前言：

南美白对虾（ Litopenaeus vannamei ）的集约化养殖，可能会导致对虾养殖系统中氨浓度显着增加，造成不良条件并影响虾的健康、存活率和生产力。氨氮会干扰虾的免疫力，导致组织损伤甚至死亡。

一、单宁在对虾养殖中的作用

单宁（TA）作为一种天然酚类化合物，广泛分布于植物界，具有很强的抗氧化活性。它还可以干扰细菌、病毒、寄生虫等生物对营养物质的吸收，降低宿主细胞膜的通透性，阻止细胞膜的吸附，从而对病原体产生抑制作用。近年来，单宁作为抗生素的天然替代品在许多动物的营养饲料中被广泛 使用，以改善肠道菌群生态系统，增强肠道健康，从而提高生产性能。

基于转录组（个体或细胞群中所有RNA转录本的集合）对生物体对外源营养物质的复杂分子反应的解释已广泛应用于甲壳类动物研究。例如，研究人员表明，某些脂质可以通过提供额外的能量或特定脂肪酸来改变虾鳃膜结构并控制铁平衡，从而影响南美白对虾对低盐度的适应。

代谢组学（对生物体液、细胞、组织或生物体中小分子（通常称为代谢物）的大规模研究）可以通过探索糖生成、氨基等代谢途径，系统地评估生物体在疾病、压力和营养条件下的生理状态。酸和脂质代谢。

二、研究设置：

这项研究是在位于青岛的海水养殖生物育种与可持续产品国家重点实验室进行的。

1、采用健康南美白对虾（初重0.3±0.03克）驯化7天，随机分为两组：不添加TA组（TA_0） TA添加组（TA_800），每组有3个重复小组。

2、将虾放入5000升的水箱中，饲喂含800mg/kg单宁的实验饲料56天，然后进行急性氨胁迫48小时，以研究单宁对南美白对虾氨胁迫反应的影响，并通过转录组学和代谢组学分析。

三、结果与讨论：

1、目前的研究表明，饲料单宁可以改善虾的健康状况，正如其他养殖水生动物的报道一样。但具体的分子调控机制尚不清楚。本研究首次将我们在前期研究中确定喂给南美白对虾单宁的最佳剂量，并结合转录组和代谢组技术，探讨单宁对南美白对虾的分子调控机制，以及南美白对虾的氨胁迫反应。

2、单宁具有很强的抗氧化活性，大量研究报道其在增强免疫功能、防止脂质过氧化、改善肠道菌群、促进营养物质消化吸收等方面发挥着重要作用。在我们的研究中，我们注意到氨胁迫诱导了4185个基因的差异表达和59个途径的明显变化，而单宁喂养的虾只有964个差异表达基因，而在TS_800组中观察到6个途径的明显变化。这表明单宁有助于维持虾基因转录的稳态。

3、在这项研究中，在TS_0组差异表达下调（细胞响应外部刺激而减少其细胞成分（例如RNA和蛋白质）的产生和数量的过程）中鉴定了与酚氧化酶系统相关的基因。酚氧化酶（PO）广泛存在于动植物体内，是参与多种免疫反应的重要免疫因子，在无脊椎动物的非特异性免疫机制中发挥着重要作用。在甲壳类动物的免疫防御系统中，外界或少量异物对机体造成的损伤，会激活该系统，然后通过分泌、包裹、吞噬和黑化异物颗粒来消除或抵抗外界干扰。

4、PO（酚氧化酶）和其他相关化学物质差异表达的下调，表明氨胁迫可能导致对虾免疫功能下降。值得注意的是，TS_800与TS_0组中PO不显着，表明单宁添加可以维持酚氧化酶系统的稳定性，从而维持对虾的生理稳态。我们推测，添加单宁可以促进热休克蛋白（HSP；细胞因暴露于应激条件而产生的蛋白质）的差异表达，从而激活酚氧化酶原（ProPO；一种先天防御机制）系统以应对氨胁迫。

5、此外，其他免疫相关差异表达基因（DEGs）进一步证实单宁可以增强虾的免疫能力。溶菌酶（LZM）可以催化细菌细胞壁的水解，导致细菌溶解和死亡。它是对虾重要的非特异性免疫因子之一，在抵抗细菌入侵、维持免疫防御方面发挥着重要作用。在我们的研究中，溶菌酶在氨胁迫后明显下降，但在氨胁迫下饲喂单宁后明显增加。这表明，在饲料中补充单宁可以调节溶酶体参与虾对氨胁迫的反应。

6、从我们研究的其他信号通路中，我们还确定南美白对虾免疫应答相关基因大多是通过调节溶酶体信号和胰腺分泌的上下游信号通路来完成其生物学功能。因此，单宁可能主要通过溶酶体途径减轻南美白对虾的炎症反应，从而提高动物的免疫能力。

7、氨基酸特别是必需氨基酸是对虾的重要营养物质之一，对虾的正常生长发育具有重要作用。L-组氨酸可以通过组氨酸脱羧酶转化为组胺。组胺是一种重要的神经递质，广泛存在于动物组织中，参与调节睡眠、焦虑、激素分泌、体温变化、食欲和记忆形成等过程。L-组氨酸和组胺水平在抗应激反应过程中发挥着重要作用。在我们的研究中，与TA_0组相比，TS_0组的L-组氨酸增加，有趣的是，与TS_0组相比，TS_800组的L-组氨酸增加，表明在饮食中添加单宁可以诱导更多的 L-组氨酸以维持生理稳态并抵抗应激反应过程。

8、另一种代谢不同的氨基酸是精氨酸。精氨酸作为一种功能性氨基酸，可以增强水产动物的免疫力，通过蛋白质和多种化学物质的合成以及谷氨酸和脯氨酸的代谢，广泛参与机体代谢。研究人员报道，精氨酸在其他甲壳类动物的生长发育、免疫应激等性状中发挥着重要作用，总体结论是，在饲料中添加单宁可以通过调节氨基酸代谢来增强虾的免疫能力。

9、差异表达基因（DEG）和差异代谢物（DM）的整合表明膳食单宁高度改变蛋白质的消化和吸收功能以及氨基酸的生物合成和代谢。这项研究为南美白对虾适应氨胁迫，以及在饲料中添加单宁以增强免疫功能提供了新的见解。

10、生物体内各种氨基酸的合成和代谢维持其体内平衡。甘油磷脂是体内含量最丰富的磷脂类型；除了形成生物膜外，它还是胆汁和膜表面活性剂的成分之一，参与细胞膜对蛋白质的识别和信号转导。这进一步证实了我们之前的推论，即单宁通过调节这些途径维持稳定状态来影响虾的免疫功能、氨基酸代谢、蛋白质合成、跨膜运输等过程。

四、研究观点：

在这项研究中，我们首次结合转录组学和代谢组学分析来描述在饲料中添加单宁如何改善南美白对虾的健康及其对氨胁迫的反应。单宁可以通过调节多种基因的差异表达以及相应的信号通路来增强对虾的非特异性免疫。而大量的差异代谢物，包括L-赖氨酸、L-精氨酸和L-组氨酸等必需氨基酸，证实单宁导致对虾代谢功能的重塑。

此外，我们发现单宁影响蛋白质的消化和吸收，以及氨基酸的生物合成和代谢。我们得出的结论是，单宁可以通过影响免疫、氨基酸代谢、蛋白质合成和跨膜运输等过程来支持南美白对虾对氨胁迫的反应。