王國浩 董 宣 王一婷 郭曉萌 王德浩 孟凡增 黃 倢,6,7

患鐵蝦綜合征羅氏沼蝦眼柄轉(zhuǎn)錄組研究*

王國浩1,2董 宣2①王一婷2,3郭曉萌2,4王德浩2,5孟凡增1,2黃 倢1,2,6,7

(1. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 201306； 2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實(shí)驗(yàn)室 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海水養(yǎng)殖病害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島市海水養(yǎng)殖流行病學(xué)與生物安保重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東 青島 266071； 3. 大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 遼寧 大連 116023；4. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院 山東 青島 266109； 5. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 山東 泰安 271000；6. 亞太水產(chǎn)養(yǎng)殖中心網(wǎng) 泰國 曼谷 10900； 7. 江蘇數(shù)豐水產(chǎn)種業(yè)有限公司 江蘇 高郵 255654)

為探索羅氏沼蝦()鐵蝦綜合征(IPS)的分子機(jī)制，采用高通量測序平臺(Illumina Hiseq-2500)分別對患IPS羅氏沼蝦(IPS蝦)和正常羅氏沼蝦開展轉(zhuǎn)錄組測序，進(jìn)行生物信息學(xué)分析。結(jié)果顯示，高通量測序共獲得56.42 G高質(zhì)量數(shù)據(jù)，拼接后得到221 901條單基因序列(unigene)，長度范圍為201～30 985 bp，平均長度為1572 bp，N50長度為2867 bp，N90長度為646 bp。將單基因序列分別在Nr、Nt、Swissprot、KEGG、KOG、GO、PFAM數(shù)據(jù)庫進(jìn)行序列比對及功能注釋，103 570條得到注釋，其中，GO數(shù)據(jù)庫注釋到的單基因序列最多。差異表達(dá)分析顯示，2003個基因在IPS蝦眼柄中差異表達(dá)，包括1209個上調(diào)基因和794個下調(diào)基因，516個基因被注釋到242條KEGG通路中，翻譯、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和免疫系統(tǒng)富集的差異基因數(shù)目最多。催乳素、雌激素、胰島素、促性腺激素釋放激素、胰高血糖素、催產(chǎn)素、谷氨酸能突觸、血清素能突觸等與生殖調(diào)控相關(guān)激素的代謝過程在IPS蝦與正常蝦眼柄之間存在差異。此外，一些已被證明在免疫反應(yīng)中起重要作用的基因在IPS蝦眼柄中顯著上調(diào)，如血管內(nèi)皮生長因子受體1、絲氨酸蛋白酶抑制劑6、C型凝集素、芳基硫酸酯酶B、酚氧化酶原激活酶2a、組織蛋白酶B、組織蛋白酶L、甲殼類抗菌肽4等。同時(shí)，注釋到溶酶體、吞噬體、抗原處理與呈遞、細(xì)胞凋亡、內(nèi)吞作用等多條與免疫相關(guān)的途徑，支持近期研究得出的羅氏沼蝦IPS與病原感染相關(guān)的結(jié)論。本研究為解析羅氏沼蝦IPS的成因和分子機(jī)制提供了數(shù)據(jù)支撐。

羅氏沼蝦；鐵蝦綜合征；眼柄；轉(zhuǎn)錄組

羅氏沼蝦()是世界上個體最大的淡水蝦類之一，主要分布在東南亞、南亞國家及澳大利亞北部的淡水及咸淡水水域內(nèi)(陳國孝, 1981)。因羅氏沼蝦生物學(xué)特性優(yōu)良，其養(yǎng)殖效益明顯，被世界上許多國家和地區(qū)作為主要淡水養(yǎng)殖品種進(jìn)行養(yǎng)殖。自1976年被引入我國以來，羅氏沼蝦養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速(李增崇, 1987)。目前，我國羅氏沼蝦年育苗量在250億尾左右，養(yǎng)殖面積約為30 000 hm2，2019年我國羅氏沼蝦養(yǎng)殖總產(chǎn)量達(dá)139 609 t (農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)漁政管理局等, 2020)，從苗種、飼料、成蝦、加工到國內(nèi)外貿(mào)易總產(chǎn)值超過100億元，形成一條巨大的產(chǎn)業(yè)鏈，我國已成為世界上羅氏沼蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量最大的國家。

