转录组学分析揭示了蛤蜊（Cyclina sinensis）在热应激条件下对弧菌（Vibrio）感染的分子反应机制

《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Transcriptomics analysis provides insights into the molecular response of the clam Cyclina sinensis to Vibrio infection under heat stress

高温胁迫与弧菌感染协同加剧中国扇贝（Cyclina sinensis）夏季大规模死亡，转录组分析显示免疫相关基因（如LZM、ACP）及抗氧化基因（SOD、CAT）显著下调，能量代谢基因表达抑制，凋亡和内质网应激基因上调，功能富集显示溶酶体、吞噬体及碳水化合物代谢通路异常，qRT-PCR验证15个差异基因，MDA含量升高与抗氧化酶活性降低证实氧化损伤机制。

　　

孙德辉|欧阳秀科|郑瑞丽|曹静|魏丽莎|徐萌|王国新

中国江苏省盐城市盐城师范学院海洋与生物工程学院，邮编224007

摘要

热应激和弧菌感染被认为是导致夏季蛤蜊大量死亡的关键因素。在本研究中，我们探讨了高温和弧菌感染对蛤蜊Cyclina sinensis存活率的综合影响。将蛤蜊C. sinensis分别置于26℃（低温）或30℃（高温）条件下进行培养，并对其进行弧菌感染实验。结果表明，双重胁迫加剧了蛤蜊的死亡率。为了进一步探究其潜在机制，我们在不同感染阶段（包括感染前、感染后8天（dpi）和感染后12天）采集了蛤蜊C. sinensis的肝胰腺样本。转录组分析显示，与对照组（26℃且未感染）相比，双重胁迫显著降低了与免疫、抗氧化和能量代谢相关的基因表达水平，同时上调了与细胞凋亡和内质网应激相关的基因表达。功能分析表明，与对照组相比，在双重胁迫组中差异表达的基因（DEGs）主要参与溶酶体、吞噬体、过氧化物酶体、碳水化合物代谢以及氧化还原酶活性的调节。15个DEGs的qRT-PCR验证结果进一步支持了RNA-seq的分析结果。我们还发现，这种复合胁迫增加了肝胰腺中MDA的含量，并降低了抗氧化酶（SOD、CAT）和免疫酶（ACP、LZM）的活性。综上所述，这些发现表明免疫抑制、氧化损伤和碳水化合物代谢缺陷可能是导致夏季蛤蜊大量死亡的原因。本研究为揭示C. sinensis对高温和弧菌感染复合胁迫的分子反应提供了宝贵的数据资源和关键信息。

引言

贝类养殖业对于满足全球动物蛋白需求和促进经济发展至关重要（Azra等人，2021年）。近年来，由于养殖环境恶化和病原体感染，贝类养殖中经常发生大量死亡事件，造成了巨大的经济损失（Tian等人，2024a；Jiang等人，2025年）。先前的研究表明，Vibrio parahaemolyticus这种革兰氏阴性嗜盐细菌是水生动物细菌感染的主要致病菌（Zhang等人，2023年；Tian等人，2024a；Sun等人，2025年）。一些研究发现，夏季贝类大量死亡事件频繁发生，这表明疾病爆发与水生环境温度升高密切相关（King等人，2019年；Tian等人，2024a；Tian等人，2024b；Guo等人，2025年；Ouyang等人，2025年）。例如，中国每年8月和9月Meretrix meretrix蛤蜊的死亡事件尤为严重（Yue等人，2010年）。关于贻贝的研究表明，弧菌具有很强的温度依赖性，能在温暖的海水中繁殖（Stabili等人，2005年）。据报道，当水温超过29℃时，扇贝对弧菌的敏感性会增加（Wang等人，2012年）。因此，高温和弧菌感染被认为是导致养殖水生生物夏季死亡的关键因素。

Cyclina sinensis是一种具有商业价值的可食用蛤蜊，主要在中国、韩国和日本的沿海地区养殖（Zhao等人，2009年）。研究发现C. sinensis具有丰富的营养价值，含有大量的脂质、氨基酸和多糖（Jiang等人，2013年；Yan等人，2024年）。此外，C. sinensis的提取物具有药用效果，在抗癌、抗氧化、抗炎和免疫调节方面发挥着关键作用（Jiang等人，2011年）。由于其营养和药用价值，C. sinensis的养殖规模不断扩大。然而，C. sinensis的生产也受到生态环境恶化和病原体感染的影响（Jiang等人，2025年）。关于高温和弧菌感染双重刺激的分子反应已在多种贝类中得到逐步揭示，包括M. meretrix、Chlamys farreri、Haliotis discus hannai、Crassostrea gigas和Ruditapes philippinarum（Wang等人，2012年；Lee等人，2023年；Liu等人，2024年；Tian等人，2024a；Guo等人，2025年）。研究发现，热应激和弧菌感染的共同作用会导致氧化损伤和免疫抑制，并增强自噬功能，这可能加剧了贝类的死亡（Wang等人，2012年；Tian等人，2024a；Guo等人，2025年）。然而，以往关于C. sinensis的研究主要集中在揭示其对单一胁迫（如高温或弧菌入侵）的分子反应（Chen等人，2024年；Jiang等人，2025年；Liu等人，2025年；Ouyang等人，2025年），而对于弧菌感染和高温复合胁迫的分子反应知之甚少。

