研究背景

水下生物黏附是海洋底栖附着生物生活史中的关键过程，其机制解析将为海洋环保防污技术研发和水下仿生黏附材料设计提供核心理论基础。藤壶是一类典型的海洋污损生物，其分泌的藤壶胶可在复杂海洋环境下实现高强度、永久性的水下粘附。金星幼虫是藤壶由浮游向固着生活转变的关键发育阶段，为解析海洋无脊椎动物的水下固着分子机制提供了理想模型。

藤壶胶的核心功能组分为蛋白质，被称为黏附蛋白（cement protein, cp）。尽管现有研究对藤壶黏附蛋白的生化性质、结构特征等已有较为深入的探讨，但多聚焦于成体阶段，对幼虫附着期黏附蛋白的功能与调控机制认识仍十分有限，缺乏对藤壶黏附蛋白基因的上游转录调控机制的研究，限制了对藤壶附着分子机制的深入理解。

研究结果

该研究以纹藤壶（Amphibalanus amphitrite）为研究对象，基于染色体水平基因组和不同发育阶段的转录组数据，首次从全基因组层面完成了纹藤壶转录因子家族的系统鉴定与分类，共识别出分属62个家族的731个转录因子基因，通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）分析筛选出145个与金星幼虫附着显著相关的候选转录因子。同时发现在金星幼虫附着阶段有两个黏附蛋白基因Aacp19k-like和Aacp100k显著高表达，且均定位于幼虫的黏液腺组织中。RNA干扰实验显示，敲低这两个黏附蛋白基因会显著降低金星幼虫的附着率，表明它们在藤壶金星幼虫的附着过程中发挥重要作用。通过ATAC-seq鉴定出Aacp19k-like的活性启动子区域为-1978 bp~+116 bp，Aacp100k的活性启动子区域为-974 bp~+718 bp，并预测出5个转录因子（PRRX2、SGF3、SOX4、NKX6.2和SOX14）为调控Aacp19k-like与Aacp100k的候选因子。

图1 纹藤壶金星幼虫附着相关转录因子的挖掘

进一步运用双荧光素酶报告实验、电泳迁移率实验、原位杂交及RNA干扰等多种技术手段，鉴定出两个黏附蛋白基因Aacp19k-like和Aacp100k的关键转录因子并解析其调控机制。结果表明，转录因子PRRX2能够通过结合Aacp19k-like启动子区域的AATTA顺式作用元件，激活该基因的表达；转录因子SGF3和NKX6.2分别通过识别Aacp100k中的TATGAA和CTCATCAAC序列，正向调控Aacp100k的转录表达。值得注意的是，NKX6.2结合位点位于Aacp100k的第一个外显子编码区内，同时编码Leu–Ile–Asn三肽，提示该序列具有“编码蛋白质”和“调控基因表达”的双重功能。研究还发现，PRRX2、SGF3和NKX6.2均定位于细胞核，并与黏附蛋白基因在金星幼虫黏液腺中呈现共定位。体内敲降这些关键转录因子后，相关黏附蛋白的表达水平和幼虫附着率均显著下降，进一步证明它们是藤壶附着过程中重要的转录调控因子。系统发育分析显示，这些转录因子在藤壶类群中高度保守，提示其可能参与了藤壶类群水下粘附能力的演化。

图2 黏附蛋白Aacp19k-like关键转录因子PRRX2的鉴定及其调控机制解析

图3 黏附蛋白Aacp100k关键转录因子SGF3和NKX6.2的鉴定及其调控机制解析

图4 纹藤壶金星幼虫附着过程中Aacp19k-like和Aacp100k转录调控机制模式图

该研究首次从转录调控层面揭示了藤壶黏附蛋白在金星幼虫附着过程中的关键转录调控机制，为解析藤壶幼虫从浮游阶段向底栖阶段转变的分子机制提供了新见解。相关发现不仅加深了对海洋污损生物附着机制的认识，也为开发环境友好型海洋防污技术提供了潜在靶点。

研究团队与资助

该论文第一作者为厦门大学博士研究生姚珊珊，通讯作者为冯丹青教授。其他作者包括厦门大学硕士研究生赵祎然、马宇坤，博士研究生高翔、李卓，以及柯才焕教授。该研究获得国家自然科学基金面上项目（42376090）、福建省自然科学基金杰青项目（2024J010003）、福建省促进海洋与渔业高质量发展专项资金项目（FJHYF-L-2023-14）以及海水养殖生物育种全国重点实验室自主研究项目（MBL25IR21）等的联合资助。

论文来源：

Yao, S., Zhao, Y., Gao, X., Li, Z., Ma, Y., Ke, C., Feng, D*. (2026). Essential transcriptional regulators of cement proteins during barnacle settlement. Marine Life Science & Technology. DOI: 10.1007/s42995-026-00399-w

论文链接：

https://doi.org/10.1007/s42995-026-00399-w

供稿：冯丹青课题组

编辑：苏颖

审核：王智 曹知勉