海洋酸化对泥蚶多精受精影响的机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31672634
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1903.水产生物繁殖与发育
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Huge amount of CO2 emissions are absorbed by ocean, which leads to ocean acidification and poses great threat to aquaculture industry of marine bivalves. Most marine bivalves release their gametes into the water column, where the fertilization occurs. Therefore, ocean acidification, which changes the physical and chemical characteristics of seawater, has significant impact on the fertilization of marine bivalves. Due to the recent discovery of ocean acidification and the knowledge paucity in polyspermy blocking mechanism of marine organisms, the impact and the underlying affecting mechanism of ocean acidification on polyspermy of marine invertebrates still remain poorly understood. To date, little is known about the triggering mechanism, genes and pathways involved in polyspermy blocking of marine bivalves, which significantly constrain the solving of polyspermy problem in artificial breeding of commercial bivalves. Previous study showed that ocean acidification significantly increased polyspermy and slowed down the process of superfluous detachment in blood clam (Tegillarca granosa), suggesting that ocean acidification may hamper oocytes membrane depolarization and fertilization membrane formation result from cortical granule exocytosis. Several genes may related to polyspermy blocking in blood clam has been cloned by applicants through RNA-seq and RACE. However, a further verification of their function in polyspermy blocking is needed. Therefore, in the present study, the cationic demands and the timeliness of oocytes membrane depolarization, the function of chs-1, EGG-4/5, GLD, etc. in cortical granule exocytosis, and the impacts of ocean acidification on oocytes membrane depolarization and cortical granule exocytosis will be investigated in a typical marine mudflat bivalve species, the blood clam, T. granosa. The results of this work will help to expend the research scope of both ocean acidification and polyspermy blocking mechanism, and subsequently provide experimental data for aquaculture industry to cope with ocean acidification and solve polyspermy problem in artificial breeding of commercial marine bivalves.
随着人源CO2排放的持续增加,由CO2驱动的海洋酸化对海洋贝类的多个生活史阶段构成了威胁。目前其对贝类多精受精影响的研究刚刚起步,且由于海洋贝类多精受精阻止机制的触发机理、参与的基因与通路仍不明晰,尚未见海洋酸化影响贝类多精受精的作用机理报道。前期研究表明,海洋酸化使泥蚶的多精受精概率显著增加,说明海洋酸化可能影响了泥蚶的多精受精阻止机制(卵膜去极化、皮层反应)。申请人团队已筛选得到了可能参与泥蚶多精受精阻止机制的多个基因,但其具体功能及海洋酸化如何对其产生影响,仍有待进一步深入研究。因此,本研究以泥蚶为研究对象,分析其卵膜去极化的离子需求与时效性,探讨chs-1、EGG-4/5、GLD等基因在多精受精阻止机制中的作用,并研究海洋酸化影响泥蚶卵膜去极化与皮层反应的作用机理。本研究的开展有助于深化对海洋酸化生态效应的理解,并对海洋贝类养殖产业解决多精受精问题和应对海洋酸化影响具有指导意义。

