海洋酸化对泥蚶受精动力学的影响与机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31372503
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1901.水产学基础
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

1/3-1/4 of the anthropogenic CO2 is absorbed by the ocean, which leads to significant decrease of the seawater PH (Ocean Acidification) and subsequently affects marine species especially marine shellfishes. Since ocean acidification is a research topic with only about 10 years' history, many research works are needed to be carried out including the effect and mechanism of ocean acidification on fertilization kinetics of marine mudflat shellfish blood clam. Blood clam, Tegillarca granosa, is one of the typical mudflat shellfishes that live in costal muddy substances. In one hand, the coastal mudflat where blood clam live is facing the most severe anthropogenic CO2 release. In the other hand, the spawning season of blood clam, which is in summer, overlaps with CO2 temporal distribution peak. Therefore, blood clam are under tremendous ocean acidification threaten. Preliminary study showed lab ocean acidification simulation by both CO2 bubbling and pH adjusting by HCl led to significant lower fertilization success of blood clam, no matter which type of gametes was exposed to acidified treatment, and the fertilization rates were only about 14-39% of that of control. In addition, preliminary gene ontology analysis showed that the differentially expressed genes of blood clam between ocean acidification treatment and control were mainly located on plasma membrane (about 50%) and associated with transmembrane transportation biological process (about 27.3%). Therefore, whether ocean acidification affects fertilization success of blood clam through its influences on fertilization kinetics and the membrane proteins such as gamete reorganization and ion channel proteins is an interesting question. This study will focus on how and why does ocean acidification affect the first and important step of reproduction, fertilization, of blood clam. Both the effects of ocean acidification on each fertilization kinetics parameter and on the overall fertilization kinetics model will be explored. Moreover, the mechanism of these effects will be further studied through investigating the membrane proteins such as gamete reorganization and ion channel proteins of the gametes. The results of this work will help to expend the scope of ocean acidification research, to fill the gaps in affecting mechanism of ocean acidification on fertilization, and to provide the experimental data for aquaculture industry to choose strategy dealing with coming ocean acidification.
1/3至1/4的人源CO2排放将会被海洋吸收,从而导致海水pH值显著下降,对海洋生物特别是海洋贝类产生严重影响。作为一个近十年刚刚发展起来的研究领域,海洋酸化对滩涂贝类受精动力学影响及机理的研究尚属空白,亟待开展。前期预实验发现泥蚶配子的酸化处理使其受精率下降为对照组的14-39%。而且基因注释分析显示酸化组所差异表达的基因主要是位于质膜上(大约50%)参与跨膜转运的基因(大约27.3%)。本研究将以泥蚶为研究对象,研究海洋酸化对泥蚶繁衍重要环节受精过程的影响,探讨海洋酸化对泥蚶受精动力学重要参数的作用,研究海洋酸化如何整体地影响泥蚶受精动力学模型,并从配子膜蛋白(离子通道、配子识别蛋白)水平分析其作用机理。本研究的结果将有助于丰富海洋酸化研究内容,弥补海洋酸化对海洋生物受精影响机理的研究空白,为海洋贝类养殖产业在未来如何应对海洋酸化提供基础实验参考。

