近日，我院熊金波、陈炯研究员团队在微生物学领域权威期刊《Microbiome》（IF₅ = 16.6，中科院双一区Top期刊）发表题为“Precisely designed keystone metabolites boost shrimp disease resistance by recruiting symbionts via the lipoxin A4–AP-1 pathway”的研究论文。该研究运用微生物生态学原理精准鉴定对虾肠道中的关键代谢物，基于“核心菌群—LXA4—AP-1”轴解析了关键代谢物定向招募有益菌以增强宿主抗病能力的益生机理，并经全球尺度数据验证（图1）。

图1 本工作的实验设计示意图和流程

精准鉴定维持宿主健康的关键代谢物并构建高效增强宿主抗病力的合成菌群（SynCom），是生命科学研究的焦点和难点。本研究以凡纳滨对虾为模型，借鉴微生物生态学中“指示菌”与“驱动种”的筛选原则，精准鉴定丙酮酸与DL-谷氨酰胺为关键代谢物，证实其能显著增强对虾对WFS的抗性。关键代谢物通过定向招募三种益生菌（Ruegeria lacuscaerulensis, Bacillus subtilis和Nioella nitratireducens）提高了菌群互作网络的稳定性。基因组分析揭示这些菌株携带短链脂肪酸合成及抗菌肽编码基因，具备显著的宿主保护功能。全球数据集分析进一步验证这三株菌在患病对虾中普遍呈现丰度降低趋势。据此构建的SynCom成功复现了代谢物的保护效能。同时，关键代谢物与SynCom均通过提高肠道和肝胰腺中LXA4水平，进而抑制促炎转录因子AP-1的表达，最终实现免疫保护，通过抑制剂、核心代谢物补偿体内、体外实验验证。该研究成果基于微生物生态学理论精准设计益生元和合成菌，对症防控病害提供了理论框架，并从“核心菌群—LXA4—AP-1”轴角度，解析了关键代谢物协同益生菌增强宿主抗病性的益生机理（图2）。

图2 关键代谢物增强对虾抗病性的益生机理

宁波大学海洋学院是本论文的第一完成单位，博士研究生沙浩男为论文第一作者，熊金波研究员为通讯作者。本研究受到国家自然科学基金（32371596）、浙江省自然基金重点(LZ25C030002)、宁波市科技创新甬江2035重点研发（2024Z279）等项目资助。本研究还受到宁波大学One Health研究院跨学科研究项目（NBUOH202501）支持。