然而，2010年開始，羅氏沼蝦養(yǎng)殖業(yè)中出現(xiàn)了以性早熟和生長緩慢為主要特征的鐵蝦綜合征(iron prawn syndrome, IPS)問題(孫華良, 2013)。所謂“鐵蝦”，又稱“鐵殼蝦”，是養(yǎng)殖戶對性成熟早、殼硬、長不大的羅氏沼蝦的一種稱呼。一般指羅氏沼蝦長到4～6 cm時(shí)出現(xiàn)生長緩慢，6～7 cm時(shí)已經(jīng)性成熟，雌蝦抱卵，雄蝦的第2步足很長(袁銳等, 2017)。與水生動物大規(guī)模死亡事件不同，羅氏沼蝦患IPS后并不出現(xiàn)明顯死亡情況，仍正常吃料，但餌料系數(shù)很高，這與引起大規(guī)模死亡事件所造成的損失不同(孫華良, 2013, 袁銳等, 2017)。

甲殼動物的生殖發(fā)育受到多種激素和神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)控。位于眼柄的X器官–竇腺復(fù)合體(XO-SG)是甲殼動物最重要的神經(jīng)內(nèi)分泌器官之一，分泌包括性腺抑制激素(GIH)、蛻皮抑制激素(MIH)、甲殼動物高血糖激素(CHH)等多種激素及5-羥色胺、多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)，可調(diào)節(jié)甲殼動物的性腺發(fā)育、蛻皮、糖代謝、滲透壓調(diào)節(jié)等生理過程(Nagaraju, 2011, Keller, 1992, 宋霞等, 2000)。但對于甲殼動物尤其是羅氏沼蝦性腺發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制仍有待探索。

本研究采用Illumina Hiseq-2500平臺對患IPS羅氏沼蝦(IPS蝦)和正常羅氏沼蝦眼柄進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，建立IPS蝦和正常羅氏沼蝦眼柄的轉(zhuǎn)錄組文庫，鑒定可能在羅氏沼蝦性早熟中起重要作用的差異表達(dá)基因和途徑，對了解羅氏沼蝦IPS的成因和分子機(jī)制具有重要參考意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

實(shí)驗(yàn)用羅氏沼蝦樣品采集自江蘇省的某羅氏沼蝦養(yǎng)殖場。IPS蝦樣品取自表現(xiàn)出IPS癥狀的養(yǎng)殖池的偏小并有性成熟表現(xiàn)的個體，共取4份蝦(T1、T2、T3和T4)的眼柄組織放入95%乙醇中干冰運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，取樣蝦的生物學(xué)體長為4.8～5.5 cm；正常羅氏沼蝦樣品取自放苗時(shí)間相近、飼養(yǎng)管理方式相當(dāng)?shù)奈幢憩F(xiàn)出IPS癥狀的養(yǎng)殖池，共取3份蝦(C1、C2和C3)的眼柄組織放入95%乙醇中干冰運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，取樣蝦的生物學(xué)體長為6.5～7.0 cm。

1.2 轉(zhuǎn)錄組測序樣品的核酸提取、文庫構(gòu)建和測序

提取4份IPS蝦和3份正常羅氏沼蝦眼柄樣品的RNA，使用1%瓊脂糖凝膠檢測RNA的完整性，用NanoPhotometer?spectrophotometer (IMPLEN, 美國)和Qubit?RNA Assay Kit in Qubit?2.0 Flurometer (Life Technologies, 美國)檢測RNA純度和濃度，用安捷倫生物分析儀2100系統(tǒng)(Agilent Technologie, 美國)的RNA Nano 6000檢測試劑盒進(jìn)一步評估RNA完整性。檢測合格后，每個樣品取1.5 μg RNA用于文庫構(gòu)建和測序。RNA-Seq文庫構(gòu)建和測序由北京諾禾致源生物科技有限公司完成，測序平臺為Illumina Hiseq 2500，采用PE250測序。

