《Marine Life Science & Technology》：Deciphering the sexually dimorphic endocrine regulatory network of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) after unilateral eyestalk ablation
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本研究针对甲壳类水产养殖中眼柄切除(ESA)诱导性成熟但存在显著性别差异的机制空白，通过多组织转录组学系统解析了凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)在单侧ESA后的性别二态性内分泌调控网络。研究发现ESA可激活碳水化合物、脂质和蛋白质相关的代谢过程及激素通路，并首次揭示了性别差异性的可变剪接(AS)、多聚腺苷化(APA)及microRNA调控机制，为理解甲壳动物性别二态分子基础提供了新视角，对优化对虾育种策略具有重要参考价值。
在甲壳类水产养殖中，眼柄切除（ESA）是一种广泛应用的物理操作，旨在通过改变内分泌功能诱导性成熟。凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）作为全球最重要的养殖对虾种类，其生长和发育存在显著的性别二态性，但ESA对不同性别个体的内分泌调控机制尚不明确。此外，现有研究多聚焦于雌性卵巢发育调控，对雄性的响应机制关注不足，且缺乏从转录后调控层面对性别差异的系统解析。
为填补这一空白，研究人员以凡纳滨对虾为模型，通过单侧ESA处理，综合运用多组织（眼柄和肝胰腺）转录组测序（mRNA和sRNA）、加权基因共表达网络分析（WGCNA）、可变剪接（AS）与多聚腺苷化（APA）事件分析、microRNA靶向验证及酶活检测等技术，从生理、基因调控网络和转录后调控三个维度揭示了ESA诱导的性别二态性响应机制。
关键实验方法概述
研究采用凡纳滨对虾（购自烟台三拾里湾渔业科技有限公司）进行单侧眼柄切除实验，设置对照组和处理组（各含10雌、10雄），于术后96小时采集眼柄和肝胰腺组织。通过Illumina平台进行mRNA和sRNA测序，使用Salmon进行序列比对，edgeR进行差异表达分析。利用WGCNA构建共表达网络，rMATS-turbo分析AS事件，Dapars识别APA事件，并通过双荧光素酶报告系统验证miRNA与靶基因互作。酶活检测采用商业试剂盒测定胰蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性。
研究结果
1. 表型与转录组响应
ESA处理后96小时，对虾体重、体长和肝体指数（HSI）无显著变化，但转录组分析显示眼柄和肝胰腺中差异表达基因（DEGs）和转录本（DETs）存在显著性别特异性。雌性眼柄中1128个基因和1468个转录本仅受调控，雄性中分别为871个和1081个，共同调控的基因和转录本数量有限，表明ESA响应具有高度性别二态性。
2. 功能富集与代谢响应
GO富集分析显示，雌性眼柄DETs富集于细胞外机制、神经激素受体活性和脂肪酸代谢等通路，雄性则富集于免疫代谢和器官再生。肝胰腺中两性均富集应激响应通路，但雌性偏向激素信号调控（如神经元再生），雄性则涉及激素分解代谢。酶活实验进一步揭示性别差异性代谢响应：雌性术后脂肪酶活性显著下降，α-和β-淀粉酶活性上升；雄性则呈现相反趋势，表明雌性通过碳水化合物代谢维持血糖水平，雄性则增强脂质消耗以满足能量需求。
3. 共表达网络识别性别特异性模块
WGCNA分析鉴定出雌性特异性模块（Fe_M）和雄性特异性模块（Ma_M）。Fe_M核心基因涉及几丁质合成（如几丁质结合蛋白Trypsin、Chit1等），与表皮发育相关；Ma_M富集于氧化还原酶活性、脂肪酸代谢和免疫应激基因（如热休克蛋白HSP70、超氧化物歧化酶SOD1）。qPCR验证了MF结合蛋白（MFBP）、法尼酸O-甲基转移酶（FAMet）等关键基因的表达趋势与测序结果一致。
4. 激素通路的性别二态性响应
20-羟基蜕皮酮（20E）和甲基法尼酯（MF）通路基因表达呈现性别差异：雌性眼柄中蜕皮抑制激素（MIH）表达上升，晚期响应基因（如蜕皮触发激素ETH、羽化激素EH）上调；雄性眼柄中早期响应基因（如蜕皮激素受体ECR）高表达。肝胰腺中几丁质酶1（Chit1）转录本在雌性下调、雄性上调，Kr-h1（MF信号关键因子）仅于雌性表达，提示雌性对激素信号的时序响应更早。
5. 可变剪接与多聚腺苷化的性别偏好
AS事件中，外显子跳跃（SE）和内含子保留（RI）为主要形式，雌性眼柄中互斥外显子（MXE）比例增加，雄性肝胰腺中3'端可变剪接（A3SS）上升。APA分析发现，雌性组织中3'UTR普遍延长，雄性则缩短，例如Trypsin和Chit1基因在雌性出现3'UTR延长，雄性则缩短。这种差异可能通过改变miRNA结合位点影响转录本稳定性。
6. MicroRNA参与性别二态性调控
miRNA测序发现雄性肝胰腺中差异表达miRNA数量（21个）显著多于雌性（4个）。双荧光素酶实验验证了miR-750、miR-2788等与靶基因（如JHEH、CDA1）的互作。3'UTR长度变异与miRNA结合位点增减相关，表明APA与miRNA协同调控基因表达。
结论与意义
本研究系统揭示了凡纳滨对虾在单侧ESA后从生理代谢到转录后调控的多层次性别二态性响应。雌性倾向于通过碳水化合物代谢和几丁质合成支持卵巢发育，雄性则增强脂质代谢和免疫应激；激素通路响应存在时序差异，且APA介导的3'UTR长度变异与miRNA表达协同调控基因表达。这些发现不仅深化了对甲壳动物内分泌性别二态性的理解，也为开发替代ESA的非侵入性促熟技术提供了分子靶点，对优化对虾性别特异性养殖策略具有重要实践意义。
