肠道微生物在半滑舌鳎抗弧菌病性状形成中的调控机制

时间:2022年9月28日
来源:华中科技大学生命与科学技术学院

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2022 年 9月23日 国际顶级微生物组学杂志Microbiome在线发表了华中科技大学(华科大)生命科学与技术学院宁康教授团队联合 中国水产科学研究院黄海水产研究所 (黄海所) 陈松林院士团队 合作完成的题为 “ Intestinal microbiome-mediated resistance against vibriosis for Cynoglossus semilaevis ”的研究论文

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20229月23日国际顶级微生物组学杂志Microbiome在线发表了华中科技大学(华科大)生命科学与技术学院宁康教授团队联合中国水产科学研究院黄海水产研究所(黄海所)陈松林院士团队合作完成的题为Intestinal microbiome-mediated resistance against vibriosis for Cynoglossus semilaevis”的研究论文。该研究以我国特有养殖鱼类半滑舌鳎(龙利鱼)为模型,首次揭示了肠道微生物群落结构、功能和微生物-宿主相互作用在鱼类抗病性状形成中的作用。论文第一作者为黄海所周茜副研究员和华科大生物信息学专业2019级博士生朱雪,通讯作者为宁康教授和陈松林院士。

2022年全国两会期间,习近平总书记就树立“大食物观”做了全面系统论述,指出“要向江河湖海要食物,稳定水产养殖”。水产养殖是全球食品供应的重要组成部分,但面临着病害频发、种质退化等挑战。对于抗病性状分子机制的深入认识是开展养殖鱼类疾病防控和良种培育的关键基础。现有研究表明,肠道微生物与鱼类传染性疾病感染有关,但对肠道微生物在鱼类抗病性状形成中的作用仍知之甚少。

半滑舌鳎(学名:Cynoglossus semilaevis),又称鳎犸、龙利、鳎目鱼、鳎米和舌头鱼,是我国重要的海水养殖鱼类,是国家海水鱼产业技术体系九大品种之一,其味道鲜美,营养丰富,经济价值高。然而,在养殖过程中,弧菌性病原引起的感染性疾病频繁发生,导致养殖成活率低至30%,严重限制了半滑舌鳎养殖产业的健康可持续发展,造成了巨大的经济损失。

本研究基于陈松林院士团队多代选育的半滑舌鳎抗病家系,通过多组学分析,解析了抗病和易感家系肠道菌群的结构功能差异、宿主基因表达模式和菌群-宿主相互作用,发现抗病和易感家系微生物群落结构具有明显差异:抗病家系通过招募有益菌(如Phaeobacter, Propionibacterium)增强抗弧菌感染能力,而易感家系则由于富集了促炎菌(如Alicyclobacillus)而影响了抗病力。进一步分析发现肠道微生物通过调控宿主代谢(包括类固醇、类固醇激素、胆汁酸合成和不饱和脂肪酸代谢途径)和免疫信号通路(包括DNA-sensing,Toll-like和RIG-I-like受体信号通路)等影响半滑舌鳎抗弧菌感染能力。此外,发现肠道菌群可能通过“菌-肠-免疫轴”调控宿主的免疫稳态和炎症反应,如Phaeobacter通过调控自身hdhA基因和宿主胆汁酸生物合成通路cyp27a1基因上调,同时调控自身trxA基因和宿主促炎细胞因子生物合成通路akt基因的表达下调,来降低抗病家系的炎症反应,从而提高半滑舌鳎抗弧菌感染能力。在此基础上,本研究进一步筛选到基于肠道微生物和宿主基因组合的生物标志物,可用于半滑舌鳎抗病种质筛选。


图1. 肠道微生物在半滑舌鳎抗弧菌病性状形成中的调控模式


图2. 肠道微生物和宿主基因联合筛选抗哈维氏弧菌病半滑舌鳎的能力评估


本研究首次揭示了肠道微生物通过调节宿主免疫稳态和降低炎症反应而调控半滑舌鳎抗弧菌病性状的分子机制,所揭示的“菌-肠-免疫轴”调控模式将有助于理解肠道菌群在鱼类抗病性状形成中的作用,为鱼类抗病性状研究提供了新视角,研究成果为开辟鱼类病害防治和良种培育新途径奠定重要基础。


上述工作是在国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东省泰山学者攀登计划等项目的资助和支持下完成的。


参考文献:

Qian Zhou1, Xue Zhu1, Yangzhen Li, Pengshuo Yang, Shengpeng Wang, Lei Wang, Kang Ning*, Songlin Chen*. Intestinal microbiome-mediated resistance against vibriosis for Cynoglossus semilaevis. Microbiome, 2022, 10: 153.


论文链接:https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-022-01346-4




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