结项摘要

1/3至1/4的人源CO2排放被海洋吸收,从而导致海水pH值显著下降,对海洋生物特别是海洋贝类产生严重影响。但是到目前为止,海洋酸化对滩涂贝类受精动力学影响及其机理的研究尚属空白。针对此科学问题,本课题在定量分析海洋酸化对泥蚶受精作用的基础上,通过模型构建、组学分析等技术方法,从精卵碰撞概率、精卵相互识别以及钙波形成多个方面综合解析了海洋酸化影响泥蚶受精的作用机理。研究结果表明,不论采用二氧化碳充气还是添加无机酸、以及不论是精子还是卵子进行海洋酸化处理都导致泥蚶受精率显著下降。同时泥蚶精子的运动能力相较于H+浓度更易受到pCO2变化的影响。通过构建受精动力学模型,对比分析了海洋酸化对泥蚶精卵碰撞概率与相互识别的影响,发现海洋酸化显著降低了泥蚶的碰撞概率与精卵识别成功率。通过细胞内钙离子荧光染色技术,本研究还发现海洋酸化显著抑制了受精卵的钙波形成,使其细胞内钙离子浓度的峰值与持续时间均出现显著下降。通过对泥蚶卵细胞膜蛋白进行蛋白质组分析,本研究筛选得到了共10个与受精相关的蛋白,并通过抗体封闭的方法证明了卵膜钙网蛋白在精卵识别中具有重要功能。进一步的基因表达分析表明海洋酸化显著抑制了卵膜钙网蛋白与钙离子通道基因的表达,可能是海洋酸化导致精卵识别与钙波形成障碍的原因。综上所述,本研究发现海洋酸化会降低精卵碰撞概率,干扰精卵识别,阻碍钙波的正常形成,从而综合性的导致受精率的显著下降。本课题获得的研究结果将有助于丰富海洋酸化研究内容,为海洋贝类养殖产业在未来如何应对海洋酸化提供基础实验参考。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ocean acidification decreases mussel byssal attachment strength and induces molecular byssal responses
海洋酸化降低了贻贝足丝附着强度并诱导分子足丝反应
  • DOI:
    10.3354/meps11992
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Marine Ecology Progress Series
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Zhao Xinguo;Guo Cheng;Han Yu;Che Zhumei;Wang Yichen;Wang Xiying;Chai Xueliang;Wu Hongxi;Liu Guangxu
  • 通讯作者:
    Liu Guangxu
Effects of anthropogenic sound on digging behavior, metabolism, Ca2+/Mg2+ ATPase activity, and metabolism-related gene expression of the bivalve Sinonovacula constricta
人为声音对双壳类缢蛏挖掘行为、代谢、Ca2/Mg2ATP酶活性及代谢相关基因表达的影响
  • DOI:
    10.1038/srep24266
  • 发表时间:
    2016-04-11
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Peng C;Zhao X;Liu S;Shi W;Han Y;Guo C;Jiang J;Wan H;Shen T;Liu G
  • 通讯作者:
    Liu G
海洋酸化条件下Cd~(2+)和Hg~(2+)对斧文蛤幼贝急性毒性效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水生生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋国萍;肖国强;张炯明;刘广绪;滕爽爽;方军;柴雪良
  • 通讯作者:
    柴雪良
Ocean acidification alters the burrowing behaviour, Ca2+/Mg2+-ATPase activity, metabolism, and gene expression of a bivalve species, Sinonovacula constricta
海洋酸化改变了双壳类缢蛏的穴居行为、Ca2/Mg2-ATP酶活性、代谢和基因表达
  • DOI:
    10.3354/meps12224
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Marine Ecology Progress Series
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Peng Chao;Zhao Xinguo;Liu Saixi;Shi Wei;Han Yu;Guo Cheng;Peng Xin;Chai Xueliang;Liu Guangxu
  • 通讯作者:
    Liu Guangxu
Population genetic structure of the blood clam, Tegillarca granosa (Linnaeus 1758), along the Pacific coast of Asia: isolation by distance in the sea
亚洲太平洋沿岸血蛤 Tegillarca granosa (Linnaeus 1758) 的种群遗传结构:海洋中距离的隔离
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Malacologia
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Yanqing Shao;Xueliang Chai;Guoqiang Xiao;Jiongming Zhang;Zhihua Lin;Guangxu Liu
  • 通讯作者:
    Guangxu Liu

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其他文献

海洋无脊椎生物受精动力学模型:研究方法与应用
  • DOI:
    10.1080/13639080.2019.1572107
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    水生生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘广绪
  • 通讯作者:
    刘广绪
重金属对滩涂贝类缢蛏精子的毒性作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    水生生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘广绪;吴洪喜;柴雪良;邵艳卿;刘伟成;林志华
  • 通讯作者:
    林志华
Isolation by distance in the sea: population genetic structure and gene flow of the blood clam, Tegillarca granosa, along Pacific coast of Asia
海洋中距离的隔离:亚洲太平洋沿岸血蛤(Tegillarca granosa)的种群遗传结构和基因流
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Molluscan Studies
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    刘广绪
  • 通讯作者:
    刘广绪
Effect of chronic sublethal exposure of major heavy metals on filtration rate, sex ratio, and gonad develpoment of a bivalve species
主要重金属的慢性亚致死暴露对双壳类的过滤率、性别比和性腺发育的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Bulletin of Environmental Contanimation and Toxicology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘广绪
  • 通讯作者:
    刘广绪

其他文献

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抗抑郁药氟西汀对泥蚶受精的影响及其作用机理研究
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
泥蚶受精动力学模型构建
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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