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基于非靶向代谢组学分析两种日粮模式下克氏原螯虾肌肉的代谢差异

鲍俊杰 王永杰 陈红莲 孙雯 张静 周蓓蓓

鲍俊杰, 王永杰, 陈红莲, 孙雯, 张静, 周蓓蓓. 基于非靶向代谢组学分析两种日粮模式下克氏原螯虾肌肉的代谢差异[J]. 南方水产科学, 2023, 19(5): 104-112. doi: 10.12131/20230055
引用本文: 鲍俊杰, 王永杰, 陈红莲, 孙雯, 张静, 周蓓蓓. 基于非靶向代谢组学分析两种日粮模式下克氏原螯虾肌肉的代谢差异[J]. 南方水产科学, 2023, 19(5): 104-112. doi: 10.12131/20230055
BAO Junjie, WANG Yongjie, CHEN Honglian, SUN Wen, ZHANG Jing, ZHOU Beibei. Untargeted metabolomics analysis of metabolic differences of crayfish (Procambarus clarkii)  meat with different diets[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(5): 104-112. doi: 10.12131/20230055
Citation: BAO Junjie, WANG Yongjie, CHEN Honglian, SUN Wen, ZHANG Jing, ZHOU Beibei. Untargeted metabolomics analysis of metabolic differences of crayfish (Procambarus clarkii)  meat with different diets[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(5): 104-112. doi: 10.12131/20230055

基于非靶向代谢组学分析两种日粮模式下克氏原螯虾肌肉的代谢差异

doi: 10.12131/20230055
基金项目: 安徽省重点研究与开发计划项目 (S202204c06020014);安徽省农业科学院科研团队计划项目 (2022YL010);国家现代农业产业技术体系 (CARS-46);安徽省科技特派员专项 (S2022t06010011)
详细信息
    作者简介:

    鲍俊杰 (1985—),男,助理研究员,硕士,研究方向为水产病害。E-mail: xbjj1985@sina.com

    通讯作者:

    王永杰 (1968—),男,研究员,博士,研究方向为水产病害。E-mail: hfwangyongjie@163.com

  • 中图分类号: S 917.4

Untargeted metabolomics analysis of metabolic differences of crayfish (Procambarus clarkii)  meat with different diets

  • 摘要: 采用液相色谱-质谱联用非靶向代谢组学方法,研究了两种日粮饲喂下克氏原螯虾 (Procambarus clarkii) 肌肉代谢物的差异及变化,为提升其养殖品质提供参考。通过样本主成分分析 (Principal components analysis, PCA),并与基因组百科全书数据库 (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG) 进行比对,筛选出虾肉中的差异代谢物并分析原因。结果显示:通过代谢组学分析,在正离子和负离子模式下共筛选出27种显著差异代谢物;与常规饲料相比,发酵饲料实验组中腺苷酸基琥珀酸、丝氨酸、磷酯酰胆碱、奎尼酸、补骨脂素、磷酯酰丝氨酸、谷氨酸等显著增加;经KEGG通路分析,变化显著的前4条通路分别是组氨酸代谢通路、精氨酸-脯氨酸代谢通路、蛋白质消化与吸收代谢通路和氨酰-tRNA合成通路。研究结果初步表明,日粮在调节克氏原螯虾氨基酸代谢、蛋白质合成和辅助合成氨酰-tRNA酶类等方面起积极作用。
  • 图  1  发酵饲料组和常规饲料组代谢物的 PCA 分析图

    Figure  1.  PCA plots of metabolites in fermented feed group and general feed group

    图  2  发酵饲料组和常规饲料组代谢物的 OPLS-DA 分析图 

    Figure  2.  OPLS-DA plots of metabolites in fermented diet group and general diet group

    图  3  差异代谢物的OPLS-DA置换检验结果 

    Figure  3.  OPLS-DA model replacement test results of differential metabolites

    图  4  发酵饲料组对比常规饲料组的差异代谢物筛选

    Figure  4.  Differential metabolite screening volcano maps of fermented diet group (T) and general diet group (CK)

    图  5  发酵饲料组和常规饲料组 的层次聚类分析热力图 

    Figure  5.  Hierarchical cluster analysis heat maps of fermented diet group (T) and general diet group (CK)

    图  6  发酵饲料组对常规饲料组的通路分析气泡图

    Figure  6.  Path analysis bubble chart of fermented diet group and general diet group

    表  1  基础饲料组成及营养水平 (干物质基础)

    Table  1.   Composition and nutrient levels of basal diet           (Dry matter basis)       %

    项目
    Item
    发酵饲料
    Fermented diet
    常规饲料
    General diet
    原料 Ingredient
     鱼粉 Fish meal 6 16
     豆粕 Soybean meal 50 12
     菜籽粕 Rapeseed meal 12 15
     亚麻粕 Flaxseed meal 8 0
     玉米淀粉 Corn starch 8 28
     小麦粉 Wheat flour 8 19
     鱼油 Fish oil 5 3
     豆油 Soybean oil 0 4
     磷酸二氢钙 Ca(H2PO4)2 1.4 1.4
     维生素 Vitamin 0.5 0.5
     矿物质 Mineral 1 1
     防霉剂 Mould inhibitor 0.1 0.1
     合计 Total 100 100
    营养水平 Nutrient Level
     粗蛋白 Crude protein 32.00 32.00
     粗脂肪 Crude fat 6 6
     灰分 Ash 12 18
     粗纤维 Crude fiber 14 8
     赖氨酸 Lys 1.5 1.5
     水分 Moisture 18 10
    注:① 维生素和矿物质均为预混料,维生素主要含 VC、VE、VB、VD等,其他成分及含量保密。 Note: ① Vitamins and minerals are premixes, and vitamins mainly contain VC, VE, VB, VD, etc.. Other components and contents are confidential.
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    表  2  不同饲料对克氏原螯虾生长性能的影响