1.3 測序數(shù)據(jù)組裝及功能注釋

為保證信息分析質(zhì)量，去除原始序列中含有接頭和低質(zhì)量的序列后得到clean reads。采用Trinity (Grabherr, 2011)進(jìn)行拼接，將拼接所得的單基因序列(unigene)與Nr (NCBI non-redundant protein sequences)、Nt (NCBI nucleotide sequences)、PFAM (protein family)、KOG (eukaryotic ortholog groups)、Swissprot (a manually annotated and reviewed protein sequence database)、GO (gene ontology)和KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes)七大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對注釋，從而得到較為全面的基因功能注釋信息和通路富集信息。

1.4 差異表達(dá)分析

使用RSEM (Li, 2011)軟件的bowtie 2程序?qū)⒚總€樣本的clean reads比對到Trinity拼接獲得的轉(zhuǎn)錄組上。通過比對結(jié)果可得到每個基因的測序數(shù)目(read count)，并對其進(jìn)行FPKM轉(zhuǎn)換，進(jìn)而分析基因的表達(dá)水平。采用DEGseq (Anders, 2010)軟件進(jìn)行差異分析，先對7個樣本的數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正，再分別對IPS蝦的4個生物學(xué)重復(fù)和正常蝦的3個生物學(xué)重復(fù)取平均值，按組進(jìn)行分析，篩選閾值為padj<0.05。進(jìn)一步使用GOseq (Young, 2010)軟件在GO數(shù)據(jù)庫中對差異表達(dá)基因進(jìn)行分類注釋；使用KOBAS (Mao, 2005)軟件對差異表達(dá)基因參與的代謝通路進(jìn)行注釋。

2 結(jié)果

2.1 轉(zhuǎn)錄組測序和序列組裝

通過RNA-Seq，本研究分別構(gòu)建了患IPS羅氏沼蝦和正常羅氏沼蝦眼柄的cDNA文庫，在3只正常蝦和4只IPS蝦眼柄中獲得的raw reads及clean reads如表1所示。用Trinity軟件將獲得的clean reads組裝，共得到221 901條單基因序列，對應(yīng)578 702個轉(zhuǎn)錄本，長度范圍為201～30 985 bp(圖1)，平均長度為1572 bp，N50長度為2867 bp，N90長度為646 bp。

2.2 基因功能注釋和分類

為獲得全面的基因功能信息，使用Nr、Nt、Pfam、KOG、Swiss-prot、KEGG和GO數(shù)據(jù)庫對得到的221 901條單基因序列進(jìn)行基因功能注釋，分別有69 094、26 846、78 844、30 744、55 540、30 354和79 503條單基因序列得到了注釋。除此之外，有8594條單基因序列在7個數(shù)據(jù)庫中都被注釋，103 570條單基因序列在至少1個數(shù)據(jù)庫中注釋成功(圖2)。

表1 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

Tab.1 Statistics of transcriptome sequencing data

注：Q20、Q30指Phred數(shù)值大于20、30的堿基占總體堿基的百分比；GC指堿基G+C的數(shù)量總和占總的堿基數(shù)量的百分比

Note: Q20 and Q30 refer to the percentage of bases with a Phred value greater than 20 and 30, respectively, to the total base; GC refers to the percentage of the total number of bases G + C to the total number of bases

圖1 單基因序列長度分布

與Nr數(shù)據(jù)庫比對結(jié)果顯示，注釋匹配的物種中，內(nèi)華達(dá)古白蟻()所占的比例最高，達(dá)到10.4%。其次是蚤狀溞()(5.2%)和赤擬谷盜()(3.3%)(圖3A)。KEGG分類注釋結(jié)果顯示，54 196條單基因序列可分為細(xì)胞過程、環(huán)境信息處理、遺傳信息處理、代謝、有機(jī)系統(tǒng)5個分支中所含的32條二級通路，其中，運(yùn)輸和分解代謝(2448)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(4802)、翻譯(2092)、碳水化合物代謝(1423)、內(nèi)分泌系統(tǒng)(2634)是單基因序列二級通路數(shù)目最多的5個分支(圖3B)。GO數(shù)據(jù)庫注釋結(jié)果將注釋成功的基因分為生物學(xué)過程、分子功能、細(xì)胞成分3個大類，有58 942條單基因序列注釋到生物學(xué)過程中，64 920條單基因序列注釋到分子功能中，46 242條單基因序列注釋到細(xì)胞成分中。3個大類中注釋單基因序列數(shù)目最多的功能分類為大分子代謝過程(28 058)，核酸結(jié)合(13 469)和細(xì)胞內(nèi)部分(25 489) (圖3C)。

