对虾是我国重要水产动物养殖品种，2021年养殖产量达227万吨，位居世界第一。病害严重限制我国对虾养殖的健康发展，以白斑综合征病毒（white spot syndrome virus, WSSV）引起的白斑综合征和由副溶血弧菌等多种条件致病菌引起的肝胰腺坏死症尤为严重。对虾作为水生甲壳类动物，易受到养殖水体中氨氮、苯并芘、多氯联苯等多种环境胁迫因子的影响。近年来研究发现，水体环境胁迫与对虾养殖病害爆发存在密切联系，例如高氨氮浓度水体养殖环境中易爆发对虾细菌性病害，环境胁迫可以诱发WSSV潜伏感染转化为急性感染。解析对虾应对环境胁迫与抵抗病原感染的互作机制，有利于选育高抗病性（抗病原感染）和高抗逆性（抗环境胁迫）的对虾新品种，有助于制定高效绿色的对虾病害防治策略。

氨氮由离子氨（NH4⁺）和非离子氨（NH3）组成，主要来自虾的排泄以及残骸、残饵和粪便等含氮有机物的氨化作用。氨氮胁迫能够降低对虾抵抗弧菌感染的免疫力，但具体机制仍不清楚。我实验室海洋生命过程与生物资源利用创新团队首席科学家何建国教授团队发现凡纳滨对虾白介素1受体同源基因（interleukin 1 receptor, IL-1R）响应副溶血弧菌感染，通过NF-κB转录因子LvRelish诱导抗菌肽（Antimicrobial peptides, AMPs）表达发挥抗细菌功能。进一步研究发现，水体氨氮胁迫提高对虾血淋巴中氨氮浓度，抑制LvIL-1R表达，从而阻断LvIL-1R–LvRelish–AMPs抗细菌途径。该成果首次揭示水体氨氮胁迫阻断对虾抗细菌途径的分子机制，为对虾养殖降低氨氮胁迫和防治细菌性病害的策略制定提供了理论基础。

图1 氨氮胁迫引发对虾细菌性疾病爆发的可能机制

养殖水体中的苯并芘、多氯联苯等有机毒物来自工业废水和废气，因其亲脂性和难降解性会随着生物链流动富集，不仅直接威胁对虾生存，还会影响食用者的健康。芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）是一类配体依赖的转录因子，能够识别苯并芘和多氯联苯激活机体解毒途径。我室何建国教授团队发现凡纳滨对虾AhR响应WSSV感染，通过与LvARNT偶联直接靶向LvCaspase-1（人Caspase-3同源基因）的启动子，调节LvCaspase-1的表达，诱导细胞凋亡，发挥抗病毒功能。该成果首次揭示AhR家族蛋白通过调控caspase表达以建立与细胞凋亡的直接联系，表明LvAhR是提高对虾抗病性和抗逆性的潜在选育靶点。

图2 LvAhR–LvARNT–LvCaspase-1轴介导的抗WSSV的分子机制

研究成果以“Ammonia nitrogen stress increases susceptibility to bacterial infection via blocking IL-1R–Relish axis mediated antimicrobial peptides expression in shrimp”发表在水产顶级期刊Aquaculture，李浩洋博士为该论文第一作者，海洋生命过程与生物资源利用创新团队首席科学家何建国教授和核心成员李朝政教授为共同通讯作者；以“An AhR–Caspase axis mediated antiviral apoptosis in an arthropod”发表在美国免疫学会会刊The Journal of Immunology，傅奇卉博士为该论文第一作者，海洋生命过程与生物资源利用创新团队首席科学家何建国教授和核心成员李朝政教授为共同通讯作者。研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金优秀青年项目和南方海洋实验室创新团队等的支持。

原文链接：

1.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0044848622010511；

2.https://journals.aai.org/jimmunol/article/209/10/2022/237315/An-AhR-Caspase-Axis-Mediated-Antiviral-Apoptosis.