アトランティックサーモンの産卵シーズンの影響
研究で、サケの産卵タイミングが成長と栄養に与える影響が明らかになった。
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目次
アトランティックサーモンは、淡水で始まり、海に行ってから淡水に戻って産卵する独自のライフサイクルを持ってるんだ。養殖では、サーモンの産卵のタイミングを変えることで、年間を通して収穫できるようにしてる。この調整は、水温や光といった環境要因をコントロールすることで行われるんだ。さらに、伝統的な海のケージの代わりに、自然条件を模した陸上システムを使う農場もあって、これにより成長プロセスが良くなるんだ。でも、産卵シーズンを変えることで、親魚やその子供たちの健康や成長に悪影響を与えることがあるよ。
栄養プログラミング
栄養プログラミングは、重要な成長段階の間に魚の食事を調整して、長期的な成長を改善することを指すよ。親魚に特定の栄養素を与えてから繁殖させることで、世代を超えて効果が出ることもある。サーモンの繁殖時期を変えることで、養殖業者は間接的に栄養を操ってると言えるね。目標は常に、健康な若魚を生み出すことなんだ。
栄養状態への影響
サーモンや他の魚は、健康や成長に必要なさまざまな栄養素を求めてる。研究者たちは、産卵シーズンを変えると、成長に必要な重要な栄養素や代謝物バランスに影響を与えることがわかったんだ。例えば、特定のビタミンやアミノ酸は、エネルギー生産や全体的な発育に不可欠だよ。これらの栄養素が不足したり不均衡になると、成長プロセスが妨げられるんだ。
最近の研究では、サーモンの繁殖時期を調整すると、彼らの栄養状態が悪化して、若魚の成長が抑制される可能性があることが示されたよ。これは親魚の健康と若魚の将来の成功との間に関係があるってことだね。
遺伝子とエピジェネティクスの影響
栄養に加えて、遺伝子も魚が成長し繁栄する方法に影響を与えているんだ。研究によれば、サーモンに与えた栄養素が遺伝子に影響を与え、さまざまな生物学的機能に影響を及ぼすことがわかってる。例えば、特定のビタミンのレベルの変化は、体が脂肪やタンパク質を処理する方法に影響を与えることがあるんだ。さらに、DNAメチル化は、環境条件に基づいて遺伝子を調整するプロセスだよ。これによって、親魚の経験が将来の世代に大きな影響を与える可能性があるんだ。
研究の概要
この研究では、4つの異なる産卵シーズンがサーモンの遺伝的およびエピジェネティックな特性にどう影響するかを調べてる。これらのシーズンには、自然なタイミングでの11月の産卵、6月の早期産卵、通常の11月のタイミングの2ヶ月早いものと遅いものが含まれてる。若サーモンの肝臓に注目して、産卵のタイミングが成長や健康にどう影響するかを査定しようとしてるんだ。
材料と方法
倫理的考慮
この研究では動物のケアに関する倫理ガイドラインに従ったよ。使用した魚はノルウェーの繁殖施設から調達され、すべての手続きは動物福祉に関する地元の法律に準拠してた。
実験デザイン
研究対象となった魚は、4つの異なる産卵シーズンから来たんだ。オフシーズンの魚は塩水の陸上システムで飼われて、他の魚は海のネットで育てられた。すべての魚は、産卵のために淡水に移動されるまで特定の食事を与えられた。成熟にかかる時間は、約109日から166日まで異なったよ。
サンプリング手順
各産卵グループから一定数の雌魚が犠牲にされて、体重が測定された。肝臓サンプルが収集されて凍結され、受精卵も後の研究のために保存された。
成長と栄養分析
親魚と以前の研究からの幼魚の体重データが集められた。全体的な健康や成長を評価するために重要な栄養素に関する追加情報も集められたよ。
成長と栄養状態に関する発見
体重
親魚の体重は異なる産卵時期で大きく変わらなかったけど、若魚の体重は異なってた。オフシーズンや早期の若魚は、通常または遅い産卵時に生産されたものよりも軽かった。この傾向は、オフシーズンや早期の卵が小さいことからも強調されてるよ。
卵の栄養状態
異なる産卵時期も卵の栄養成分に影響を与えたんだ。これらの変化は、成長に必要な重要な栄養素のレベルに主に見られたよ。この研究は、これらの栄養の変動が若サーモンの将来の成長潜在能力に影響を与える可能性があることを示唆してる。
遺伝子発現分析
研究者たちは、産卵時期が若魚にどう影響するかを特定するために遺伝子発現の分析を行ったんだ。異なる産卵時期がさまざまな影響を与えたけど、早期と遅いシーズンは通常の産卵シーズンと比較したときに似たパターンを示したよ。
差次的遺伝子発現
季節ごとの遺伝子発現を比較したところ、代謝や細胞機能に関与する多くの遺伝子が影響を受けていることがわかった。早期と遅いシーズンは、成長と発展に共通の影響を与える遺伝子が多く重なっていたよ。
経路分析
代謝経路
この研究では、差次的に発現した遺伝子を含む経路を分析するために特定のデータベースが使われた。この分析は、産卵シーズンの変化が代謝や細胞プロセスに結びつくさまざまな生物学的機能に影響を与えることを明らかにしたんだ。
重要な発見
オフシーズンの産卵では炭素代謝が明らかにダウンレギュレーションされていたけど、早期と遅い産卵シーズンは細胞プロセスに大きな影響を与えた。このことから、産卵シーズンを変更すると魚の発育に広く影響を与える可能性があることが示唆されてるよ。
メチル化分析
この研究では、異なる産卵時期でのDNAメチル化パターンがどう変わるかも調べたんだ。この分析は、遺伝子発現がどう変わるか、そして次世代に何が受け継がれるのかを理解するために重要なんだ。
一般的な傾向
全体的に見て、研究者たちは魚が成熟するにつれてメチル化率が増加することを観察したよ。これは一般的に成長と相関してるんだ。ただし、産卵シーズンを比較すると特定の変化が見られた。
差次的メチル化パターン
異なる産卵時期を比較したとき、メチル化のパターンは異なってた。一部の領域はすべてのシーズンで一貫して調整されていて、環境変化への共通の反応を示していることを意味してたよ。
結論
この研究は、アトランティックサーモンの遺伝子発現やDNAメチル化に与える産卵シーズンの変化の重要な影響を強調してるんだ。結果は、早期と遅い産卵シーズンが成長や栄養状態に影響を与える可能性があることを示唆していて、将来の世代に持続的な影響を与えるかもしれないよ。
産卵条件がサーモンにどう影響するかを理解することで、養殖業者は最適な成長のために繁殖管理を改善できるんだ。この研究は、環境要因、遺伝子、栄養の関係について貴重な洞察を提供していて、養殖の改善に向けた道を開いているよ。
養殖業への影響
この研究は、魚の健康と成長に影響を与えるさまざまな要因を考慮する重要性を強調してる。産卵シーズンを操ることで、養殖業者は魚の成長と生産を最適化できて、より良い収量と健康な魚を得られるようになるんだ。
気候変動が水域に影響を与えている今、これらのダイナミクスを理解することは、持続可能な魚養殖慣行を維持するために重要なんだ。将来の研究は、環境変化が成長の潜在能力にどう影響するかを探求し続けて、養殖業者が変わりゆく条件に適応するためのツールを提供すべきだと思うよ。
タイトル: Altered spawning seasons of Atlantic salmon broodstock transcriptionally and epigenetically influence cell cycle and lipid-mediated regulations in their offspring
