基于细胞骨架动态与免疫激活的虾夷扇贝极端高温响应分子机制研究

本研究针对全球变暖背景下虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)极端高温耐受机制的科学问题，通过多组学分析揭示了其从细胞骨架重构到免疫激活的时序性恢复规律，发现R3阶段为关键修复窗口，为冷水性贝类抗逆育种提供了分子靶点。

　　

随着全球海洋变暖加剧，极端高温事件频发，冷水性贝类养殖面临严峻挑战。2024年大连海域夏季水温高达29.5°C，导致虾夷扇贝大规模死亡，但学界对其高温响应机制，特别是恢复阶段的分子调控知之甚少。大连海洋大学辽宁省海洋动物免疫与病害控制重点实验室的研究团队在《Aquaculture Reports》发表的研究，首次系统揭示了虾夷扇贝从高温应激到恢复的时序性分子轨迹。

研究采用30°C极端高温处理1小时(H1)后25°C恢复1/3/24小时(R1/R3/R24)的实验设计，通过RNA-seq、WGCNA共表达网络构建，结合彗星实验(Comet assay)、TUNEL染色和微管免疫荧光等关键技术，解析了鳃组织动态响应机制。

RNA测序数据质量控制

测序数据Q30>93.5%，PCA显示组内重复性好，H1组与R24组形成显著聚类，R3作为独立过渡期特征明显。

差异基因鉴定与富集分析

R1阶段差异基因数量达峰值(3279个)，73个核心基因持续差异表达，显著富集于微管调控(如GO:0031110微管解聚负调控)和抗原呈递通路(KEGG:04612)。

动态恢复基因网络

WGCNA鉴定出Myellow(钙信号/细胞骨架)、Mbrown(ER蛋白质量控制)和Mblue(凋亡/免疫)三大模块，揭示R3阶段是修复关键转折点，此时微管结构重建、Caspase-3活性回落。

微管动态转变

免疫荧光显示H1-R1阶段微管网络崩解，R3开始重组；GSEA证实吞噬体通路(map04145)在R3显著激活，提示细胞骨架修复与清除损伤蛋白的协同机制。

DNA损伤与凋亡验证

彗星实验显示H1组DNA尾矩显著增加，TUNEL阳性信号在R1达峰，与转录组中同源重组修复通路持续抑制相印证，证实高温引发基因组不稳定性。

该研究创新性提出虾夷扇贝高温响应的三阶段模型：早期(Myellow)以钙依赖的细胞骨架解聚和基因组损伤为特征；过渡期(Mbrown)激活ER应激和泛素-蛋白酶体系统；修复期(Mblue)通过TNF/NF-κB信号通路协调免疫清除与组织重塑。研究发现微管系统是高温损伤的首要靶点，其动态重组与吞噬体功能耦合构成恢复的关键节点，这为解释冷水贝类夏季大规模死亡提供了分子证据。

研究不仅填补了双壳类极端高温恢复机制的理论空白，其发现的R3关键修复窗口和HSP90α等枢纽基因，更为抗逆品种选育提供了精准靶标。该成果对应对气候变化下的生态风险评估和水产养殖可持续发展具有重要实践价值。