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宿主粘液诱导弧菌代谢和表型适应性研究，通过转录组分析和表型验证，发现699个差异基因，其中多糖合成、生物膜形成及趋化性相关基因显著上调，电镜证实多糖层增厚三倍，表型测试显示粘附、运动性及抗逆性增强，揭示其感染适应机制。
向慧荣|杜子彦|张哲|严青皮|赵林敏|张晓旭|秦英雪
中国福建省厦门市集美大学渔业学院海水养殖育种国家重点实验室
摘要
大多数感染水生动物的细菌病原体都是普遍存在的机会性病原体。然而，这些细菌从水环境转移到宿主体内时所经历的适应过程仍知之甚少。本研究通过比较转录组分析和生物表型验证实验，探讨了V. harveyi如何调节其代谢和生理机能以适应宿主黏液环境。分析结果显示，在接触黏液后有699个基因表达显著变化（DEGs），其中357个基因上调，342个基因下调。对上调基因的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析表明，这些上调基因主要参与多糖合成、生物膜形成和趋化性。透射电子显微镜（TEM）观察发现，宿主黏液的存在使细菌产生的胞外多糖（EPS）厚度增加了约三倍。进一步的表型实验证实，宿主黏液显著增强了V. harveyi的黏附能力、生物膜形成、运动能力和抗逆性。总体而言，这种适应反应有助于细菌在宿主黏液环境中持续生存，并促进其后续的扩散和侵袭。
引言
Vibrio属是水生生态系统的重要组成部分，在海洋环境中广泛存在，尤其是在沿海地区（Zhang等人，2018；Froelich等人，2019）。某些Vibrio物种对人类、鱼类和无脊椎动物具有致病性。其中，Vibrio harveyi已成为一种重要的海洋鱼类和无脊椎动物的机会性病原体（Zhang等人，2020；Orli?等人，2025）。感染V. harveyi的鱼类通常会出现皮肤溃疡、肌肉坏死、尾部腐烂、鳞片脱落、胃肠炎等症状（Zhang等人，2020）。然而，这种潜在的机会性病原菌在接触宿主黏液后如何迅速适应环境、从而促进侵袭和感染的具体机制尚不清楚，这一课题值得进一步研究。
鱼黏液层含有黏蛋白以及多种分子，包括溶菌酶、免疫球蛋白、补体、抗菌肽等成分（Hussain和Sachan，2023）。作为鱼类与其环境之间的主要界面，鱼黏液具有重要的生物学和生态学功能（Reverter等人，2018）。特别是鱼皮肤黏液，作为抵御病原体的第一道物理防线，在鱼黏液的整体功能中起着关键作用（Reverter等人，2017）。众所周知，细菌能够调节基因表达以适应环境并确保生存。对于致病菌而言，这一点尤为重要，因为它们必须调整代谢以适应宿主环境，并抵御人类/动物的免疫系统和抗生素治疗（Cullen和McClean，2015；Quillin和Seifert，2018；Antoine等人，2021；Howden等人，2023）。了解这些适应反应及其相应的调控网络对于全面理解细菌致病机制至关重要。
作为重要的海洋鱼类机会性病原体，V. harveyi通常在感染初期与宿主鱼表面的黏液相互作用。因此，研究V. harveyi如何从海水环境适应到宿主黏液环境，将有助于深入理解Vibrio的早期致病机制，并对由Vibrio引起的疾病具有重要的临床意义。
细菌菌株和培养条件
V. harveyi菌株TS-628是从患病的黄鲈鱼（Epinephelus awoara）中分离得到的，并被确认为黄鲈鱼溃疡病的致病菌（Qin等人，2006）。该菌株在2216E海洋肉汤（HopeBio，中国）及添加了鱼皮肤黏液的改良培养基（2216E-M）中培养。2216E-M培养基由等体积的双倍浓度2216E肉汤和过滤灭菌的鱼皮肤黏液混合制成。
比较转录组分析
结果显示，对照组样本内部具有高度相关性，而黏液组样本之间的相关性较低，两组之间存在明显分离（图1A）。与对照组相比，黏液组有699个基因表达变化，其中357个基因上调，342个基因下调（图1B）。KEGG通路分析进一步表明，上调基因主要涉及代谢过程等相关通路。
讨论
某些共生微生物能够适应宿主环境的变化，从而转变为致病状态。针对金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等模式病原体的大量研究已经揭示了许多宿主适应策略。相比之下，像V. harveyi这样的水生病原体的适应机制仍不甚明了。
本研究表明，V. harveyi的适应机制可能与多糖合成等途径有关。
伦理声明
所有动物护理和实验程序均严格遵循中国科技部的《实验动物护理和使用指南》，并尽可能减少动物痛苦。
作者贡献声明
向慧荣：撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验设计、数据分析。杜子彦：撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验设计。张哲：实验设计。严青皮：项目监督、资源提供。赵林敏：项目管理。张晓旭：结果验证。秦英雪：撰写、审稿与编辑、项目监督、方法设计、资金申请、概念构思。
利益冲突声明
作者声明本研究未涉及任何可能构成利益冲突的商业或财务关系。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（编号2025YFD2400303）和厦门市自然科学基金（编号3502Z202473062）的支持。感谢香港科技大学的Wang Zhouyang女士在数据验证和论文修订过程中提供的帮助。
