上海海洋大學(xué)科研突破：揭秘河蟹打斗調(diào)控機(jī)制，為高密度養(yǎng)殖難題提供新解

近日，上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院楊筱珍教授團(tuán)隊在中華絨螯蟹（河蟹）行為調(diào)控研究領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。其研究成果發(fā)表于國際權(quán)威期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（IF 5.7，中科院大類 1 區(qū)，JCR Q1），首次系統(tǒng)闡明了 “L - 色氨酸（L-TRP）- 色氨酸羥化酶（TPH）-5 - 羥色胺（5-HT）” 通路對河蟹打斗行為的調(diào)控機(jī)制，為破解高密度養(yǎng)殖中河蟹因打斗導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失難題提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)和潛在調(diào)控靶點(diǎn)，尤其為高密度工廠化養(yǎng)殖模式下河蟹的健康養(yǎng)殖提供了創(chuàng)新思路。

一、高密度養(yǎng)殖之困：傳統(tǒng)模式與工廠化養(yǎng)殖的雙重挑戰(zhàn)
（一）傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖痛點(diǎn)凸顯

在河蟹高密度池塘養(yǎng)殖模式中，個體間頻繁打斗導(dǎo)致的 肢體損傷、死亡率上升及品質(zhì)下降 問題尤為突出，據(jù)估算每年造成的經(jīng)濟(jì)損失超億元。當(dāng)前生產(chǎn)中主要通過降低養(yǎng)殖密度、增加投喂頻率等方式調(diào)控打斗行為，但存在 成本高、效果有限 等弊端。因此，從分子層面解析打斗行為的內(nèi)在調(diào)控機(jī)制，成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)亟需突破的核心科學(xué)問題。

（二）工廠化養(yǎng)殖的新需求

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖向集約化、智能化方向發(fā)展，高密度工廠化養(yǎng)殖模式因具有 空間利用率高、生產(chǎn)周期可控、環(huán)保性能優(yōu) 等優(yōu)勢，逐漸成為河蟹養(yǎng)殖的重要趨勢。然而，該模式下河蟹的活動空間更狹小、個體密度更高，打斗行為引發(fā)的 應(yīng)激反應(yīng)、疾病傳播風(fēng)險及生長差異 等問題更為顯著，傳統(tǒng)調(diào)控手段已難以滿足工業(yè)化生產(chǎn)對高效、精準(zhǔn)管理的需求。如何在工廠化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)河蟹‘高密度共存’，成為產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵瓶頸。

二、十年磨一劍：從飼料添加劑到分子機(jī)制的深度探究

楊筱珍團(tuán)隊長期聚焦甲殼類行為調(diào)控研究。前期研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加 L-TRP 可顯著抑制河蟹打斗行為，但作用途徑尚不明確。基于此，團(tuán)隊以 L-TRP 合成 5-HT 的關(guān)鍵限速酶 TPH 為切入點(diǎn)，綜合運(yùn)用分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及行為學(xué)技術(shù)，展開系統(tǒng)性研究：

• 基因與蛋白特性解析

  通過基因克隆技術(shù)獲得河蟹 TPH 基因全長序列，發(fā)現(xiàn)其與其他甲殼類物種的 TPH 基因序列 高度保守 ，且主要在腦和胸神經(jīng)節(jié)表達(dá)，提示其功能與神經(jīng)調(diào)控密切相關(guān)。亞細(xì)胞定位實(shí)驗證實(shí)，TPH 蛋白主要分布于 細(xì)胞質(zhì) ，為后續(xù)靶向藥物設(shè)計提供了空間定位依據(jù)。

  
  

  細(xì)胞免疫熒光檢測 TPH 蛋白表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)中

• 功能驗證雙路徑

  利用 RNA 干擾技術(shù)降低 TPH 表達(dá)后，河蟹個體間接觸次數(shù)顯著增加，攻擊傾向明顯增強(qiáng)；而通過原核表達(dá)系統(tǒng)制備的 TPH 重組蛋白（rpTPH）注射實(shí)驗則顯示，過表達(dá) TPH 可使河蟹打斗次數(shù)及持續(xù)時間 顯著減少 。這一 “敲低促斗”“過表達(dá)抑斗” 的雙向驗證，明確了 TPH 在抑制打斗行為中的核心作用。

  
  

  RNA干擾TPH（左圖）及過表達(dá)TPH（右圖）后河蟹的打斗行為

• 5-HT 信號通路驗證

  結(jié)合飼料添加 L-TRP 后血淋巴中 5-HT 水平升高的現(xiàn)象，團(tuán)隊利用 5-HT 再攝取抑制劑氟西汀進(jìn)行驗證。實(shí)驗表明，延長 5-HT 的神經(jīng)信號傳導(dǎo)時間可 顯著減少 河蟹的接觸次數(shù)、打斗次數(shù)及持續(xù)時間，進(jìn)一步證實(shí)了 “L-TRP-TPH-5-HT” 通路的調(diào)控功能。

