广东海洋大学水产学院在水产养殖领域国际顶级学术期刊Reviews in Aquaculture（中科院1区Top，Q1，5 year IF=9.64）上发表了题为“Metabolism, Function, Molecular Mechanism, and Application of Carotenoids in Coloration of Aquatic Animals”的综述论文。
类胡萝卜素广泛存在于光合细菌、真菌、藻类、植物及动物中。水生动物的皮肤、肌肉等组织中类胡萝卜素的沉积主导其红、黄色体色的形成。尤其红色体色是观赏鱼类重要的经济性状之一，其鲜艳的色泽不仅有助于提升产品的市场价值，也是衡量动物健康状况与营养价值的重要指标。随着消费者对高质、高值水产品的需求日益增长，改善与稳定保持水生动物体色成为关键策略。
论文综述了不同水生物种中类胡萝卜素的种类及其代谢途径，提出了水生动物类胡萝卜素代谢的新分类：鲤科型（Cyprinidae type），鲑/金枪鱼-肌肉型（Salmonidae/Thunnini muscle type），鲷/笛鲷-皮肤型（Sparidae/Lutjanidae skin type），对虾型（Penaeidae type）。综述发现鱼类和鸟类在酮基类胡萝卜素的生物合成中表现出相似的机制，同时聚焦类胡萝卜素的代谢过程及已报道关键基因（如清道夫受体、载脂蛋白、酮化酶、β-胡萝卜素加氧酶等基因）在水生动物体色形成中的作用和在水产养殖中的应用。
文章还对当前饲料中类胡萝卜素添加存在的问题，强调了分子生物技术在类胡萝卜素着色及观赏鱼育种中的重要意义。
类胡萝卜素在水生动物着色中的代谢、功能、分子机制及应用
摘要
在脊椎动物中，水生动物的体色多种多样。黄色和红色的体色是水生动物的一项重要经济性状，在观赏价值和食用价值方面都发挥着关键作用。鱼类拥有脊椎动物中最多类型的色素细胞，而类胡萝卜素主要影响红色素细胞和黄色素细胞的色素沉着。长期以来，类胡萝卜素的代谢以及对色素细胞发育的调控一直是鱼类选育计划的重点研究内容。在甲壳类动物中，类胡萝卜素已被证实参与了体色的增强。然而，不同水生动物对类胡萝卜素的需求各不相同。其在体内的代谢途径以及生化过程尚未得到很好的总结。
因此，在这篇综述中，我们介绍了不同水生生物中各类类胡萝卜素及其代谢途径，并阐述了鱼类和鸟类中酮式类胡萝卜素生物合成的相似机制。我们重点关注了类胡萝卜素的代谢过程，以及脊椎动物体色形成过程中涉及的几个重要基因，如清道夫受体、载脂蛋白、酮醇酶和 β- 胡萝卜素加氧酶，及其在水产养殖中的应用。此外，我们还总结了目前在饲料中添加类胡萝卜素所存在的问题，并强调了水生育种和分子生物技术在类胡萝卜素着色以及观赏鱼培育方面的重要性。
最后，我们对鱼类类胡萝卜素色素沉着的研究以及水产业的发展提出了展望。这篇综述将增进我们对鱼类类胡萝卜素代谢的理解，同时为深入了解鱼类肌肉和皮肤色素沉着的分子机制提供新的视角。它将有利于饲料添加剂的生产以及观赏水生动物的选育工作。
ABSTRACT
Among vertebrates, aquatic animals have a wide variety of body color. Yellow and red coloration, an important economic trait of aquatic animals, plays pivotal roles in ornamental value and consumption. Fish possess the most chromatophore types in vertebrates, and carotenoids primarily contribute to erythrophore and xanthophore pigmentation. Carotenoid metabolism and regulation of chromatophore development have long been a focus of selective breeding programs in fish. In crustaceans, carotenoids have been proven to be involved in enhancing coloration. However, the carotenoid requirements vary among different aquatic animals. The metabolic pathways in vivo and biochemical processes have not been well summarized. Thus, in this review, we introduced various types of carotenoids and their metabolic pathways in different aquatic species and described a similar mechanism of ketocarotenoid biosynthesis in fish and birds. We have focused on carotenoid metabolism processes and several significant genes involved in the coloration of vertebrates, such as scavenger receptors, apolipoproteins, ketolases, and β-carotene oxygenase, and their applications in aquaculture. In addition, we also summarized the current problems of carotenoid addition in diets and emphasized the importance of aquatic breeding and molecular biotechnology in carotenoid coloration and ornamental fish breeding. Finally, we provided our perspectives on fish carotenoid pigmentation research and the aquatic industry. This review will enhance our understanding of fish carotenoid metabolism as well as provide deeper insights into the molecular mechanism of fish muscle and skin pigmentation. It will benefit the production of feed additives and selective breeding for ornamental aquatic animals.
