分布在细胞内，参与糖的无氧代谢，是无氧代谢终产物乳酸的直接催化酶，因此LDH 活性高低代表着肌纤维糖无氧酵解能力的大小。如优秀短跑、投掷运动员肌纤维中 LDH 活性较高，SDH 活性较低；而长跑运动员的 SDH 活性较高，LDH 活性较低28。鱼类在不同水流速度下，其代谢酶活性不同。斑马鱼(Danio rerio)遇到急流时会做爆发式无氧运动，LDH 活性升高38.07%，显著高于正常流速29；运动训练显著提高了鲤幼鱼白肌中的 LDH 活性30。稻田金背鲤在稻田浅水中生活，并常在浅水处摄食，由于在浅水处无法正常游泳，其主要靠尾部的摆动推动身体前进。因此，本研究认为，稻田金背鲤尾柄肌纤维较高的 LDH 活性是长期适应稻田浅水环境的结果。肌肉收缩受 Ca 2+的调控，其收缩快慢主要取决于 Ca2+-ATP 酶和能量的释放速度。Ca2+-ATP 酶是细胞膜和细胞器膜上一种重要的钙调素(CaM)012345AMPK 相对表达量Relative expression of AMPKabc*a123生长时期 Growth periodaba*a0510152025PGC-1 相对表达量Relative expression of PGC-1123生长时期 Growth period稻田实验组 Paddy field experimental group池塘对照组 Pond control group02468102030405060SIRT1 相对表达量Relative expression of SIRT1aba*a123生长时期 Growth period图4 稻田和池塘养殖的金背鲤不同生长时期 AMPK、SIRT1 和 PGC-1 基因的相对表达量注：1.稻花前期；2.水稻扬花期；3.渔获期；每个数据表示 3 个重复；不同的小写字母表示稻田组在不同生长时间点基因表达量差异显著(P0.05)，而*表示不同处理组在相同采样点上有显著差异(P0.05)。Fig.4 Relative expression of AMPK,SIRT1 and PGC-1 gene in different growth periods ofgolden-backed carps in paddy field and pondNote:1.Before flowering period;2.Flowering period of rice;3.Harvest period.Values are MeanSD(n=3).Different letters indicate significant differences in paddy field in each growth period(P0.05).*.Significant differences between the two groups at th