盐度变化下自产乙醇梭菌蛋白对凡纳滨对虾免疫调节作用的转录组学解析

为解决水产养殖中鱼粉依赖和盐度应激对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长与免疫的制约，研究人员通过8周饲喂实验比较鱼粉(FM)与自产乙醇梭菌蛋白(CAP)在不同盐度(15‰、30‰、45‰)下的效果。研究发现CAP显著提升对虾增重率(WGR)和特定生长率(SGR)，增强AKP、SOD等免疫酶活性，并通过调控免疫代谢通路基因表达改善盐度适应性。该研究为可持续蛋白源开发和水产抗逆育种提供新策略。

　　

水产养殖业正面临双重挑战：一方面，传统鱼粉(FM)资源因过度捕捞和环境限制日益紧缺，其价格已占饲料成本的40%-60%；另一方面，盐度波动会导致养殖对虾将能量转向渗透调节，引发生长抑制和免疫缺陷。凡纳滨对虾作为全球产量最高的经济虾种，2020年产量达550万吨，但其养殖过程中频繁遭遇盐度变化引发的白斑综合征病毒(WSSV)暴发，造成巨大损失。

广东海洋大学水产学院的研究团队在《Animal Nutrition》发表的研究中，创新性地将工业废气发酵产物——自产乙醇梭菌蛋白(Clostridium autoethanogenum protein, CAP)应用于对虾饲料。这种单细胞蛋白含粗蛋白84.21%，不含抗营养因子，此前已在黑鲷、大口黑鲈等物种中展现替代FM的潜力。研究团队设计6组实验(FM/CAP×15‰/30‰/45‰)，通过生长性能测定、WSSV攻毒实验、免疫酶检测及转录组测序，系统评估CAP的效应。

关键技术包括：(1)双因素方差分析比较不同盐度下FM与CAP组生长指标；(2)ELISA检测9种免疫酶(AKP/ACP/SOD等)活性；(3)qPCR验证8个免疫相关基因表达；(4)Illumina转录组测序筛选差异基因(DEGs)；(5)KEGG通路富集分析揭示调控机制。

3.1 生长性能与饲料利用

CAP组在30‰盐度下增重率(WGR)达1983.43%，显著高于FM组(1784.13%)。但45‰盐度时CAP组饲料系数(FCR)升至3.69，反映高盐环境下能量分配策略改变。

3.2 WSSV感染存活率

CAP组在15‰和45‰盐度下的存活率(SR)分别达92.5%和91.17%，显著高于FM组，证明CAP增强了对虾在极端盐度下的抗病力。

3.3 血淋巴免疫指标

CAP组超氧化物歧化酶(SOD)活性在45‰盐度达148.23 U/mL，是FM组的1.2倍；丙二醛(MDA)含量降低43%，显示CAP有效缓解氧化损伤。

3.4 免疫基因表达

CAP显著上调碱性磷酸酶(AKP)、溶菌酶(LZM)等基因表达，其中SOD基因表达量可达FM组的3倍，印证转录组发现的抗氧化通路激活。

3.5 转录组分析

测序获得6.79-7.21 Gb清洁数据，Q30>94%。差异基因分析发现8个核心基因：硒结合蛋白1(SBP1)通过硫代谢通路参与解毒；隐花色素(Cry)基因通过昼夜节律通路调控免疫；α-淀粉酶(Amy)基因促进淀粉代谢，为应对盐度应激提供能量支持。

3.6 DEGs与免疫酶关联

Pearson分析显示SBP1与AKP活性呈强正相关(r>0.8)，而凋亡抑制蛋白2(BIRC2)与酚氧化酶(PO)活性正相关，证实基因-酶协同调控机制。

该研究首次揭示CAP通过"免疫-代谢"双通路调控对虾盐度适应的分子机制：一方面通过上调SBP1、GstD1等基因增强抗氧化和解毒能力；另一方面激活淀粉代谢和胆固醇代谢通路保障能量供给。这不仅为CAP替代50%以上鱼粉提供实验依据，更创新性地将工业废气转化应用于水产饲料，对实现"碳中和"目标具有双重意义。研究结果已应用于广东湛江对虾养殖基地，为应对气候变化下的海水盐度波动提供解决方案。