转录组与代谢组的综合分析揭示了在低盐条件下，Litopenaeus vannamei鱼鳃对氨胁迫的分子响应 赵玉彤、 丁阳阳、 周法林、 胡晓娟、 杨启斌、 曹玉成

《Biology》：Integrated Analysis of Transcriptome and Metabolome Reveals Molecular Responses to Ammonia Stress in the Gills of Litopenaeus vannamei Under Low-Salinity Conditions Yutong Zhao, Yangyang Ding, Falin Zhou, Xiaojuan Hu, Qibin Yang and Yucheng Cao

氨氮胁迫下低盐虾鳃分子响应及代谢调控机制研究。通过转录组与代谢组联分析方法，揭示了 Litopenaeus vannamei 在低盐条件下遭受高氨胁迫时，通过脂肪酸降解代谢、自噬、免疫调节等五条核心通路实现抗逆的分子机制，鉴定了牛磺酸、假尿嘧啶等关键代谢物，为海湾对虾养殖提供理论支撑。

　　

简单总结

L. vannamei的养殖在全球范围内广泛开展，但池塘水中高浓度的氨常常会导致虾类出现严重压力，甚至大规模死亡，尤其是在沿海和河口地区常见的低盐度环境中。为了更好地了解虾类在低盐度条件下对氨压力的反应，本研究分析了虾鳃中基因和小分子的变化，因为鳃是呼吸和环境适应的关键器官。研究发现，氨压力显著扰乱了虾鳃中的能量供应、离子平衡和免疫相关过程。研究结果揭示了虾类在低盐度条件下抵抗氨危害的主要生物学机制。这些发现有助于养殖者开发更有效的方法来减少压力伤害，提高虾的存活率，并支持更健康、更稳定的虾养殖生产。

摘要

高浓度的氨氮压力会显著降低Litopenaeus vannamei在低盐度条件下的存活率。然而，现有的研究主要集中在单一压力源或正常海水盐度下的氨氮反应上。在低盐度环境下，虾类受到高氨氮压力时的分子调控机制、代谢重塑模式以及关键途径之间的相互作用仍不清楚。在这项研究中，我们采用了整合转录组学和代谢组学分析方法，揭示了L. vannamei鳃在低盐度氨压力下的分子反应和代谢生物标志物。首先，将L. vannamei从30‰盐度适应到5‰盐度，然后饲养一周以适应实验环境。随后，将虾暴露于42.32 mg/L的氨氮环境中，持续96小时。整合转录组学和代谢组学分析阐明了L. vannamei在低盐度氨氮暴露下的应激反应模式。具体而言，在暴露后12小时、48小时和96小时分别检测到352个、802个和140个差异表达基因（DEGs）。GO和KEGG富集分析显示，这些差异表达基因主要富集在六个主要途径中：自噬、免疫相关途径、ABC转运蛋白、脂肪酸降解与代谢途径、代谢途径以及PPAR信号通路。代谢组学分析发现了大量在正负离子模式下差异积累的代谢物（DAMs），其中显著改变的代谢物主要包括有机酸及其衍生物、磷脂和其他相关代谢物。关键代谢物包括牛磺酸、鸟苷、1-棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱、假尿苷和甜菜碱。综合多组学分析表明，L. vannamei通过调节五个核心途径来应对低盐度/高氨氮双重压力：脂肪酸降解与代谢（如酰基辅酶A脱氢酶短链（Acads）、乙酰辅酶A乙酰转移酶2（ACAT2））、自噬（如自噬相关蛋白101类似物（atg101）、免疫调节途径（如V型质子ATP酶亚基H类似物（VhaSFD）、肌动蛋白-5C类似物（Act5C）、代谢途径（如钼氧还蛋白合成酶催化亚基类似物（Mocs2B）以及ABC转运蛋白（如ATP结合盒亚家族D成员3类似物（ABCD3）、ATP结合盒亚家族B成员10（ABCB10））。通过这些核心途径的表征，本研究揭示了L. vannamei在低盐度适应后对高氨氮压力的响应机制，为河口地区虾养殖提供了理论基础。