魁蚶HIF-1α基因结构特征及对低氧胁迫的响应

低氧诱导因子(hypoxia-inducible factor, HIF)是低氧信号传导途径中的关键因子,在动物低氧应答反应中发挥重要作用。为探讨魁蚶(Scapharca broughtonii) HIF-1α基因结构特征及在低氧胁迫下的应答规律,本研究以魁蚶转录组数据库中的部分序列为基础,通过 cDNA 末端快速扩增(rapid amplication of cDNA ends, RACE)技术克隆获得了魁蚶 HIF-1α基因 cDNA 全长序列(命名为 SbHIF-1α),并检测了其 mRNA 的组织分布和低氧胁迫下的表达规律。序列和结构分析显示, SbHIF-1α基因 cDNA 全长为 2741 bp,其中包括 2136 bp 的 ORF,编码 711 个氨基酸,含有 HIF 保守的 HLH、PAS-A、PAS-B 和 PAC 结构域,预测蛋白分子量为 80.8 kDa,理论等电点为 5.57;SbHIF-1α与所选其他物种 HIF-1α的序列相似度为 56%~95%;系统进化分析显示 SbHIF-1α与软体动物的遗传距离最近。qRT-PCR 结果显示,在魁蚶的血淋巴、鳃、外套膜、斧足、闭壳肌和肝胰腺 6 个组织内均能检测到 SbHIF-1α基因,在血淋巴中表达量最高,鳃次之,与其他 4个组织都存在显著差异(P<0.05)。海水溶解氧(DO)为 0.5 mg/L、 2.5 mg/L、4.5 mg/L 的低氧胁迫下,每个组织中 SbHIF-1α都积极响应,其中血淋巴和鳃比其他四个组织的响应程度大;血淋巴中, DO 为 0.5 mg/L 胁迫 4 h 后, SbHIF-1α的表达量较对照组即达到极显著差异(P<0.01),胁迫 64 h 后,表达量达到最高,是对照组的 519.43 倍;每个组织对不同浓度 DO 处理响应结果表明, 3 个处理浓度中 0.5 mg/L 处理对SbHIF-1α激活程度相对较大。本研究明确了 SbHIF-1α的基因结构特征、时空表达特征及对低氧胁迫的响应规律,丰富了海洋贝类 HIF 基因的研究资料。     

青蛤染色体制备及核型分析

以青蛤成体鳃组织和性成熟的雌、雄青蛤性腺为材料,采用常规制片方法,分别制备青蛤二倍体染色体和单倍体染色体,统计染色体数目。结果显示,青蛤二倍体与单倍体染色体数目分别为2n=38和n=19;核型分析发现,青蛤核型组成为11m+6sm+2st,NF=76,未发现性染色体和随体染色体。本研究以青蛤成熟性腺为制备材料,成功制备单倍体染色体,与青蛤二倍体染色体互相印证,弥补了以往研究的不足,进一步丰富了对青蛤染色体数目及核型组成的认知。同时,也为青蛤染色体水平全基因组测序组装提供更加科学的基础资料。     

许氏平鲉仔鱼、稚鱼、幼鱼肠道微生物群结构特征

采集常规饲养的健康许氏平鲉1日龄仔鱼,9、20日龄稚鱼,54、95日龄幼鱼,运用Illumina MiSeq PE300平台,对其肠道微生物的16S rDNA V3~V4可变区进行高通量测序,共获得1039个运算分类单位、667个属。在丰度高于1%的菌属水平上,野生鱼肠道菌群丰度的平均值(86%)远高于幼鱼时期的平均值(73.5%)。不动杆菌属为仔鱼、稚鱼、幼鱼肠道中最优势菌属(丰度为26.2%~45.3%);短芽孢杆菌属次之。结合共有菌属分析获得11个核心菌群,芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、不动杆菌属、根瘤菌属等的丰度随仔鱼、稚鱼、幼鱼生长先升后降,均在54日龄时丰度最高;弧菌属则呈现相反的趋势(0.37%~12.41%),54日龄时丰度最低。仔鱼、稚鱼、幼鱼与野生个体肠道仅有14个共有菌属,短芽孢杆菌属、Massilia的最小丰度值分别是野生个体肠道中最大丰度值的9倍和32倍,差异明显。本研究揭示了许氏平鲉仔鱼、稚鱼、幼鱼肠道菌群结构特征及其发生、发育的过程,为苗种繁育阶段肠道生理健康调控提供理论依据。     