结项摘要

化石燃料的大量使用,造成CO2排放的持续增加。排放到大气中的CO2有约1/3被海洋吸收,导致海洋酸化(Ocean Acidification)问题,进而对包括贝类在内的多种海洋生物的多个生命过程构成了潜在威胁。近期的研究表明,海洋酸化可能导致体外受精的海洋无脊椎动物多精受精率显著升高,但其作用机理仍不明晰。针对此问题,本研究以典型经济贝类泥蚶为研究对象,在探明泥蚶受精卵卵膜去极化离子需求、关键离子通道以及Chs-1、CaM等基因在阻止多精受精中的生物功能的基础上,分析了海洋酸化对泥蚶受精卵卵膜去极化和皮层反应的影响。研究结果表明,钙离子、钙离子通道、钙调蛋白在泥蚶受精卵的卵膜去极化中具有重要的生物功能。此外钙调蛋白和细胞骨架直接调控或参与了受精卵的皮层颗粒外排过程。研究发现海洋酸化不仅显著干扰了泥蚶受精卵的卵膜去极化过程,导致卵膜电位变化强度显著降低、卵膜去极化持续时间变短,而且显著阻碍了皮层反应进程,并可能在快反应(卵膜去极化)与慢反应(皮层反应)之间造成无保护的空窗期,进而导致泥蚶多精受精现象显著升高。上述研究结果不仅阐明了海洋酸化导致多精受精的作用机理,也有助于丰富目前海产双壳贝类多精受精阻止机制知识体系,对海洋贝类育苗产业解决多精受精问题和科学应对海洋酸化影响具有重要的指导意义。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CO2-driven ocean acidification weakens mussel shell defense capacity and induces global molecular compensatory responses
二氧化碳驱动的海洋酸化削弱了贻贝壳的防御能力并诱导全球分子补偿反应
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2019.125415
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Zhao Xinguo;Han Yu;Chen Bijuan;Xia Bin;Qu Keming;Liu Guangxu
  • 通讯作者:
    Liu Guangxu
Ocean acidification adversely influences metabolism, extracellular pH and calcification of an economically important marine bivalve, Tegillarca granosa
海洋酸化对具有重要经济意义的海洋双壳类 Tegillarca granosa 的代谢、细胞外 pH 值和钙化产生不利影响
  • DOI:
    10.1016/j.marenvres.2017.01.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Marine Environmental Research
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zhao Xinguo;Shi Wei;Han Yu;Liu Saixi;Guo Cheng;Fu W;ong;Chai Xueliang;Liu Guangxu
  • 通讯作者:
    Liu Guangxu
Laboratory simulation reveals significant impacts of ocean acidification on microbial community composition and host-pathogen interactions between the blood clam and Vibrio harveyi
实验室模拟揭示了海洋酸化对微生物群落组成以及血蛤和哈维氏弧菌之间宿主-病原体相互作用的显着影响
  • DOI:
    10.1016/j.fsi.2017.10.034
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Fish & Shellfish Immunology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Zha Shanjie;Liu Saixi;Su Wenhao;Shi Wei;Xiao Guoqiang;Yan Maocang;Liu Guangxu
  • 通讯作者:
    Liu Guangxu
Ca2+-channel and calmodulin play crucial roles in the fast electrical polyspermy blocking of Tegillarca granosa (Bivalvia: Arcidae)
Ca2 通道和钙调蛋白在 Tegillarca granosa(双壳纲:Arcidae)的快速电多精阻断中发挥关键作用
  • DOI:
    10.1093/mollus/eyx016
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Molluscan Studies
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Guo Cheng;Han Yu;Shi Wei;Zhao Xinguo;Teng Shuangshuang;Xiao Guoqiang;Yan Maocang;Chai Xueliang;Liu Guangxu
  • 通讯作者:
    Liu Guangxu
Acetylcholine suppresses phagocytosis via binding to muscarinic- and nicotinic-acetylcholine receptors and subsequently interfering Ca2+- and NF-kappa B-signaling pathways in blood clam
乙酰胆碱通过与毒蕈碱和烟碱乙酰胆碱受体结合来抑制吞噬作用,并随后干扰血蛤中的 Ca2 - 和 NF-κ B 信号通路
  • DOI:
    10.1016/j.fsi.2020.04.030
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Fish & Shellfish Immunology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Du Xueying;Tang Yu;Han Yu;Ri Sanghyok;Kim Tongchol;Ju Kwangjin;Shi Wei;Sun Shuge;Zhou Weishang;Liu Guangxu
  • 通讯作者:
    Liu Guangxu

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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
海洋酸化对海洋无脊椎动物的影响研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵信国;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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刘广绪的其他基金

抗抑郁药氟西汀对泥蚶受精的影响及其作用机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
海洋酸化对泥蚶受精动力学的影响与机理研究
  • 批准号:
    31372503
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
泥蚶受精动力学模型构建
  • 批准号:
    31001119
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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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

        graph TD
          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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