งานวิจัยนี้ถือเป็นการศึกษาแรกที่แสดงให้เห็นว่าสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์ของเพศเมียสามารถควบคุมการแสดงออกและความอุดมสมบูรณ์ของนิวโรเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องกับการรับกลิ่น ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าสำหรับการจัดการการผสมพันธุ์ของกุ้งก้ามกรามในการผลิตเชิงพาณิชย์เพื่อการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

ที่มาและความสำคัญ

จากการศึกษาเบื้องต้นของเรา พบว่าสารดึงดูดหรืออาจเป็นฟีโรโมนที่หลั่งออกมาจากกุ้งก้ามกรามเพศเมียที่อยู่ในระยะลอกคราบและพร้อมผสมพันธุ์ (Macrobrachium rosenbergii) สามารถกระตุ้นการแสดงออกของฮอร์โมนอินซูลินคล้ายแอนโดรจีนิกจากต่อมสร้างฮอร์โมนเพศผู้ในระบบการเพาะเลี้ยงร่วมกันได้

สารดึงดูดนี้จะถูกรับรู้โดยตัวรับกลิ่นที่มีขนรับความรู้สึก (setae) ซึ่งอยู่บนหนวดคู่หน้าด้านข้างที่สั้น (short lateral antennules หรือ slAn) ของกุ้งก้ามกรามเพศผู้ สัญญาณประสาทที่เกิดขึ้นนี้จะถูกส่งต่อไปยังศูนย์กลางระบบประสาท (central nervous system หรือ CNS) โดยมี นิวโรเปปไทด์ อย่างน้อย 4 ชนิดเป็นสื่อกลาง ได้แก่ neuropeptide F (NPF), short NPF (sNPF), tachykinin (TK), และ allatostatin-A (ATS-A) ซึ่งพบการแสดงออกของยีนที่สร้างนิวโรเปปไทด์เหล่านี้ในการศึกษาปัจจุบัน เพื่อทำความเข้าใจถึงบทบาทหน้าที่ของนิวโรเปปไทด์ในกลุ่มนี้ การศึกษาลักษณะการแสดงออกของยีนที่สัมพันธ์กับรูปแบบการเลี้ยงที่กล่าวข้างต้น

Abstract

Our previous studies revealed a mating attractant or possibly a pheromone released from molting reproductive mature female prawns, Macrobrachium rosenbergii, stimulates the expression of insulin-like androgenic gland hormones in a co-culture system. The released attractant is perceived by olfactory receptors with setae located on the short lateral antennules (slAn), which connect to the olfactory neuropil in the central nervous system (CNS) of male prawns. This neural signaling propagating through the CNS is mediated by at least four neuropeptides, namely neuropeptide F (NPF), short NPF (sNPF), tachykinin (TK), and allatostatin-A (ATS-A) whose transcripts have been detected in the present study. These deduced sequences, along with their conserved domains, serve as signatures of the identified neuropeptides, which were then compared with those found in other crustaceans and insects, whose nucleotide sequences were obtained from the nucleotide database. RT-PCR identified the expressions of the transcripts encoding these neuropeptides in the CNS. In situ hybridization specifically localized these transcripts in olfactory-associated neurons of cluster 9/11 of the deutocerebrum. Quantitative real-time PCR was used to quantify the expressions of the transcripts in response to the female attractants under different co-culture conditions: males with molting females (G1), males with intermolt females (G2), and slAn ablated males with molting females (G3). The transcripts were significantly increased on days 4–8 in the brain (Br) of males in G1 but not in G2 and G3. This suggests that expressions of the transcripts encoding the neuropeptides are associated with the perception of female mating pheromones through the slAn. This study is the first to show that female mating chemicals regulate the expressions and abundance of the olfactory neuropeptides, thus providing valuable insights for manipulation of mating of this species in aquaculture production.

KEYWORDS: Molting pheromone, Neuropeptide, Nervous system, Short neuropeptide F, Tachykinin, Olfactory pathway

Citation: Kruangkum, T., Jaiboon, K., Vanichviriyakit, R., Sobhon, P., Chotwiwatthanakun, C. (2025). Upregulation of olfactory-related neuropeptide transcripts in male Macrobrachium rosenbergii in correlation to pheromone perception from molting females. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 302; 111812. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2025.111812

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

14. LIFE BELOW WATER

SDG Goal ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ

4. QUALITY EDUCATION

ผู้ให้ข้อมูล: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ธนพงศ์ เครื่องคำ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ธนพงศ์ เครื่องคำ รองศาสตราจารย์ ดร.รพีพรรณ วานิชวิริยกิจ
แหล่งทุนวิจัย: The Office of the Permanent Secretary, Ministry of Higher Education, Science, Research, and Innovation (OPS MHESI), Thailand Science Research and Innovation (TSRI) (Grant No. RGNS 63–152)
ภาพถ่าย: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ธนพงศ์ เครื่องคำ
Webmaster: ว่าที่ ร.อ. นเรศ จันทรังสิกุล