盐碱水环境对脊尾白虾基因组DNA甲基化的影响

为探讨盐碱水环境对脊尾白虾(Exopalaemon carinicauda)基因组DNA甲基化的影响,本研究利用MethylRAD-Seq技术探究了长期盐碱水养殖组(SAS)和正常海水养殖对照组(SW)脊尾白虾鳃组织中的DNA甲基化水平,并对关键通路和基因进行了差异表达分析。结果显示,脊尾白虾鳃组织基因组中CG和CWG位点(W=A或T)分别检测到2 347 003和416 176处甲基化,甲基化普遍存在于基因组的基因间区和内含子区域,共筛选到8805个(8189个CG-DMSs和616个CWG-DMSs)差异甲基化位点,盐碱水环境下DNA甲基化水平略有增强。通过KEGG富集分析发现,DMS所在差异表达基因显著富集在HIF-1信号通路和剪接体通路,通路中hif-p、hk和sf3b1等关键基因在脊尾白虾盐碱水环境适应中可能发挥着重要作用;对SW和SAS组差异甲基化基因(DMG)进行筛选,得到158个CG-DMGs和94个CWG-DMGs,其中,富集到脂质代谢和囊泡介导的转运通路中的DMG最多;此外,有一些DNA甲基化位点与基因表达呈负相关,表明DNA甲基化与基因调控之间存在复杂的联系,大部分基因组DNA甲基化对基因表达有正调控效应。本研究结果首次分析了在盐碱水环境下脊尾白虾鳃组织的DNA甲基化水平特征,为解析甲壳类盐碱水环境适应机制提供了基础信息。     

黄河三角洲滩涂贝类栖息地的时空动态遥感监测

基于遥感和GIS(geographic information system)技术,以1986—2017年间潮位最低的6个时相的Landsat影像数据为数据源,以瞬时水边线为下边界,以围垦大堤、养殖池塘、平均高潮线和植被线为上边界,提取黄河三角洲滩涂贝类栖息地信息,分析30年来贝类栖息地的时空变动。结果显示,1986—2017年贝类栖息地面积呈持续下降趋势,由1986年的1188 km² 减少为2017年的396 km²;1993—2001年和2008—2013年2个时段变化最为显著,年均减少面积均约为34 km² 。空间上,以刁口段变化最为剧烈,除1986—1993年下边界略向海扩张外,其他时段上边界向海推进、下边界向陆蚀退,面积大幅减少。河口段上边界基本稳定,下边界由于黄河入海水沙变化和海洋动力侵蚀的双重作用,淤积和蚀退交替进行,但总体上面积变化不大。黄河三角洲滩涂贝类栖息地时空变动影响因素差异明显,刁口段和莱州湾段主要由于滩涂盐田、水产养殖池塘和工程建设占用,河口段主要因为黄河入海水沙变动和海洋动力侵蚀,由于港口和油田建设,东营港及邻近段栖息地功能全部丧失。     

