【摘 要】
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全球土壤和水的盐渍化程度日趋扩大,严重威胁水产养殖的发展空间。在滨海盐碱水试养脊尾白虾过程中,发现脊尾白虾能够正常生存,但其生长及繁殖能力在高碳酸盐碱度下明显降低。为探讨脊尾白虾盐碱耐受的分子机制,本研究以脊尾白虾“黄育1号”为研究对象,构建碳酸盐碱度胁迫后鳃和肝胰腺组织的转录组文库,利用高通量测序技术,从基因、蛋白和代谢层面解析其碱度适应机制;以河北沧州养殖基地脊尾白虾耐盐碱品系和“黄育1号”为
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全球土壤和水的盐渍化程度日趋扩大,严重威胁水产养殖的发展空间。在滨海盐碱水试养脊尾白虾过程中,发现脊尾白虾能够正常生存,但其生长及繁殖能力在高碳酸盐碱度下明显降低。为探讨脊尾白虾盐碱耐受的分子机制,本研究以脊尾白虾“黄育1号”为研究对象,构建碳酸盐碱度胁迫后鳃和肝胰腺组织的转录组文库,利用高通量测序技术,从基因、蛋白和代谢层面解析其碱度适应机制;以河北沧州养殖基地脊尾白虾耐盐碱品系和“黄育1号”为研究对象,利用Methyl RADSeq对DNA甲基化水平进行分析,筛选与盐碱耐受相关的关键基因和甲基化位点。研究结果旨在解析脊尾白虾适应盐碱胁迫的分子调控机制,为丰富甲壳动物耐盐碱机制研究提供基础信息,为其它经济类甲壳动物耐盐碱新品种的培育和盐碱水养殖提供理论支撑。主要结果如下:1.碳酸盐碱度胁迫下脊尾白虾转录组分析通过对碳酸盐碱度胁迫0、12和36h的脊尾白虾鳃组织进行转录组学分析,鉴定到3,157个差异表达基因（DEGs）。鳃组织中发现许多与渗透压调节相关的离子转运基因。内分泌过程相关通路在0h vs 12h和0h vs 36h均显著富集,0h vs 36h组中能量代谢途径也显著富集。表明脊尾白虾对碱度的适应能力不仅依赖于渗透调节,还依赖于代谢来提供相关的能量支持。同时,一些离子转运相关DEGs在早期（12h）主要与无机离子的迁移有关,在后期（36h）则与有机大分子的迁移有关。2.碳酸盐碱度胁迫下脊尾白虾蛋白组和转录组关联分析基于蛋白质组学分析,在碳酸盐碱度胁迫后鉴定出443个差异表达蛋白（DEPs）。在碱度胁迫早期,离子转运等信号转导途径显著富集,还包括一些免疫和代谢途径;在0h vs 36h组中有机大分子运输途径显著富集,并且能量代谢过程显著增加。推测在碱度胁迫的早期,鳃组织通过增加游离氨基酸含量来调节渗透压平衡,但在后期,鳃组织倾向于对环境的适应。蛋白质和m RNA表达模式的关联分析发现大部分基因/蛋白质变化趋势相同,表明蛋白质的表达变化主要受转录调控,醛脱氢酶（ALDH）和肽甘氨酸α（PPG）持续显著上调,ALDH可能促进氨基从体内转移到体外;PPG不仅参与信号转导,还会干扰免疫系统,推测ALDH和PPG在脊尾白虾适应碱度胁迫中发挥关键作用。3.碳酸盐碱度胁迫下脊尾白虾代谢组和转录组关联分析通过碳酸盐碱度胁迫下脊尾白虾代谢组和转录组关联分析,发现碳酸盐碱度胁迫后,脊尾白虾肝胰腺组织中影响亚油酸代谢的氨基酸含量发生改变,以此适应碱度变化。在正离子和负离子模式下,分别筛选到94个和59个差异代谢物。碱度胁迫早期,PPAR信号通路和亚油酸代谢通路显著富集;胁迫后期,亚油酸代谢仍显著富集。脊尾白虾肝胰腺通过增加脂肪酸的氧化能力来适应碱度胁迫,这些脂肪酸可能激活防御系统以抵抗外界环境胁迫。基于通路的关联分析,在碳酸盐碱度胁迫条件下,脊尾白虾肝胰腺组织中棕榈酰左旋肉碱、甘油磷酸胆碱和乙酰胆碱等代谢物相对含量均显著增加,可作为脊尾白虾响应碳酸盐碱度胁迫的关键代谢物。4.盐碱胁迫对脊尾白虾基因组DNA甲基化的影响碳酸盐碱度胁迫后,脊尾白虾鳃组织基因组中产生了8,189个CG型和616个CWG型差异甲基化位点（DMS）,DMS所在差异表达基因的KEGG富集分析筛选到HIF-1信号通路、剪接体等通路和HIF-P、HX和SF3B1等关键基因;获得158个CG-DMGs和94个CWG-DMGs,其中富集到脂质代谢和囊泡介导的转运途径的DMG最多,表明盐碱胁迫激活了脊尾白虾环境适应的一系列生理活动;此外,有一少部分位点与基因呈负相关,部分基因组DNA甲基化可能起到促进基因表达的作用,这些甲基化位点在脊尾白虾适应盐碱环境中可能发挥重要作用。对转录组获得的DEG和甲基化中DMS所在差异表达基因关联分析,C型凝集素（CTL）、25 k Da突触体相关蛋白（SNAP-25）和线粒体碱性氨基酸转运体样蛋白（MBA）的甲基化位点与m RNA表达水平呈负相关。推测CTL、SNAP-25和MBA甲基化位点在碱度胁迫下脊尾白虾的适应机制密切相关。本研究首次揭示盐碱水环境下脊尾白虾鳃组织的DNA甲基化水平特征,为解析甲壳类适应盐碱环境的分子调控机制提供了参考信息。
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