圖2 單基因序列注釋結(jié)果

圖3 轉(zhuǎn)錄組序列功能注釋和分類

A：NR數(shù)據(jù)庫比對上的物種分布圖；B：KEGG分類圖；C：GO功能注釋

A: Species distribution of Nr; B: KEGG classification map; C: Gene ontology (GO) assignment of assembled unigenes

2.3 差異表達(dá)基因鑒定

以padj<0.05為閾值篩選在IPS蝦和正常蝦眼柄中差異表達(dá)的基因，結(jié)果見圖4。2003個基因在IPS蝦和正常蝦眼柄中差異表達(dá)，其中，1209個基因在IPS蝦眼柄中上調(diào)，794個基因在IPS蝦眼柄中下調(diào)。

GO功能分類結(jié)果顯示，808個差異基因被注釋到3024條GO條目，44條顯著富集，其中，生物學(xué)過程中顯著富集28條，分子功能富集13條，細(xì)胞成份富集3條。蛋白質(zhì)代謝過程在生物學(xué)過程中含有最多的單基因序列，肽酶活性在分子功能中含有最多的單基因序列，胞外區(qū)在細(xì)胞成分中含有最多的單基因序列(圖5)。

圖5 差異表達(dá)基因GO富集分析

差異基因KEGG富集分析結(jié)果顯示，516個差異基因被注釋到242條KEGG通路，其中核糖體(ribosome)、金黃色葡萄球菌感染(infection)、脂肪消化吸收(fat digestion and absorption)、胰腺分泌物(pancreatic secretion)、礦物吸收(mineral absorption)、產(chǎn)生IgA的腸道免疫網(wǎng)絡(luò)(intestinal immune network for IgA production) 6條通路顯著富集。在KEGG 5大類通路中，翻譯(81)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(56)和免疫系統(tǒng)(55)富集的差異基因數(shù)目最多(圖6)。

2.4 生殖和免疫相關(guān)通路及差異表達(dá)基因鑒定

根據(jù)KEGG功能富集分析結(jié)果及已發(fā)表文獻(xiàn)，242條KEGG通路中與生殖調(diào)控相關(guān)的通路包括類固醇激素生物合成(steroid biosynthesis)、催乳素信號通路(prolactin signaling pathway)、雌激素信號通路(estrogen signaling pathway)、胰島素信號通路(insulin signaling pathway)、促性腺激素釋放激素信號通路(GnRH signaling pathway)、甲狀腺激素信號通路(thyroid hormone signaling pathway)、胰高血糖素信號通路(glucagon signaling pathway)、催產(chǎn)素信號通路(oxytocin signaling pathway)、甲狀腺激素合成(thyroid hormone synthesis)、谷氨酸能突觸(glutamatergic synapse)、血清素能突觸(serotonergic synapse)等。從這些通路中鑒定出C-4甾醇甲基氧化酶(C-4 sterol methyl oxidase)、UDP-葡萄糖4-差向異構(gòu)酶(UDP-glucose 4-epimerase)、Ras相關(guān)GTPase (Ras-related GTPase)、膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體(choline transporter)、70 kDa熱休克蛋白(heat shock 70 kDa protein)、雌激素相關(guān)受體蛋白(estrogen- related receptor protein)等基因下調(diào)表達(dá)，L-蘇氨酸3-脫氫酶(L-threonine 3- dehydrogenase)、鋅指蛋白(zinc finger protein)、雷帕霉素靶點(diǎn)(target of rapamycin)、NAD依賴性差向異構(gòu)酶(NAD dependent epimerase)、90kDa熱休克蛋白β (heat shock protein 90kDa beta)、谷氨酸脫羧酶(glutamate decarboxylase)、核受體共抑制因子1 (nuclear receptor corepressor 1)、芳香烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)體(aryl- hydrocarbon receptor nuclear translocator)等基因上調(diào)表達(dá)。

