温度和CO2对Antarctic eelpout P.brachycephalum鳃中离子平衡和酸碱平衡调节的影响
气候变暖和二氧化碳浓度升高(CO2分压增高)能够影响海洋硬骨鱼类对其自身离子平衡和酸碱平衡的调节。鱼鳃是一个多功能的器官,在鱼体中的渗透压,离子平衡调节和酸碱平衡调节中起着主导作用,因为鳃中有非常重要的离子运输通道和交换通道如Na+/K+-ATPase,Na+/HCO3--cotransporter,Na+/H+-exchanger和Cl-/HCO3‐-exchanger。所以可以说,渗透压,离子平衡的调节和酸碱平衡调节部分地依赖于相同的调节过程。 由于CO2随着水温的降低在海水中的溶解度也提高,因此,南极生态系统对空气中CO2浓度的升高非常敏感。另外,由于生活在南极的生物都是高度适应于南极的地理和气候环境的,它们对环境变化的适应能力较差。由于人类的活动使大气中CO2的浓度升高,这样一来使南极生物的生存条件受到越来越严峻的挑战。 在本论文中,我们对Antarctic eelpout P.brachycephalum进行了2个驯养实验,以此来研究动物对温度和CO2的总体反应和对环境条件变化对各个重要的离子运输通道基因在转录组水平的影响。具体来讲,我们进行了一个时间系列高温驯养实验和一个温度与CO2的长期驯养实验。 周围海水温度和CO2浓度的快速升高会诱导动物生理和基因调控等方面的不稳定性,但是经过较长时间的体内调整(多于6周),驯养会使动物达到新的稳定的生理活动状态和基因表达水平。 高温驯养和高浓度CO2驯养对鱼体内血清渗透压的影响作用是相反的。Na+/K+-ATPase是鱼鳃中重要的离子泵,血清渗透压的变化是通过它的活性的调节来实现的。有意思的是,在0℃环境下,Antarctic eelpout的血清渗透压(大约350 mOsm/kg)比南极鱼亚目Notothenioids的血清渗透压(ca.600mOsm/kg)低很多。 在本论文中,我们首次发现阴离子交换通道(anion exchanger)AE1的2个亚型AE1A和AE1B,并且,我们把AE1A定位在了血红细胞的细胞膜上,AE1B定位在了鱼鳃上皮细胞的基底膜上。我们还发现,较长的驯养时间(多于6周)可以使所研究的离子运输通道的mRNA的表达水平到达新的稳定的状态。 高温驯养和高浓度CO2驯养对鱼体内离子运输通道基因的mRNA表达水平和血清渗透压的相反的影响作用说明,高浓度CO2驯养使动物的最佳生理活性趋向于低温水平。基因表达水平的结果显示Na+/HCO3--cotransporter(NBCl)和Cl-/HCO3--exchanger isoform2(AE1B)可以用作用来反映环境中高浓度CO2的基因标记。
海洋硬骨鱼;海水温度;二氧化碳浓度;鱼鳃构造;离子平衡;酸碱平衡
中国海洋大学
硕士
海洋生物学
杨官品;Magnus Lucassen
2010
中文
Q178.53
78
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）