整合转录组与肠道微生物群分析揭示了中国鲎耐热机制

《BMC Genomics》：Integrated transcriptome and gut microbiota analysis reveals the mechanisms of heat tolerance in the Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis)

　　

摘要

背景

全球变暖对变温水生生物的水产养殖带来了巨大挑战。先前的研究表明，温度升高会削弱中国绒螯蟹（Eriocheir sinensis）的免疫功能，扰乱其各种代谢过程，并改变其肠道微生物群落结构，从而极大限制其在人工环境中的健康养殖。目前关于中国绒螯蟹热应激的研究主要依赖单一组学分析，而整合多组学方法则较为少见。

研究结果

本研究结合RNA-Seq和16 S rRNA测序技术，研究了处于38℃环境下的中国绒螯蟹，将其分为热敏感组和热耐受组。我们发现了关键的分子和微生物适应性变化。转录组分析显示，编码热休克蛋白70（HSP70）、大核糖体亚基、小核糖体亚基以及天冬氨酰内肽酶（AEP）的基因表达上升，同时抗原呈递、核糖体功能以及神经活性配体-受体相互作用等通路也被激活。这些变化共同有助于在热应激条件下维持蛋白质稳态、增强免疫监视功能并调节神经系统。此外，热耐受菌属Thermomonas在热耐受组螃蟹的肠道中显著增多，很可能通过维持微生物平衡和肠道屏障完整性来帮助螃蟹适应高温。进一步通过皮尔逊相关性分析发现，肠道微生物群与宿主的关键代谢基因之间存在密切关联。值得注意的是，Lysobacter菌属与热休克蛋白基因HSP70呈现高度正相关，而与代谢基因DHTKD1则呈现高度负相关。

结论

中国绒螯蟹面临热应激时，会引发涉及宿主基因和肠道微生物群的协同适应性反应。主要的适应性变化包括编码热休克蛋白70（HSP70）、大核糖体亚基、小核糖体亚基以及天冬氨酰内肽酶（AEP）的基因表达上升，同时热耐受性肠道细菌如Thermomonas菌属在肠道中增多。相关性分析还揭示了微生物群与宿主基因之间的特定联系，比如Lysobacter与HSP70之间的关联。这种宿主与微生物的协同作用提升了螃蟹的整体耐热能力。