海洋酸化对海洋无脊椎动物的影响研究进展

人源二氧化碳(CO2)的大量排放,导致空气中CO2浓度越来越高,其中大约1/4至1/3被海洋吸收。过多CO2在海水中的溶解,除引起海水p H值降低外,还导致海水中碳酸盐平衡体系的变化,即"海洋酸化"现象。很多海洋无脊椎动物不但在海洋生态系统中发挥重要作用,还是重要的水产养殖种,因此具有重要的生态与经济价值。由于海洋无脊椎动物的生活史在海水中完成,因此海洋环境的变化极易对其造成影响。大量研究已证实海洋酸化能对多种海洋无脊椎动物的受精、发育、生物钙化、基因表达等生命活动产生显著影响。综述了近年来海洋酸化对海洋无脊椎动物影响研究的相关报道,归纳了其对海洋无脊椎动物不同生命活动的影响,分析了其生态学效应,探讨了现有研究在方法创新、内容拓展以及机理分析等方面存在的局限与不足,并展望了海洋酸化对海洋无脊椎动物影响研究的发展方向。     

海洋酸化对泥蚶精子运动的影响及作用机理初探

研究分析了未来海洋酸化情景(pH7.8和pH7.4)对典型滩涂贝类泥蚶(Tegillarca granosa)精子运动活力的影响, 并从精子运动供能角度探究了其作用机理。研究结果表明, 海洋酸化可以显著削弱泥蚶的精子运动速度。由于精子的三磷酸腺苷(ATP)水平与其活力呈显著的正相关, 研究检测了不同酸化条件下泥蚶精子的ATP含量及其合成关键酶酶活, 实验结果显示精子的ATP含量以及磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶活力在酸化条件下均显著下降。此外, 精子内的Ca2+-ATP酶(Ca2+-ATPase)调节了精子的运动能力, 因此实验也探究了海洋酸化对泥蚶精子Ca2+-ATPase酶活的影响, 结果证实该酶活力在海水pH为7.4时被显著抑制。综合本研究结果可以得出, 海洋酸化很可能会通过干扰精子细胞内ATP的合成及Ca2+的调控进而削弱精子的运动速度。     

海洋酸化条件下Cd2+和Hg2+对斧文蛤幼贝急性毒性效应

为研究在海洋酸化条件下重金属污染物对滩涂贝类的影响,采用半静态急性毒性实验的研究方法,利用海洋酸化人工模拟系统,分析了不同酸化条件下(对照组pH 8.20、酸化组pH分别为7.80、7.60和7.40)Cd2+和Hg2+对斧文蛤(Meretrix lamarckii)幼贝急性毒性效应的影响。实验结果表明:在实验设定的海洋酸化范围内,单一的海洋酸化对斧文蛤幼贝的存活没有显著性影响,但海洋酸化显著增强了Cd2+和Hg2+的急性毒性。与对照组相比,酸化组Cd2+和Hg2+的毒性随着酸化程度的加剧而呈现出逐渐增强的趋势; Cd2+和Hg2+均在pH 7.40时对斧文蛤的毒性最强,其96h半致死(96h LC50)浓度分别为4.068 mg/L(Cd2+)和10.332 mg/L(Hg2+),明显低于pH 8.20、7.80和7.60时其对斧文蛤幼贝的96h LC50浓度(其值分别为Cd2+ 6.458、5.947、4.728 mg/L和Hg2+ 12.027、11.169、10.595 mg/L)。研究有助于丰富海洋酸化与重金属毒理作用在海洋贝类中的研究内容,为斧文蛤资源恢复和海洋环境保护提供科学依据。     

