双壳贝类脂肪酸β-氧化相关基因家族的系统解析及其在低温胁迫下调控华贵栉孔扇贝环境适应的分子机制

本研究针对双壳贝类脂肪酸β-氧化关键基因家族（Acox、Ehhadh、Acaa）的功能机制不明问题，通过基因组学与转录组学技术，系统鉴定了31种贝类的360个基因，揭示了其在低温胁迫下的动态表达规律。研究发现CnAcox1.2/2等基因显著上调而CnEhhadh家族下调，首次阐明贝类通过调控β-氧化通路适应环境变化的分子机制，为水产抗寒育种提供理论依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，海洋生物面临日益频繁的极端温度事件威胁。作为我国南方重要经济贝类的华贵栉孔扇贝（Chlamys nobilis），其冬季大规模死亡现象与低温胁迫密切相关。虽然已知脂肪酸β-氧化是生物体能量代谢的核心途径，但关于双壳贝类中这一通路的关键基因家族（Acox、Ehhadh、Acaa）如何响应环境压力，科学界仍缺乏系统认知。

汕头大学海洋生物研究所的研究团队在《Aquaculture》发表的最新研究，首次对31种双壳贝类的脂肪酸β-氧化相关基因进行全面解析。通过整合基因组数据库挖掘、系统发育分析和低温胁迫实验，团队不仅构建了贝类β-氧化基因家族的进化图谱，更揭示了华贵栉孔扇贝通过动态调控这些基因表达来应对温度变化的分子策略。

研究采用三大关键技术：基于MolluscDB数据库的基因组比对鉴定基因家族成员；通过最大似然法构建系统发育树进行基因分类；结合qPCR技术分析16个选定基因在急性（24小时4℃）与慢性（15天10℃）低温胁迫下的时空表达模式。所有实验样本均来自中国南方养殖场的成年华贵栉孔扇贝。

基因家族鉴定与进化特征
在31种贝类中共发现139个Acox、72个Ehhadh和149个Acaa基因。系统发育分析显示这些基因分别形成6、3、6个进化分支，暗示其在贝类辐射适应过程中经历了显著的基因复制与功能分化。值得注意的是，Acox家族成员在扇贝中呈现特异性扩张，可能与其环境适应需求相关。

组织特异性表达模式
选定研究的16个基因在华贵栉孔扇贝中呈现器官差异表达：肾脏、性腺和肠道是高表达热点，而血淋巴和闭壳肌表达量最低。这种分布特征暗示β-氧化基因可能参与生殖发育、排泄解毒等多重生理过程。

低温应激响应机制
急性低温处理下，CnAcox1.2-1.5/2表达量激增2-5倍，而CnAcox1.1/3与CnEhhadh家族显著抑制；慢性胁迫中，CnAcox1.2/1.3/2/3持续上调，CnEhhadh1/2和CnAcaa成员则呈现"先升后降"的震荡模式。这种时序特异性调控表明：Acox亚型可能负责低温早期的能量应急供应，而Ehhadh与Acaa更参与长期稳态维持。

这项研究不仅填补了贝类脂肪酸β-氧化分子机制的知识空白，更创新性地提出：不同β-氧化基因家族成员通过分工协作，形成层次化的温度响应网络。特别是发现CnAcox1.2和CnAcox2可作为潜在的低温耐受标记基因，为扇贝抗寒品种选育提供分子靶点。在气候变化威胁水产养殖业的当下，该成果为理解海洋无脊椎动物的环境适应策略提供了全新视角，对发展可持续海水养殖具有重要指导价值。