《Marine Chemistry》：Physiological and transcriptomic insights into the stress response of mud crab
Scylla paramamosain (Estampador, 1950) to low salinity
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研究泥蟹（Scylla paramamosain）在低盐（3‰）胁迫下的生理和分子机制，发现其肝胰腺氧化应激增强（SOD、CAT等酶活性显著升高），转录组分析揭示489个差异基因，功能富集显示通过增强离子转运和激活精氨酸/脯氨酸代谢调节渗透压，同时p53信号通路关键作用。中文摘要结束
程长虹|廖敏泽|马红玲|刘广新|范思刚|邓毅琴|姜建军|冯娟|郭志勋
中国渔业科学院南海渔业研究所/南方海洋科学与工程广东实验室（珠海），农业部与农村事务部南海渔业资源开发与利用重点实验室，广州，510300，中国
摘要
盐度是调节水生甲壳类动物生理稳态的关键非生物因素。为了阐明泥蟹Scylla paramamosain（Estampador, 1950）适应低盐度的生理和分子机制，将个体暴露在低盐度（3‰）和对照组（28‰）条件下7天。生理检测显示，低盐度压力导致肝胰腺出现显著的氧化应激和组织损伤，表现为SOD（增加32.27%）、CAT（增加56.23%）、T-AOC（增加152.68%）和AST（增加24.77%）活性显著升高。转录组分析鉴定出489个差异表达基因（DEGs），包括268个上调基因和221个下调基因。功能富集分析表明，泥蟹通过增强跨膜离子转运并同步激活“精氨酸和脯氨酸代谢”来调节细胞内有机渗透压，从而适应低渗环境。同时，p53信号通路的显著激活表明其具有减轻氧化损伤和调节细胞凋亡的关键防御机制。这些发现为了解泥蟹在低盐度压力下的代谢重塑和应激反应策略提供了全面的见解。
引言
泥蟹Scylla paramamosain（Estampador, 1950）是一种经济上重要的海洋甲壳类动物，在印度-太平洋地区广泛分布（Le Vay等，2007）。由于其高营养价值和快速生长率，它已成为水产养殖的主要候选物种。然而，泥蟹的自然栖息地和养殖环境正日益受到全球环境变化和人类活动的威胁（Doney等，2012）。气候变化加剧的极端天气事件，特别是强降雨和台风，经常导致河口和沿海水域盐度突然急剧下降（Du和Park，2019）。同时，人类活动如海岸改造和内陆低盐度水产养殖的扩张使得低盐度压力成为普遍问题（Romano和Zeng，2012）。这些环境波动扰乱了水生甲壳类动物的渗透稳态，对其生长、免疫防御和生存造成重大影响（Rivera-Ingraham和Lignot，2017）。因此，阐明泥蟹对低盐度适应的生理和分子机制不仅有助于理解其在变化海洋中的生态韧性，也对水产养殖业的可持续性至关重要。
先前的研究已经揭示了泥蟹对盐度变化的生理反应机制。具体而言，长期暴露在低盐度环境中会显著降低存活率、生长性能和营养组成（Ji等，2022）。此外，盐度作为关键环境因素直接影响幼体的蜕皮周期和生长（Zhang等，2022）。在代谢适应方面，螃蟹在急性盐度下降期间会经历显著的代谢变化和能量重新分配以维持稳态（Yao等，2021）。目前关于泥蟹低盐度压力的研究主要集中在鳃上（Guo等，2024；Wang等，2018）。相比之下，作为代谢和免疫防御中心的肝胰腺却受到的关注较少（Cheng等，2021a；Rosas等，1995）。迄今为止，介导该器官在低盐度条件下代谢重塑的分子调控网络尚未完全阐明。
传统的低通量方法往往无法捕捉免疫途径和能量代谢之间的复杂协同机制。随着组学技术的快速发展，转录组分析已成为探索全局基因表达模式和识别应激适应关键调控途径的强大工具（Wang等，2018）。此外，生理和转录组分析的结合提供了对生物体应对环境压力所使用复杂调控网络的更系统和深入的理解（Guo等，2024）。因此，本研究旨在通过结合生理和转录组方法来揭示泥蟹肝胰腺在低盐度条件下的应激反应机制。这些发现将为全面理解肝胰腺对低盐度压力的分子策略奠定基础，并为低盐度水产养殖的管理提供理论依据。
实验部分
蟹类养殖和盐度压力实验
实验用的泥蟹来自中国广东省江门市的一个商业养殖场。到达实验室后，对螃蟹进行了检查，确保它们健康、附肢完整且活动活跃。随后，将它们在200升的玻璃纤维罐中（每个罐20只螃蟹）中适应7天，水中含有充气海水（盐度28‰）。选择这个盐度是因为它不仅反映了自然海水条件低盐度压力对泥蟹肝胰腺酶活性的影响
泥蟹肝胰腺对低盐度压力的生理反应表现为酶活性的变化。与对照组相比，低盐度组的SOD、CAT、T-AOC和AST活性显著升高（P < 0.01，图1A–D）。同样，ALT活性也有所上升，但这种增加没有统计学意义（P > 0.05，图1E）。此外，雷达图提供了这些反应的综合视图，全面展示了整体情况讨论
盐度是调节水生甲壳类动物生物过程的关键非生物因素（Anger，1996，2003）。盐度的剧烈波动会扰乱渗透和离子稳态，导致生长迟缓、免疫抑制和死亡率增加（Chand等，2015；Huang等，2004）。尽管泥蟹S. paramamosain（Estampador，1950）是一种广盐性物种，但暴露在其生理耐受极限附近的盐度水平仍需要激活
结论
总之，低盐度暴露会导致泥蟹肝胰腺出现显著的氧化应激和组织损伤。为了应对这种压力，螃蟹会增加抗氧化酶的活性并改变其基因表达谱。我们的研究证实，关键的适应机制包括增强离子转运和利用氨基酸，特别是精氨酸和脯氨酸，以平衡渗透压。p53信号通路在维持细胞稳态中也起着重要作用
作者贡献声明
程长虹：撰写——初稿、资源准备、方法论、研究设计、概念构建。廖敏泽：撰写——初稿、数据可视化、正式分析、数据管理。马红玲：数据验证、监督。刘广新：数据验证、监督。范思刚：正式分析、数据管理。邓毅琴：正式分析、数据管理。姜建军：方法论、研究设计。冯娟：方法论、研究设计。郭志勋：撰写——审稿与编辑、监督，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD2401703）、广东省科学与工程实验室（珠海）（SML2023SP236）、广东省现代农业产业技术创新团队建设项目（2024CXTD25）、广东省基础与应用基础研究基金（2024A1515240032）以及通过引进科学技术促进城乡和区域协调发展的专项项目的支持
