安第斯鳉鱼季节性转录组图谱揭示高海拔鱼类组织特异性与lncRNA调控机制

本研究针对安第斯鳉鱼Orestias ascotanensis在高盐度、强紫外线、低氧的极端环境中季节性适应的分子机制空白，通过多组织RNA-seq构建了首个季节性mRNA与lncRNA表达图谱。研究人员发现肌肉组织呈现最显著的季节性差异表达（1019个DEGs），鉴定出10,365个高置信度lncRNA（21.9%具组织特异性），其结构特征（单外显子为主、较短外显子）与mRNA显著不同。该成果为理解高海拔鱼类环境适应提供了关键分子线索，发表于《Scientific Data》。

　　

在海拔超过3600米的阿斯科坦盐沼，安第斯鳉鱼Orestias ascotanensis常年面临昼夜温差达40°C、紫外线辐射强度为海平面5倍、溶解氧不足平原50%的极端环境。尽管这类高海拔鱼类展现出惊人的适应能力，其季节性分子调控机制尤其是长链非编码RNA(lncRNA)的作用始终是未解之谜。智利安德烈斯贝洛大学等机构的研究团队首次绘制了该鱼种夏季与冬季的跨组织转录组图谱，揭示出肌肉组织对季节变化最敏感（71.73%冬季下调基因涉及上皮分化等结构重塑）、皮肤特异性表达UV防护相关基因的分子特征，相关成果发表于《Scientific Data》。

研究采用150bp双端测序（Illumina HiSeq 4000）对14尾野生个体（7夏/7冬）的鳃、皮肤、肌肉组织进行RNA-seq，获得4.38亿条高质量读段（中位数1.05亿/样本）。通过FEELnc等四工具交叉验证筛选lncRNA，采用DESeq 2分析季节性差异表达，结合Tau指数(τ)评估组织特异性。

组织特异性基因表达分析
肌肉组织展现最高组织特异性（763个独有基因），其GO富集显示氧化磷酸化等能量代谢通路激活；皮肤中585个特异性基因主要参与黑色素生成，印证该组织对UV辐射的防护功能。

季节性差异表达
肌肉冬季下调基因富集于VEGFA-VEGFR2信号通路（可能抑制血管新生），夏季上调基因则调控激素分泌（如GO:0010817）。皮肤虽季节性差异较小，但18个lncRNA夏季特异性表达暗示光周期调控可能。

lncRNA特征解析
10,365个高置信度lncRNA中，21.9%具组织特异性（τ≥0.8），显著高于mRNA（15.9%）。其结构上68%为单外显子（mRNA仅12%），外显子长度中位数仅142bp（mRNA为216bp），这种紧凑结构可能利于快速响应环境变化。

该研究首次系统揭示安第斯鳉鱼通过组织特异性转录重编程适应极端环境：冬季肌肉可能通过下调细胞增殖相关基因（如GO:0008285）降低能耗，夏季则激活激素调控网络；皮肤中保守的黑色素合成通路与新型lncRNA共同构成UV防御体系。特别值得注意的是，lncRNA相较于mRNA展现出更强的时空表达特异性，其短小精悍的结构特征为理解非编码RNA的进化压力提供了新视角。这些发现不仅填补了南半球高海拔鱼类分子生态学空白，更为极端环境生物适应性进化研究建立了重要范式。