5-HT1R调控菲律宾蛤仔幼虫附着变态的分子机制及其在水产育苗中的应用潜力

《Aquaculture Reports》：The serotonin receptor 5-HTR modulates larval settlement and metamorphosis in Manila clam Ruditapes philippinarum

本研究针对菲律宾蛤仔育苗过程中幼虫附着变态期高死亡率这一产业难题，聚焦5-羟色胺受体（5-HTR）的调控功能。通过克隆获得全长1343 bp的5-HT1R基因，发现其编码的GPCR蛋白在鳃组织中高表达，并通过整体原位杂交揭示其在幼虫顶感觉器官（ASO）的动态表达模式。化学诱导实验证实1 μM 5-HT可显著提升附着变态率至60.9%，而拮抗剂氯氮平则有效抑制该过程。该研究为阐明双壳贝类幼虫变态分子机制提供了新视角，并为水产育苗技术的优化提供了理论依据。

　　

在双壳贝类养殖产业中，菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）作为中国四大养殖贝类之一，其苗种生产却长期受困于幼虫附着变态阶段的高死亡率，这一瓶颈直接制约了产业可持续发展。研究表明，5-羟色胺（5-HT）作为关键神经递质，在软体动物幼虫发育中扮演重要角色，但其受体5-HTR的具体调控机制仍不明确。为此，研究团队在《Aquaculture Reports》发表论文，系统解析了5-HT₁R在菲律宾蛤仔幼虫变态过程中的功能。

研究采用基因克隆、实时荧光定量PCR（qPCR）、整体原位杂交（WISH）及化学诱导实验等关键技术。样本包括从福建中领农业开发公司孵化场获取的幼虫各发育阶段样本，以及从青岛海鲜市场采集的成体组织。通过克隆获得5-HT₁R全长cDNA序列（1343 bp），编码393个氨基酸的GPCR蛋白；利用qPCR分析组织表达特异性；通过WISH技术观察幼虫发育过程中基因表达的时空动态；最后采用5-HT激动剂（盐酸5-HT）和拮抗剂（氯氮平）进行幼虫附着变态的化学诱导实验。

3.1 5-HT₁R基因的克隆与特征分析

成功克隆的5-HT₁R基因编码蛋白分子量为45.61 kDa，等电点8.51。生物信息学分析显示该蛋白具有7个跨膜结构域，属于典型的GPCR家族成员。序列比对发现与虾夷扇贝（32.47%）和鲍鱼（32.85%）的5-HT₁R具有较高同源性，系统进化分析支持其与双壳类物种聚为一支。

3.2 成体组织中5-HT₁R的表达模式

qPCR结果显示，5-HT₁R在成体鳃组织中表达量最高，其次为闭壳肌和足部。这一表达特征提示该受体可能参与鳃组织的免疫调节功能，与同类研究中太平洋牡蛎5-HT₁R调控超氧化物歧化酶（SOD）活性的发现相呼应。

3.3 幼虫发育过程中5-HT₁R的时空表达

WISH实验揭示5-HT₁R信号在幼虫顶感觉器官（ASO）特异性富集：从担轮幼虫期开始出现辐射状信号，至D形幼虫期信号集中分布于ASO区域，附着变态期信号强度显著增强，而到了稚贝阶段信号完全消失。这一动态模式表明5-HT₁R可能通过ASO感知环境信号，启动变态程序。

3.4 化学诱导实验验证功能

浓度梯度实验显示，1 μM 5-HT处理36小时后幼虫附着变态率最高达60.9%，而氯氮平在所有浓度（0.01-10 μM）均显著抑制变态过程。高浓度氯氮平（10 μM）处理72小时导致幼虫全部死亡，证实5-HT₁R信号通路在幼虫变态中具有关键调控作用。

研究结论表明，5-HT₁R通过其在ASO的特异性表达，介导外界信号识别与细胞内cAMP（环磷酸腺苷）信号级联，最终触发幼虫附着变态。该研究不仅首次在菲律宾蛤仔中解析了5-HT₁R的分子功能，还为水产育苗中通过神经内分泌调控提高苗种成活率提供了新策略。值得注意的是，5-HT信号的浓度依赖性效应（低浓度促进、高浓度抑制）提示在实际应用中需精确控制诱导剂量。这项研究为理解双壳贝类发育神经生物学提供了重要理论支撑，也为解决产业痛点提供了分子靶点。