海水酸化条件下的中国卤虫（Artemia sinica）生理响应研究

【摘要】由于人类活动引起CO2浓度上升,大气中CO2因微溶于水而与海水结合生成H2C03,改变了表层海水的酸度从而导致海洋酸化。目前研究发现海水中CO2含量对海洋生物生长状况和新陈代谢等产生影响,因此越来越多研究者开始针对海洋酸化对海洋生物的影响展开相关研究。本文选取中国卤虫(Artemiasinica)为研究对象,研究不同海水酸化水平(pH8.2、pH7.8、pH7.6)对卤虫孵化率、存活率、生长情况及形态结构的影响,以了解酸化对卤虫宏观生物学的影响：研究不同酸化处理后卤虫体内免疫及发育相关基因表达变化,以及研究不同酸化处理对卤虫体内重要生理性酶活的影响,以探讨酸化对中国卤虫的毒性效应及其应答机制；进一步研究不同酸化条件下卤虫体内蛋白表达变化及脂肪酸组成含量变化,以探讨海水酸化对卤虫的生理性影响。主要研究成果如下：1.初步探讨不同酸化处理对卤虫孵化率、存活率、生长情况及形态结构的影响。研究结果发现海水酸化降低了卤虫孵化率和存活率并抑制了卤虫生长但对卤虫的形态结构无明显影响。2.分析了不同酸化处理后的不同生长发育阶段卤虫免疫及发育相关基因的表达变化。运用实时荧光定量PCR技术,结果发现Spatzle、MyD88、GNBP、proPO、Caveolin-1、Notch、API5、Trh、CyclinK等表达水平呈显著性差异,表明酸化处理对中国卤虫特定基因的表达模式具有显著影响。3.分析了不同酸化条件下活性氧自由基清除系统相关酶SOD、CAT和POD以及代谢相关酶ACP与GOT的活性变化。研究结果表明SOD、CAT和POD活性均在酸化条件下呈升高趋势,推测中国卤虫可能通过提高抗氧化防御性功能酶活性来减弱由于自由基的增加造成对机体伤害。另外,代谢水解相关酶ACP活性与GOT活性均随着pH降低而减小,而AKP酶活性呈现先增强后减弱的趋势,推测卤虫体内不同种类的酶对海水酸化的响应过程可能不同。4.研究了不同酸化处理对卤虫体内蛋白质组表达变化的影响。运用蛋白质组学技术,选取75个差异蛋白,经液相色谱串联质谱联用技术鉴定,结果发现甘油醛-3-磷酸脱氢酶、肌球蛋白轻链、小泛素相关修饰物蛋白、铁蛋白、尿嘧啶核苷酸激酶、翻译延长因子、钠／钾腺苷三磷酸酶、辅酶-细胞色素c还原酶核心蛋白等参与新陈代谢、生理过程相关的蛋白；卵黄蛋白原-超氧化物歧化酶的融合蛋白、过氧化物氧化还原酶、硫氧还蛋白过氧化物酶、翻译控制肿瘤蛋白、组蛋白H3、假定的酚氧化酶原、热休克蛋白70等参与机体细胞周期、解毒过程及免疫过程相关的蛋白；小热休克/α-晶状体蛋白前体、过氧化物氧化还原酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、核糖体蛋白、热休克蛋白70、14-3-3蛋白等参与凋亡过程相关的蛋白；如分子伴侣含磷酸三钙亚基2、肌球蛋白轻链、原肌球蛋白、锌金属蛋白酶、微管蛋白α链等参与细胞骨架构成等生理活动的蛋白。其中多个蛋白在参与免疫调节的同时,也参与了细胞的凋亡调控、解毒过程、新陈代谢过程等,推测酸化处理影响卤虫体内不同生理过程。5.分析了酸化条件下卤虫体内脂肪酸相对含量变化情况。运用气相色谱-质谱联用技术,结果发现卤虫体内棕榈酸(16：0),棕榈油酸(16：1),硬脂酸(18：0),油酸(18：1),反油酸(18：1),亚油酸(18：2),γ-亚麻酸(18：3)及二十二碳六烯酸甲酯(22：6)含量较高,且不同酸化处理对中国卤虫体内不同脂肪酸相对含量均有影响,推测卤虫体内脂肪酸可能对环境变化较为敏感,但具体机理尚不清楚。本论文较为系统地研究了卤虫生物学特性、免疫与发育相关基因表达、重要生理性酶活、蛋白差异表达和脂肪酸组成含量等对海水酸化的生理响应过程,获得上述结果,以期为深入揭示海洋酸化对海洋生物的影响及其生态效应奠定了科学基础。
【作者】郑超群；
【导师】刘海鹏；
【作者基本信息】厦门大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】海水酸化；CO2；卤虫；生理响应；蛋白质组学；

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