    Table  2.   Effect of different feeds on growth performance of crayfish

    指标
    Index
    发酵饲料组
    Fermented diet (T)
    常规饲料组
    General diet (CK)
    初始体质量 IBM/g 5.95±0.42a 6.15±0.51a
    终末体质量 FBM/g 28.29±2.86a 28.44±2.69a
    体质量增长率 WGR/% 375.46±9.21a 362.40±8.88a
    特定生长率 SGR/(%·d−1) 2.59±0.12a 2.55±0.19a
    注:同行数据不同小写字母表示差异显著 (P<0.05)。 Note: Values with different letters within the same row are significantly different (P<0.05).
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    表  3  发酵饲料组和常规饲料组的显著差异代谢物列表

    Table  3.   List of significant different metabolites of fermented diet group and general diet group

    模式
    Mode
    差异代谢物
    Differential metabolite
    变量投影
    重要度
    VIP
    差异倍数
    FC
    质荷比
    m/z
    显著性分析
    P value
    保留时间
    RT/s
    正离子 Positive ion 肌酸苷 Creatinine 3.41 0.32 114.06 0.0007 161.13
    正离子 Positive ion 肌酸 Creatine 15.31 0.24 132.08 0.006 334.67
    正离子 Positive ion 甲基组胺 Methyl-histamine 3.58 2.83 126.10 0.011 380.87
    正离子 Positive ion 苦马豆素 Swainsonine 1.17 0.20 156.10 0.012 352.39
    正离子 Positive ion 组氨酸 L-Histidine 7.81 0.39 156.08 0.015 441.29
    正离子 Positive ion 精氨酸-谷氨酸 Arg-Glu 2.08 2.16 304.16 0.016 474.58
    正离子 Positive ion 4-氨基吡啶 4-aminopyridine 2.78 2.94 95.06 0.024 377.41
    正离子 Positive ion 腺苷酸琥珀酸 Adenylosuccinic acid 2.00 3.21 464.08 0.024 483.46
    正离子 Positive ion 精氨酸 Arginine 24.77 0.74 175.12 0.027 507.05
    正离子 Positive ion 磷脂酰胆碱 Lpc 16:0 6.96 2.01 496.34 0.029 183.71
    正离子 Positive ion 戊二醛 Glutaraldehyde 1.82 0.58 83.06 0.029 350.75
    正离子 Positive ion 鞘氨醇磷酰胆碱
    N-oleoyl-d-erythro-sphingosylphosphorylcholine
    3.68 1.82 729.59 0.030 168.18
    正离子 Positive ion 1-乙基-1,3-二氢-2H-苯并咪唑-2-酮
    2h-benzimidazol-2-one,1-ethyl-1,3-dihydro-
    1.52 3.13 163.09 0.048 61.25
    正离子 Positive ion 组氨-丝氨酸 His-Ser 1.83 2.12 243.11 0.044 330.91
    正离子 Positive ion 肌氨酸 Sarcosine 1.89 2.49 134.01 0.044 338.91
    正离子 Positive ion 3'-岩藻糖基乳糖 3'-fucosyllactose 1.62 17.32 114.06 0.048 391.17
    正离子 Positive ion 辅酶 I Coenzyme I 2.22 0.61 664.11 0.049 423.70
    负离子 Negative ion 3,4-二氯酚 3,4-dichlorophenol 1.11 1.43 160.94 0.014 315.87
    负离子 Negative ion 奎尼酸 Quinate 1.39 14.33 191.05 0.019 330.78
    负离子 Negative ion 丁基磷酸 Butylphosphonic acid 1.36 2.38 275.09 0.023 448.38
    负离子 Negative ion 苹果酸 Malate 6.21 1.59 133.01 0.028 394.31
    负离子 Negative ion 谷氨酸 L-Glutamate 1.01 1.80 168.03 0.029 385.65
    负离子 Negative ion N-乙酰蛋氨酸 N-acetyl-l-methionine 1.45 2.49 190.05 0.029 187.41
    负离子 Negative ion 磷酸丝氨酸 Phosphoserine 1.71 2.15 369.02 0.042 436.39
    负离子 Negative ion 补骨脂定 Psoralidin 1.03 2.15 335.08 0.043 384.21
    负离子Negative ion 东革内酯 Eurycomalactone 3.80 5.22 347.17 0.047 26.15
    负离子 Negative ion 亚麻木酚素 Secoisolariciresinol 1.95 5.63 361.18 0.049 25.53
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-22
  • 修回日期:  2023-06-10
  • 录用日期:  2023-07-06
  • 网络出版日期:  2023-07-13
  • 刊出日期:  2023-10-05

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