扇贝(Patinopecten yessoensis)响应产毒亚历山大藻(Alexandrium catenella)暴露的双功能基因网络：解毒代谢与神经稳态的协同调控机制

本研究针对扇贝如何在产毒藻暴露下实现麻痹性贝毒(PSTs)高积累与生理耐受的分子机制难题，通过整合转录组学与加权基因共表达网络分析(WGCNA)，揭示了消化腺中模块M4（协调CYP/GST/MRP三阶段解毒）、M19（动态调控GSH稳态）及神经模块（SCNNG /SLC6介导离子平衡）的协同作用，为双壳类应对有害藻华(HABs)提供了系统性分子见解。

　　

海洋环境中，由亚历山大藻(Alexandrium catenella)等产毒藻类引发的有害藻华(HABs)日益频繁，其产生的麻痹性贝毒(PSTs)不仅威胁海洋生态平衡，更通过食物链导致人类麻痹性贝类中毒(PSP)。作为滤食性贝类的代表，扇贝能在体内累积远超安全阈值的PSTs却保持生理功能，这种“高耐受-高积累”现象背后的分子机制长期悬而未决。传统研究多聚焦于单个基因功能，缺乏对系统性调控网络的认知。为此，来自齐鲁工业大学（山东省科学院）等机构的研究团队以经济种虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)为模型，通过多组学联用揭示了其消化腺响应产毒藻的基因网络架构，相关成果发表于《Marine Environmental Research》。

研究采用15天动态暴露实验，结合高通量转录组测序与加权基因共表达网络分析(WGCNA)，辅以高效液相色谱(HPLC)毒素检测技术，系统解析了扇贝消化腺在PSTs暴露下的基因表达谱变化。样本队列来源于中国北部黄海分离的A. catenella藻株及人工养殖的成年扇贝。

PST积累动力学
HPLC分析显示，消化腺中C2/C1型N-磺基氨甲酰类PSTs占比超95%，其累积趋势与藻类摄入量高度同步，证实消化腺为毒素处理核心场所。

关键功能模块鉴定
WGCNA筛选出8个响应模块，其中：

• 模块M4 作为中枢枢纽，分阶段激活细胞色素P450(CYP2/3)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)及多药耐药蛋白(MRP1/5)，完整覆盖I-III相解毒代谢；
• 模块M19 通过动态调控酪氨酸酶(TYR)活性，在暴露中期(5-10天)抑制TYR以优先保障谷胱甘肽(GSH)用于毒素结合，后期(15天)则重启TYR恢复GSH库容；
• 神经模块M3/M6 通过上皮钠通道(SCNN_G
  )稳定离子梯度，协同溶质载体(SLC6)调节神经递质动态，抵消PSTs对电压门控钠通道(Na_v
  )的干扰。

跨模块协同机制
时序表达分析揭示，解毒模块(M4/M19)与神经模块(M3/M6)的激活存在相位差：早期(1-5天)以神经保护为主，中期(5-10天)转向毒素代谢，末期(10-15天)则侧重稳态重建。这种时序协同有效平衡了毒素积累与生理功能维持。

该研究首次绘制了扇贝应对产毒藻的系统性基因调控图谱，提出“双功能网络”假说：即消化腺通过模块化分工同时实现PSTs的高效解毒与神经保护。其中M4-M19的代谢轴与M3-M6的神经轴形成时空互补，为理解双壳类适应HABs提供了分子框架。实践层面，鉴定出的CYP/GST/MRP等关键靶点可为贝类抗毒育种提供标记，而SCNN_G
-SLC6通路调控策略或启发新型PSP治疗靶点开发。研究突破传统单基因视角，从网络互作层面揭示了生物应对环境毒素的进化智慧。