概要: Manipulating spawning seasons of Atlantic salmon (Salmo salar) is a common practice to facilitate year-round harvesting in salmon aquaculture. This process involves adjusting water temperature and light regime to control female broodstock maturation. However, recent studies have indicated that altered spawning seasons can significantly affect the nutritional status and growth performance of the offspring. Therefore, gaining a deeper understanding of the biological regulations influenced by these alterations is crucial to enhance the growth performance of fish over multiple generations. In this study, we investigated omics data from four different spawning seasons achieved through recirculating aquaculture systems (RAS) and sea-pen-based approaches. In addition to the normal spawning season in November (sea-pen), three altered seasons were designated: off-season (five-month advance, RAS), early season (two-month advance, sea-pen), and late season (two-month delay, sea-pen). We conducted comprehensive gene expression and DNA methylation analysis on liver samples collected from the start-feeding larvae of the next generation. Our results revealed distinct gene expression and DNA methylation patterns associated with the altered spawning seasons. Specifically, offspring from RAS-based off-season exhibited altered lipid-mediated regulation, while those from sea-pen-based early and late seasons showed changes in cellular processes, particularly in cell cycle regulation when compared to the normal season. The consequences of our findings are significant for growth and health, potentially providing information for developing valuable tools for assessing growth potential and optimizing production strategies in aquaculture. Author SummaryThis study examines the impact of manipulating Atlantic salmon spawning seasons in aquaculture on genetic and epigenetic regulations in their offspring. Manipulating water temperature and light cycles during broodstock rearing allows for year-round harvesting. In aquaculture, altering spawning seasons is a common practice; however, recent research suggests that these changes affect the nutritional status and growth of offspring. To understand these effects at the molecular level, we analysed transcriptomic and epigenetic data from salmon offspring born to broodstock with four different spawning seasons. Our results reveal distinct transcriptomic and epigenetic patterns associated with altered seasons, influencing lipid metabolism and cell cycle regulation. These findings hold significant implications for improving aquaculture practices, potentially enhancing growth performance and nutritional quality of farmed salmon across generations as temperature and light are crucial abiotic factors influencing the next generation. Furthermore, our study potentially contributes to understanding the impact of climate change on the spawning behaviour of aquatic vertebrates, particularly in relation to increasing global ocean temperatures and the resulting changes in photoperiod as species migrate northward in the Northern Hemisphere, experiencing longer daylight in summer and shorter daylight in winter.
著者: Kaja H. Skjaerven, T. Saito, M. Espe, M. Mommens, C. Bock, J. M. O. Fernandes
最終更新: 2024-08-07 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.03.578741
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.03.578741.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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