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为探究盐度对斑节对虾（Penaeus monodon）的影响，研究人员开展多组学分析，揭示其适应机制，助力水产养殖。
在神秘的海洋世界里，斑节对虾（Penaeus monodon），也就是我们熟悉的黑虎虾，凭借其强大的广盐性，在从日本海到非洲西海岸的广阔海域 “安居乐业”。它们能在盐度 3 - 45ppt 的环境中生长，最适宜的盐度范围是 20 - 35ppt。然而，当盐度处于极端水平时，这些小家伙们的生长速度和抗病能力就会大打折扣，这背后的具体机制却一直是个谜。
在虾类养殖中，低盐度环境带来的挑战不容小觑。长期生活在低盐度且缺乏营养调整环境中的虾，不仅生长缓慢、存活率低，还更容易受到病原体的侵袭，比如可怕的白斑综合征病毒（WSSV）。此外，研究发现脂质在虾适应盐度变化中起着关键作用，但具体的联系还不够清晰。为了揭开这些谜团，中国水产科学研究院南海水产研究所等单位的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Stress Biology》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，精心挑选了遗传背景一致的斑节对虾幼虾，在深圳（SZ）、南沙（NS）和阳江（YJ）的人工混凝土池塘，设置了盐度为 5ppt、20ppt 和 30ppt 的养殖环境，进行为期 62 天的养殖实验。实验结束后，采集了虾的肠道、肝胰腺和肌肉等组织样本。接着，运用多种技术深入分析这些样本，包括肠道微生物组分析（提取肠道微生物基因组 DNA 进行测序）、肠道转录组分析（提取 RNA 构建测序文库测序）以及肝胰腺代谢组分析（用液相色谱 - 质谱联用技术检测代谢物），并通过多组学综合分析探究各因素之间的关系。
下面来看看具体的研究结果：
- 生长和健康指标的测量：研究发现，高盐度环境（SZ）下虾的增重、增重率和特定生长率（SGR）显著高于低盐度组（NS）。在健康指标方面，不同盐度下虾的鳃、肝胰腺和肠道组织的氧化和代谢水平有明显变化。例如，低盐度组肝胰腺组织中的超氧化物歧化酶（SOD）酶水平显著升高，酸性磷酸酶（ACP）和碱性磷酸酶（AKP）的酶活性也显著增加。同时，低盐度组肠道组织的褶皱减少、肌肉层变薄，肝胰腺组织的细胞结构也发生了明显变化，如星状结构消失、管腔扩大等。
- 肠道微生物群：通过微生物组分析，研究人员发现不同盐度下肠道微生物群的丰富度和多样性存在差异。高盐度环境下，变形菌门（Proteobacteria）和蓝细菌门（Cyanobacteria）的相对丰度增加；低盐度环境下，厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）和放线菌门（Actinobacteriota）占主导。此外，不同盐度下肠道细菌种类也有明显变化，且肠道微生物群的功能与盐度相关，如 RNA 加工和修饰随盐度增加而增加，而碳水化合物运输和代谢等则随盐度增加而减少。
- 肠道转录组分析：RNA - Seq 分析检测到大量的表达基因和转录本。与 YJ 组相比，NS 和 SZ 组的肝胰腺中鉴定出许多差异表达基因（DEGs）。KEGG 通路分析显示，高盐度组（SZ）的差异表达基因富集在半胱氨酸和蛋氨酸代谢、补体和凝血级联等通路；低盐度组（NS）的差异表达基因则与肌萎缩侧索硬化症（ALS）、麻疹等疾病相关的通路富集。研究还发现了多个与脂质代谢相关的差异表达基因，这些基因在调节脂质代谢平衡中起着关键作用。
- 血淋巴代谢组分析：代谢组学分析表明，不同盐度环境诱导了斑节对虾肝胰腺代谢表型的变化。研究鉴定出许多差异代谢物（DMs），高盐度组（SZ）和低盐度组（NS）的差异代谢物涉及膜脂代谢、渗透调节保护和抗氧化等过程。例如，一些与膜脂代谢相关的差异代谢物，如 3 - O - 磺基半乳糖基神经酰胺（3 - O - sulfogalactosylceramide）等，在高盐度和低盐度组中的水平都有所增加，有助于维持细胞膜的稳定性和功能。
研究结论和讨论部分指出，本研究通过多组学分析，全面揭示了斑节对虾适应盐度变化的复杂机制。高盐度下，肠道微生物群的变化，尤其是变形菌门和蓝细菌门的增加，增强了虾的渗透压调节和免疫功能。同时，转录组和代谢组分析显示，脂质代谢在斑节对虾适应盐度胁迫中起着核心作用，虾通过调节脂质代谢相关基因的表达和代谢物的水平，维持细胞完整性和能量平衡。低盐度则触发了虾在代谢和转录组方面的广泛反应，影响了氧化应激、免疫功能和细胞修复等相关通路。这些发现为我们理解斑节对虾的盐度适应机制提供了全面的视角，对于优化水产养殖实践、提高虾类在不同盐度环境下的养殖效率和健康状况具有重要意义，有望为水产养殖业应对环境挑战提供有力的理论支持。