同時(shí)，發(fā)現(xiàn)溶酶體(lysosome)、抗原處理與呈遞(antigen processing and presentation)、吞噬體(phagosome)、細(xì)胞凋亡(apoptosis)、過氧化物酶體(peroxisome)、B細(xì)胞受體信號通路(B cell receptor signaling pathway)、Toll樣受體信號通路(toll-like receptor signaling pathway)等多條與免疫相關(guān)的通路 (表2)。從這些途徑中篩選出血管內(nèi)皮生長因子受體1、絲氨酸蛋白酶抑制劑6、C型凝集素2 (C-type lectin2)、芳基硫酸酯酶B、組織蛋白酶B (cathepsin B)、甲殼類抗菌肽4 (crustin 4)、鋅指CCCH型抗病毒蛋白1樣(zinc finger CCCH-type antiviral protein 1-like)、酚氧化酶原激活酶2a (prophenoloxidase-activating enzyme 2a)等多個在免疫反應(yīng)中起重要作用的差異表達(dá)基因在IPS蝦的眼柄中上調(diào)表達(dá)(表3)。

圖6 差異表達(dá)基因KEGG富集分析

表2 與免疫相關(guān)的KEGG通路

續(xù)表2

3 討論

為探索羅氏沼蝦IPS的分子機(jī)制，本研究對患IPS羅氏沼蝦和正常羅氏沼蝦眼柄進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。KEGG富集分析結(jié)果顯示，在免疫系統(tǒng)中差異表達(dá)的基因的數(shù)量僅次于翻譯和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。根據(jù)已發(fā)表的文獻(xiàn)和KEGG富集分析結(jié)果，鑒定出大量在機(jī)體免疫反應(yīng)中起重要作用的通路和基因，提示可能存在病原微生物的感染。同時(shí)，KEGG和GO富集分析結(jié)果表明，正常蝦和IPS蝦眼柄中的各種激素和神經(jīng)遞質(zhì)的合成和代謝存在差異。

1998年日本和越南報(bào)道了羅氏沼蝦存在性早熟所致的生長緩慢(Hien, 1998)。在2008年印度就曾報(bào)道池塘養(yǎng)殖羅氏沼蝦存在生長緩慢的問題，可能就是IPS的類似情況(Paulraj, 2008)。國內(nèi)外多個團(tuán)隊(duì)對羅氏沼蝦“鐵蝦”開展相關(guān)研究，Kutty等(2001)和Banu等(2015)通過一系列遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，體形較大的藍(lán)爪雄蝦或黃爪雄蝦及體形較小的小雄蝦3種雄蝦的基因有明顯的差異性；周夢穎(2014)研究表明，溫度、鹽度和養(yǎng)殖密度可顯著影響羅氏沼蝦的生長及性腺發(fā)育。溫度可影響羅氏沼蝦眼柄中性腺抑制激素的表達(dá)(Qiao, 2015)；密度脅迫顯著影響中國對蝦()的生長及抗氧化能力(張海恩等, 2020)。周俊名等(2017)通過遺傳多樣性、水質(zhì)、病原感染狀況及白斑綜合征病毒(WSSV)感染實(shí)驗(yàn)，探討池養(yǎng)羅氏沼蝦生長緩慢的原因，推測和水質(zhì)、種質(zhì)差異或退化等因素相比，感染特定病原引起羅氏沼蝦生長緩慢的可能性更大。Gao等(2021)研究發(fā)現(xiàn)，一株陰溝腸桿菌()與羅氏沼蝦生長緩慢有關(guān)。本研究通過流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，正常蝦苗在和IPS蝦混養(yǎng)后會出現(xiàn)IPS癥狀，提示IPS具有傳染性，推測IPS可能是由病原感染引起。

