中大新聞網(wǎng)訊（通訊員李浩洋）對(duì)蝦是我國(guó)重要水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖品種，2021年養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)227萬(wàn)噸，位居世界第一。病害嚴(yán)重限制我國(guó)對(duì)蝦養(yǎng)殖的健康發(fā)展，以白斑綜合征病毒（white spot syndrome virus, WSSV）引起的白斑綜合征和由副溶血弧菌等多種條件致病菌引起的肝胰腺壞死癥尤為嚴(yán)重。對(duì)蝦作為水生甲殼類(lèi)動(dòng)物，易受到養(yǎng)殖水體中氨氮、苯并芘、多氯聯(lián)苯等多種環(huán)境脅迫因子的影響。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，水體環(huán)境脅迫與對(duì)蝦養(yǎng)殖病害爆發(fā)存在密切聯(lián)系，例如高氨氮濃度水體養(yǎng)殖環(huán)境中易爆發(fā)對(duì)蝦細(xì)菌性病害，環(huán)境脅迫可以誘發(fā)WSSV潛伏感染轉(zhuǎn)化為急性感染。解析對(duì)蝦應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫與抵抗病原感染的互作機(jī)制，有利于選育高抗病性（抗病原感染）和高抗逆性（抗環(huán)境脅迫）的對(duì)蝦新品種，有助于制定高效綠色的對(duì)蝦病害防治策略。
氨氮由離子氨（NH4+）和非離子氨（NH3）組成，主要來(lái)自蝦的排泄以及殘骸、殘餌和糞便等含氮有機(jī)物的氨化作用。氨氮脅迫能夠降低對(duì)蝦抵抗弧菌感染的免疫力，但具體機(jī)制仍不清楚。中山大學(xué)有害生物控制與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室何建國(guó)教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)凡納濱對(duì)蝦白介素1受體同源基因（interleukin 1 receptor, IL-1R）響應(yīng)副溶血弧菌感染，通過(guò)NF-κB轉(zhuǎn)錄因子LvRelish誘導(dǎo)抗菌肽（Antimicrobial peptides, AMPs）表達(dá)發(fā)揮抗細(xì)菌功能。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，水體氨氮脅迫提高對(duì)蝦血淋巴中氨氮濃度，抑制LvIL-1R表達(dá)，從而阻斷LvIL-1R–LvRelish–AMPs抗細(xì)菌途徑。該成果首次揭示水體氨氮脅迫阻斷對(duì)蝦抗細(xì)菌途徑的分子機(jī)制，為對(duì)蝦養(yǎng)殖降低氨氮脅迫和防治細(xì)菌性病害的策略制定提供了理論基礎(chǔ)。
圖1 氨氮脅迫引發(fā)對(duì)蝦細(xì)菌性疾病爆發(fā)的可能機(jī)制
養(yǎng)殖水體中的苯并芘、多氯聯(lián)苯等有機(jī)毒物來(lái)自工業(yè)廢水和廢氣，因其親脂性和難降解性會(huì)隨著生物鏈流動(dòng)富集，不僅直接威脅對(duì)蝦生存，還會(huì)影響食用者的健康。芳香烴受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR）是一類(lèi)配體依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄因子，能夠識(shí)別苯并芘和多氯聯(lián)苯激活機(jī)體解毒途徑。何建國(guó)教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)凡納濱對(duì)蝦AhR響應(yīng)WSSV感染，通過(guò)與LvARNT偶聯(lián)直接靶向LvCaspase-1（人Caspase-3同源基因）的啟動(dòng)子，調(diào)節(jié)LvCaspase-1的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮抗病毒功能。該成果首次揭示AhR家族蛋白通過(guò)調(diào)控caspase表達(dá)以建立與細(xì)胞凋亡的直接聯(lián)系，表明LvAhR是提高對(duì)蝦抗病性和抗逆性的潛在選育靶點(diǎn)。
圖2 LvAhR–LvARNT–LvCaspase-1軸介導(dǎo)的抗WSSV的分子機(jī)制
研究成果以“Ammonia nitrogen stress increases susceptibility to bacterial infection via blocking IL-1R–Relish axis mediated antimicrobial peptides expression in shrimp”發(fā)表在Aquaculture，李浩洋博士為該論文第一作者，李朝政教授和何建國(guó)教授為共同通訊作者；以“An AhR–Caspase axis mediated antiviral apoptosis in an arthropod”發(fā)表在The Journal of Immunology，傅奇卉博士為該論文第一作者，李朝政教授和何建國(guó)教授為共同通訊作者。研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0044848622010511
