9月23日，國際頂級微生物學(xué)雜志Microbiome在線發(fā)表了中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所陳松林院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院寧康教授團(tuán)隊(duì)合作完成的題為“Intestinal microbiome-mediated resistance against vibriosis for Cynoglossus semilaevis”的研究論文。該研究以我國特有養(yǎng)殖魚類半滑舌鰨為模型，首次揭示了微生物群落結(jié)構(gòu)、功能和微生物-宿主相互作用在魚類抗病性狀形成中的作用。論文第一作者為黃海水產(chǎn)研究所周茜副研究員和華科大生物信息學(xué)專業(yè)2019級博士生朱雪，通訊作者為陳松林院士和寧康教授。

水產(chǎn)養(yǎng)殖是全球食品供應(yīng)的重要組成部分，但面臨著病害頻發(fā)、種質(zhì)退化等挑戰(zhàn)。對于抗病性狀分子機(jī)制的深入認(rèn)識是開展養(yǎng)殖魚類疾病防控和良種培育的關(guān)鍵基礎(chǔ)?，F(xiàn)有研究表明，腸道微生物與魚類傳染性疾病感染有關(guān)，但對腸道微生物在魚類抗病性狀形成中的作用仍知之甚少。

半滑舌鰨（學(xué)名：Cynoglossus semilaevis），又稱鰨犸、龍利、鰨目魚、鰨米和舌頭魚，是我國重要的海水養(yǎng)殖魚類，是國家海水魚產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系九大品種之一，其味道鮮美，營養(yǎng)豐富，經(jīng)濟(jì)價值高。然而，在養(yǎng)殖過程中，弧菌性病原引起的感染性疾病頻繁發(fā)生，導(dǎo)致養(yǎng)殖成活率低至30%，嚴(yán)重限制了半滑舌鰨養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

本研究基于陳松林院士團(tuán)隊(duì)多代選育的半滑舌鰨抗病家系，通過多組學(xué)分析，解析了抗病和易感家系腸道菌群的結(jié)構(gòu)功能差異、宿主基因表達(dá)模式和菌群-宿主相互作用，發(fā)現(xiàn)抗病和易感家系微生物群落結(jié)構(gòu)具有明顯差異：抗病家系通過招募有益菌（如Phaeobacter,Propionibacterium）增強(qiáng)抗弧菌感染能力，而易感家系則由于富集了促炎菌（如Alicyclobacillus）而影響了抗病力。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，腸道微生物通過調(diào)控宿主代謝（包括類固醇、類固醇激素、膽汁酸合成和不飽和脂肪酸代謝途徑）和免疫信號通路（包括DNA-sensing,Toll-like和RIG-I-like受體信號通路）等影響半滑舌鰨抗弧菌感染能力。此外，發(fā)現(xiàn)腸道菌群可能通過“菌-腸-免疫軸”調(diào)控宿主的免疫穩(wěn)態(tài)和炎癥反應(yīng)，如Phaeobacter通過調(diào)控自身hdhA基因和宿主膽汁酸生物合成通路cyp27a1基因上調(diào)，同時調(diào)控自身trxA基因和宿主促炎細(xì)胞因子生物合成通路akt基因的表達(dá)下調(diào)，來降低抗病家系的炎癥反應(yīng)，從而提高半滑舌鰨抗弧菌感染能力。在此基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步篩選到基于腸道微生物和宿主基因組合的生物標(biāo)志物，可用于半滑舌鰨抗病種質(zhì)篩選。

圖1.腸道微生物在半滑舌鰨抗弧菌病性狀形成中的調(diào)控模式

圖2.腸道微生物和宿主基因聯(lián)合篩選抗哈維氏弧菌病半滑舌鰨的能力評估

本研究首次揭示了腸道微生物通過調(diào)節(jié)宿主免疫穩(wěn)態(tài)和降低炎癥反應(yīng)而調(diào)控半滑舌鰨抗弧菌病性狀的分子機(jī)制，所揭示的“菌-腸-免疫軸”調(diào)控模式將有助于理解腸道菌群在魚類抗病性狀形成中的作用，為魚類抗病性狀研究提供了新視角，研究成果為開辟魚類病害防治和良種培育新途徑奠定重要基礎(chǔ)。

上述工作是在國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省泰山學(xué)者攀登計(jì)劃、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助和支持下完成的。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1186/s40168-022-01346-4