太平洋白对虾甲基法尼酯信号通路关键基因LvMet/LvRXR/LvKr-h1调控卵巢发育的分子机制

　　本研究针对甲壳动物生殖调控机制不明的科学问题，通过克隆鉴定太平洋白对虾(Litopenaeus vannamei)甲基法尼酯(MF)信号通路关键基因LvMet、LvRXR和LvKr-h1，结合体外组织培养、RNA干扰和酵母双杂交等技术，首次揭示LvMet与LvRXR形成异源二聚体激活LvKr-h1转录的MF信号转导机制，为甲壳动物生殖调控提供了重要理论依据。

　　

在甲壳动物养殖业中，生殖调控一直是制约产业发展的瓶颈问题。甲基法尼酯(MF)作为昆虫保幼激素(JH)的结构类似物，在甲壳动物中被认为是调控生殖的关键因子，但其分子机制长期不明。尤其对于全球产量占比53.2%的太平洋白对虾(Litopenaeus vannamei)，MF如何通过信号通路调控卵巢发育尚缺乏系统研究。这一科学问题的解决，将直接推动对虾人工育苗技术的革新。

广东海洋大学等机构的研究人员通过多学科交叉方法，首次完整解析了L. vannamei中MF信号通路的分子组成及其调控卵巢发育的机制。研究发现MF通过LvMet-LvRXR异源二聚体激活下游LvKr-h1的表达，进而调控卵黄蛋白原(Vg)合成，相关成果发表于《Aquaculture Reports》。

研究采用以下关键技术：1)基于转录组数据克隆LvMet、LvRXR和LvKr-h1全长序列；2)建立肝胰腺和卵巢组织体外培养体系进行MF诱导实验；3)通过dsRNA介导的基因沉默分析基因互作关系；4)酵母双杂交验证蛋白相互作用；5)qPCR检测基因时空表达模式。实验样本来自实验室养殖的性成熟雌虾(35.58±3.51 g)，按性腺指数(GSI)划分卵巢发育五个阶段。

【分子鉴定与系统进化】
成功克隆获得3340 bp的LvMet、1325 bp的LvRXR和2021 bp的LvKr-h1基因。LvMet具有bHLH-PAS家族典型结构域，其PAS-B结构域配体结合口袋的关键氨基酸位点与昆虫高度保守；LvRXR的DNA结合域(DBD)和配体结合域(LBD)呈现核受体特征；LvKr-h1含有7个锌指结构(Zn2-Zn8)，区别于昆虫的8个锌指。系统进化分析显示这三个基因在甲壳动物中形成独立分支。

【组织分布与发育表达】
三个基因在12种组织中广泛表达，其中LvMet在眼柄和表皮表达最高。在卵巢发育过程中，肝胰腺LvMet在II期达峰，卵巢LvMet在IV期达峰；LvRXR在肝胰腺和卵巢均随发育持续升高；LvKr-h1在肝胰腺II期、卵巢II/IV期出现双峰。眼柄切除后，三者在卵巢的表达均显著上调，提示受眼柄神经内分泌调控。

【MF诱导响应】
体外实验显示：40-400 μM MF可诱导肝胰腺和卵巢中LvMet表达；4 μM MF促进肝胰腺LvRXR表达；4 mM MF显著上调LvKr-h1。体内注射实验证实：50 ng/g MF显著激活卵巢LvMet、LvRXR和LvKr-h1表达，但抑制肝胰腺LvMet。肝胰腺Vg1/Vg2受MF浓度依赖性诱导，而卵巢Vg1被抑制。

【基因互作网络】
RNAi实验揭示：沉默LvMet导致肝胰腺LvRXR和LvKr-h1表达先升后降；沉默LvRXR显著降低LvKr-h1；沉默LvKr-h1则反馈抑制LvMet和LvRXR。酵母双杂交证实LvMet与LvRXR存在弱相互作用，提示其可能形成异源二聚体。

【讨论与意义】
该研究首次在L. vannamei中构建了MF-LvMet-LvRXR-LvKr-h1-Vg信号通路模型：1) LvMet作为MF受体与LvRXR形成转录复合物；2) 该复合物激活下游LvKr-h1表达；3) 通路成员存在正反馈调节。这一发现突破了甲壳动物MF信号转导机制的认识瓶颈，为开发基于MF的生殖调控技术提供了分子靶点。特别值得注意的是，MF在肝胰腺和卵巢中呈现差异化的调控模式，暗示组织特异性调控网络的存在，这为后续研究指明了方向。

研究创新性地将昆虫JH信号通路研究范式应用于甲壳动物，不仅证实了MF与JH信号通路的进化保守性，也揭示了甲壳动物特有的调控特征，如LvKr-h1锌指结构变异和LvRXR的替代作用。这些发现为无脊椎动物内分泌系统的比较研究提供了新视角。