Transgenerational enhancement of low-protein feed utilization in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) via parental injection with fragmented shark DNA.

چکیده اصلی

The protein fraction is the most expensive component in aquafeed. This study aimed to determine if injecting fragmented shark (Squalus acanthias) DNA into Nile tilapia (Oreochromis niloticus) broodstock could enhance the offspring's ability to utilize low-protein diets. Shark genomic DNA was used as a donor source to investigate if its high metabolic efficiency and growth traits could biologically complement and improve feed utilization in tilapia fed low-protein diets. A 2 × 3 factorial design was used, where offspring from genetically modified (GM) and wild-type (WT) broodstock were fed diets containing 22%, 26%, and 30% crude protein (CP) for 90 days. Results showed that GM tilapia had significantly superior growth performance (FBW, WG, SGR) and feed utilization (lower FCR; higher PER, PPV) compared to WT (P < 0.05). Critically, GM fish fed the 22% CP diet achieved growth comparable to WT fish fed the 30% CP diet. The GM fish also deposited significantly more body protein and fat, with lower moisture content. Molecular analysis revealed distinct alterations in the muscle protein profile (SDS-PAGE) and a significant metabolic rebalancing of the amino acid profile (higher methionine and valine, but lower lysine and arginine) in GM fish compared to WT fish. The genetic analysis via PCR and sequencing confirmed the successful transfer of the shark's COX1 gene in GM fish and consequently its absence in WT. In conclusion, the direct injection with shark genomic DNA is an effective technique to produce tilapia offspring with enhanced growth and metabolic efficiency, particularly on low-protein diets. This confirmed genetic modification, which alters the proteomic and metabolic profile, offers a viable approach to enhance tilapia aquaculture fed on a low-protein diet.

ترجمه فارسی چکیده

در خوراک ماهیان، کسر پروتئین گران‌ترین مولفه است. این مطالعه هدف دارد بررسی کند آیا تزریق دی‌ان‌ای شکم‌دراز شکسته (Squalus acanthias) به والدین ماهی تیلاپیا نیل (Oreochromis niloticus) می‌تواند توانایی فرزندان برای استفاده از رژیم‌های کم‌پروتئین را بهبود بخشد. دی‌ان‌ای ژنوم شکم‌دراز به عنوان منبع دونر استفاده شد تا بررسی شود که آیا کارایی متابولیسم بالا و ویژگی‌های رشد آن می‌تواند به‌طور زیستی با استفاده از خوراک کم‌پروتئین در تیلاپیا مکمل و بهبود یابد. طرح فاکتوریل ۲ × ۳ استفاده شد، جایی که فرزندان والدین اصلاح‌شده ژنتیکاً (GM) و نوع وحشی (WT) رژیم‌هایی حاوی ۲۲٪، ۲۶٪ و ۳۰٪ پروتئین خام (CP) را برای ۹۰ روز دریافت کردند. نتایج نشان داد که تیلاپیاهای GM عملکرد رشد (FBW، WG، SGR) و استفاده از خوراک (FCR پایین‌تر؛ PER و PPV بالاتر) را به‌طور معناداری بهتر از WT داشتند (P < 0.05). به‌طور حیاتی، تیلاپیاهای GM که رژیم ۲۲٪ CP را دریافت کردند، رشدی مشابه تیلاپیاهای WT که رژیم ۳۰٪ CP را دریافت کردند، به دست آوردند. تیلاپیاهای GM همچنین مقدار بیشتری پروتئین و چربی بدن را ذخیره کردند و رطوبت کمتری داشتند. تحلیل مولکولی تغییرات متمایزی در پروفایل پروتئین عضله (SDS-PAGE) و یک متابولیسم بازتعادل‌شده معنادار در پروفایل اسیدهای آمینه (مثلاً متونین و والین بالاتر، اما لیزین و آرژنین پایین‌تر) در تیلاپیاهای GM نسبت به WT نشان داد. تحلیل ژنتیکی از طریق PCR و توالی‌یابی انتقال موفقیت‌آمیز ژن COX1 شکم‌دراز در تیلاپیاهای GM و consequently its absence in WT را تأیید کرد. در نتیجه، تزریق مستقیم با دی‌ان‌ای ژنوم شکم‌دراز یک تکنیک مؤثر برای تولید فرزندان تیلاپیا با رشد و کارایی متابولیسم بهبود یافته، به‌ویژه در رژیم‌های کم‌پروتئین است. این اصلاح ژنتیکاً تأیید شده، که پروفایل پروتئومیک و متابولیسم را تغییر می‌دهد، رویکردی قابل‌قبول برای بهبود پرورش تیلاپیا در رژیم‌های کم‌پروتئین ارائه می‌دهد.

متن کامل اصلی