甲殼動物主要依靠先天免疫系統(tǒng)來抵御病原微生物的入侵，需要通過模式識別蛋白來識別病原，進(jìn)而激發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng)(Wang, 2013)。C型凝集素和凝集素是模式蛋白的一種，在本研究中，這2個基因在IPS蝦眼柄中的表達(dá)量顯著增加。之前的研究也呈現(xiàn)相似的結(jié)果，羅氏沼蝦在感染羅氏沼蝦野田村病毒(MrNV)、陰溝腸桿菌后，C型凝集素的表達(dá)量也顯著上升(Pasookhush, 2019; Gao, 2020)。溶酶體和吞噬體是與免疫相關(guān)的KEGG通路中富集到差異表達(dá)基因數(shù)目最多的2條通路，組織蛋白酶B和組織蛋白酶L在這2條通路中起重要作用。組織蛋白酶是一種溶酶體內(nèi)肽酶，可分解細(xì)胞和胞外蛋白質(zhì)，在免疫反應(yīng)中起重要作用(Turk, 2001)。越來越多的研究證明，組織蛋白酶L在甲殼動物免疫防御中起作用，如羅氏沼蝦在感染MrNV、WSSV、嗜水氣單胞菌()和哈維氏弧菌()后，組織蛋白酶L在血淋巴中的表達(dá)量顯著增加(Arockiaraj, 2013b)，中華絨螯蟹()在感染鰻弧菌()后，組織蛋白酶L在血淋巴中的表達(dá)量也顯著增加(Li, 2010)。甲殼類抗菌肽4是抗菌肽的一種，可阻止外來病原微生物的入侵，在海洋無脊椎動物先天免疫防御中起重要作用(Tincu, 2004)。羅氏沼蝦在感染W(wǎng)SSV、傳染性皮下和造血器官壞死病毒(IHHNV)及嗜水氣單胞菌后，血淋巴中甲殼類抗菌肽的表達(dá)量增加(Arockiaraj, 2013a)。日本對蝦()和斑節(jié)對蝦()在感染W(wǎng)SSV后也會出現(xiàn)類似結(jié)果(Hipolito, 2014, Antony, 2011)，表明甲殼類抗菌肽對病毒入侵有一定的抵抗作用。

表3 顯著上調(diào)的免疫相關(guān)差異表達(dá)基因

Tab.3 Immune-related DEGs up-regulated significantly

在蝦類養(yǎng)殖業(yè)中通過單側(cè)眼柄切除來促進(jìn)親蝦的性腺發(fā)育(水燕等, 2013)，切除眼柄后，GIH等激素分泌量下降進(jìn)而促進(jìn)親蝦性腺的發(fā)育。羅氏沼蝦在性腺開始發(fā)育前，能量都集中在生長上，當(dāng)性腺開始發(fā)育后，部分能量被用來支持性腺發(fā)育，進(jìn)而影響生長。本研究的KEGG通路富集結(jié)果顯示，類固醇激素、催乳素、雌激素、促性腺激素釋放激素、胰島素、血清素(5-羥色胺)等多種調(diào)控性腺發(fā)育激素的合成和代謝在IPS蝦與正常蝦間表現(xiàn)出差異，然而，在上述通路的27個差異表達(dá)基因中，僅有8個在IPS蝦眼柄中的表達(dá)量增加。這可能是由于IPS蝦的性腺發(fā)育已接近晚期，和正常蝦相比，對這些激素的需求量減少，需要開展多個時(shí)間點(diǎn)的多組學(xué)分析，以明確上述表達(dá)在IPS蝦中的作用和機(jī)制。

本研究對患IPS羅氏沼蝦和正常羅氏沼蝦的眼柄進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析，除鑒定出與生殖調(diào)控相關(guān)的差異表達(dá)基因及途徑外，還發(fā)現(xiàn)多個在甲殼動物先天免疫反應(yīng)中起重要作用的基因在患IPS羅氏沼蝦眼柄中的表達(dá)量上升，表明可能有病原體的感染。進(jìn)一步的病原學(xué)研究表明，已知8種蝦類致病病原均不是羅氏沼蝦IPS致病病原，而一種新發(fā)現(xiàn)的傳染性早熟病毒(infectious precocity virus, IPV)與IPS的發(fā)生密切相關(guān)(Dong, 2021)，本研究支持這一研究結(jié)論。本研究為解析羅氏沼蝦鐵蝦綜合征的成因和分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

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Study on the Eyestalk Transcriptome ofSuffering from Iron Prawn Syndrome

