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中国科学院海洋研究所在硬壳蛤低盐耐受机制研究方面获新进展
访问数量:772发布时间:2022-09-08

海水盐度是影响海洋生物分布、生存和生理代谢过程的重要环境因子。近年来,受气候变化影响,低盐事件频繁发生于河口和潮间带等地区。低盐环境导致双壳贝类血淋巴渗透压降低,由此引发一些列细胞应激响应。硬壳蛤自1997年引种至我国以来,逐渐成为我国重要的池塘养殖贝类。受持续性降雨和人工泄洪等影响,硬壳蛤在养殖过程中经常遭受低盐胁迫。硬壳蛤具有极强的低盐耐受性,成贝可在10盐度的海水中至少存活10天。因此,硬壳蛤可作为探究广盐性双壳贝类渗透压调节过程和低盐耐受机制的适宜模型。中国科学院海洋研究所利用广泛靶向代谢组学技术,结合生理生化检测和基因表达分析,揭示了硬壳蛤在低盐胁迫下的代谢响应特征和渗透压调节机制。

研究结果显示,在低盐胁迫下,硬壳蛤鳃组织中钠-钾ATP酶活力显著上升,钠离子浓度显著下降,细胞内外渗透压趋于平衡。cAMP-PKA信号转导通路上的环磷酸腺苷含量显著下降,腺苷酸环化酶、蛋白激酶A和离子通道蛋白的基因表达水平均明显下调。该调控过程有利于阻止水体中的钠、钾、钙等离子进入鳃细胞,从而维持细胞内外渗透压平衡(图1)。此外,鳃组织中大量具备抗氧化功能的代谢物的含量均显著增加,以减轻低盐胁迫诱导的氧化应激。丙氨酸和乳酸含量显著增加,标志着无氧代谢的开始。酰基肉碱显著积累,表明脂肪酸β氧化过程得到促进,从而为渗透压调节过程供能(图2)。

 


图1. 硬壳蛤cAMP-PKA信号通路的渗透压调节作用

 

 


图2. 低盐胁迫下硬壳蛤鳃组织的代谢响应特征


博士研究生周骢为文章第一作者,张涛研究员为文章通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、天津市科委项目、天津市农委项目、现代农业产业技术体系专项资金(CARS-49)等联合资助。
周骢博士专注于硬壳蛤盐度和干露适应机制研究,在硕士期间初步查明了干露胁迫下硬壳蛤血细胞自噬与凋亡的过程和分子机制,初步提出了硬壳蛤血细胞调控的干露耐受模型,为揭示硬壳蛤干露耐受机制提供了理论基础。目前以第一作者发表SCI论文3篇(JCR一区2篇),研究生期间获得中国科学院大学三好学生和优秀毕业生等荣誉称号。

论文信息:
Cong Zhou, Hao Song, Jie Feng, Zhi Hu, Mei-jie Yang, Pu Shi, Yong-ren Li, Yong-jun Guo, Hai-zhou Li, Tao Zhang*, 2022. Metabolomics and biochemical assays reveal the metabolic responses to hypo-salinity stress and osmoregulatory role of cAMP-PKA pathway in Mercenaria mercenaria. Computational and Structural Biotechnology Journal, 20: 4110–4121. DOI: 10.1016/j.csbj.2022.08.004.

论文连接:          https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037022003385

 

本文来源:硬壳蛤产业联盟公众号

 

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