不同离岸距离的养殖海区对海带养殖性状及苗绳老化的影响

本研究选取不同离岸距离的养殖海区(由远到近分别为高区、中区、低区),研究不同海区环境对3个海带(Saccharina japonica)品种/品系(“寻山2号”、“寻山3号”和“205”)的生长性状,如长度、宽度、厚度、鲜重和干重的影响,结合不同捻距(80.8、65.6、61.1、53.4和48.3 mm)的养殖苗绳,分析了影响海带脱苗率的主要因素,同时,对比研究了不同海区和苗绳捻距对养殖苗绳力学性能和老化程度的影响。结果显示,对于相同海带品种/品系,其长度、宽度和厚度性状在不同海区表现不同,海带“寻山2号”和海带“寻山3号”在高区具有更优良的经济性状。不同品种海带的鲜重和干重均呈现为在高区较大、中区次之、低区最低,但离岸养殖对不同品种鲜重与干重的提升作用不同。无论养殖前后,特制养殖苗绳的断裂强力均显著高于传统养殖苗绳(P<0.05),养殖使用1年后,特制养殖苗绳的强力保持率为93.8%,而传统养殖苗绳仅为63.6%。捻距为61.1 mm的苗绳脱苗率较低,捻距过大(80.8 mm)或过小(≤53.4 mm)的苗绳脱苗率均显著增大。高区养殖的苗绳分子链氧化更剧烈,老化程度更高。本研究表明,离岸式养殖对不同海带品种/品系产量均有提升作用,但不同品种对不同离岸距离,尤其是离岸深水区的适应性不同;通过控制苗绳捻距可有效降低海带脱苗率;离岸水域环境下进行海带养殖,选择耐老化、捻距为61.1 mm的特制苗绳可适当延长使用时间并降低脱苗率。本研究结果对推动我国离岸式海带养殖产业发展具有指导作用。     

钩虾对大型海藻的摄食选择及其潜在的碳汇分析

经食物链形成的“碳封存”和“碳转移”是海洋渔业碳汇的重要方面。大型海藻是海洋生态系统中最主要的初级生产力之一,也是最高效的固碳生物类群之一,端足类是大型海藻群落中非常重要的消费类群,处于食物链物质循环和能量传递的中间环节,承担着“碳转移”的职责。本文以山东半岛端足类中华原钩虾(Eogammarus possjeticus)为实验对象,开展了其对5种大型海藻[浒苔(Ulva prolifera)、肠浒苔(U. intestinalis)、扁浒苔(U. compressa)、线形硬毛藻(Chaetomorpha linum)和丝毛藻(Cloniophora sp.)]的摄食研究,比较了中华原钩虾对5种大型海藻的摄食率,分析了摄食率与海藻的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳氮比(C/N)和干湿比(DW/FW)等指标的相关性,揭示了中华原钩虾对海藻的摄食选择性特征,初步探讨了钩虾潜在的碳汇影响。结果显示,中华原钩虾对肠浒苔和浒苔具有较高的摄食率,分别为0.81和0.80 g鲜重/(g·d),而对线性硬毛藻摄食率最低,为 0.19 g鲜重/(g·d);中华原钩虾选择栖息于大型海藻的个体数量比例以丝毛藻最高,其次为肠浒苔和浒苔;中华原钩虾的摄食率与海藻TOC含量和C/N呈显著正相关(P<0.05),而与TN含量和DW/FW呈显著负相关(P<0.05)。研究表明,中华原钩虾对大型海藻的摄食选择与海藻TOC、TN、C/N和DW/FW均显著相关,且偏向于在结构复杂、细丝状分枝多而密集的海藻中栖息。钩虾优先选择固碳量较高的浒苔类绿藻,能够快速将其固定的碳向更高营养级传递转移,可加速实现碳封存或碳移出,对海洋渔业碳汇进程可能会产生影响。     

