《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Transcriptomic characterization of the intestine in
Stichopus monotuberculatus under gradient temperature stress and
HSP gene family-mediated molecular adaptation
编辑推荐：
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温度胁迫改变了S. monotuberculatus的肠道转录组。
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在35°C时，严重的热应力引发了最强的转录反应。
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在严重热应力下，HSP70和小HSPs被强烈诱导。
引言
温度是影响水生生物生存、生长、繁殖和地理分布的主要环境
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温度胁迫改变了S. monotuberculatus的肠道转录组。
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在35°C时，严重的热应力引发了最强的转录反应。
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在严重热应力下，HSP70和小HSPs被强烈诱导。
引言
温度是影响水生生物生存、生长、繁殖和地理分布的主要环境因素（Smale等人，2019；Witman等人，2023）。温度波动可以通过影响膜脂质代谢、酶活性、蛋白质稳态和基因调控网络来改变细胞生理（Knapp和Huang，2022）。随着气候变化的加剧，海洋热浪和寒潮的频率和强度都在增加，使得水生生物更频繁地受到温度胁迫（Penn和Deutsch，2022）。与鱼类等移动性水生动物不同，海参无法逃避不利的温度条件。它们通过改变代谢、抗氧化防御、免疫功能和细胞保护来应对温度胁迫，同时伴随着基因表达的广泛变化（Xu等人，2018；Huo等人，2020；He等人，2026）。
Stichopus monotuberculatus是南海中一种具有商业价值的热带棘皮动物（Liao，1997）。由于其较高的营养价值和药用价值以及生态重要性，该物种已成为中国南方海参养殖的有希望的候选物种（Huang等人，2024b）。然而，由于长期过度捕捞和栖息地退化，野生种群数量一直在稳步下降。人工繁殖越来越重要，以支持该行业的可持续发展（Huang等人，2020）。作为一种热带物种，S. monotuberculatus自然栖息在温度变化较小的温暖海域（Xu等人，2022）。相比之下，目前这种物种的海水养殖主要依赖于开放或半开放的沿海系统，在这些系统中，由于季节变化和极端天气，水温可能会发生更明显的变化。在沿海养殖区，一天内的水温波动可能超过4°C（Li，2013）。如此快速的温度变化会干扰海参的摄食、消化和能量代谢，并可能引发急性应激反应，包括内脏外翻和自溶，在极端条件下可能导致大规模死亡（Ji等人，2008）。因此，了解S. monotuberculatus如何应对急性温度变化对于评估其耐温性和改进海水养殖中的温度管理非常重要。转录组测序提供了在不同环境条件下基因表达的全面视图（Zhao等人，2019；Huang等人，2024a）。这种方法已被广泛用于研究水生动物的环境适应性。在海参的研究中，关于疾病抗性、盐度适应性和热胁迫的转录组研究已经鉴定出一系列候选基因，包括热休克蛋白（HSPs）、凋亡相关因子和免疫相关基因（Huo等人，2021；Chang等人，2022；Xu等人，2023；Jiang等人，2024；Yang等人，2024）。然而，大多数先前的研究集中在温带海参物种上，特别是Apostichopus japonicus，而热带物种的反应仍知之甚少。特别是，关于肠道对温度胁迫的转录反应知之甚少。肠道在免疫防御和环境感知中起着重要作用，其结构和功能的完整性因此与海参应对环境变化的能力密切相关（Zhao等人，2023）。先前的组织学观察表明，急性温度胁迫会导致S. monotuberculatus的肠上皮细胞坏死和脱落，以及肌肉层的破坏。这些损伤在热应力下比在冷应力下更为严重（Huang等人，2025）。尽管如此，与温度引起的肠道损伤相关的基因以及不同温度条件下肠道转录反应的程度仍不清楚。
在这项研究中，将幼年的S. monotuberculatus暴露在五种不同的温度（15、20、25、30和35°C）下，并使用RNA测序来检查肠道转录组的温度依赖性变化。该研究旨在识别参与热胁迫反应的基因和生物途径，这对评估热带海参养殖中的耐温性和温度管理具有重要意义。
章节摘录
海参的采集和适应
幼年的S. monotuberculatus在广西中医药大学的湛江水产养殖基地孵化养殖。运输到实验室后，这些幼体在人工海水中饲养了2周。然后选择了500只健康且大小相似的个体（体重：3.6±1.12克；体长：43.2±4.6毫米），并将它们转移到循环水养殖系统中进行额外的1周适应期。
转录组测序数据的质量评估和样本相关性分析
对S. monotuberculatus在五种温度处理下的肠道组织进行RNA测序，得到了98.25 Gb的干净数据，每个样本至少产生了5.71 Gb的数据。质量得分至少为Q20和Q30的碱基比例分别为98.85–99.60%和96.53–97.88%，证实了测序数据的高质量（表S1）。在所有样本中，70.89–92.11%的干净读段与S. monotuberculatus参考基因组对齐（表S2）。其中，70.00–90.62%
讨论
气候变化导致的海洋温度变化使海参等底栖无脊椎动物面临更加频繁的温度胁迫，包括海洋热浪和寒潮（Laufk?tter等人，2020）。由于逃避不利条件的能力有限，海参依靠代谢调整、抗氧化防御、免疫反应和细胞保护来维持体内平衡。这些反应由转录水平的基因表达调节（Huo等人，2020；
结论
本研究使用肠道RNA测序来研究S. monotuberculatus如何应对水温的急性变化。随着温度从25°C升高，DEGs的数量增加，在35°C时达到最高。热应力引起的转录反应比冷应力更为显著。冷应激和热应力产生了不同的基因表达和途径富集模式。冷响应基因在与碳代谢、氨基酸生物合成、RNA相关的途径中富集
CRediT作者贡献声明
Lianghua Huang：撰写——原始草稿。Yetao Zeng：验证、资源准备。Langduorijie Cai：数据可视化。Chuanyan Pan：方法学研究。Fei Gao：验证。Haiqing Wang：数据整理。Qiang Xu：撰写——审查与编辑。
伦理声明
这些动物的处理遵循海南省科学技术厅制定的《实验动物管理有关规定》。
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
本项工作得到了广西自然科学基金（项目编号：2026GXNSFAA00640469）、海南研究生创新研究项目（项目编号：Qhyb2023-127）和广西海洋药物重点实验室（项目编号：LMD2024-2；LMD2026-7）的支持。
Lianghua Huang | Yetao Zeng | Langduorijie Cai | Chuanyan Pan | Fei Gao | Haiqing Wang | Qiang Xu
