刺参和潮间带螺类对温度和盐度胁迫的生理响应
本论文以刺参和潮间带螺类为实验对象,研宄了温度和盐度胁迫对刺参和螺类生长、存活和分布的影响及其生理机制,主要研究结果总结如下: 1高温和盐度胁迫对刺参(Apostichopus japonicus)生长的影响及其生理学机制 本文研究了高温和盐度胁迫对刺参(A.japonicus)生长、渗透压调节和热休克蛋白70(Heat shock protein70,Hsp70)表达的影响。将刺参在30℃(热激组)或20℃(对照组)处理2h,然后放到不同盐度(20、25、30、32和40)的水中。经过30天实验后,测定刺参的特定生长率和存活率。放入不同盐度后在特定时间取样(1、2、6、24和48h),测定刺参体腔液渗透压、Na+,K+-ATPase活性和Hsp70表达量。实验结束后,在盐度20条件下,热激处理组刺参生长率显著高于对照组;但在其它盐度下,热激组刺参生长率显著低于对照组。在盐度为20时,刺参存活率仅为20％,表明这一盐度己经超过了大部分刺参耐受限度。与未进行热处理组相比,预先的热处理在盐度低于其耐受限度时可促进刺参生长,但是在其他盐度下会抑制生长。体腔液渗透压在盐度发生变化后迅速变化,在～6h达到稳定状态。Na+,K+-ATPase的变化与体腔液渗透压的变化一致。高温刺激和渗透压刺激都可以诱导Hsp70表达上调。2盐度骤降对幼参(A.japonicus)存活和热休克蛋白表达的影响 本实验通过模拟暴雨导致的刺参养殖池塘盐度变化,研究了盐度骤降对幼参存活率和hsp70表达的影响。盐度先由30逐渐下降至20(S20组)或25(S25组),然后在20或25保持96h,随后盐度逐渐上升至30,并在30保持96h。实验结果显示,在盐度下降过程中没有幼参死亡;当盐度在最低值保持96h后,幼参的死亡率在40-50％。幼参体腔液渗透压随着环境盐度的变化而变化,并在6h内趋于稳定,达到与周围海水等渗的状态。两个处理组刺参的hsp70表达量都随着盐度的下降而上升,并在盐度下降到20(S20组)或25(S25组)时达到最高值,然后逐渐下降,72h后达到与对照组(盐度未发生变化)相似的水平。这些结果表明,盐度骤降可以导致刺参大量死亡,这与盐度骤降时刺参体腔液渗透压的迅速下降有关。hsp70表达量上升是机体应对盐度胁迫的保护策略,但这种保护仅能维持较短的时间。3夏眠期间刺参(A.japonicus)肠体比、RNA/DNA比值变化的研究 本实验研究了夏眠过程中,刺参的肠体比和RNA/DNA比值的变化情况。实验期间,处理组水温在2周内由16℃缓慢升至26℃,水温升至26℃后继续养殖5周,对照组16℃恒温养殖7周。养殖期间每周进行1次取样,测定刺参的肠体比以及肠、呼吸树、体壁组织中的RNA/DNA比值。实验结果显示,在升温过程中,处理组刺参肠体比缓慢下降,当进入夏眠阶段1周后,处理组肠体比比值显著低于对照组,之后继续下降至较低水平。处理组刺参三个组织中RNA/DNA比值的变化趋势相似,水温升高后处理组RNA/DNA比值逐渐升高,进入夏眠阶段1周后处理组刺参三个组织中RNA/DNA比值均显著高于对照组,之后RNA/DNA比值缓慢下降,RNA/DNA比值的升高可能与刺参体内大量合成与抗逆相关的蛋白有关。 4盐度骤降对夏眠中成参(A.japonicus)存活和热休克蛋白表达的影响 本文研究了盐度骤降对处于夏眠和非夏眠状态的成参存活率和hsps的影响。将夏眠组和非夏眠组刺参所处的海水盐度由30逐渐降至20,然后在20保持96h。夏眠组刺参的存活率为66.7％,显著低于非夏眠组(93.3％)。这说明夏眠刺参对低盐胁迫的耐受能力要低于非夏眠刺参。为了研究这种现象的内在生理机制,我们分析了刺参体腔液渗透压,hsp70和hsp90表达量的变化。夏眠和非夏眠刺参渗透调节能力没有显著差异。盐度下降后,夏眠组和非夏眠组刺参hsp70和hsp90表达量都会上调,但夏眠组表达上调出现晚,维持高表达的时间较短,且表达水平要显著低于非夏眠组。夏眠和非夏眠刺参存活率的差异可能与hsp70和hsp90表达模式有关。5温度和盐度急性变化对刺参(A.japonicus)渗透压和热休克蛋白表达的影响 本文研究了不同温度和盐度变化组合对刺参体腔液渗透压和热休克蛋白基因表达的影响。设置4个温度梯度(16、20、24和28℃),3个盐度梯度(22、27和32),按4×3的组合分为12个不同的温度、盐度处理组。结果表明,盐度变化后,相对于低温处理组,高温处理组刺参体腔液渗透压变化速度更快。在相同盐度条件下,随着温度的升高,热休克蛋白基因表达量增加。在相同温度下,随着盐度下降热休克蛋白表达呈现先升后降的趋势。统计结果显示,相较于盐度,温度对热休克蛋白表达的影响更为显著。6Chlorostomas属和Littorina属螺类细胞质苹果酸脱氢酶的温度适应:蛋白质热敏感性和潮问带生物分布 本文研究了分布于潮间带不同高度的Chlorostomas和Littorina属螺类细胞质苹果酸脱氢酶(cytosolic malate dehydrogenase,cMDH)对温度适应的差异。实验结果显示,分布于低潮间带的螺类(C.Brunnea和C.Montereyi)cMDH米氏常数(KmNADH)比中潮间带的(C.funebralis和C.rugosa)对温度升高更为敏感,栖息在高潮间带的螺类(L.keenae和L.scutulata)cMDH KmNADH在温度上升时最稳定。C.brunnea和C.montereyi cMDH热稳定性低于C.funebralis和C.rugosa cMDH,在热处理时最稳定的是L.keenae和L.scutulata cMDH。为了分析影响这几种螺类cMDH酶促动力学和热稳定的内在机制,我们构建了cMDH三维模型,并进行了PAML分析。结果显示,能够影响与底物结合时酶分子构象变化的氨基酸替代,在酶功能和结构对温度的适应中具有重要作用。
刺参;潮间带螺类;盐度胁迫;温度胁迫;生理响应
中国海洋大学
博士
水生生物学
董双林;董云伟
2012
中文
S917.4
140
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）