  
  

  氟西汀注射后河蟹的打斗行為

三、成果轉(zhuǎn)化價值：適配工廠化養(yǎng)殖的精準(zhǔn)調(diào)控方案

該研究不僅首次在河蟹中揭示了打斗行為的分子調(diào)控機(jī)制，其研究方法和核心結(jié)論還可推廣至擬穴青蟹、小龍蝦等其他經(jīng)濟(jì)甲殼類物種，為全球水產(chǎn)養(yǎng)殖中的動物行為調(diào)控提供了通用型解決方案，尤其為高密度工廠化養(yǎng)殖模式提供了三大創(chuàng)新應(yīng)用方向：

（一）飼料添加劑精準(zhǔn)干預(yù)

在工廠化養(yǎng)殖環(huán)境中，可通過在配合飼料中精準(zhǔn)添加 L-TRP（L - 色氨酸），激活 “L-TRP-TPH-5-HT” 通路，提升河蟹血淋巴中 5-HT 水平，從神經(jīng)分子層面抑制個體間的攻擊行為。
該方案無需改變工廠化養(yǎng)殖的硬件設(shè)施，通過飼料配方優(yōu)化即可實(shí)現(xiàn)打斗行為調(diào)控，具有操作便捷、成本可控的優(yōu)勢，特別適合工業(yè)化生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用。

（二）靶向藥物與智能化管理協(xié)同

基于 TPH 蛋白分布于細(xì)胞質(zhì)的特性，未來可開發(fā) TPH 特異性激活劑或緩釋型制劑，通過自動化投喂系統(tǒng)精準(zhǔn)給藥。同時，研究團(tuán)隊計劃結(jié)合 AI 技術(shù)開發(fā) 河蟹行為智能識別軟件，通過攝像頭實(shí)時捕捉養(yǎng)殖池內(nèi)個體互動畫面，自動分析接觸頻率、打斗持續(xù)時間等參數(shù)，動態(tài)調(diào)整藥物投喂劑量或養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)（如光照、水流），實(shí)現(xiàn) “監(jiān)測 - 分析 - 干預(yù)” 的智能化閉環(huán)管理，大幅提升工廠化養(yǎng)殖的效率與精準(zhǔn)度。

（三）養(yǎng)殖密度與福利雙提升

傳統(tǒng)工廠化養(yǎng)殖為降低打斗風(fēng)險，往往被迫犧牲密度以保證存活率。而該研究成果揭示的分子調(diào)控機(jī)制，可使河蟹在更高密度下保持行為平和，從而 將單位水體產(chǎn)量提升 30%-50%，同時減少因打斗導(dǎo)致的肢體殘缺率（目前工廠化養(yǎng)殖中該比例約為 15%-20%），顯著提高商品蟹的規(guī)格均勻度和品質(zhì)等級，直接提升養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。

四、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同：學(xué)科優(yōu)勢賦能工廠化養(yǎng)殖新范式

本研究的順利開展得益于上海海洋大學(xué)在水產(chǎn)養(yǎng)殖、動物營養(yǎng)、分子生物學(xué)等多學(xué)科的深度交叉融合，以及先進(jìn)科研平臺和豐富實(shí)驗資源的支撐。團(tuán)隊負(fù)責(zé)人楊筱珍教授表示，未來將重點(diǎn)推動兩大方向的研究：

• 機(jī)制深度挖掘

  通過分子互作分析、基因編輯等技術(shù)，進(jìn)一步篩選 TPH 基因及 5-HT 信號通路中調(diào)控打斗行為的關(guān)鍵應(yīng)答物質(zhì)，為開發(fā)高效低毒的新型調(diào)控劑提供理論基礎(chǔ)。

• 工廠化場景適配

  與水產(chǎn)裝備企業(yè)合作，將行為智能識別軟件與工廠化養(yǎng)殖的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、自動投喂系統(tǒng)等設(shè)備集成，打造 “智慧養(yǎng)殖管理平臺”，推動河蟹工廠化養(yǎng)殖向 “數(shù)字化、精準(zhǔn)化、福利化” 轉(zhuǎn)型升級。

這一突破性成果不僅為河蟹高密度養(yǎng)殖（尤其是工廠化模式）的可持續(xù)發(fā)展開辟了新路徑，更彰顯了我國在水產(chǎn)動物行為學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)先實(shí)力。隨著研究成果的產(chǎn)業(yè)化落地，有望徹底改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖依賴經(jīng)驗調(diào)控的模式，為全球水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的集約化、智能化發(fā)展貢獻(xiàn) “中國方案” 。