9月23日，國際頂級微生物學雜志Microbiome在線發(fā)表了中國水產科學研究院黃海水產研究所陳松林院士團隊聯(lián)合華中科技大學生命科學與技術學院寧康教授團隊合作完成的題為“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構、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研究所周茜副研究員和華科大生物信息學專業(yè)2019級博士生朱雪，通訊作者為陳松林院士和寧康教授。

水產養(yǎng)殖是全球食品供應的重要組成部分，但面臨著病害頻發(fā)、種質退化等挑戰(zhàn)。對于抗病性狀分子機制的深入認識是開展養(yǎng)殖魚類疾病防控和良種培育的關鍵基礎。現(xiàn)有研究表明，腸道微生物與魚類傳染性疾病感染有關，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，是國家海水魚產業(yè)技術體系九大品種之一，其味道鮮美，營養(yǎng)豐富，經濟價值高。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，導致養(yǎng)殖成活率低至30%，嚴重限制了半滑舌鰨養(yǎng)殖產業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，造成了巨大的經濟損失。

本研究基于陳松林院士團隊多代選育的半滑舌鰨抗病家系，通過多組學分析，解析了抗病和易感家系腸道菌群的結構功能差異、宿主基因表達模式和菌群-宿主相互作用，發(fā)現(xiàn)抗病和易感家系微生物群落結構具有明顯差異：抗病家系通過招募有益菌（如Phaeobacter,Propionibacterium）增強抗弧菌感染能力，而易感家系則由于富集了促炎菌（如Alicyclobacillus）而影響了抗病力。進一步分析發(fā)現(xiàn)，腸道微生物通過調控宿主代謝（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”調控宿主的免疫穩(wěn)態(tài)和炎癥反應，如Phaeobacter通過調控自身hdhA基因和宿主膽汁酸生物合成通路cyp27a1基因上調，同時調控自身trxA基因和宿主促炎細胞因子生物合成通路akt基因的表達下調，來降低抗病家系的炎癥反應，從而提高半滑舌鰨抗弧菌感染能力。在此基礎上，本研究進一步篩選到基于腸道微生物和宿主基因組合的生物標志物，可用于半滑舌鰨抗病種質篩選。

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節(jié)宿主免疫穩(wěn)態(tài)和降低炎癥反應而調控半滑舌鰨抗弧菌病性狀的分子機制，所揭示的“菌-腸-免疫軸”調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。

上述工作是在國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、山東省泰山學者攀登計劃、中國水產科學研究院創(chuàng)新團隊等項目的資助和支持下完成的。

論文鏈接：

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