揭秘 QN 橙扇贝：miRNA 与 METTL3 调控类胡萝卜素积累的新机制

研究人员为探究 QN 橙扇贝闭壳肌类胡萝卜素积累机制，分析 miRNA 表达谱，发现 Contig1462_36180 等相关调控作用，为育种提供理论支持。

　　

色彩奥秘背后的探索：QN 橙扇贝的研究之旅

在海洋生物的奇妙世界里，色彩不仅是大自然赋予的美丽装饰，还与生物的健康、经济价值息息相关。QN 橙扇贝作为一种独特的杂交扇贝品种，其橙色闭壳肌富含类胡萝卜素，深受消费者喜爱。类胡萝卜素不仅赋予生物鲜艳的颜色，作为维生素 A 的前体，对海洋生物和人类的健康都有着重要意义，如今已成为衡量海鲜品质和经济价值的关键指标。

然而，在这绚丽色彩的背后，隐藏着许多尚未解开的谜团。尽管科研人员此前已对海洋生物类胡萝卜素积累机制展开诸多探索，运用遗传连锁图谱和数量性状位点定位等方法，发现了一些相关基因，但对于 miRNA（微小核糖核酸，一种短链非编码 RNA，可通过与靶基因 mRNA 结合来调控基因表达）和 m⁶A（N⁶- 甲基腺苷，mRNA 内部修饰的主要形式，影响 RNA 的剪接、翻译和稳定性等）甲基化在扇贝类胡萝卜素积累过程中的作用，仍然知之甚少。为了填补这些知识空白，青岛农业大学和中国科学院烟台海岸带研究所的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《BMC Genomics》杂志上。

研究方法：探索未知的钥匙

为深入探究 QN 橙扇贝闭壳肌类胡萝卜素积累的调控机制，研究人员采用了一系列先进的实验技术。首先，他们从山东莱州的扇贝养殖场获取了 QN 橙扇贝（橙色闭壳肌）和渤海红扇贝（白色闭壳肌），并将其在实验室适应性饲养 3 天后，采集闭壳肌样本。随后，运用 Illumina TruSeq Small RNA 试剂盒构建小 RNA 文库，通过高通量测序技术获得 miRNA 表达数据，并利用生物信息学方法预测差异表达 miRNA 的靶 mRNA，进行 GO 和 KEGG 富集分析，以了解这些靶基因参与的生物学过程和信号通路。

为进一步验证 miRNA 与靶基因的相互作用，研究人员进行了双荧光素酶报告基因检测。此外，通过给 QN 橙扇贝注射 METTL3（甲基转移酶 3，m⁶A 甲基转移酶复合物的主要成分，可催化 mRNA 上腺苷酸的 m⁶A 修饰）的抑制剂 STM2457，运用定量实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）、超高压液相色谱 - 串联质谱（UHPLC-MS）等技术，检测闭壳肌中类胡萝卜素含量、m⁶A 甲基化水平以及 METTL3 mRNA 的表达变化。

研究结果：揭开神秘面纱

1. miRNA 的表达特征：通过深度测序，研究人员在 QN 橙扇贝和渤海红扇贝的闭壳肌中分别鉴定出 3936 个和 3587 个 miRNA，其中 91 个 miRNA 在两组间存在差异表达。这些差异表达的 miRNA 中，Contig220_8995 显著下调，Contig2385_38971、Contig110_4495 和 pma-miR-100b 显著上调。
2. miRNA 靶基因预测与功能注释：预测发现，91 个差异表达 miRNA 共有 3369 个靶基因。GO 和 KEGG 富集分析显示，这些靶基因显著富集在跨膜转运活性、激酶活性、信号转导相关通路，以及 ABC 转运蛋白、视黄醇代谢、脂质相关代谢和钙信号通路等与类胡萝卜素积累密切相关的途径中。
3. METTL3 对类胡萝卜素积累的影响：注射 STM2457 抑制 METTL3 活性后，QN 橙扇贝闭壳肌颜色变浅，其中 pectenoxanthin（一种在扇贝中特有的类胡萝卜素）含量显著降低，而 pectenolone（另一种扇贝特有的类胡萝卜素）含量无明显变化。同时，METTL3 mRNA 表达水平和 m⁶A 甲基化水平均下降。
4. miRNA 与 METTL3 的相互作用：双荧光素酶报告基因检测表明，Contig1462_36180 能够与 METTL3 结合，且 Contig1462_36180 mimics 可显著降低 METTL3-WT（野生型 METTL3）的荧光素酶活性，对 METTL3-MUT（突变型 METTL3）则无明显影响。

研究结论与意义：开启新的篇章

综合上述研究结果，研究人员发现了与 QN 橙扇贝闭壳肌类胡萝卜素积累相关的差异表达 miRNA，并深入探究了 METTL3 在类胡萝卜素代谢过程中对 m⁶A 修饰的调控作用。Contig1462_36180 与 METTL3 表达呈负相关，且 METTL3 可能通过降低 m⁶A 水平减少闭壳肌中 pectenoxanthin 的积累。这一研究成果为理解 miRNA 和 m⁶A 甲基化在类胡萝卜素积累中的调控机制提供了新的视角，为培育高类胡萝卜素含量的扇贝新品种提供了重要的理论依据。

此外，研究还揭示了类胡萝卜素积累与多种信号通路的关联，表明类胡萝卜素在增强生物应激抵抗方面具有重要作用。未来，研究人员可基于这些发现，进一步深入探究类胡萝卜素积累的调控网络，为海洋生物养殖和健康领域的发展开辟新的道路，让海洋生物的绚丽色彩不仅成为视觉的享受，更为人类的健康和生活带来更多福祉。