WANG Guohao1,2, DONG Xuan2①, WANG Yiting2,3, GUO Xiaomeng2,4, WANG Dehao2,5, MENG Fanzeng1,2, HUANG Jie1,2,6,7

(1. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China; 2. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences; Laboratory for Marine Fisheries Science and Food Production Processes, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao); Key Laboratory of Maricultural Organism Disease Control, Ministry of Agriculture and Rural Affairs; Qingdao Key Laboratory of Mariculture Epidemiology and Biosecurity, Qingdao, Shandong 266071, China; 3. College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian, Liaoning 116023, China; 4. College of Marine Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109, China; 5. College of Animal Technology, Shandong Agricultural University, Tai′an, Shandong 271000, China; 6. Network of Aquaculture Centres in Asia-Pacific, Bangkok 10900, Thailand; 7. Jiangsu Shufeng Aquatic Seed Industry Co., Ltd.,Gaoyou, Jiangsu 255654, China)

Since 2010, iron prawn syndrome (IPS), characterized by sexual precocity and slow growth, has seriously affected the development ofaquaculture. To investigate the molecular mechanism of IPS, we performed transcriptome sequencing ofwith and without IPS using next-generation sequencing technology. This resulted in a total of 56.42 G of high-quality data being obtained. A total of 221 901 unigenes were obtained, and the length range was 201～30 985 bp. The average length was 1572 bp. The length of N50 was 2867 bp, and the length of N90 was 646 bp. Sequence alignment and functional annotation of the unigenes were conducted in the Nr, Nt, Swissprot, KEGG, KOG, GO, and PFAM databases. A total of 103 570 unigenes were annotated, and the GO database had the most annotated unigenes. The differential expression analysis revealed that 2003 genes, including 1209 upregulated genes and 794 downregulated genes, were differentially expressed in the eyestalks ofwith IPS. Consequently, 516 genes were mapped into 242 KEGG pathways, and the number of differentially expressed genes in translation, signal transduction, and the immune system was the largest. Many reproduction-related pathways were identified, including prolactin, estrogen, insulin, gonadotropin-releasing hormone (GnRH), glucagon, oxytocin, glutamatergic synapses, serotonergic synapses, and other metabolic processes related to reproductive regulation.In addition, some differentially expressed genes that have been proven to play an essential role in the immune response were upregulated in the eyestalks ofwith IPS, such as vascular endothelial growth factor receptor 1, serine proteinase inhibitor 6, C-type lectin, arylsulfatase B, prophenoloxidase-activating enzyme 2a, cathepsin B, cathepsin L, and crustin 4.At the same time, several immune-related pathways, such as lysosome, phagosome, antigen processing and presentation, apoptosis, endocytosis, and many others, were annotated. These results support the conclusion from the recent study that a pathogen is associated with IPS in. This study provides a foundation for understanding the causes and molecular mechanisms of IPS in.

; Iron prawn syndrome; Eyestalk; Transcriptome

S945.1+9

A

2095-9869(2022)03-0064-11

10.19663/j.issn2095-9869.20210206001

http://www.yykxjz.cn/

王國浩, 董宣, 王一婷, 郭曉萌, 王德浩, 孟凡增, 黃倢. 患鐵蝦綜合征羅氏沼蝦眼柄轉(zhuǎn)錄組研究. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2022, 43(3): 64–74

WANG G H, DONG X, WANG Y T, GUO X M, WANG D H, MENG F Z, HUANG J. Study on the eyestalk transcriptome ofsuffering from iron prawn syndrome. Progress in Fishery Sciences, 2022, 43(3): 64–74

DONG Xuan, E-mail: dongxuan@ysfri.ac.cn

* 山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(ZR2019BC058)、財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部: 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS48)和中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助(2020TD39)共同資助 [This work was supported by Shandong Provincial Natural Science Foundation (ZR2019BC058), China Agriculture Research System of MOF and MARA (CARS48), Central Public-Interest Scientific Institution Basal Research Fund, CAFS (2020TD39)]. 王國浩，E-mail: wgh15866019360@163.com

董 宣，副研究員，E-mail: dongxuan@ysfri.ac.cn

2021-02-06,

2021-03-24

(編輯 馬璀艷)