根据分子生物学的中心法则，由转录产生的RNA作为遗传信息的载体，调节细胞的生物活性（Kukurba和Montgomery，2015年）。基因表达容易受到外部刺激的影响。分析基因表达的动态变化有助于理解生物对外部刺激的反应机制。RNA测序（RNA-Seq）是一种强大的高通量测序技术，已被广泛用于研究贝类在外部刺激下的基因表达变化（Jiang等人，2017年；Liu等人，2022年；Zhou等人，2023年；Guo等人，2025年；Jiang等人，2025年）。通过比较转录组分析可以识别一些DEGs，并富集其功能途径，从而全面了解生物对环境胁迫的分子反应。

肝胰腺是贝类的免疫器官之一，其中的免疫分子由肝胰腺的上皮细胞合成（R?szer，2014年）。因此，肝胰腺通常被选为分析蛤蜊免疫反应的最佳器官（Yu等人，2023年；Jiang等人，2025年）。在本研究中，我们调查了C. sinensis在单独高温和弧菌感染复合胁迫下的存活率。根据死亡数据，在不同时间点（包括感染前、感染后8天和感染后12天）采集了蛤蜊的肝胰腺样本进行转录组测序。通过对差异表达基因（DEGs）进行功能注释，本研究为揭示夏季死亡原因提供了宝贵的数据资源，并有助于寻找蛤蜊抗性育种的候选标记。

实验部分

蛤蜊养殖与存活实验

实验中使用的Cyclina sinensis蛤蜊（两年龄）来自中国盐城市的Dafeng。选择约400只壳长31.41±1.9毫米、壳宽33.12±1.1毫米的蛤蜊，随机分为两组（每组200只），分别在26℃（低温）或30℃（高温）条件下适应一周。适应期间每天更换海水以保持最佳条件，并给蛤蜊提供食物

高温和弧菌感染的复合胁迫加剧了C. sinensis蛤蜊的死亡率

为了研究高温和弧菌感染对蛤蜊存活率的影响，监测了四组的死亡情况。结果显示，未感染弧菌的蛤蜊在26℃和30℃条件下均能存活。在26℃-弧菌组中，蛤蜊从感染后第8天开始死亡，死亡高峰出现在感染后第13-14天；在30℃-弧菌组中，蛤蜊从感染后第6天开始死亡，死亡高峰出现在感染后第10-11天

讨论

贝类养殖在满足全球蛋白质需求和促进经济发展方面发挥着重要作用（Azra等人，2021年）。近年来，贝类养殖中频繁发生大量死亡事件，造成了严重的经济损失（Tian等人，2024a；Jiang等人，2025年）。据报道，高温和病原体感染是导致蛤蜊大量死亡的重要因素（King等人，2019年；Tian等人

结论

本研究的生存分析表明，高温加剧了C. sinensis蛤蜊的死亡率。肝胰腺转录组分析显示，高温和弧菌感染的复合胁迫显著降低了与免疫、抗氧化和能量代谢相关的基因表达水平。

差异表达基因（DEGs）主要富集在溶酶体、吞噬体、过氧化物酶体、碳水化合物代谢以及氧化还原酶活性调节相关通路中。

CRediT作者贡献声明

孙德辉：撰写初稿、进行研究、获取资金、进行正式分析。欧阳秀科：撰写修订稿、数据可视化、验证、进行研究、数据管理。郑瑞丽：验证、进行研究、数据管理。曹静：进行研究、数据管理。魏丽莎：数据验证、进行正式分析。徐萌：数据可视化。王国新：资源获取、进行研究。

资助

本工作得到了江苏省基础研究计划（项目编号BK20251095）和盐城市应用基础研究计划（项目编号YCBK2025081）的资助。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢中国科学院海洋研究所的Xin Yue提供了Vibrio parahaemolyticu菌株。同时非常感谢上海Bioprofile科技有限公司在转录组分析方面提供的技术支持。

数据可用性

本研究生成的所有原始测序数据已存储在NCBI SRA数据库中，并链接到公开发布的BioProject编号PRJNA1329998。