選択的に飼育されたムール貝（Perna canaliculus）の微分応答ストレス生存、免疫学、遺伝子発現、微生物叢の多様性

ニュージーランドの緑色のむらのムール貝（Perna canaliculus）は、生態学的および経済的に重要な種です。海洋熱波はNZの海岸線周辺で頻繁に増加しており、これらのイベントは一部の水産養殖種のストレスと死亡率の増加と相関しています。この研究は、P。canaliculusの熱ストレスの一般的なバイオマーカーを特定し、遺伝的に異なる選択的に飼育されたムール貝間で反応が異なるかどうかを評価することを目的としています。選択的に飼育されたムール貝（家族A、B、C）の3つの家族を実験室の3つの海水温度レジームにさらしました：1）「コントロール」治療（周囲12°C）、2）26°C熱チャレンジとその後の26°C熱チャレンジ回復期間、および3）回復なしの持続的な26°C熱挑戦。生存、免疫応答（血球濃度と生存率、酸化ストレスと総抗酸化能力）、血球遺伝子発現、およびGILLマイクロビオームが温度の課題中に家族間で異なるかどうかを調査しました。持続的な熱ストレス治療では、家族Aは生存率が最も高かった（それぞれ42％とファミリーCおよびBの場合は25％と5％と比較して）。遺伝子発現レベルは熱ストレス中に大幅にシフトし、家族間で異なり、家族は家族BやCよりも異なっていました。家族Cは他のファミリーよりも温度処理と時点の影響を受けましたが、家族Bには遺伝子/経路がほとんどありませんでしたそれは熱応力に反応しました。熱ショックタンパク質と免疫応答に関連する遺伝子（例：AIF1、CTSC、TOLL8、CASP9、FNTA、AHCY、CRYAB、PPIF）は、熱ストレス中にすべての家族で上方制御されました。微生物叢の種の豊富さは、熱ストレスの前と熱ストレス中に家族間で異なり、家族は他の家族とは明らかに異なる微生物叢の植物を持っていました。微生物の多様性は、長期の熱ストレスにさらされたすべての家族で同様に変化し、これらのムール貝ではビブリオとカンピロバクターの種が増加しました。私たちの研究では、海洋温暖化に対する反応を予測するために、選択的に飼育されたムール貝の免疫応答と遺伝子発現を調査するための診断ツールとしての血球の非致死サンプリングの使用を強調しています。このアプローチは、さらに選択的な繁殖のための潜在的な熱耐性候補を特定することができ、これにより、暖かい海のムール貝養殖産業の回復力が高まる可能性があります。

New Zealand's green-lipped mussel (Perna canaliculus) is an ecologically and economically important species. Marine heatwaves are increasing in frequency around NZ's coastline, and these events are correlated with increased stress and mortality of some aquaculture species. This study aimed to identify general biomarkers of heat stress in P. canaliculus and to assess whether responses differed between genetically distinct selectively bred mussels. We exposed three families of selectively bred mussels (families A, B and C) to three seawater temperature regimes in the laboratory: 1) a "control" treatment (ambient 12°C), 2) a 26°C heat challenge with a subsequent recovery period, and 3) a sustained 26°C heat challenge with no recovery. We investigated whether the survival, immune response (hemocyte concentration and viability, oxidative stress and total antioxidant capacity), hemocyte gene expression and gill microbiome differed between the families during the temperature challenges. In the sustained heat-stress treatment, family A had the highest survival rate (42% compared with 25% and 5% for families C and B, respectively). Gene expression levels significantly shifted during thermal stress and differed between families, with family A more dissimilar than families B and C. Family C had substantially more genes impacted by temperature treatment and timepoint than the other families, while family B had very little genes/pathways that responded to thermal stress. Genes related to heat shock proteins and immune responses (e.g., AIF1, CTSC, TOLL8, CASP9, FNTA, AHCY, CRYAB, PPIF) were upregulated in all families during heat stress. Microbiome species-richness differed between families before and during heat-stress, with family A having a distinctly different microbiome flora than the other families. Microbial diversity changed similarly in all families exposed to prolonged heat-stress, with species of Vibrio and Campylobacter increasing in these mussels. Our study highlights the use of non-lethal sampling of hemocytes as a diagnostic tool to explore the immune response and gene expression of selectively bred mussels, to predict their response to ocean warming. This approach can identify potential thermotolerant candidates for further selective breeding, which may increase the resilience of the mussel aquaculture industry in a warming ocean.