渔业碳汇与碳汇渔业定义及其相关问题的辨析

本文基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于碳汇和碳源的解释和水生植物固碳特点,对2010年提出的渔业碳汇和碳汇渔业的定义进行修订,强调了渔业碳汇功能和增汇的基本表达方式和水生植物在渔业碳汇中的重要作用,进一步解释了通过水生藻类养殖、滤食性贝类和鱼类等养殖、渔业生物群体捕捞和增殖等渔业生产活动促进水生生物“移出和储存”CO2等温室气体的过程和机制。分析了贝类养殖在不需要投放饵料的前提下,通过滤食浮游植物及有机碎屑等颗粒有机物大量使用水体中CO2的过程及机制,从能量收支层面论述了使用碳、移出碳、储存碳和释放碳4个碳库的特征及其数量关系,进而证实贝类养殖提升了水域生态系统碳汇能力,是碳汇而不是碳源。贝藻养殖碳汇评估结果表明,随着海水养殖生产持续发展,近20年我国近海贝藻养殖碳汇有较大幅度的增加,总碳汇量从2001年394万t增加到2020年659万t,其中近三年(2018—2020)平均总碳汇量为648万t (相当于每年义务造林87万hm2);净碳汇量从2001年255万t增加到2020年430万t,近三年(2018—2020)平均净碳汇量为422万t (相当于每年义务造林56万hm2)。最后,提出了健康持续、深入发展碳汇渔业的相关建议。     

LED光源在海水养殖水体中传播特征解析

光是影响水生动物生长和发育的重要环境因子,其在养殖水体中的传播特征仍未明确。本研究选取红光(波峰为645 nm)、绿光(510 nm)、蓝光(445 nm)、UVA(355 nm)以及全光谱(蓝光激发硅酸盐荧光粉辐射的白光波长范围可达400~800 nm)5种LED光源,调整辐射照度为60 W/m2,研究其在不同养殖水质环境中的传播规律,为满足室内工厂化水产养殖对象的光生物学需求,实现养殖光环境标准化调控提供参考。结果显示,5种不同光谱特征的LED光源在深井海水中的透光率随水深增加呈降低趋势,不同光源间变化趋势存在差异。当透光水深为10 cm时,绿光透光率最大,为(46.01±4.03)%,UVA最小,为(26.01±2.53)%;当透光水深为150 cm时,各光色透光率均小于1.5%;5种不同光色的光源在水体中的透光率衰减曲线均符合乘幂函数。水体对LED光的吸收在不同的光谱区域是不同的,具有明显的选择性,水对光谱中红外部分的吸收最为强烈,对可见光谱波段中的红色、黄色和绿色光谱区段的吸收也十分显著;LED光源在养殖水体中衰减严重,水深是影响LED光源在水体中传播的主要因素(P<0.01),其次是总悬浮物(TSS)和化学需氧量(COD),但不同光源在养殖水体中受TSS和COD含量的影响程度不同。光在水体中的衰减由水对光的吸收以及散射作用引起,且光在不同波段的衰减率主要由水生介质的吸收光谱决定。     

黄海秋季鱼类群落关键种的年代际变化

本研究基于1985、2001、2009和2018年秋季黄海渔业资源调查数据,构建了黄海鱼类群落食物网拓扑结构,分析了黄海鱼类群落关键种的年代际变化。结果显示,1985—2018年间,黄海鱼类食物网包含物种67~103个,摄食关系数量为300~449个,食物网拓扑结构密度范围为0.198~0.227,种间关联度为0.044~0.074,符合自然条件下的群落种间摄食关系。1985—2018年间,黄海秋季鱼类群落关键种为鳀(Engraulis japonicus)、黄鮟鱇(Lophius litulon)和小黄鱼(Larimichthys polyactis)。秋季黄海关键种并未发生变化,鳀为关键被捕食者,小黄鱼是控制群落离散变量的物种,两者的资源均出现衰退;黄鮟鱇作为关键捕食者,其相对资源量上升。1985—2018年间,秋季黄海优势种变化明显,由黄鮟鱇和银鲳(Pampus argenteus)转变为龙头鱼(Harpadon nehereus)、细纹狮子鱼(Liparis tanakae)和鳀;以重量和数量计算的丰富度指数(Rw和Rn)、多样性指数(H′w和H′n)逐步降低,2018年以后显著回升,均匀度指数(J′w和J′n)波动较小。研究表明,近30年秋季黄海关键种没有变化,但优势种变化明显,群落结构有波动,但仍处于较稳定状态。