杂交罗非鱼鳃转录组分析揭示选育品系对咸淡水环境的适应性机制

为解决罗非鱼盐度耐受性差异及选育需求，研究人员通过第五代选育群体子代的转录组分析，基于估计育种值(EBV)构建淡水特化型(B)、咸水特化型(F)和广适型(G)三个遗传组。研究发现咸水养殖鱼血浆Na+/Cl-浓度显著升高，Na+/K+-ATPase活性存在基因型与环境互作，鉴定出aqp3a、atp1a1b等6个渗透胁迫响应基因，为耐盐育种提供分子标记。

　　

全球水产养殖正面临淡水资源短缺与盐碱化加剧的双重挑战。作为第二大养殖鱼类的罗非鱼，其主力品种尼罗罗非鱼(O. niloticus)在盐度超过8 ppt时存活率急剧下降，而耐盐品种莫桑比克罗非鱼(O. mossambicus)又存在生长缓慢的缺陷。印度尼西亚渔业育种研究所(RIFB)通过尼罗罗非鱼与蓝罗非鱼(O. aureus)杂交选育出的"Sukamandi"品系，成功实现了耐盐性与生长性能的平衡，但其分子机制尚未阐明。这项发表在《Aquaculture Reports》的研究，首次通过多维度转录组分析揭示了该品系的耐盐遗传基础。

研究团队基于第五代选育群体的估计育种值(EBV)，构建了咸水特化型(B)、淡水特化型(F)和广适型(G)三个遗传组，在0 ppt(淡水)和25 ppt(咸水)环境下进行短期(3天)和长期(28天)暴露实验。采用Illumina PE150测序平台对鳃组织进行转录组测序，通过DESeq2进行差异表达基因(DEG)分析，结合GO和KEGG富集分析解析生物过程与通路。

3.1 生长性能
咸水组日均生长系数(DGC)显著低于淡水组(1.9 vs 2.3)，其中F组在咸水中生长最慢。但所有组别在两种环境下均保持80%以上存活率，证实Sukamandi品系的广盐适应性。

3.2 血液离子参数
咸水环境使血浆Na⁺(175.5 vs 166.1 mmol/L)和Cl^-(183.6 vs 167.7 mmol/L)显著升高，但血细胞比容无差异。Na⁺/K⁺-ATPase活性呈现基因型与环境互作：G组在淡水中活性最高(545.5 mmol/L)，而F组在咸水中表现出超常活性(535.6 mmol/L)。

3.3 转录组特征
主成分分析显示样本按盐度而非暴露时间聚类。共鉴定1390个盐度响应DEG，其中786个在咸水中上调。短期暴露特异激活催乳素受体活性与钙信号通路，而长期暴露引发DNA损伤、凋亡等应激反应。

3.5 通路富集
离子稳态相关通路最为突出：钠-钾-氯同向转运体活性(GO:0008511)在全部比较组中均显著富集，涉及slc12a2等基因。长期暴露组特有富集细胞周期(ko04110)和MAPK信号通路(ko04010)，反映持续盐胁迫导致的细胞增殖抑制。

3.6 关键基因
六个基因呈现稳定表达模式：水通道蛋白aqp3a显著下调，而Na⁺/K⁺-ATP酶亚基atp1a1b和溶质载体slc12a2/slc45a3显著上调。值得注意的是，slc12a10.1和slc12a10.3在咸水中表达受抑，这两个基因在前期研究中被证实来自蓝罗非鱼基因渗入。

该研究首次系统解析了杂交罗非鱼耐盐品系的分子适应机制。通过整合育种值分析与多时间点转录组，发现Sukamandi品系通过动态调节离子转运系统实现盐度适应：短期依赖快速激活Na⁺/K⁺-ATPase等转运蛋白，长期则启动细胞周期阻滞以减少能耗。鉴定出的aqp3a、atp1a1b等基因不仅可作为耐盐育种分子标记，其表达模式还提示蓝罗非鱼渗入基因可能通过改变离子转运效率赋予杂交后代耐盐优势。这些发现为水产动物抗逆育种提供了重要理论依据，对应对全球气候变化下的咸水养殖扩张具有实践指导价值。