皱纹盘鲍度夏死亡与高温胁迫响应的分子机制研究

发布时间：2020-10-22 22:51

　　 皱纹盘鲍是我国重要的海水养殖贝类,近年来福建等南方海区已成为其主养区。但作为引种自北方的物种,南方皱纹盘鲍养殖产业经常出现夏季大规模死亡问题,困扰着产业的发展。初步研究表明,高温胁迫可能是引起鲍夏季大规模死亡的主要原因之一。针对这一问题本研究对皱纹盘鲍的度夏死亡展开生物学调查,并进行高温胁迫响应的分子机制初步研究。本研究首次对我国福建宁德三沙湾养殖的二龄皱纹盘鲍进行一系列生物学指标的检测,包括死亡率、性腺发育情况和各项生理指标,同时记录养殖环境的环境数据。性腺指标的测定是通过检测每月性腺的面积大小计算。结果表明:度夏期间出现了较高的死亡率,且死亡率随温度上升不断上升,直至温度下降后,死亡率的增加才变缓,度夏期间总死亡率达到了58.58%。与此同时,鲍鱼的性腺发育程度并没有明显的差异,说明性成熟并不是导致夏季的死亡的主要原因。分析生理指标的测定结果,发现这些指标与环境压力密切相关,尤其是度夏期间的高温和不稳定的溶解氧含量。能量代谢指标中蛋白质、糖原、游离脂肪酸、乳酸脱氢酶均有明显的月度变化,所有的能量指标都呈减少趋势;抗氧化能力指标包括超氧化物歧化酶和总抗氧化能力都在度夏期间先上升后下降。这些变化说明各类供能物质含量下降,机体在度夏过程中的能量大量消耗并影响正常的能量分配;机体无法保证免疫活动所需能量,导致免疫能力下降,减弱的抗氧化能力无法抵御过氧化损伤,可能导致了死亡。虽然结论未有直接证据解释皱纹盘鲍的夏季大规模死亡,但这些结果将会对研究皱纹盘鲍高温胁迫响应的分子机制提供有效信息,也有助于解决养殖过程出现的问题,改善和提高度夏成活率。对贝类进行高温胁迫下生存能力的鉴定也是研究生理响应及高温适应机制等科学问题的重要环节。本研究应用一种非损伤性的心率检测方法,检测两个皱纹盘鲍养殖群体在高温胁迫条件下心率等生理指标的变化,以心率变化指标精确并快速比较这两个群体高温耐受能力。由于高温胁迫下皱纹盘鲍的心率随温度变化的关系符合阿伦尼乌斯公式,且心率随温度上升呈先上升后下降,该研究通过计算两者直线拟合拐点即阿伦尼乌斯拐点温度(ABT,Arrhenius break temperatures)指标,用以指示皱纹盘鲍温度耐受程度。以此法对高温耐性皱纹盘鲍群体和对照群体各17个个体进行了测定分析,并记录每个个体的生长指标。结果表明:两个群体间的ABT存在显著差异,高温耐性组的皱纹盘鲍的ABT显著高于对照组(P0.05);个体ABT指标的高低与测定个体的壳高正相关(P0.05)。本研究首次探讨了高温胁迫下皱纹盘鲍心率变化规律,并以ABT指标分析比较了两个皱纹盘鲍养殖群体间高温耐受能力。为了解释皱纹盘鲍高温胁迫响应的分子机制,我们对高温耐性和高温敏感的两个群体进行了转录组测序和不同胁迫处理的表达谱测序。转录组测序组装获得了96,803条Unigene,组装完整性较高。对Unigene进行功能注释,包括与Nr、Swiss-Prot、KEGG、COG、GO和Pfam数据库的比对,共获得26,006条注释结果。差异表达基因初步结果为:高温胁迫前后差异表达基因7,912个,高温耐性群体与高温敏感群体间差异表达基因4,933个,一龄个体与二龄个体间差异表达基因6,463个。不同的高温耐受程度、高温胁迫与否以及实验个体的年龄都是导致基因差异表达的原因。这些结果为将来的高温胁迫响应相关功能基因的确定和分子标记育种提供基础信息。
【学位单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S944.4;S917.4
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 我国皱纹盘鲍养殖产业与度夏死亡
        1.1.1 皱纹盘鲍养殖产业现状
        1.1.2 皱纹盘鲍度夏死亡概述
    1.2 海水贝类度夏死亡与高温胁迫的相关研究
        1.2.1 海水贝类度夏死亡研究现状
        1.2.2 海水贝类高温胁迫研究方法
        1.2.3 海水贝类高温胁迫响应分子机制研究现状
    1.3 本研究目的和意义
        1.3.1 本研究的目的
        1.3.2 本研究的意义
第二章 皱纹盘鲍度夏死亡的初步研究
    2.1 材料与方法
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 环境数据监测
        2.1.3 实验方法
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 死亡率与生长数据
        2.2.2 环境数据
        2.2.3 性腺可视化指数测定结果
        2.2.4 能量代谢指标测定结果
        2.2.5 抗氧化能力指标测定结果
    2.3 讨论
    2.4 小结
第三章 皱纹盘鲍高温胁迫下心率指标的生理响应
    3.1 材料与方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验方法
        3.1.3 数据处理
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 心率测定结果
        3.2.2 皱纹盘鲍ABT指标的可行性分析
        3.2.3 皱纹盘鲍ABT指标的实际应用
    3.3 小结
第四章 皱纹盘鲍高温胁迫转录组分析
    4.1 材料与方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 转录组基本统计分析
        4.2.2 差异表达基因筛选结果
    4.3 小结
第五章 结论
参考文献
作者简介
攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

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