斧文蛤金属硫蛋白基因的克隆与表达分析

金属硫蛋白（Metallothionein,MT）是一类富含半胱氨酸的小分子蛋白质,参与机体重金属解毒、维持金属元素代谢平衡以及清除自由基等生理功能。为了解斧文蛤金属硫蛋白（Ml-MT）的分子生物学特征及其在重金属Cd2+胁迫下的响应机制,本文采用RACE技术从斧文蛤（Meretrix lamarckii）总RNA反转录产物中获得了636 bp的Ml-MT cDNA基因序列。该序列包含65 bp的5非编码区（UTR）和340 bp的3非编码区（UTR）以及231 bp的开放阅读框（ORF）,可编码76个氨基酸;其中半胱氨酸占27%,不含芳香族氨基酸,含16个MT所特有的Cys-Xn-Cys结构,预测的分子量约为7.704 kD,理论等电点7.138。MT氨基酸序列比对分析表明:斧文蛤金属硫蛋白（Ml-MT）与丽文蛤（Meretrix lusoria）的相似性高达88%,与文蛤（Meretrix meretrix）的同源性为87%。实时荧光定量（qRT-PCR）检测MT在斧文蛤5种组织中均有表达,但存在组织特异性,其中内脏团表达量最高,其次依次为鳃丝、闭壳肌、外套膜、斧足。在Cd2+（0.13 mg/L）胁迫0、6h、12h、24h、48h、72h和96h下,斧文蛤内脏团MT呈现出不同程度的上调表达,具体表现为高-低-高-低的波浪式变化,除6h以外,其他时间点均与对照组存在极显著差异（P0.01）。本研究表明:MT基因在维护机体正常生理功能及斧文蛤抵御重金属Cd2+胁迫过程中发挥着重要的分子调控作用。     

不同家系凡纳滨对虾对低盐度的适应能力及其适应机理

为研究不同遗传背景的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)在对盐度的适应能力上具有明显的差异的机理, 比较了30个凡纳滨对虾家系在3个不同盐度水体(5‰、20‰和30‰)中饲养30d后的生长性状。研究结果证实了不同家系对虾在不同盐度条件下的生长性能和适应能力存在显著差异。研究进一步对比分析了各盐度条件下不同家系间生理代谢、ATP含量及ATP合成关键酶酶活力的差异, 并检测了不同家系凡纳滨对虾鳃Na+/K+-ATPase、Ca2+-ATPase酶活水平。结果发现盐度适应力差的对虾家系的Na+/K+-ATPase、Ca2+-ATPase酶活力较弱, 这可能是由于其机体能量供给不足所导致。此外, 研究以血浆中皮质醇浓度为指标, 对比了不同盐度下不同对虾家系的机体应激水平, 结果显示盐度适应力差的对虾家系在经30d饲养后仍处于应激状态。综合研究结果得出, 不同遗传背景的对虾对盐度的适应能力不同, 可能是由其机体代谢、离子转运及能量合成能力所决定。     

海洋酸化对海洋鱼类行为的影响及机制研究进展

自工业革命以来,在人类活动的影响下,大气CO_2浓度持续增加,其中有大约1/3被海洋吸收,造成海水pH值降低和碳酸盐平衡体系的波动,即"海洋酸化"现象(Ocean Acidification)。据联合国政府间气候变化专门委员会预测,如果以当前速率排放CO_2,到21世纪末表层海水的pH值将降低至7.7—7.8,而到2300年将降低至7.3—7.4。作为鱼类对外界刺激最直接的反应,行为在鱼类的繁衍、捕食、避敌等过程中发挥着关键作用。基于此,海洋酸化对海洋鱼类行为的影响受到了越来越多关注。现有研究结果显示海洋酸化不仅会显著干扰包括嗅觉、听觉、视觉在内的感官功能,还将对神经生理功能和细胞信号传导等过程产生不利影响,从而影响海洋鱼类的捕食、逃避捕食、行为侧向化、栖息地识别与选择和集群等行为。行为异常将直接损害鱼类种群的生存与繁衍,继而威胁海洋生态系统的稳定和功能。我国海岸线漫长,海域辽阔,鱼类资源丰富,鱼类捕捞和养殖业发达。但与国外相比,国内此类研究十分匮乏,仅见零星报道。这种现状极大的制约了我国相关应对策略的制定,对我国海洋生态保育和渔业发展非常不利。此外,当前的研究也存在研究范围窄、研究手段不合理、行为效应、潜在机制及生态风险考察不足、研究结果难以整合等问题亟待改进。为此,研究对国内外相关研究进展进行了梳理和总结,并对未来的研究进行展望,以期弥补上述缺憾,促进国内相关研究的广泛开展。     

重金属对滩涂贝类缢蛏精子的毒性作用

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海洋无脊椎生物受精动力学模型：研究方法与应用

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