海洋酸化對(duì)福建牡蠣幼體基因表達(dá)的影響.pdf

1、隨著人為排放到大氣中的CO2持續(xù)增加，由CO2驅(qū)動(dòng)的海洋酸化將導(dǎo)致海水pH值在本世紀(jì)顯著下降，并很可能對(duì)海洋生物，特別是對(duì)鈣質(zhì)無脊椎動(dòng)物及生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重負(fù)面影響。越來越多的研究表明，海洋酸化會(huì)影響海洋鈣質(zhì)無脊椎動(dòng)物的存活、發(fā)育和生理機(jī)能。然而，目前關(guān)于海洋酸化對(duì)福建牡蠣（Crassostrea angulata）幼體影響的研究報(bào)道還比較少。本文通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬未來海洋環(huán)境，研究了短期高CO2暴露對(duì)我國重要經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)養(yǎng)殖種類—福建牡蠣幼體

2、發(fā)育的影響(對(duì)照組CO2濃度400ppm，實(shí)驗(yàn)組分別為1500ppm和3000ppm)。利用形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)方法對(duì)酸化暴露后的幼體進(jìn)行相關(guān)研究，主要結(jié)果如下:
　　1.海洋酸化對(duì)福建牡蠣幼體貝殼生長的影響
　　通過對(duì)福建牡蠣幼體貝殼形態(tài)參數(shù)的測(cè)量分析，發(fā)現(xiàn)1500ppm實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組貝殼形態(tài)無顯著性差異，3000ppm實(shí)驗(yàn)組中幼體個(gè)體較對(duì)照組偏小，貝殼增長速度慢，畸形率升高。進(jìn)一步采用掃描電鏡聯(lián)用EDS能譜法分析技術(shù)分析酸

3、化暴露后D型幼體貝殼元素成分，發(fā)現(xiàn)海洋酸化對(duì)幼體鈣元素沉積有一定的抑制作用，而且發(fā)現(xiàn)福建牡蠣幼體對(duì)1500ppm酸化程度有一定的耐受性。
　　2.海洋酸化條件下福建牡蠣幼體數(shù)字基因表達(dá)譜分析
　　通過對(duì)正常條件下和海洋酸化條件下的福建牡蠣擔(dān)輪幼體、D型初期幼體和D型2d幼體進(jìn)行高通量測(cè)序，分別兩兩比較后獲得差異基因5317個(gè)、74個(gè)和2641個(gè)。差異基因的GO功能顯著性富集分析和Pathway顯著性富集分析結(jié)果顯示，海洋酸化

4、主要抑制了胚胎發(fā)育、能量代謝、基礎(chǔ)生物學(xué)過程和鈣離子傳導(dǎo)相關(guān)基因和通路的作用，從而導(dǎo)致幼體生長延遲。
　　3.海洋酸化對(duì)福建牡蠣幼體貝殼形成和生長相關(guān)基因的影響
　　通過全胚原位雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)Tyr3、TGF-β信號(hào)通路和BMP信號(hào)通路均參與福建牡蠣幼體InCaS生物發(fā)生。在酸化條件下，TGF-β信號(hào)通路相關(guān)基因表達(dá)受到抑制，而Tyr3基因和BMP信號(hào)通路相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)。形態(tài)學(xué)研究結(jié)果顯示，在海洋酸化條件下福建牡蠣面盤幼體貝

5、殼生長緩慢且個(gè)體偏小，畸形率高，因此，我們推測(cè)Tyr3和BMP信號(hào)通路相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)后仍不能補(bǔ)償海洋酸化對(duì)幼體造成的損傷，所以福建牡蠣在海洋酸化條件下貝殼雖仍能持續(xù)生長但大小形狀都較對(duì)照組有變化。
　　本研究通過掃描電鏡聯(lián)用EDS能譜法分析技術(shù)分析福建牡蠣幼體貝殼元素成分，發(fā)現(xiàn)海洋酸化對(duì)鈣元素沉積有一定抑制作用;利用RNA-Seq技術(shù)探究海洋酸化對(duì)福建牡蠣幼體早期生長發(fā)育影響，結(jié)果顯示，海洋酸化抑制早期胚胎發(fā)育、能量代謝和鈣離子

6、傳導(dǎo)相關(guān)信號(hào)通路作用，從而導(dǎo)致幼體生長延遲;利用成熟的WISH方法探究Tyr3、TGF-β信號(hào)通路和BMP信號(hào)通路相關(guān)基因的功能，并用qRT-PCR技術(shù)研究了海洋酸化條件下它們的表達(dá)情況，結(jié)果顯示，它們與InCaS生物發(fā)生和貝殼生長有關(guān)，在酸化條件下，TGF-β信號(hào)通路相關(guān)基因表達(dá)受到抑制，而Tyr3基因和BMP信號(hào)通路相關(guān)基因上調(diào)表達(dá)，結(jié)合形態(tài)學(xué)研究結(jié)果推測(cè)，海洋酸化條件下，某些基因和信號(hào)通路上調(diào)表達(dá)仍不能補(bǔ)償酸化對(duì)幼體造成的損傷而導(dǎo)