การศึกษาผลของ short neuropeptide F ต่อการพัฒนาของรังไข่ การตกไข่ และกลไกการควบคุม ในกุ้งก้ามกรามเพศเมีย Macrobrachium rosenbergii

Highlight:

คณะผู้วิจัยได้พบองค์ความรู้พื้นฐานใหม่ที่สำคัญคือ short neuropeptide F (Mro-sNPF) มีผลต่อการพัฒนาของรังไข่และการตกไข่ในกุ้งก้ามกรามเพศเมีย Macrobrachium rosenbergii โดยพบว่า เปปไทด์ Mro-sNPF ทำให้ระยะเวลาการพัฒนาของรังไข่สั้นลง เพิ่มดัชนีโกนาโดโซมาติก (GSI) เพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไข่ (OD) และการเพิ่มจำนวนการแบ่งเซลล์ เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม (P<0.05) นอกจากนี้พบว่า เปปไทด์ Mro-sNPF เพิ่มระดับความเข้มข้นของ hemolymph vitellogenin และการเพิ่มระดับของ MrEcR เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P<0.05) เปปไทด์ Mro-sNPF ยังคงเหนี่ยวนำให้เกิดการตกไข่ได้เร็วขึ้นโดยลดระยะเวลาลงครึ่งหนึ่ง เมื่อเทียบกับระยะเวลาการตกไข่ของกลุ่มควบคุม (P<0.05) เปปไทด์ Mro-sNPF มีศักยภาพในการกระตุ้นการผลิตเซลล์สืบพันธุ์ การพัฒนาของไข่ และการตกไข่ในกุ้งก้ามกราม ตลอดจนน่าจะสามารถนำไปการประยุกต์ใช้ในระบบเพาะเลี้ยงต่อไป

ที่มาและความสำคัญ

In decapod crustaceans, eyestalk ablation has been practiced by aquaculturists to enhance commercial production through the induction of ovarian maturation; however, this technique eventually leads to undesirable effects of decline in egg quality and quantity, precocious development of gonads, and early death of spawners. In recent years, hormonal manipulation has proven a more sustainable alternative to successfully promote ovarian development, and this approach has the potential to replace eyestalk ablation. Understanding of hormones controlling the development of gonads, which produce quality gametes for larval production, is essential to the success of crustacean aquaculture. Thus, in this study, we are the first to report the potent effect and regulatory mechanisms of short neuropeptide F (Mro-sNPFs) on the induction of ovarian maturation and spawning, and associated regulatory mechanisms in M. rosenbergii females. Therefore, Mro-sNPF treatment could be applied to solve prawn aquaculture problems by increasing gamete production of this crustacean species for aquaculture.

Abstract

  In the present study, we investigated the effects of two short neuropeptide F (Mro-sNPF) mature sequences, namely APALRLRFamide and DRTPALRLRFamide, on ovarian maturation and spawning in Macrobrachium rosenbergii females. At doses of 10⁻⁵ and 10⁻⁶ mol/prawn, both Mro-sNPF peptides significantly shortened the ovarian developmental period (P < 0.05), but enhanced the gonadosomatic index (GSI), oocyte diameter (OD), and cell proliferation, compared with control values (P < 0.05). However, at the lowest dose (10⁻⁷ mol/prawn), neither peptide significantly affected ovarian maturation, GSI, nor OD compared with the control values. Females treated with the two peptides at the dose of 10⁻⁵ or 10⁻⁶ mol/prawn attained mature oocyte stages faster than did control females. Treatment with both peptides significantly elevated hemolymph vitellogenin concentrations and upregulated MrEcR transcripts, compared with the control treatment (P < 0.05). Finally, both Mro-sNPFs induced spawning by shortening its duration by half (∼1.5 days) compared with the control duration (∼3.1 days) (P < 0.05). The number of eggs per spawn was approximately 15.4 × 10⁴ eggs in the experimental group and in the control group (∼15.35 × 10⁴ eggs), albeit without significance. Therefore, among the treatment groups, using APALRLRFamide at 10⁻⁵ mol/prawn showed promising effects on the induction of ovarian maturation and spawning. Taken together, Mro-sNPF peptides can promote ovarian development and spawning, indicating their potential application to stimulate gamete and larval production in this important crustacean aquaculture species.

Keywords: Short neuropeptide F, Ecdysteroids, Ovarian development, Spawning, Freshwater prawn

Citation: Yotsawan Tinikul, Ruchanok Tinikul, Attakorn Engsusophon, Prasert Sobhon, The effects of short neuropeptide F on ovarian maturation and spawning in female giant freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii, and associated regulatory mechanisms, Aquaculture, Volume 569, 2023, 739361, ISSN 0044-8486, https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739361.

RELATED SDGs:

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ยสวันต์ ตินิกุล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ยสวันต์ ตินิกุล
แหล่งทุนวิจัย: Thailand Science Research and Innovation, Mahidol University (TRF Mid-Career Research Grant), Mahidol University (Fundamental Fund: Basic Research Fund, fiscal year 2022), The NSRF via the Program Management Unit for Human Resources & Institutional Development, Research and Innovation, and Faculty of Science, Mahidol University.