《Marine Pollution Bulletin》：Northern shrimp exhibit origin-specific proteomic remodelling under ocean acidification, with limited response to ocean warming
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本研究针对海洋变暖和酸化对重要经济甲壳类北方长额虾(Pandalus borealis)的威胁，通过蛋白质组学分析揭示了不同地理种群对酸化应激的分子响应差异。研究发现海洋酸化是驱动蛋白质组重塑的主要因素，而变暖影响不显著，且圣劳伦斯河口种群表现出最敏感的蛋白质组响应。该研究为制定种群特异性保护策略提供了分子依据，对渔业管理和气候变化适应性管理具有重要意义。
在北大西洋寒冷水域中，北方长额虾(Pandalus borealis)不仅扮演着关键生态角色，更是支撑着加拿大第三大经济价值的渔业。然而，这个重要物种正面临着前所未有的挑战——到本世纪末，其栖息地水温预计将上升约4°C，海水pH值将下降0.3-0.4个单位。这种快速的环境变化对冷水物种构成了严重威胁，已有证据显示在某些区域，北方长额虾的丰度正在下降。
更复杂的是，不同地理种群的虾可能因长期适应各自栖息地的环境条件而发展出不同的应激响应策略。传统表型测量显示各种群对海洋变暖(OW)和海洋酸化(OA)的整体响应相似，但分子层面的研究却提示可能存在更深层次的差异。为了揭示这一谜题，研究人员开展了一项创新的蛋白质组学研究，探讨了不同地理起源的北方长额虾对气候变化驱动因素的分子响应机制。
研究人员采用了多重实验设计，从四个地理种群（圣劳伦斯河口SLE、埃斯奎曼海峡EC、东部斯科舍陆架ESS和纽芬兰东北海岸NNC）收集北方长额虾雌性个体，将它们暴露于三种温度（2°C、6°C、10°C）和两种pH条件（7.75和7.40）的组合中，持续30天。随后，研究人员利用定量蛋白质组学技术（包括数据依赖采集DDA和数据非依赖采集DIA）对肌肉组织样本进行分析，检测差异丰度蛋白质(DAPs)，并通过生物信息学方法（如KEGG通路富集分析和STRING蛋白互作网络分析）解析蛋白质功能。
研究结果揭示了令人惊讶的模式。与预期不同，海洋变暖并未引起显著的蛋白质组响应，而海洋酸化则成为主要的驱动因素。更重要的是，不同地理种群的响应存在明显差异：圣劳伦斯河口(SLE)种群的蛋白质组对酸化最为敏感，检测到109个差异丰度蛋白质，而其他种群的响应则较为有限（EC：3个，ESS：6个，NNC：6个）。
3.1. 雌性北方长额虾整体蛋白质组响应
蛋白质组分析显示，海水pH值和虾的地理起源之间存在显著交互作用，表明不同种群的虾对海洋酸化的响应存在本质差异。这一发现将后续分析重点引向了pH值和起源因素的影响。
3.2. 差异丰度蛋白质
比较2°C、pH 7.75（最适条件）与低pH条件（7.35） across 不同温度，SLE种群显示出最广泛的蛋白质组重塑，共有109个差异丰度蛋白质，而EC、ESS和NNC种群的响应则相对有限。这一结果突显了种群特异性响应在理解物种对气候变化脆弱性中的重要性。
3.3. 富集分析
KEGG通路分析表明，SLE种群中受影响的蛋白质主要涉及遗传信息处理、细胞信号传导和代谢过程。蛋白质-蛋白质互作网络分析进一步显示，SLE种群的响应网络更为复杂，涉及糖酵解、氨基酸代谢、细胞应激反应和离子稳态等多个关键生物学过程。相比之下，其他种群的网络连接性较弱，表明其蛋白质组响应较为有限。
3.4. 起源比较
差异丰度蛋白质的种群间比较显示，SLE种群有107个特有蛋白质，而其他种群间仅有少量共享蛋白质。这一发现进一步支持了种群特异性响应模式的存在，表明不同种群的虾可能通过不同的分子机制应对环境压力。
研究结论与讨论部分强调了海洋酸化作为主要环境压力因素的重要性，以及地理种群特异性响应在评估物种气候变化脆弱性中的关键作用。圣劳伦斯河口(SLE)种群表现出的广泛蛋白质组重塑可能反映了其对环境压力的高度敏感性，而其他种群的有限响应则可能暗示其具备更强的耐受性或不同的适应策略。
这一研究的重要意义在于它提供了对北方长额虾气候变化响应机制的深入理解，挑战了"一刀切"的保护策略。研究发现，即使在同一物种内，不同地理种群也可能因长期适应历史而发展出不同的分子响应策略。这种种群水平的变异必须在渔业管理和保护策略中得到充分考虑，特别是在制定气候变化适应性管理计划时。
通过整合蛋白质组学与先前报道的代谢组学和脂质组学数据，本研究为理解海洋生物对多重环境压力的分子适应机制提供了全面视角。这种多组学整合方法能够更准确地评估种群脆弱性，为制定有针对性的保护措施提供科学依据，确保这一具有重要经济和生态价值的物种在快速变化的环境中的可持续性。
