在全球变暖背景下，海水升温和海洋热浪频发，显著威胁双壳贝类的存活、生长与繁殖，制约贝类养殖产业稳定发展。海湾扇贝南部亚种（Argopecten irradians concentricus，又称墨西哥湾扇贝）属于暖水性养殖贝类，长期适应较高水温，是解析海洋无脊椎动物的耐热机制的理想研究材料。

中国科学院烟台海岸带研究所贝类遗传育种研究组（王春德研究团队）以墨西哥湾扇贝为研究对象，基于外套膜组织样本，整合分离群体分组混合测序（BSA-seq）、多时点转录组测序（RNA-seq）与加权基因共表达网络分析（WGCNA），系统解析了该物种响应高温胁迫的遗传与转录调控机制。研究筛选获得的热应答关键基因UGGT1及其连锁内含子SNP，可为扇贝耐热性状的分子标记辅助选择育种提供潜在的候选基因和遗传位点，推动扇贝耐高温品种/系的培育。

研究团队以墨西哥湾扇贝适养温度26℃为起点温度，以0.5℃/12h速率逐步升温至34℃，随后恢复至26℃维持7天，通过筛选建立热敏感（HS）与耐热（HT）极端表型群体（图1）。扇贝外套膜兼具环境感知与生物矿化等生理功能，对热胁迫响应敏感，适合比较不同温度条件下的转录变化。研究依次采集26℃、28℃、30℃、32℃、34℃和恢复至26℃共6个阶段的外套膜样本，用于后续转录组分析。

图1 墨西哥湾扇贝在升温及恢复阶段的生存曲线

研究对两个表型池开展BSA-seq分析，共获得212.86 Gb测序数据，检出3320153个变异位点。根据欧氏距离（ED）排序前0.1%，筛选出2748个耐热相关SNP。上述位点大多位于基因间区、内含子等非编码区域，其关联基因显著富集于免疫识别、鞘脂代谢、C型凝集素受体以及cAMP/Rap1信号通路，提示免疫防御和膜脂信号调控过程可能参与扇贝耐热性形成（图2）。

图2 耐热相关SNP的基因组分布及关联基因功能富集分析

基于RNA-seq数据绘制不同温度阶段的基因表达谱，通过表达趋势分析共识别出4类主要趋势：部分基因表达量随温度升高上调、降温恢复后回落（Cluster 2和Cluster 3），部分基因表达趋势则相反（Cluster 4）；另有一类基因仅在恢复阶段表达量上调（Cluster 1）。这些基因主要富集在内质网蛋白加工、氨酰-tRNA生物合成和抗原加工与呈递等通路（图3）。

图3 基因差异表达趋势及KEGG功能富集分析

借助WGCNA，从21292个基因中识别出21个共表达模块，其中yellow和turquoise模块与34℃热胁迫阶段的关联最强。研究进一步整合BSA-seq遗传定位结果与WGCNA共表达模块信息，锁定UGGT1为热应答核心候选基因；该基因携带两个完全连锁的内含子SNP（Chr13:27408961和Chr13:27408967）。独立群体验证显示，TT-AA基因型在耐热群体中占比更高（P = 0.011），携带该基因型个体在34℃下UGGT1表达水平显著更高（P = 0.016）。UGGT1参与内质网蛋白质量控制，推测其可通过促进错误折叠糖蛋白再折叠，缓解热胁迫造成的蛋白稳态压力（图4）。

图4 关键热应答模块及基因筛选鉴定

该研究初步解析了墨西哥湾扇贝外套膜响应高温胁迫的遗传与转录调控网络，揭示内质网质量控制、蛋白质稳态维持、免疫防御、细胞膜稳定性、能量代谢及核质运输等生物学过程协同参与其耐热适应机制。

相关成果以“Integrated BSA-seq and RNA-seq analysis uncovers a coordinated regulatory network for heat tolerance in Argopecten irradians concentricus”为题发表于国际期刊Aquaculture。该研究得到国家自然科学基金、山东省重点研发计划（农业良种工程）等项目资助。

论文信息：

Yang, J., Wu, S*., Xue, Z., Sun, S., Li, W., Wang, J., Ning, J., Wang, Y., Liu, G., Wang, C*. (2027). Integrated BSA-seq and RNA-seq analysis uncovers a coordinated regulatory network for heat tolerance in Argopecten irradians concentricus. Aquaculture, 627, 744610. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2026.744610